本发明涉及铜镍硫化矿冶炼，具体而言，涉及一种还原熔炼装置。
背景技术：
1、侧吹冶炼技术广泛应用于铜镍硫化矿冶炼，红土镍矿冶炼、固废处置、锌渣处理等领域。在传统侧吹还原熔炼的生产实践当中，为保障熔池内的还原性气氛，在侧吹炉的熔池区不足量地通过侧吹风眼通入燃料、还原剂以及不足量的富氧空气，在侧吹炉的上部气相区形成大量未充分燃烧的co、ch4等气体。虽然通过二次风口或者三次风口的鼓入二次风和三次风可以将这些未充分燃烧的气体介质二次燃烧，但将无法将烟气的热量有效利用于熔池的提温，煤粉等燃料的消耗量大。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种还原熔炼装置，以解决现有的熔池熔炼装置虽然通过二次风口或者三次风口的鼓入二次风和三次风可以将未充分燃烧的气体介质进行二次燃烧，但将无法将烟气的热量有效利用于熔池的提温，存在煤粉等燃料的消耗量大的问题。
2、为了实现上述目的，本发明提供了一种还原熔炼装置，还原熔炼装置包括：熔池反应区，气相反应区和至少一个顶燃喷射装置，熔池反应区设置有至少一个侧吹口和至少一个熔体排放口；气相反应区设置有至少一个第一加料口和出烟口，熔池反应区与气相反应区连通设置，且气相反应区底部的高度高于熔池反应区顶部的高度，第一加料口用于加入待熔炼的矿料；顶燃喷射装置用于向气相反应区喷入含氧气的气体和/或燃料。
3、进一步地，气相反应区垂直设置于熔池反应区的上方。
4、进一步地，顶燃喷射装置设置在气相反应区的顶部；优选地，且顶燃喷射装置的喷射方向与竖直方向的角度为-10～10°。
5、进一步地，顶燃喷射装置为单通道喷枪或包括同轴设置的助燃气通道和燃料通道的多通道喷枪，且顶燃喷射装置的出口端浸没在气相反应区。
6、进一步地，顶燃喷射装置的出口端的高度距熔池熔池反应区的液面的高度为0.5～1.5m。
7、进一步地，熔池反应区还包括至少一个侧吹喷射装置，侧吹喷射装置经侧吹口进入熔池反应区，侧吹喷射装置的出口端浸没在熔体的液面以下，且侧吹喷射装置与水平方向的夹角为0～10°，以向熔池反应区喷入氧气和/或燃料。
8、进一步地，侧吹喷射装置为单通道喷枪或包括同轴设置的助燃气通道和燃料通道的多通道喷枪；优选地，每吨侧吹原料所需的氧气的用量为150～300nm3/t。
9、进一步地，还原熔炼装置包括：熔体排放区和隔墙，熔体排放区位于熔池反应区的外侧，且隔墙用于将熔池反应区与熔体排放区分开。
10、进一步地，熔池反应区和气相反应区的富氧浓度均为60～80％，且按化学计量数计算，熔池反应区的氧气量低于完全燃烧所需的理论需氧量，气相反应区中的氧气量高于完全燃烧所需的理论需氧量。
11、进一步地，熔池反应区的压力为1.2～1.4bar，气相反应区的压力为0.1～4bar。
12、应用本发明的技术方案，反应物料经第一加料口进入熔池反应区，并进行侧吹还原熔炼，未充分燃烧的co和ch4等气体向上逸出进入气相反应区。通过顶燃喷射装置，向气相反应区喷入含氧气的气体和/或燃料，能够使上述未充分反应的气体进行充分燃烧。同时由于顶燃喷射装置喷入含氧气的气体和/或燃料的同时会产生一定的压力，在压力的驱动下，燃烧后的烟气再次覆盖在熔池表面，烟气中的热量与剧烈搅动的熔池中的泡沫进行充分换热，然后在其回落至熔池反应区后将热量回传至熔体，从而能够提高熔池的温度，且这一过程能够起到提高燃料利用效率，降低燃料单耗的作用。
1.一种还原熔炼装置，其特征在于，所述还原熔炼装置包括：
2.根据权利要求1所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述气相反应区(20)垂直设置于所述熔池反应区(10)的上方。
3.根据权利要求1或2所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述顶燃喷射装置(30)设置在所述气相反应区(20)的顶部；
4.根据权利要求3所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述顶燃喷射装置(30)为单通道喷枪或包括同轴设置的助燃气通道和燃料通道的多通道喷枪，且所述顶燃喷射装置(30)的出口端浸没在所述气相反应区(20)。
5.根据权利要求4所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述顶燃喷射装置(30)的出口端的高度距所述熔池熔池反应区(10)的液面的高度为0.5～1.5m。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述熔池反应区(10)还包括至少一个侧吹喷射装置，所述侧吹喷射装置经所述侧吹口(101)进入所述熔池反应区(10)，所述侧吹喷射装置的出口端浸没在熔体的液面以下，且所述侧吹喷射装置与水平方向的夹角为0～10°，以向所述熔池反应区(10)喷入氧气和/或燃料。
7.根据权利要求6所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述侧吹喷射装置为单通道喷枪或包括同轴设置的助燃气通道和燃料通道的多通道喷枪；
8.根据权利要求1所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述还原熔炼装置包括：熔体排放区(40)和隔墙(50)，所述熔体排放区(40)位于所述熔池反应区(10)的外侧，且所述隔墙(50)用于将所述熔池反应区(10)与所述熔体排放区(40)分开。
9.根据权利要求6所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述熔池反应区(10)和所述气相反应区(20)的富氧浓度均为60～80％，且按化学计量数计算，所述熔池反应区(10)的氧气量低于完全燃烧所需的理论需氧量，所述气相反应区(20)中的氧气量高于完全燃烧所需的理论需氧量。
10.根据权利要求9所述的还原熔炼装置，其特征在于，所述熔池反应区(10)的压力为1.2～1.4bar，所述气相反应区(20)的压力为0.1～4bar。