CN102560144A - 双旋流预混型冶金喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双旋流预混型冶金喷嘴，它解决的是冶金喷嘴物料与气体混合不充分的问题，它包括进料管中心圆筒，进料管外依次套装有直径增大的分隔管和风腔管，进料管的前端设有旋流混合器，旋流混合器为两个同心环之间设有周向布置的若干个导流片，风腔管进入炉腔端内壁呈锥形，使流出的气体冲向从进料管进入的物料。本发明的喷嘴使物料与气体二次混合，因此混合充分，避免了“生料堆”和炉结的产生，增强了炉况稳定性，降低了炉况检修损失；提高了反应热效率，反应塔上部温度得到提高；旋流式喷射器底盘磨损小、无“漏水”故障。

Description

双旋流预混型冶金喷嘴

技术领域

本发明涉及冶金工业用的矿料与气体混合的喷嘴。

背景技术

闪速冶炼铜铅镍硫化矿精矿粉料，经济节能环保效益显著。冶金喷嘴是闪速冶炼工艺关键核心设备。喷嘴满足大投料量闪速冶炼需要，充分发挥现有闪速冶炼设备生产潜力，是当今企业提高市场竞争力的关键。在大投料量生产条件下，传统喷嘴（文丘里喷嘴和中央扩散式喷嘴）需要解决工艺风与精矿粉掺混分散不均匀，反应塔温度分布不均匀、局部温度偏低、熔炼反应不充分，氧利用效率低，甚至下“生料”等炉况不正常问题。

文献公布了一些文丘里喷嘴解决气粒混合分散均匀性问题的方法，包括风箱内设置脉动点火源，脉动注入精矿粉，风箱内壁设置工艺风导流片和将工艺风切向送入风箱等四种方式。中国专利号ZL200720195613.0（CN201121204）公布了一种利用漩涡混合和沙丘驻涡原理的中央混合型反调节式文丘里喷嘴，包括风箱和活动料管，活动料管头部设置波瓣形风锥，波瓣形风锥位于风箱喉口区域，活动料管能在微小区域内变化颗粒注入位置。强化气粒两相混合的原理在于：工艺风流过风箱喉口部位时在波瓣形风锥导流作用下形成高强度漩涡以卷吸精矿粉颗粒；活动料管驱动的精矿粉注入点微小变化实现了颗粒脉动注入。中国专利号200920282330.9（CN201548066U）和中国专利号为201020284998.X（CN201787818U），公开了一种脉动旋风文丘里喷嘴，将工艺风切向送入风箱，精矿粉不断地落入向外逐渐扩散衰减的旋流工艺风中，中央点火烧嘴的脉动点火火苗强化着火作用。中国专利号ZL01251991.X（CN2513062Y）公开了一种多腔旋涡式文丘里喷嘴，将风箱划分为多个下部汇合的同心圆漩涡室，精矿粉从漩涡室中心垂直注入到风箱出口，工艺风通过漩涡室后形成漩涡气流，带动粉料呈漩涡状进入塔内。中国专利号ZL03125473.X（CN1246486C）公开了一种中心旋涡柱闪速熔炼工艺，粉物呈漩涡状进入反应塔内，塔中心为粒子、氧气和温度集中的高温反应区，沿旋涡柱到塔壁方向粒子浓度梯度、氧势梯度和温度梯度逐渐减弱以保护反应塔砌体免受高温物料冲刷腐蚀。中国专利申请量号200810225530.0（CN101736165A），公开了一种旋涡柱喷嘴、旋涡柱熔炼设备和旋涡柱熔炼方法，在喉口以下的风箱内壁上设置工艺风漩涡导流片，下料管出口位置抬升至漩涡导流片顶部。工艺风在漩涡导流片作用下形成旋流气流，不断卷吸精矿粉，在塔中心轴线区域形成气粒漩涡柱。

中央扩散式喷嘴闪速炉反应塔内工艺风为垂直向下的环状气流，分散锥和众多小股径向高速分散风射流将精矿粉分散到工艺风气流中，气粒两相在反应塔内混合。实践和实验表明：小投料量时分散风和工艺风动量作用易匹配，精矿粉易于穿透工艺风而掺混到工艺风气流内部，反应塔中心轴线区域气粒混合均匀，但大投料量时工艺风动量作用突出，精矿粉难于穿透工艺风气流而掺混不到工艺风气流内部，以致于反应塔中心轴线区域为明显缺工艺风而精矿粉富集的区域。中国专利号200880105946.7（CN101809175A）和美国专利文献US20100207307A1为强化气粒混合，在传统中央扩散式喷嘴闪速炉空气腔倒圆锥筒内壁上设置旋流导流片，另外将全部工艺风切向进入空气腔中。

上述各专利文献公开的喷嘴都存在气体难以充分与矿料混合的问题，因此，开发结构简单、调控性好、气粒两相混合均匀充分的冶金喷嘴技术和装置，具有良好的经济、节能环保和社会效益。

