CN105039624A - 熔分炉和采用该熔分炉处理待熔分物料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种熔分炉和采用该熔分炉处理待熔分物料的方法，熔分炉包括：熔分炉本体，熔分炉本体内具有熔分空间，熔分空间底部限定出熔池，熔分空间沿着熔体流动方向依次形成进料区、熔化区、分离区和出料区，进料区位于熔分炉本体的一端，出料区位于熔分炉本体的另一端，进料区的侧壁上设有进料口，出料区的侧壁上设有出料口和出渣口；多个蓄热式燃烧器，多个蓄热式燃烧器分别设在熔分炉本体的侧壁上，熔化区和分离区均对应设置至少一对蓄热式燃烧器，每对蓄热式燃烧器设在熔分炉本体的相对侧壁上。该熔分炉可以实现待熔分物料的连续处理，并且金属熔液和熔渣分离效率较高，能耗较低。

Description

熔分炉和采用该熔分炉处理待熔分物料的方法

技术领域

本发明涉及一种熔分炉和采用该熔分炉处理待熔分物料的方法。

背景技术

目前通常采用高炉实现渣铁的分离，高炉是一种直立炉型，需要焦炭作为料架，保持炉内气道通畅，通过焦炭燃烧产生的热能，将上部还原区生成的还原铁熔化成液体，滴落到炉缸，在炉缸内实现渣和金属熔液分离，聚积到一定量后，从渣铁口排出，得到金属液和矿渣。然而该技术需要使用焦炭作为燃料及料柱，而炼焦工艺环节会造成严重的环境污染，并且对入炉物料的强度要求较高，如球团强度较低，在下降过程中会造成料柱透气性变差，影响高炉顺行和煤气化学能的充分利用，同时该设备可控性差，且属于密闭熔炼，从原料入炉到金属熔液流出，反应时间较长，不能连续处理，其次原料适应性较差，只适用于高品位铁精矿的冶炼，对储量最大的难选矿、钒钛矿、复合矿等不能使用，另外该设备能耗较高，能源利用效率低，炉内排烟温度高，需要通过余热锅炉和发电的形式进行能源转化，并且转化效率≤30％。

发明内容

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，本发明的一个目的在于提出一种熔分炉和采用该熔分炉处理待熔分物料的方法，该熔分炉可以实现待熔分物料的连续处理，并且金属熔液和熔渣分离效率较高，能耗较低。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种熔分炉，根据本发明的实施例，所述熔分炉包括：

熔分炉本体，所述熔分炉本体内具有熔分空间，所述熔分空间底部限定出熔池，所述熔分空间沿着熔体流动方向依次形成进料区、熔化区、分离区和出料区，所述进料区位于所述熔分炉本体的一端，所述出料区位于所述熔分炉本体的另一端，所述进料区的侧壁上设有进料口，所述出料区的侧壁上设有出料口和出渣口；以及

多个蓄热式燃烧器，所述多个蓄热式燃烧器分别设在所述熔分炉本体的侧壁上，所述熔化区和所述分离区均对应设置至少一对所述蓄热式燃烧器，每对所述蓄热式燃烧器设在所述熔分炉本体的相对侧壁上。

由此，根据本发明实施例的熔分炉可以实现待熔分物料的连续处理，并且金属熔液和熔渣分离效率较高，能耗较低。

另外，根据本发明上述实施例的熔分炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述熔池处的所述熔分炉本体由多层耐侵蚀的耐火砖堆砌而成。由此，可以显著提高熔分炉的寿命。

在本发明的一些实施例中，所述熔池处的耐火砖外围设置有钢制炉壳，且位于所述熔池处的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有冷却装置。由此，可以进一步提高熔分炉的寿命。

在本发明的一些实施例中，位于所述熔池侧壁处的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有冷却壁，位于所述熔池底部的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有水冷管或风冷管。由此，可以进一步提高熔分炉的寿命。

