利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺

摘要

本发明公开了一种利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺。所述旋流熔炼工艺包括以下步骤：将含金属物料和熔剂加入到所述炉腔内；利用所述旋流发生器从所述炉腔的侧面向所述炉腔的熔炼渣层内喷入含氧气体和燃料，以便使所述炉腔内的熔体做旋流运动，对所述含金属物料进行熔炼并得到粗金属和熔炼渣；和从所述放渣口排出所述熔炼渣，从所述放金属口排出所述粗金属。根据本发明实施例的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺具有反应效率高、反应时间短等优点。

权利要求

1.一种利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，所述旋流熔炼炉包括：反应炉，所述反应炉内具有炉腔，所述炉腔的下部具有用于容纳渣和金属液的熔池，所述炉腔的壁上设有进料口、放渣口、放金属口和出烟口；和旋流发生器，所述旋流发生器设在所述炉腔的侧壁上以便将含氧气体和燃料侧吹到所述炉腔内，其特征在于，所述旋流熔炼工艺包括以下步骤：

将含金属物料和熔剂加入到所述炉腔内；

利用所述旋流发生器从所述炉腔的侧面向所述炉腔的熔炼渣层内喷入含氧气体和燃料，以便使所述炉腔内的熔体做旋流运动，对所述含金属物料进行熔炼并得到粗金属和熔炼渣；和从所述放渣口排出所述熔炼渣，从所述放金属口排出所述粗金属。

2.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，进一步包括：在进行所述熔炼时，向所述炉腔内加入还原剂。

3.根据权利要求1或2所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述含金属物料包括铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出渣中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述冶金中间物料选自烟尘、酸泥和电镀污泥中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述炉腔的侧壁上设有安装口，所述旋流发生器设在所述安装口内。

6.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述旋流发生器的一部分伸入到所述炉腔内。

7.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述炉腔为圆柱形，所述旋流发生器与所述炉腔的径向之间的夹角为预定角度。

8.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述旋流发生器为多个，多个所述旋流发生器沿炉腔的周向间隔开地设在所述炉腔的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述炉腔为圆柱形，多个所述旋流发生器沿炉腔的周向等间距地设在所述炉腔的侧壁上，每个所述旋流发生器与所述炉腔的径向之间的夹角为预定角度。

10.根据权利要求8或9所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于， 所述旋流发生器的数量为两个至四个。

11.根据权利要求1所述的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，其特征在于，所述进料口和所述出烟口设在所述炉腔的顶壁上，所述放渣口设在所述炉腔的侧壁上，所述放金属口设在所述炉腔的底壁上。

说明书

利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺。

背景技术

[0002] 现有的熔炼炉存在反应效率低、反应时间长的缺陷。

发明内容

[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种具有反应效率高、反应时间短等优点的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼
工艺。

[0004] 根据本发明的实施例的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺，所述旋流熔炼炉包括：反应炉，所述反应炉内具有炉腔，所述炉腔的下部具有用于容纳渣和金属液的熔池，所
述炉腔的壁上设有进料口、放渣口、放金属口和出烟口；和旋流发生器，所述旋流发生器设
在所述炉腔的侧壁上以便将含氧气体和燃料侧吹到所述炉腔内，所述旋流熔炼工艺包括以
下步骤：将含金属物料和熔剂加入到所述炉腔内；利用所述旋流发生器从所述炉腔的侧面
向所述炉腔的熔炼渣层内喷入含氧气体和燃料，以便使所述炉腔内的熔体做旋流运动，对
所述含金属物料进行熔炼并得到粗金属和熔炼渣；和从所述放渣口排出所述熔炼渣，从所
述放金属口排出所述粗金属。

[0005] 因此，根据本发明实施例的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺具有反应效率高、反应时间短等优点。

[0006] 另外，根据本发明上述实施例的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺还可以具有如下附加的技术特征：

[0007] 根据本发明的一个实施例，利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺进一步包括：在进行所述熔炼时，向所述炉腔内加入还原剂。

[0008] 根据本发明的一个实施例，所述含金属物料包括铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出渣中的至少一种。

[0009] 根据本发明的一个实施例，所述冶金中间物料选自烟尘、酸泥和电镀污泥中的至少一种。

[0010] 根据本发明的一个实施例，所述炉腔的侧壁上设有安装口，所述旋流发生器设在所述安装口内。

[0011] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器的一部分伸入到所述炉腔内。

[0012] 根据本发明的一个实施例，所述炉腔为圆柱形，所述旋流发生器与所述炉腔的径向之间的夹角为预定角度。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器为多个，多个所述旋流发生器沿炉腔的周向间隔开地设在所述炉腔的侧壁上。

