CN103937985B - 连续式烟化炉及采用它的连续烟化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续式烟化炉及采用它的连续烟化工艺，该连续式烟化炉包括炉体，炉体内具有炉腔，炉腔内设有用于将炉腔分隔成熔化区、吹炼区和贫化区，由隔墙和渣坝将其分开。隔墙的下端设有连通熔化区和吹炼区的第一通道，隔墙高出熔池液面且渣坝低于熔池液面。炉体上设有用于向熔化区内加入物料的加料口、出烟口、第一喷枪口、第二喷枪口，用于从贫化区排出弃渣的放渣口；第一喷枪和第二喷枪，第一喷枪插入到第一喷枪口内，用于向熔化区内喷入粉煤和含氧气体，第二喷枪插入到第二喷枪口内，用于向吹炼区和贫化区内喷入粉煤和含氧气体。根据本发明实施例的连续式烟化炉，可以连续处理炉渣。

Description

连续式烟化炉及采用它的连续烟化工艺

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼领域，具体地涉及一种连续式烟化炉及采用它的连续烟化工艺。

背景技术

烟化炉是常用的有色金属冶炼设备，例如用于炼铅锌的炉渣的处理。相关技术中的烟化炉通常无法处理冷料，即使处理冷料，冷料的量也受到限制。此外，相关技术中的烟化炉都也称为间断式烟化炉，操作是间断式的，即进料和放渣都是间断式的，一批物料处理完毕后，排空后进行下一批物料的处理，因此存在处理效率低、能耗高，且存在启动和停止的频繁交替作业。供风、供煤也需随之交换，操作繁琐也不安全。为实现处理各类含铅、锌的不同物料并使连续烟化，稳定作业，降低能耗，需开发一种连续烟化炉装置及其工艺满足市场的需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种连续式烟化炉，该连续式烟化炉可以连续处理含铅、锌、锡等易挥发金属的物料，如铅锌炉渣、锌厂浸出渣、锡中矿等。

本发明的另一个目的在于提出一种利用该连续式烟化炉的连续烟化工艺。

根据本发明实施例的连续式烟化炉，包括炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔内设有用于将所述炉腔分隔成熔化区、吹炼区和贫化区的隔墙和渣坝，所述隔墙的下端设有连通所述熔化区和所述吹炼区的第一通道，所述隔墙高于熔池液面且所述渣坝低于熔池液面，所述炉体上设有出烟口、第一喷枪口、第二喷枪口、用于向所述熔化区内加入物料的加料口及用于从所述贫化区排出弃渣的放渣口；第一喷枪和第二喷枪，所述第一喷枪插入到所述第一喷枪口内，用于向所述熔化区内喷入粉煤和含氧气体，所述第二喷枪插入到所述第二喷枪口内，用于向所述吹炼区和所述贫化区内喷入粉煤和含氧气体。

根据本发明实施例的连续式烟化炉，炉体内设有将炉腔分隔成熔化区、吹炼区和贫化区的隔墙和渣坝，且炉体上设有与熔化区连通的第一喷枪口，以及与吹炼区和贫化区连通的第二喷枪口，且放渣口与贫化区连通。在通过放渣口排放残渣时，不会将炉腔内的液体完全排出，因此，在排放过程中，仍然可以向炉腔内放入待处理的物料。由此，该烟化炉可以连续运行，提高了该烟化炉处理物料的效率。通过第一喷枪口向熔化区通入含氧气体和粉煤，且通过第二喷枪口向吹炼区和贫化区通入含氧气体和粉煤，便于对通入第一喷枪和第二喷枪的氧气和粉煤分别进行控制，以达到最佳值，从而提高反应进行的效率。

另外，根据本发明上述实施例的连续式烟化炉，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述加料口包括用于向熔化区加入热料的热料加入口和用于向熔化区加入冷料的冷料加入口。由此，便于向炉腔内加入冷料和/或热料，可以方便该连续式烟化炉处理冷料或热料，可以减少该连续式烟化炉处理物料的工序，提高处理效率，也可实现完全处理冷料作业。

根据本发明的一个实施例，所述热料加入口可封闭地设在所述炉体的侧壁上。由此，在该连续式烟化炉仅处理冷料时，可以将热料加热口封闭，从而降低热量损失，提高能源利用率，节能环保，即使完全处理冷料，热料加料口进热料有利于炉子的启动，减少启动时间。

