一種帶有側吹熔池段的閃速爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金領域，尤其是涉及一種帶有側吹熔池段的閃速爐。
【背景技術】
[0002]閃速冶金從發明到現在，只用于硫化礦的冶煉，還沒有應用于氧化礦的冶煉，以閃速煉銅為例，閃速煉銅工藝是將干燥后的粉狀銅硫化物精礦經精礦噴嘴與富氧空氣充分混合后噴入閃速爐，在高溫反應塔內進行熱離解和氧化反應，使銅精礦中部分鐵氧化并造渣除去，產出含銅較高的冰銅。由于硫化物和氧氣反應會放出大量的熱量，所以無須再額外為熔池補充熱量。
[0003]傳統硫化礦閃速爐結構示意圖如圖1所示。
[0004]傳統奧托昆普硫化礦閃速爐在設計時，熔池的內寬是根據反應塔的內徑確定的，一般為反應塔內徑加上1-2米，其俯視示意圖如圖2所示。
[0005]氧化礦閃速冶金原理是礦粉在熾熱的充滿還原氣氛的閃速爐反應塔空間懸浮下落的過程中，利用礦粉與高溫還原氣體接觸的比表面積較大，反應速度快的特點，實現對礦粉中的待冶煉金屬氧化物的還原，未完全還原的金屬氧化物落入熔池后繼續完成還原。
[0006]氧化礦閃速爐的熔池除了要完成剩余待冶煉金屬氧化物的還原外，還要進行造渣反應及完成液態金屬和熔渣的分離和排放，因而需要維持一個高溫的還原環境，僅靠反應塔傳遞來的熱量和還原劑還遠遠不足以完成上述工作。因而，通過側吹的方式為熔池補充熱量和提供還原劑就成為一種必要的手段。熔池側吹是通過在熔池側面布置側吹噴管實現的，在中國，通過噴管側吹煤和氧是其中一種最經濟的方案。我們根據大量試驗得出:側吹熔池的內寬不能大于3米，否則熔池的中心部位難以被吹透。
[0007]但根據傳統的奧拓昆普閃速爐的設計原則，熔池的內寬要比反應塔直徑大1-2米，，目前還未出現過熔池內寬小于反應塔直徑的閃速爐，也未出現一臺閃速爐擁有多個熔池的情況。受空間冶煉原理的限制，迄今為止所有實際應用的閃速爐的直徑都在3米以上，也即熔池內寬都大于4米，若采用側吹的方式為熔池補充熱量和反應物料，對于內寬大于3米以上的熔池，若噴槍深入熔池過淺，則熔池中心無法被影響到，造成熔池中部區域溫度低、粘度高、熔渣中待冶煉的金屬氧化物含量高，若噴槍深入熔池過深，雖然中心部位可以被吹透，但熔池的邊緣部位無法被直接影響到，又會造成熔池邊緣區域溫度低、粘度高、熔渣中待冶煉的金屬氧化物含量高。這就意味著傳統奧拓昆普硫化礦閃速爐無法有效的應用側吹的方式為熔池補充熱量及提供反應物料。

【發明內容】

[0008]有鑒于此，本發明旨在提出一種帶有側吹熔池段的閃速爐，以解決現有的閃速爐熔池無法通過側吹對金屬氧化礦進行熔煉的問題。
[0009]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0010]—種帶有側吹熔池段的閃速爐，包括反應塔I，所述反應塔I上設有給料裝置，所述反應塔I下部設有至少一個熔池2，各所述熔池2上均設有內寬小于3米的側吹熔池段，所述側吹熔池段的側面設有側吹布置，所述熔池2上設置有排渣口 5，所述側吹熔池段位于所述排渣口 5和所述熔池2之間；所述閃速爐還包括上升煙道3，所述上升煙道3通過所述熔池2與所述反應塔I相連通，上升煙道3用于排出反應過程中所產生的煙氣。
[0011]所述側吹布置用來向所述側吹熔池段爐體內噴入燃料及含氧氣體，為熔池2內提供熱量及還原劑，所述燃料為重油、天然氣、液化石油氣、煤、焦丁、碳氫化合物氣體中的一種;所述含氧氣體為空氣，氧氣一空氣混合物或者工藝氧中的一種。小于3米的側吹熔池段的設置能夠使熔池2的各個部位都可以被側吹直接影響，進而為熔池2內補充熱量和提供還原劑。側吹熔池段位于排渣口和熔池2之間，以便使熔體經過側吹熔池段的側吹熔煉，進一步沉淀分層后排放，從而降低渣層中待冶煉金屬的含量，提高待冶煉金屬的回收率。
[0012]優選的，所述上升煙道3數目與所述熔池2數目一致。
[0013]優選的，所述側吹熔池段的長度為8-20米。
[0014]優選的，所述側吹熔池段為長方體。優選的，側吹熔池段的內寬為1.5-2.5米，在該寬度范圍內，側吹熔池段兩側噴槍可以共同影響到熔池中心區域，同時又能兼顧對熔池兩側壁的熔體施加有效的影響，若側吹熔池段寬度過窄，會影響熔池對熔體的承載量，則需增加熔池的數目，增加投資。
[0015]優選的，所述熔池2的內寬由所述反應塔I端向遠端逐漸減小至小于3米且不小于I米。從而使熔體和煙氣流速能夠平緩的變化，減小對冶煉過程的影響。
[0016]進一步的，所述熔池2的數目為1-4個。
[0017]進一步的，所述側吹布置包括對稱設置在所述側吹熔池段的側吹孔及設置在側吹孔內的側吹噴管4。
[0018]進一步的，所述側吹布置所在位置與所述側吹熔池段中熔渣層對應，以便使所述側吹布置向所述側吹熔池段熔渣層內噴吹含氧氣體和燃料，使熔渣翻滾或對流，促進熔體內熱量的交流傳遞及熔渣層中的化學反應，提高待冶煉金屬的回收率。