发明内容

本发明的目的就是提供一种结构简单、调控性好、气粒两相混合均匀充分的闪速冶炼用的喷嘴。

本发明采用的技术方案是：双旋流预混型冶金喷嘴，包括进料管和位于进料管中央的用于进风的中心圆筒，中心圆筒的端部连接有旋流式喷射器，其特征是所述的进料管外依次套装有直径增大的分隔管和风腔管，所述进料管的前端设有旋流混合器，旋流混合器为两个同心环之间设有周向布置的若干个导流片，使进料管与分隔管之间的气流产生旋流排出，所述风腔管的进入炉腔端内壁呈锥形，使流出的气体冲向从进料管进入的物料。

采用上述技术方案，物料从进料管进入，气体从风腔管与分隔管之间和分隔管与进料管之间及中心筒体进入，风腔管与分隔管之间进入的气体遇到旋流混合器将产生旋转并喷向进料管中的物料，使物料与气体产生混合，同时从风腔管与分隔管之间的气体在风腔管锥部改变方向吹向料管中的物料，使气体与料物进一步混合；最后从旋流式喷射器吹出的气体也与物料产生混合，达到最大限度的气体与物料的混合。

为增加混合效果，改变从风腔管吹出气的流速，所述的分隔管端部的外壁上套装有能够沿分隔管上下滑动的套环，套环与风腔管的锥形端对应端外侧面也为锥形，通过两个锥形面的重合调节风速大小。

作为本发明的进一步完善，所述的旋流混合器的导流片沿垂直方向倾斜且倾斜角小于75°，偏离径向方向且和径向方向夹角小于75°。

为便于气体流出，所述的套环另一端外侧面也为锥形面。

所述的旋流式喷射器置于反应塔内且位置低于反应塔顶墙内壁200mm～500mm，这样反应效果更好。

本发明的有益效果是：发明经济、节能环保和社会效益显著。气粒两相混合更加充分和均匀，冶炼反应更加充分和完全，氧气得到充分利用，着火提前，避免了“生料堆”和炉结的产生，增强了炉况稳定性，降低了炉况检修损失；提高了反应热效率，反应塔上部温度得到提高；旋流式喷射器底盘磨损小、无“漏水”故障。生产表明：喷嘴生产能力能稳定在400吨混合矿/时，反应塔外壁面温度低于100℃，氧气利用率提高到98.5%以上，烟尘率降低到5%以下，沉淀池渣含铜降低至1%，铜硫合渣的流动性及分离效果良好。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为旋流混合器喷口示意图。

图3为旋流式喷射器喷口示意图。

具体实施方式

    如图1所示，双旋流预混型冶金喷嘴，包括进料管8和位于进料管8中央的用于进风的中心圆筒4，中心圆筒4的端部连接有旋流式喷射器6，气体从中心圆筒4进入从旋流式喷射器6的端部出风口排出，旋流式喷射器6如图3所示。进料管8外依次套装有直径增大的分隔管3和风腔管1，分隔管3为环形通道，进料管8的前端设有旋流混合器5，如图2所示，旋流混合器5为两个同心环52、53之间设有周向布置的若干个导流片51，使进料管8与分隔管3之间的气流产生旋流排出，旋流混合器5的导流片51沿垂直方向倾斜且倾斜角小于75°，偏离径向方向且和径向方向夹角小于75°。风腔管1进入炉腔端内壁呈锥形，使流出的气体冲向从进料管8进入的物料，风腔管1的锥形底部与反应塔顶墙7密封连接，使气体能够进入反应塔内。分隔管3端部的外壁上套装有能够沿分隔管上下滑动的套环2，套环2与风腔管1的锥形端对应处端外侧面也为锥形，通过套环的移动，使两个锥形面的重合度调节两锥形面之间隙大小，达到调节通过间障风速大小。套环2另一端外侧面也为锥形面，使得整个套环的横截面呈梯形，这样也方便气体通过套环2的侧面。旋流式喷射器6置于反应塔内且位置低于反应塔顶墙7内壁200mm～500mm。

Claims (5)

1.双旋流预混型冶金喷嘴，包括进料管（8）和位于进料管（8）中央的用于进风的中心圆筒（4），中心圆筒（4）的端部连接有旋流式喷射器（6），其特征是所述的进料管（8）外依次套装有直径增大的分隔管（3）和风腔管（1），所述进料管（8）的前端设有旋流混合器（5），旋流混合器（5）为两个同心环之间设有周向布置的若干个导流片（51），使进料管（8）与分隔管（3）之间的气流产生旋流排出，所述风腔管（1）进入炉腔端内壁呈锥形，使流出的气体冲向从进料管（8）进入的物料。

2.根据权利要求1所述的双旋流预混型冶金喷嘴，其特征是所述的分隔管（3）端部的外壁上套装有能够沿分隔管上下滑动的套环（2），套环（2）与风腔管（1）的锥形端对应处端外侧面也为锥形，通过两个锥形面的重合调节风速大小。

3.根据权利要求1或2所述的双旋流预混型冶金喷嘴，其特征是所述的旋流混合器（5）的导流片（51）沿垂直方向倾斜且倾斜角小于75°，偏离径向方向且和径向方向夹角小于75°。

4.根据权利要求2所述的双旋流预混型冶金喷嘴，其特征是所述的套环（2）另一端外侧面也为锥形面。

5.根据权利要求3所述的双旋流预混型冶金喷嘴，其特征是所述的旋流式喷射器（6）置于反应塔内且位置低于反应塔顶墙(7)内壁200mm～500mm。

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