根据本发明的一个实施例，所述放渣口包括高于所述第一喷枪口和第二喷枪口的上放渣口和低于所述第一喷枪口和第二喷枪口的下放渣口，所述炉体上还设有接近所述炉腔底壁的放空口。正常操作时上放渣口放渣，需要更换喷枪时，下放渣口放渣。放空口位于下放渣口下方靠近炉底的位置，放空口用于停炉时放空炉内熔体。

根据本发明的一个实施例，所述炉体还设有用于向所述炉腔的上部鼓入含氧气体的二次风口。以燃尽炉气中过剩的CO和可燃物，以保证余热锅炉和收尘系统的安全进行。

根据本发明的一个实施例，所述渣坝下端设有连通所述吹炼区和所述贫化区的第二通道。由此，便于停机放空炉内熔体。

根据本发明的一个实施例，所述炉腔底壁为反拱形结构，由熔化区向贫化区倾斜放坡。

根据本发明实施例连续烟化工艺，该连续烟化工艺采用根据本发明前述实施例所述的连续式烟化炉进行烟化，所述连续烟化工艺包括以下步骤：向所述烟化炉内加入物料；向所述烟化炉内鼓入含氧气体和粉煤；回收金属氧化物的烟尘并排放烟化炉内的弃渣。连续烟化炉内液面正常生产时一直高于喷枪，保证喷枪连续处于浸没状态，以实现连续加入热渣或冷料完成熔化、吹炼、贫化工艺。烟气经余热回收后，进入收尘系统。贫化区的弃渣定期排放经水淬后外售。

根据本发明实施例的连续烟化工艺，在烟化炉的反应过程中，烟化炉内的炉渣正常操作时不会完全排空，因此即使放渣过程与加入炉渣的过程可同时且连续的进行，从而使烟化炉可以连续的处理炉渣。

根据本发明的一个实施例，该连续烟化工艺还包括向所述烟化炉内的上部鼓入二次空气。使过剩的CO和可燃物燃尽，挥发的金属氧化成氧化物以利安全生产。收尘系统收集的金属氧化物烟尘作为产品外售。弃渣为无害渣，可外售水泥厂，余热系统的中压蒸汽回收，可用于发电。

附图说明

图1是本发明实施例的连续烟化炉的横剖图。

图2是本发明实施例的连续烟化炉的纵剖图。

附图标记：连续式烟化炉100；炉体1；炉腔11；熔化区12；吹炼区13；贫化区14；人孔盖16；隔墙21；渣坝22；第一通道15；热料加入口101；出烟口102；第一喷枪口103；第二喷枪口104；放渣口105；冷料加入口107；上放渣口105a；下放渣口105b；放空口106；二次风口108；第二通道109。

具体实施方式

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。

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”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。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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。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。

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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

烟化炉是常用的有色金属冶炼设备，例如用于炼铅锌的炉渣的处理。相关技术中的烟化炉通常无法处理冷料，即使处理冷料，冷料的量也受到限制。此外，相关技术中的烟化炉都也称为间断式烟化炉，操作是间断式的，即进料和放渣都是间断式的，一批物料处理完毕后，排空后进行下一批物料的处理，由此存在处理效率低、能耗高。为此本发明提出了一种连续式烟化炉。

下面参照附图详细描述本发明实施例的连续式烟化炉100。该连续式烟化炉可以连续处理含铅、锌、锡等易挥发金属的物料，如铅锌炉渣、锌厂浸出渣、锡中矿和锡渣等。

根据本发明实施例的连续式烟化炉100，包括炉体1，炉体1内具有炉腔11，炉腔11内设有用于将炉腔11分隔成熔化区12、吹炼区13和贫化区14的隔墙21和渣坝22，隔墙21的下端设有连通熔化区12和吹炼区13的第一通道15，隔墙21高于渣坝22，在该连续式烟化炉的实际使用过程中，隔墙21高于熔池液面A，且渣坝22低于熔池液面A。炉体1上设有加料口、出烟口102、第一喷枪口103、第二喷枪口104和放渣口105。加料口用于向熔化区12内加入物料，放渣口105用于从贫化区14排出弃渣。此外，连续式烟化炉100上还设有第一喷枪和第二喷枪，第一喷枪插入到第一喷枪口103内，用于向熔化区12内喷入粉煤和含氧气体，第二喷枪插入到第二喷枪口104内，用于向吹炼区13和贫化区14内喷入粉煤和含氧气体。

放渣口105与贫化区14连通。正常工作时，通过放渣口105排放残渣不会将炉腔11内的液体完全排出，因此，在排渣过程中，仍然可以向炉腔11内放入待处理的物料。由此，该烟化炉100可以连续运行，提高了该烟化炉100处理物料的效率。通过第一喷枪口103向熔化区12通入含氧气体和粉煤，且通过第二喷枪口104向吹炼区13和贫化区14通入含氧气体和粉煤，便于对第一喷枪和第二喷枪的氧气和粉煤分别进行控制，以达到最佳值，从而提高反应进行的效率。