在本发明的一些实施例中，所述熔分炉本体的位于所述熔池的上部的部分的前端墙、后端墙、侧墙和炉顶分别独立地由具有耐气体冲刷、耐高温和保温性能的耐火砖堆砌而成。由此，可以进一步提高熔分炉的寿命。

在本发明的一些实施例中，所述熔分炉本体的位于所述熔池的上部的部分的前端墙为弧形端墙。由此，可以实现对进料口的密封。

在本发明的一些实施例中，所述熔分炉进一步包括：料仓；以及加料装置，所述加料装置分别与所述料仓和所述进料口相连。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种利用上述所述的熔分炉处理待熔分物料的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

向每对所述蓄热式燃烧器中交替供给燃烧物料，以便对所述熔分空间进行加热，其中，所述燃烧物料包括燃气和空气；以及

将所述待熔分物料从所述熔分炉本体一端的所述进料口供给至所述熔分空间中，以便使得所述待熔分物料依次经过所述进料区、熔化区、分离区和出料区进行熔化和分离处理，从而得到金属熔液和熔渣，并将所述金属熔液从所述熔分炉本体另一端的所述出料口排出，将所述熔渣从所述出渣口排出。

由此，根据本发明实施例的处理直接待熔分物料的方法通过采用上述熔分炉对待熔分物料进行处理，可以实现待熔分物料的连续处理，并且金属熔液和熔渣分离效率较高，能耗较低。

另外，根据本发明上述实施例的处理待熔分物料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述熔化区的温度为1000～1800摄氏度，所述分离区的温度比所述熔化区的温度低100～200摄氏度。由此，可以进一步提高金属熔液和熔渣的分离效率。

在本发明的一些实施例中，所述熔化区的温度为1450～1700摄氏度，所述分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度。由此，可以进一步提高金属熔液和熔渣的分离效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的熔分炉的俯视结构图；

图2是根据本发明再一个实施例的熔分炉的主视结构图；

图3是根据本发明又一个实施例的熔分炉的主视结构图。

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”、“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。

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。

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。

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。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种熔分炉。根据本发明的实施例，该熔分炉包括：熔分炉本体，所述熔分炉本体内具有熔分空间，所述熔分空间底部限定出熔池，所述熔分空间沿着熔体流动方向依次形成进料区、熔化区、分离区和出料区，所述进料区位于所述熔分炉本体的一端，所述出料区位于所述熔分炉本体的另一端，所述进料区的侧壁上设有进料口，所述出料区的侧壁上设有出料口和出渣口；以及多个蓄热式燃烧器，所述多个蓄热式燃烧器分别设在所述熔分炉本体的侧壁上，所述熔化区和所述分离区均对应设置至少一对所述蓄热式燃烧器，每对所述蓄热式燃烧器设在所述熔分炉本体的相对侧壁上。发明人发现，通过在熔分炉本体上设置蓄热式燃烧器对熔分空间进行加热，可以使得待熔分物料在依次经过熔分空间中各个区域时被加热熔化，并且通过设置分离区可以实现金属熔液和熔渣的彻底分离，当金属熔液和熔渣在熔池内聚集到一定量后可以分别从出料口和出渣口排出，从而使得该熔分炉可以实现对待熔分物料的连续处理，同时由于采用蓄热式燃烧器对熔分空间进行加热，可以实现对熔分空间的精确控温且使得熔分空间中温度场分布均匀，从而可以显著提高待熔分物料的熔分效率，并且通过在熔化区和分离区的侧壁上相对设置蓄热式燃烧器，使得可以有效利用蓄热式燃烧器中的蓄热体对高温烟气进行余热回收，充分利用该部分余热对燃烧物料(燃气和空气)进行预热处理，从而可以降低单位产品能耗成本，并且蓄热式燃烧器所得烟气温度较低，其次本发明的熔分炉对待熔分物料的强度和粒度要求较低，并且与采用焦炭作为燃料和料柱相比，本发明不会造成严重的环境污染，另外本发明可以适用于低品位矿、难选矿和复合矿等的熔分处理。

