CN104561586B - 闪速熔炼炉的精矿喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其包括管芯重合、管径依次增大的、且依次套设布置的供氧管、分散风管以及水冷外套，所述水冷外套的下部外周壁上套设有旋流套管，旋流套管的管壁上设置有用于导气的旋流叶片。使用时，所述水冷外套与工艺风箱之间的腔室内为工艺风的流动区域，因此在水冷外套的下部外周壁上套设带有旋流叶片的旋流套管，这样可使工艺风箱内的工艺风会因旋流叶片的导气作用而以旋流的姿态排出与矿料进行混合，从而使得工艺风与矿料的混合更加充分、均匀，进而提高矿料燃烧效果，强化了反应塔内的传质、传热速率，这样不仅使得熔炼得到的冰铜产能提升，而且有效降低烟尘以及烟尘中的SO3生成率，为后序的烟尘处理降低难度。
Description
技术领域
本发明涉及铜的冶炼技术领域，具体涉及一种闪速熔炼炉的精矿喷嘴。
背景技术
铜的闪速熔炼工艺中，是在熔炼炉的顶部设置精矿喷嘴和用于鼓入工艺风的工艺风箱，通过精矿喷嘴向熔炼炉内喷入铜精矿矿料、氧气以及分散风，在精矿喷嘴的下部，矿料与工艺风混合并着火燃烧形成炉渣和冰铜，矿料与工艺风实现充分混合，这是矿料在精矿喷嘴下部有限的空间内进行快速、完全氧化反应的重要条件之一。
目前，铜矿企业使用的精矿喷嘴大多是由芬兰奥托昆普公司设计和生产的中央扩散型精矿喷嘴，如图1所示，该精矿喷嘴的特点是矿料和工艺风同向喷入炉内，主要通过气相和固相相互扩散、渗透达到混合的目的，使用这种中央扩散型精矿喷嘴进行低位喷料时，也就是说矿料的喷入口靠近工艺风出口时，矿料与工艺风较易混合，但在高位喷料时，也就说矿料的喷入口较高，与工艺风出口尚有一定的高度差时，此时矿料反应时间相对延迟，另外，矿料的投入量较少时，入炉矿料可以迅速的被炉内高温烟气或辐射热加热到反应温度，并在距离精矿喷嘴出口约1.5m的范围内就开始发生剧烈的燃烧反应，而矿料的投入量较多时，在反应塔顶部进料口的有限空间范围内，难以保证矿料与工艺风能够充分混合，从而大大影响了燃烧反应的传质、传热速率，不仅造成炉渣中的四氧化三铁含量增加、烟尘率上升、烟尘中SO3生成率上升，而且氧的利用效率也明显下降，进而影响熔炼产品冰铜的产能。因此，如何保证矿料与工艺风的充分混合，提高铜精矿矿料的燃烧效果，这对闪速熔炼工艺来说非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种保证工艺风与矿料充分混合、提高矿料熔炼效果的精矿喷嘴。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种闪速熔炼炉的精矿喷嘴，包括管芯重合、管径依次增大的、且依次套设布置的供氧管、分散风管以及水冷外套，其特征在于：所述水冷外套的下部外周壁上套设有旋流套管，旋流套管的管壁上设置有用于导气的旋流叶片。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：所述水冷外套与工艺风箱之间的腔室内为工艺风的流动区域，因此在水冷外套的下部外周壁上套设带有旋流叶片的旋流套管，这样可使工艺风箱内、或者说水冷水套外周的工艺风会因旋流叶片的导气作用而以旋流的姿态排出与矿料进行混合，从而使得工艺风与矿料的混合更加充分、均匀，进而提高矿料燃烧效果，强化了反应塔内的传质、传热速率，这样不仅使得熔炼得到的冰铜产能提升，而且有效降低烟尘以及烟尘中的SO3生成率，为后序的烟尘处理降低难度。
附图说明
图1是现有技术中闪速熔炼炉的精矿喷嘴的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2的I部放大图；
图4是旋流套管的结构示意图；
图5是环状挡板的结构示意图。
具体实施方式