具体而言，热料从热料加入口101加入炉腔11的熔化区12后，热料在熔化区12内熔化，并通过第一通道15进入吹炼区13，并在吹炼区13内进行还原挥发，炉渣将从渣坝22上排入贫化区14内，继续还原挥发，定期从放渣口105排出。

本发明的连续式烟化炉还具有其他部件，例如耐腐蚀件等，对于现有技术中可以已知的，本发明不进行详细说明。

本发明中的含氧气体为空气、富氧空气或其它不影响烟化的含有氧气的气体。所述不影响烟化是指气体气体里的其它成分不会与物料或烟尘进行反应，或者不会影响烟尘的成分，这对于本领域的普通技术人员是可以理解的。

所述加料口包括用于向熔化区加入热料的热料加入口101和用于向熔化区加入冷料的冷料加入口107。由此，便于向炉腔内加入冷料和/或热料，可以方便该连续式烟化炉处理冷料或热料，可以减少该连续式烟化炉处理物料的工序，提高处理效率，也可实现完全处理冷料作业。

正常生产时，该连续式烟化炉100内的熔体始终保持在喷枪以上加速冷料的熔化速率，以提高处理冷料的能力，节省燃料，保证了连续处理冷料的能力。

具体的，如图1所示，热料加入口101设在炉体1的侧壁上，可以避免炉体1内液态的炉渣从冷料加入口107溢出，提高了烟化炉处理炉渣的连续性和稳定性，且操作环境安全，避免污染环境。

由于本发明的连续式烟化炉100可以直接连续处理冷料，不处理热料时，本发明的热料加入口101可封闭。从而降低热量损失，提高能源利用率，节能环保。

当然，本发明的连续式烟化炉可以连续地加入冷料、热料或热料和冷料的混合物，本发明的烟化炉对加入炉腔内的原料是否为冷料或热料未作限制，无论向烟化炉内加入的是冷料还是热料，烟化炉均可以连续的运行。

如图1和图2所示，在本发明的一些示例中，放渣口105包括高于第一喷枪口103和第二喷枪口104的上放渣口105a和低于第一喷枪口103和第二喷枪口104的下放渣口105b，且炉体1上还设有接近炉腔11底壁的放空口106。可以通过上放渣口105a和下放渣口105b定期排放反应完成后产生的残渣，也可以通过放空口106对连续式烟化炉100的内部空间进行清空，以便于检修等。

具体而言，正常操作时上放渣口105a放渣，需要更换喷枪时，下放渣口105b放渣。放空口106位于下放渣口105b下方靠近炉腔底壁的位置，放空口106用于停炉时放空炉内熔体。

进一步的，炉体1还设有用于向炉腔11的上部鼓入含氧气体的二次风口108。由此，燃尽炉气中过剩的CO和可燃物，以保证余热锅炉和收尘系统的安全进行。

在本发明的一些示例中，渣坝22下端设有连通吹炼区13和贫化区14的第二通道109。由此，便于停机放空炉内熔体。

炉腔11底壁为反拱形结构，由熔化区12向贫化区14倾斜放坡。由此，便于物料流动。

炉体1的上端向上逐渐收拢形成出烟口102。用于与余热锅炉的膜式壁相连。

炉体1上设有人孔及与该人孔相适配的人孔盖16。

第一喷枪口103的高度低于熔化区12内的液位高度，第二喷枪口104的高度低于吹炼区13内的液位高度。

炉腔11内的温度在1100摄氏度到1350摄氏度的范围内。熔化区12、吹炼区13及贫化区14内的富氧浓度及温度可以进行分别调节，以便于该连续式烟化炉100的处理效率达到最高。

炉体1的两侧均设有用于连接喷枪的喷枪口。具体而言，熔化区12的两侧均设有第一喷枪口103，吹炼区13的两侧均设有第二喷枪口104。第一喷枪和第二喷枪分别为多个。

喷枪为双通道喷枪，其中，喷枪的内管输送粉煤，喷枪的外管输送含氧气体。

熔池温度控制范围1050～1350℃，上部出炉烟气温度1200～1400℃。

根据本发明实施例连续烟化工艺，采用了根据本发明前述实施例的连续式烟化炉，连续烟化工艺包括以下步骤：向烟化炉内加入物料；向烟化炉内鼓入含氧气体和粉煤；回收金属氧化物的烟尘并排放烟化炉内的弃渣。