[0014] 根据本发明的一个实施例，所述炉腔为圆柱形，多个所述旋流发生器沿炉腔的周向等间距地设在所述炉腔的侧壁上，每个所述旋流发生器与所述炉腔的径向之间的夹角为
预定角度，

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器的数量为两个至四个。

[0016] 根据本发明的一个实施例，所述进料口和所述出烟口设在所述炉腔的顶壁上，所述放渣口设在所述炉腔的侧壁上，所述放金属口设在所述炉腔的底壁上。

附图说明

[0017] 图1是根据本发明实施例的利用旋流熔炼炉实施的旋流熔炼工艺的流程图。

[0018] 图2是根据本发明实施例的旋流熔炼炉的结构示意图。

[0019] 图3是根据本发明实施例的旋流熔炼炉的局部结构示意图。

具体实施方式

[0020] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0021] 下面参考图2和图3描述根据本发明实施例的旋流熔炼炉10。如图2和图3所示，根据本发明实施例的旋流熔炼炉10包括反应炉101和旋流发生器102。

[0022] 反应炉101内具有炉腔1011，炉腔1011的下部具有用于容纳渣和金属液的熔池10111，炉腔1011的壁上设有进料口1012、放渣口1013、放金属口1014和出烟口1015。旋流发
生器102设在炉腔1011的侧壁上以便将含氧气体和燃料侧吹到炉腔1011内。

[0023] 下面参考图1描述利用根据本发明实施例的旋流熔炼炉10实施的旋流熔炼工艺。如图1所示，根据本发明实施例的旋流熔炼工艺包括以下步骤：

[0024] 将含金属物料和熔剂加入到炉腔1011内；

[0025] 利用旋流发生器102从炉腔1011的侧面向炉腔1011的熔炼渣层内喷入含氧气体和燃料，以便使炉腔1011内的熔体做旋流运动，对含金属物料进行熔炼并得到粗金属和熔炼
渣；和

[0026] 从放渣口1013排出熔炼渣，从放金属口1014排出粗金属。

[0027] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉10通过在炉腔1011的侧壁上设置旋流发生器102，从而旋流发生器102可以从炉腔1011的侧面向炉腔1011的熔炼渣层内喷入含氧气体和
燃料。在旋流发生器102喷入的含氧气体和燃料的搅动下，可以使炉腔1011内的熔体做旋流
运动，从而可以极大地改善反应的热力学、动力学条件，以便使反应能够高效地进行，极大
地缩短了操作时间。

[0028] 因此，根据本发明实施例的旋流熔炼炉10具有反应效率高、反应时间短等优点。

[0029] 根据本发明实施例的旋流熔炼工艺具有反应效率高、反应时间短等优点。

[0030] 如图2所示，旋流熔炼炉10的进料口1012和出烟口1015设在炉腔1011的顶壁上，旋流熔炼炉10的放渣口1013设在炉腔1011的侧壁上，旋流熔炼炉10的放金属口1014设在炉腔
1011的底壁上。

[0031] 含金属物料可以包括一种金属精矿。例如，含金属物料可以是铜精矿。有利地，含金属物料可以包括含有多种金属的精矿。例如，含金属物料可以包括铜精矿、镍精矿、铅精
矿。由此可以使含金属物料的来源更加广泛。

[0032] 在本发明的一个实施例中，含金属物料可以进一步包括冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出渣中的至少一种。由此不仅可以进一步扩大含金属物料的来源，而且可以回收利
用大量含有有价金属的冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出渣。

[0033] 具体而言，冶金中间物料选自烟尘、酸泥和电镀污泥中的至少一种。

[0034] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉10和旋流熔炼工艺对原料适应性强，对原料的水分、化学成分、粒度组成要求不高。可以将原料视情况预处理至水分6％-8％，粒度小于50毫
米。原料(例如包括铜、镍、铅精矿、冶金中间物料(烟尘、酸泥和电镀污泥等)、冶金精炼渣、
浸出渣等)和熔剂按配料比要求计量后混合，经胶带运输机从炉腔1011的顶部的进料口
1012加入到炉腔1011内。原料和熔剂掉落在炉腔1011内的渣层上。

[0035] 含氧气体和燃料通过设在炉腔1011的侧壁上的旋流发生器102喷入到炉腔1011内。具体地，炉腔1011的侧壁上设有安装口，旋流发生器102设在安装口内。

[0036] 旋流发生器102可以与炉腔1011的侧壁平齐。有利地，旋流发生器102的一部分可以伸入到炉腔1011内。也就是说，旋流发生器102的一部分可以伸入到炉腔1011的熔池的渣
层内。

[0037] 如图3所示，炉腔1011为圆柱形，即反应炉101可以是固定立式圆柱形结构。由此反应炉101的结构简单紧凑、稳定性高、操作安全。炉腔1011的尺寸(直径、高度、高径比)可以
根据物料处理量的大小变化进行合理调节。