下面参考图1-2对本发明实施例的熔分炉进行详细描述。根据本发明的实施例，该熔分炉包括：

熔分炉本体100：根据本发明的实施例，熔分炉本体100内具有熔分空间10，熔分空间10底部限定出熔池11，熔分空间10沿着熔体流动方向依次形成进料区12、熔化区13、分离区14和出料区15，进料区12位于熔分炉本体100的一端，出料区15位于熔分炉本体100的另一端，进料区12的侧壁上设有进料口101，出料区15的侧壁上设有出料口102和出渣口103，并且在高度方向上，出渣口103位于出料口102的上方。根据本发明的具体实施例，熔池11可以采用长方形浅池结构。由此，可以使得待熔分物料在熔池内呈薄层水平铺展状态，从而可以显著提高物料的熔分效率。

根据本发明的一个实施例，熔池11处的熔分炉本体100可以由多层耐侵蚀的耐火砖堆砌而成，例如耐火砖可以为碳复合砖、微孔刚玉砖和半石墨炭砖等。由此，可以显著提高熔池的抗侵蚀性能，从而避免熔体对熔池的损坏，进而提高熔分炉的使用寿命。

根据本发明的再一个实施例，熔池11处的耐火砖外围可以设置有钢制炉壳16。由此，可以有效保持炉体的稳定。根据本发明的又一个实施例，位于熔池11处的耐火砖与钢制炉壳16之间可以设置有冷却装置17。由此，通过在熔池耐火砖与钢制炉壳之间设置冷却装置，可以显著提高耐火砖的耐高温性能，从而进一步提高熔分炉的使用寿命。根据本发明的具体实施例，位于熔池11侧壁处的耐火砖与钢制炉壳16之间可以设置有冷却壁，本领域技术人员可以根据实际需要对冷却壁的材质进行选择，例如可以采用铸钢、铸铁或铜材质的冷却壁。根据本发明的另一个具体实施例，位于熔池11底部的耐火砖与钢制炉壳16之间可以设置有水冷管或风冷管。由此，可以进一步提高熔分炉的使用寿命。

根据本发明的又一个实施例，熔分炉本体100的位于熔池11的上部的部分的前端墙18、后端墙19、侧墙20和炉顶21可以分别独立地由具有耐气体冲刷、耐高温和保温性能的耐火砖堆砌而成，例如可以为镁铝尖晶石砖、莫来石保温砖、高纯莫来石转和电熔半再结合镁铬砖等耐火砖。由此，可以进一步提高熔分炉的使用寿命。根据本发明的具体实施例，熔分炉本体100的位于熔池11的上部的部分的前端墙18可以为弧形端墙。由此，可以对进料口起到密封的作用。

根据本发明的又一个实施例，进料口101可以设置在前端墙下端的熔池壁上，出料口102和出渣口103可以位于后端墙的下端的熔池壁上。具体的，出料口和出渣口可以采用炮泥进行堵塞，当熔池内出料区的金属熔液和熔渣聚集到一定量后，采用出料机钻穿炮泥堵塞的出料口和出渣口，出料完成后再用炮泥将出料口和出渣口堵塞，得到的金属熔体送入铸铁车间铸造或送入炼钢车间炼钢，熔渣可以用于生产水泥等建筑材料。

蓄热式燃烧器200：根据本发明的实施例，包括多个蓄热式燃烧器，多个蓄热式燃烧器分别设在熔分炉本体100的侧壁上，并且熔化区13和分离区14均对应设置至少一对蓄热式燃烧器，每对蓄热式燃烧器设在熔分炉本体100的相对侧壁上，即多个蓄热式燃烧器沿着熔体流动方向设置在熔分炉本体的侧墙上，并且每对蓄热式燃烧器在侧墙上相对设置。