一种闪速熔炼炉的精矿喷嘴，如图2-3所示，其包括管芯重合、管径依次增大的、且依次套设布置的供氧管10、分散风管20以及水冷外套30，所述水冷外套30的下部外周壁上套设有旋流套管50，旋流套管50的管壁上设置有用于导气的旋流叶片51。所谓的水冷外套30，其实也就是外周设置有护套的加料管，加料管的管腔供矿料投入，加料管与护套之间的夹腔设置供水通路以便对设备实施冷却降温。具体使用时，所述水冷外套30与工艺风箱110之间的腔室内为工艺风的流动区域，因此在水冷外套30的下部外周壁上套设带有旋流叶片51的旋流套管50，这样可使工艺风箱110内、或者说水冷水套30外周的工艺风会因旋流叶片51的导气作用而以旋流的姿态排出与矿料进行混合，从而使得工艺风与矿料的混合更加充分、均匀，进而提高矿料燃烧效果，强化了反应塔内的传质、传热速率，这样不仅使得熔炼得到的冰铜产能提升，而且有效降低烟尘以及烟尘中的SO3生成率，为后序的烟尘处理降低难度。
作为进一步的优选方案：为了进一步提高矿料与工艺风的混合均匀性，所述旋流套管50的上端连接有升降器60，所述旋流叶片51的整体轮廓呈自上而下逐渐延伸的S形曲面状或者平板状。如图2、4所示，根据实际生产情况，或者说根据工艺风的出风口和水冷外套30的出料口之间的距离，通过升降器60可以适当地对旋流套管50的高度进行调整，这样可以调整工艺风箱110内的工艺风与矿料进行旋流混合时的风量，进而确保混合效果，而采用自上而下逐渐延伸的S形曲面状或者平板状的旋流叶片51，这样可以有效保证对工艺风的旋流导气，从而确保工艺风与矿料混合的充分性和均匀性。
进一步的，所述水冷外套30的加料口处向加料管腔内延伸有送风通道，送风通道的出风口位于加料管腔的下部。本发明在水冷外套30的加料管腔内设置送风通道，这样压缩空气经过送风通道从加料管腔的下部排出时，可与加料管腔内的矿料进行预混，这样经过预混后的矿料再与工艺风箱110内的工艺风进行混合，可以有效提高矿料与工艺风的混合的均匀性，进而提高矿料燃烧效果，这样不仅使得熔炼得到的冰铜产能提升，而且有效降低熔炼矿料过程中烟尘以及烟尘中的SO3生成率，从而为后序的烟尘处理降低难度，具体的，经试验验证，与现有技术相比，在反应塔的尺寸相同情况下，采用本发明公开的精矿喷嘴向熔炼炉内供料时可使冰铜的产能提高20％。
具体的，所述水冷外套30的加料管腔内的送风通道有两个，第一、第二送风通道41、42的出风口竖直向下、且分别位于分散风管20的外侧壁和水冷外套30的内侧壁处。如图2-3所示，通过第一、第二两个送风通道41、42的布置，这样使得压缩空气从两侧对水冷外套30的加料管腔内的矿料进行预混合，如此可以进一步提高矿料的混合效果。
优选的，所述第一送风通道41由上段通道411和下段通道412构成，上段通道411自分散风管20的进风口向下延伸至分散风管腔的中部，下段通道412自水冷外套30的加料管腔的中部延伸至加料管腔的下部，分散风管20的中部管壁上开设有连通上段通道411的出风口和下段通道412的进风口的通孔21，优选的，所述分散风管20的中部管壁处的通孔21上下间隔开设有两个，布置两个通孔21通气，这样可使压缩空气分散引入。一般来说，为了确保矿料的均匀投入，如图1-3所示，所述分散风管20的外周壁的上部间隔设有有2-3个板面向外延伸的分料板120，因此本发明将第一送风通道41采用两段式布置，这样既能与避让开分料板120的布置位置，又能有效保证预混矿料的压缩空气的有效引入，不仅如此，将第一送风通道41的上段通道411布置在分散风管20的管腔内既方便，又能为水冷外套30的加料管腔空出较多的投料空间，防止熔炼工艺无法按照设定的气料比进行投料。