[0038] 在本发明的一些实施例中，如图3所示，旋流发生器102与所述安装口和炉腔1011的中心轴线的连线L之间的夹角α可以是预定角度，其中连线L沿水平方向延伸。换言之，旋
流发生器102与炉腔1011的切线呈一定角度。喷吹含氧气体和燃料时，熔池内的渣层(熔体)
的位于旋流发生器102的风口的上方的部分被强烈搅动，并在炉腔1011内做旋流运动，从而
实现熔炼过程所需的传热传质，由此熔炼过程得以高效地完成。熔池内的原料和燃料在熔
池内氧化和燃烧，能充分地利用其化学反应热，提高燃料利用率，同时还能减少烟尘率。

[0039] 熔池内的渣层的位于旋流发生器102的风口的下方的部分相对平静，熔炼生成的粗金属和炉渣在熔池下部渣层中沉淀分离。同时，旋流发生器102注入的含氧气体至炉腔
1011的上部空间，供给过燃烧反应，保证烟气中的有害物质充分燃烧。反应产生的烟气通过
烟道排出炉外。

[0040] 具体地，熔剂可以是石灰石、石英石或者石英石与石灰的混合物，燃料可以选自粉煤、天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种，含氧气体的氧气的体积浓度为21％-
80％。也就是说，所述第一含氧气体的含氧量为21v％-80v％。

[0041] 如图3所示，在本发明的一个实施例中，旋流发生器102为多个，多个旋流发生器102沿炉腔1011的周向间隔开地设在炉腔1011的侧壁上。由此可以更加激烈地搅动炉腔
1011内的熔体，进一步提高熔体的旋流速度，从而可以进一步改善反应的热力学、动力学条
件，以便使反应能够更加高效地进行，进一步缩短了操作时间。

[0042] 有利地，多个旋流发生器102可以沿炉腔1011的周向等间距地设在炉腔1011的侧壁上，每个旋流发生器102与炉腔1011的径向之间的夹角均为预定角度。由此可以更加激烈
地搅动炉腔1011内的熔体，进一步提高熔体的旋流速度，从而可以进一步改善反应的热力
学、动力学条件，以便使反应能够更加高效地进行，进一步缩短了操作时间。

[0043] 具体地，旋流发生器102的数量为两个至四个。旋流发生器102的数量和空间角度(例如旋流发生器102与炉腔1011的径向之间的夹角)都可以调节。例如，可以根据处理的物
料性质、物料量等确定旋流发生器102的数量和空间角度。

[0044] 在进行所述熔炼时，向炉腔1011内加入还原剂。

[0045] 有利地，根据本发明实施例的旋流熔炼工艺可以进一步包括：在进行静置分离时，向炉腔1011内加入还原剂。该还原剂不仅可以作为附加燃料，而且可以控制渣型。由此不仅
可以改善熔炼渣(炉渣)的特性以便利于粗金属和熔炼渣澄清分离，而且可以使熔炼渣中的
金属氧化物还原，以利于回收。

[0046] 具体而言，还原剂可以是颗粒状固体还原剂，例如焦炭、块煤、碎煤等。

[0047] 在本发明的一些示例中，根据本发明实施例的旋流熔炼工艺可以进一步包括：在熔炼结束后对熔体进行静置分离，以便进一步澄清分离粗金属和熔炼渣。冶炼产物由于密
度不同，在炉腔1011内形成熔炼渣层和粗金属层(例如，粗铜层)。粗金属层在炉腔1011的底
层，熔炼渣层(贫化渣层)在粗金属层上。

[0048] 熔炼渣从熔池上部的放渣口1013排放，粗金属从熔池下部的放金属口1014排放，进行后续处理。产生的高温烟气，根据原料成分及烟气情况确定处理工艺。

[0049] 有利地，放渣口1013和放金属口1014的排放方式均采用打孔间断排放，工艺更可控，操作更简单。

[0050] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉10具有结构简单、原料燃料适应性强、床能力高、高效节能、安全环保、操作灵活的特点。

[0051] 根据本发明实施例的旋流熔炼工艺可以利用含氧气体和燃料对物料进行搅动，使得熔体在炉腔1011内做旋流运动，实现熔炼过程所需的传热传质，极大地改善了反应的热
力学、动力学条件，使反应高效地进行，缩短了操作时间。该工艺备料简单、原料燃料利用率
高，具有高效节能、安全环保的特点。

[0052] 以处理铜精矿为例，实施本发明工艺的主要技术操作条件如下：

[0053]

[0054] 获得的产物是：

[0055] 产品：粗金属。

[0056] 副产品：渣、烟气及烟尘。

[0057] 实施本发明工艺主要技术经济指标如下：

[0058]

[0059]

[0060] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0061] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0062] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0063] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0064] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0065] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。