根据本发明的再一个实施例，通过采用蓄热式燃烧器可以使得熔化区的温度为1000～1800摄氏度，分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度，优选熔化区的温度为1450～1700摄氏度，分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度。由此，可以进一步提高金属熔液和熔渣的分离效率。

根据本发明的又一个实施例，蓄热式燃烧器可以由煤气蓄热式、空气蓄热式和喷嘴组成，空气蓄热室和煤气蓄热室由相邻的两个砖砌体空间组成，顶部砌筑拱顶，侧墙采用耐火砖砌筑，外部为型钢和钢板组成的固定钢结构，其中多个蓄热式燃烧器换向可以采用集中换向，也可以采用分散换向。

例如，在对待熔分物料进行熔分过程中，每对蓄热式燃烧器中的一个通过燃烧燃气和空气为熔分空间中供热，而熔分空间中产生的高温烟气经过另一个蓄热式燃烧器的煤气蓄热体和空气蓄热体进行余热回收后排出，当该蓄热式燃烧器的蓄热体蓄热到一定程度后，切断向蓄热式燃烧器中供给燃气和空气，而向另一个蓄热式燃烧器中供给燃气和空气，从而使得燃气和空气充分利用蓄热体的蓄热进行预热，而产生的高温烟气经前一个蓄热式燃烧器蓄热后排出，并且两个蓄热式燃烧器交替使用。

根据本发明实施例的熔分炉通过采用蓄热式燃烧器对熔分空间进行加热，可以使得待熔分物料在依次经过熔分空间中各个区域时被加热熔化，并且通过设置分离区可以实现金属熔液和熔渣的彻底分离，当金属熔液和熔渣在熔池内聚集到一定量后可以分别从出料口和出渣口排出，从而使得该熔分炉可以实现对待熔分物料的连续处理，同时由于采用蓄热式燃烧器对熔分空间进行加热，可以实现对熔分空间的精确控温且使得熔分空间中温度场分布均匀，从而可以显著提高待熔分物料的熔分效率，并且通过在熔化区和分离区的侧壁上相对设置蓄热式燃烧器，使得可以有效利用蓄热式燃烧器中的蓄热体对高温烟气进行余热回收，充分利用该部分余热对燃烧物料(燃气和空气)进行预热处理，从而可以降低单位产品能耗成本，并且蓄热式燃烧器所得烟气温度较低，其次本发明的熔分炉对待熔分物料的强度和粒度要求较低，并且与采用焦炭作为燃料和料柱相比，本发明不会造成严重的环境污染，另外本发明可以适用于低品位矿、难选矿和复合矿等的熔分处理。

参考图3，根据本发明实施例的熔分炉进一步包括：

料仓300：根据本发明的实施例，料仓300适于储存待熔分物料。需要说明的是，该料仓可以为现有技术中的任何可以用于储存的料仓，本领域技术人员可以根据实际需要其进行选择。

加料装置400：根据本发明的实施例，加料装置400分别与料仓300和进料口101相连，且适于将待熔分物料供给至熔分空间中。具体的，将待熔分物料由热输送机送至进料口上方的高位料仓中，然后由高位料仓卸入加料装置(加料机)内，加料装置不断进行机械往复运动，从而将待熔分物料连续均匀的供给至熔分炉内，实现连续均匀供料。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种处理待熔分物料的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述熔分炉进行的。根据本发明的具体实施例，该方法包括：向每对所述蓄热式燃烧器中交替供给燃烧物料，以便对所述熔分空间进行加热，其中，所述燃烧物料包括燃气和空气；以及将所述待熔分物料从所述熔分炉本体一端的所述进料口供给至所述熔分空间中，以便使得所述待熔分物料依次经过所述进料区、熔化区、分离区和出料区进行熔化和分离处理，从而得到金属熔液和熔渣，并将所述金属熔液从所述熔分炉本体另一端的所述出料口排出，将所述熔渣从所述出渣口排出。由此，通过采用上述熔分炉对待熔分物料进行处理，可以实现直接待熔分物料的连续处理，并且金属熔液和熔渣的分离效率较高，能耗较低。需要说明的是，上述针对熔分炉所描述的特征和优点同样适用于该处理待熔分物料的方法，此处不再赘述。