连续烟化炉内液面正常生产时一直高于喷枪（即第一喷枪和第二喷枪），保证喷枪连续处于浸没状态，以实现连续加入热渣或冷料完成熔化、吹炼、贫化工艺。烟气经余热回收后，进入收尘系统产出含金属氧化物烟尘。贫化区的弃渣定期排放经水淬后外售。

具体而言，物料加入炉腔的熔化区后，物料在熔化区内熔化，并通过第一通道进入吹炼区，并在吹炼区内进行还原挥发，物料反应完成生产的残渣从渣坝上排入贫化区内，在贫化区内进贫化后将弃渣从放渣口排出。

根据本发明实施例的连续烟化工艺，正常生产时，加料是连续的，放渣是间断的，只需控制液面在允许的范围内波动，就可使烟化炉可以连续的运行。

根据本发明的一个实施例，该连续烟化工艺还包括向烟化炉内的上部鼓入二次空气。由此，使炉腔内充满含氧气体，从而对烟气中的一部分化合物或金属进行还原，从而便于收集，降低资源损失，提高了烟化炉的实用性。

当然，本发明的连续式烟化炉及连续烟化工艺可以处理含铅、锌、锡等易挥发金属的物料，如铅锌炉渣、锌厂浸出渣、锡中矿等。

下面简略描述本发明的一个具体实施例的烟化炉对铅锌炉渣的处理。

用烟化炉处理铅锌炉渣的烟化过程实际上使还原挥发过程，将还原剂（粉煤等）和含氧气体（空气等）的混合物从一次风口鼓入烟化炉的液态炉渣中，使炉渣中的铅锌氧化物还原为铅、锌蒸汽，蒸汽压比较高的氧化铅、硫化铅还可能以化合物形态直接挥发，金属蒸汽、金属硫化物和氧化物随烟气一道进入炉体的上部空间，然后被鼓入的二次空气或炉气再次氧化成PbO和ZnO，并被捕集于收尘设备中，以粗氧化锌产物回收。同时In、Cd、Sn及部分Ge也挥发，并随ZnO一起被捕集。

本领域普通技术人员可以根据上述描述，很容易地得出本发明的连续式烟化炉或连续烟化工艺处理锌厂浸出渣、锡中矿等的过程，本发明不再进行详细说明。

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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。

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。

Claims (9)

1.一种连续式烟化炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔内设有用于将所述炉腔分隔成熔化区、吹炼区和贫化区的隔墙和渣坝，所述隔墙的下端设有连通所述熔化区和所述吹炼区的第一通道，所述隔墙高出熔池液面且所述渣坝低于熔池液面，所述炉体上设有出烟口、第一喷枪口、第二喷枪口、用于向所述熔化区内加入物料的加料口及用于从所述贫化区排出弃渣的放渣口；及

第一喷枪和第二喷枪，所述第一喷枪插入到所述第一喷枪口内，用于向所述熔化区内喷入粉煤和含氧气体，所述第二喷枪插入到所述第二喷枪口内，用于向所述吹炼区和所述贫化区内喷入粉煤和含氧气体。

2.根据权利要求1所述的连续式烟化炉，其特征在于，所述加料口包括用于向熔化区加入热料的热料加入口和用于向熔化区加入冷料的冷料加入口。

3.根据权利要求2所述的连续式烟化炉，其特征在于，所述热料加入口可封闭地设在所述炉体的侧壁上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的连续式烟化炉，其特征在于，所述放渣口包括高于所述第一喷枪口和第二喷枪口的上放渣口及低于所述第一喷枪口和第二喷枪口的下放渣口，所述炉体上还设有接近所述炉腔底壁的放空口。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的连续式烟化炉，其特征在于，所述炉体还设有用于向所述炉腔的上部鼓入含氧气体的二次风口。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的连续式烟化炉，其特征在于，所述渣坝下端设有连通所述吹炼区和所述贫化区的第二通道。

7.根据权利要求1-3中任一所述连续式烟化炉，其特征在于，炉底为反拱形结构，由熔化区向贫化区倾斜放坡。

8.一种采用根据权利要求1-7中任一项所述的连续式烟化炉进行的连续烟化工艺，其特征在于，所述连续烟化工艺包括以下步骤：

向所述烟化炉内加入物料；

向所述烟化炉内鼓入含氧气体和粉煤；和

回收金属氧化物的烟尘并排放烟化炉内的弃渣。

9.根据权利要求8所述的连续烟化工艺，其特征在于，还包括向所述烟化炉内的上部鼓入二次空气。