[0019]進一步的，所述熔池2上或上升煙道3側壁上設有風口。含氧氣體(空氣、氧一空氣混合物或者工藝氧)通過風口噴入熔池液面上部的連通煙道使還原氣體(C(KH2) 二次燃燒，一方面為熔池補充熱量，另一方面降低尾氣中CO的含量。通過煙道3側壁上設置的風口噴入含氧氣體和煙氣中的還原氣體進行燃燒，一方面可以避免由于煙氣在流動過程中溫度下降造成的煙塵粘結堵塞煙道，另一個作用是可以燒掉尾氣中的CO，減少后續的煙氣處理工序。
[0020]進一步的，所述給料裝置為噴嘴或噴嘴、燒嘴或燒嘴與噴嘴、噴槍的結合。通過設置給料裝置向閃速爐加入冶煉所必需的原料、燃料和輔助材料，必要時，也可通過給料裝置如燒嘴為反應塔I空間內補充熱量。
[0021]進一步的，所述上升煙道3設置在靠近所述側吹熔池段入口處的熔池2上部。煙氣不經過側吹熔池段直接進入煙道，從而避免由于側吹熔池段熔池寬度的變化引起出爐煙氣流速的波動。
[0022]進一步的，所述反應塔I連接有氣體輸運管道，以便從閃速爐外部引入的反應氣體及其所帶的熱量可以直接輸送至爐內。所述反應氣體為含C0、H2或碳氫化合物氣體中的一種或多種;優選的，為工業生產排放的含還原氣氛的廢氣或煤制氣裝置所生產的煤氣;更優選的，為高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣、電爐尾氣、回轉窯尾氣、轉底爐尾氣中的一種或多種。
[0023]相對于現有技術，本發明所述的帶有側吹熔池段的閃速爐具有以下優勢:
[0024]本發明所述的閃速爐通過設置內寬小于3米的側吹熔池段，使熔池的各個部位都可以被側吹直接影響，特別是中心部位可以被吹透，側吹一方面為熔池補充熱量，使熔池形成流動性良好的液態熔體環境，從而實現造渣、渣和金屬的沉淀分層、渣和金屬的排放等功能，同時，側吹設置也可為熔池提供還原劑，完成渣層中剩余待冶煉金屬氧化物的還原，提高待冶煉金屬的回收率。
【附圖說明】
[0025]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1-2為現有的閃速爐的結構示意圖；
[0027]圖3為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的一種結構示意圖；
[0028]圖4為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的另一種結構示意圖；
[0029]圖5為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的第三種結構示意圖；
[0030]圖6為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的第四種結構示意圖；
[0031]圖7為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的第五種結構示意圖；
[0032]圖8為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的第六種結構示意圖；
[0033]圖9為本發明實施例所述的帶有側吹熔池段的閃速爐的第七種結構示意圖；
[0034]圖10為本發明實施例所述帶有側吹熔池段的閃速爐的第八種結構示意圖；
[0035]圖11為本發明實施例所述帶有側吹熔池段的閃速爐的第九種結構示意圖；
[0036]圖12為本發明實施例所述帶有側吹熔池段的閃速爐的第十種結構示意圖。
[0037]附圖標記說明:
[0038]1-反應塔，2-恪池，3-上升煙道，4-側吹噴管，5-排渣口。
【具體實施方式】
[0039]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0040]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。
[0041]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0042]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0043]—種帶有側吹熔池段的閃速爐，如圖3-12所示，包括反應塔I，反應塔I上設有給料裝置，反應塔I下部設有至少一個熔池2，各熔池2上均設有內寬小于3米的側吹熔池段，側吹熔池段的側面設有側吹布置，熔池2上設置有排渣口 5，側吹熔池段位于排渣口和熔池2之間；閃速爐還包括用于排出反應過程中所產生煙氣的上升煙道3，上升煙道3通過熔池2與所述反應塔I相連通。
[0044]本實例的工作過程:
[0045]向反應塔I中噴入待冶煉的金屬氧化礦礦粉、還原氣體(如⑶或H2)或可造還原氣體的反應物(如氧氣和粉煤)及熔劑(參與造渣)，礦粉在高溫熾熱的、充滿還原氣氛的反應塔I中，通過快速的傳熱、傳質和氣-固、氣-液反應，迅速完成其中待冶煉金屬氧化物的還原和熔化。
[0046]在反應塔I中完成化學反應的熔體落入閃速爐下部的熔池2，熔池2側面設有側吹布置，通過側吹燃料和氧氣為熔池補充熱量，使熔池2維持一定的高溫環