根据本发明的一个实施例，通过采用蓄热式燃烧器可以使得熔化区的温度为1000～1800摄氏度，分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度，优选熔化区的温度为1450～1700摄氏度，分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度。由此，可以进一步提高金属熔液和熔渣的分离效率。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

将直接还原装置生产得到的直接还原铁(DRI)由热输送机送至进料口上方的高位料仓中，然后由高位料仓卸入加料装置(加料机)内，加料装置不断进行机械往复运动，从而将直接还原铁经进料口连续均匀的供给至熔分炉内，DRI在熔池内被蓄热式燃烧器喷出的火焰加热熔化成熔融体，并不断缓慢的在熔池内流动，随着温度的逐渐升高，达到熔分温度后，由于铁水和熔渣的比重不同，熔液中的铁和熔渣会自然形成分层，形成铁水和熔渣渣，铁水和熔渣在出料区的熔池内聚集到一定量后，分别从出料口、出渣口排出。

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。

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 (10)

1.一种熔分炉，其特征在于，包括：

熔分炉本体，所述熔分炉本体内具有熔分空间，所述熔分空间底部限定出熔池，所述熔分空间沿着熔体流动方向依次形成进料区、熔化区、分离区和出料区，所述进料区位于所述熔分炉本体的一端，所述出料区位于所述熔分炉本体的另一端，所述进料区的侧壁上设有进料口，所述出料区的侧壁上设有出料口和出渣口；以及

多个蓄热式燃烧器，所述多个蓄热式燃烧器分别设在所述熔分炉本体的侧壁上，所述熔化区和所述分离区均对应设置至少一对所述蓄热式燃烧器，每对所述蓄热式燃烧器设在所述熔分炉本体的相对侧壁上。

2.根据权利要求1所述的熔分炉，其特征在于，所述熔池处的所述熔分炉本体由多层耐侵蚀的耐火砖堆砌而成。

3.根据权利要求2所述的熔分炉，其特征在于，所述熔池处的耐火砖外围设置有钢制炉壳，且位于所述熔池处的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有冷却装置。

4.根据权利要求3所述的熔分炉，其特征在于，位于所述熔池侧壁处的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有冷却壁，位于所述熔池底部的耐火砖与所述钢制炉壳之间设置有水冷管或风冷管。

5.根据权利要求1所述的熔分炉，其特征在于，所述熔分炉本体的位于所述熔池的上部的部分的前端墙、后端墙、侧墙和炉顶分别独立地由具有耐气体冲刷、耐高温和保温性能的耐火砖堆砌而成。

6.根据权利要求5所述的熔分炉，所述熔分炉本体的位于所述熔池的上部的部分的前端墙为弧形端墙。

7.根据权利要求1所述的熔分炉，其特征在于，进一步包括：

料仓；以及

加料装置，所述加料装置分别与所述料仓和所述进料口相连。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的熔分炉处理待熔分物料的方法，其特征在，包括：

向每对所述蓄热式燃烧器中交替供给燃烧物料，以便对所述熔分空间进行加热，其中，所述燃烧物料包括燃气和空气；以及

将所述待熔分物料从所述熔分炉本体一端的所述进料口供给至所述熔分空间中，以便使得所述待熔分物料依次经过所述进料区、熔化区、分离区和出料区进行熔化和分离处理，从而得到金属熔液和熔渣，并将所述金属熔液从所述熔分炉本体另一端的所述出料口排出，将所述熔渣从所述出渣口排出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔化区的温度为1000～1800摄氏度，所述分离区的温度比所述熔化区的温度低100～200摄氏度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述熔化区的温度为1450～1700摄氏度，所述分离区的温度比熔化区的温度低100～200摄氏度。