实际加工时，第一、第二送风通道41、42是通过以下方式的结构布置形成：如图2-3所示，所述分散风管20的中下段的外周壁上设置有风套70，风套70的内壁与分散风管20的外周壁之间构成第一送风通道41的下段通道412；所述水冷外套30的加料管腔内设置有与水冷外套30的管芯重合的风管80，风管80的外周壁与水冷外套30的内周壁之间构成第二送风通道42。也即是说，总体上来说，第一送风通道41的下段通道412和第二送风通道42是沿着水冷外套30的周向连续布置，这样使得压缩空气从第一、第二两个送风通道41、42的出风口排出时是以包围的形式与位于中间区域的矿料进行预混合，如此大大提高了矿料的预混效果。
进一步的，如图2和5所示，所述第二送风通道42的出风口处设置有水平布置的环状挡板90，环状挡板90的板面上间隔设置有供风通过的出风孔91，也就是，位于第二送风通道42内的压缩空气最终是从环状挡板90上的出风孔91排出，这样是为了便于调整压缩空气的风速和风量，另外，优选的，所述水冷外套30的内壁上、位于送风通道的出风口的下方处设置有文丘里管100，如图2所示，通过文丘里管100的布置，可使预混压缩空气的矿料以分散的状态向下喷射，从而提高矿料的燃烧效果。
Claims (6)
1.一种闪速熔炼炉的精矿喷嘴，包括管芯重合、管径依次增大的、且依次套设布置的供氧管(10)、分散风管(20)以及水冷外套(30)，其特征在于：所述水冷外套(30)的下部外周壁上套设有旋流套管(50)，旋流套管(50)的管壁上设置有用于导气的旋流叶片(51)；所述旋流套管(50)的上端连接有升降器(60)，所述旋流叶片(51)的整体轮廓呈自上而下逐渐延伸的S形曲面状或者平板状；所述水冷外套(30)的加料口处向加料管腔内延伸有送风通道，送风通道的出风口位于加料管腔的下部；所述水冷外套(30)的加料管腔内的送风通道有两个，第一、第二送风通道(41、42)的出风口竖直向下、且分别位于分散风管(20)的外侧壁和水冷外套(30)的内侧壁处；所述第一送风通道(41)由上段通道(411)和下段通道(412)构成，上段通道(411)自分散风管(20)的进风口向下延伸至分散风管腔的中部，下段通道(412)自水冷外套(30)的加料管腔的中部延伸至加料管腔的下部，分散风管(20)的中部管壁上开设有连通上段通道(411)的出风口和下段通道(412)的进风口的通孔(21)。
2.根据权利要求1所述闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其特征在于：所述分散风管(20)的中部管壁处的通孔(21)上下间隔开设有两个。
3.根据权利要求1或2所述闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其特征在于：所述分散风管(20)的中下段的外周壁上设置有风套(70)，风套(70)的内壁与分散风管(20)的外周壁之间构成第一送风通道(41)的下段通道(412)。
4.根据权利要求1所述闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其特征在于：所述水冷外套(30)的加料管腔内设置有与水冷外套(30)的管芯重合的风管(80)，风管(80)的外周壁与水冷外套(30)的内周壁之间构成第二送风通道(42)。
5.根据权利要求4所述闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其特征在于：所述第二送风通道(42)的出风口处设置有水平布置的环状挡板(90)，环状挡板(90)的板面上间隔设置有供风通过的出风孔(91)。
6.根据权利要求1-2，4-5中任一项所述闪速熔炼炉的精矿喷嘴，其特征在于：所述水冷外套(30)的内壁上、位于送风通道的出风口的下方处设置有文丘里管(100)。
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