CN105112684A - 一种旋浮冶炼喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋浮冶炼喷嘴，包括至少一个供气装置和至少一个供料装置，所述供料装置中的至少一个包括供料管、密封盖、上轴承件、下轴承件以及动力机构，所述供料管包括从上到下依次布置的旋转段以及固定段，使得固态粉状物料可以一边从给料机的出料管流入喷嘴，一边旋转，一边向下流动落入反应塔，从而实现了环形布料，使得固态粉状物料在其环形的流通路径上布料更加均匀，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

Description

一种旋浮冶炼喷嘴

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种旋浮冶炼喷嘴。

背景技术

在有色金属冶炼行业内，尤其是铜冶炼行业，悬浮闪速冶炼是最主要的冶炼技术之一，其工艺原理是：首先将冶金反应所需的气体，通常是富氧空气，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；然后将干燥后的冶金反应所需的固态粉状物料，通常包括精矿、熔剂以及返料，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；固态粉状物料与富氧空气从喷嘴喷出后，相互混合形成气料混合流体，固态粉状物料悬浮在充满富氧空气且具有较高氧势的反应塔内的空间内，使物料粒子与富氧空气中的氧气充分混匀接触，由于固态粉状物料的粒径很小，具有巨大的表面积，使得固态粉状物料与氧气在瞬间(2～3秒)内完成冶金反应，产出相应的冶金产物，达到脱硫脱铁的冶炼目的。由于冶金反应在很短的时间内完成，反应速度很快，故名悬浮闪速冶炼，实现上述悬浮闪速冶炼工艺的冶金炉称作闪速炉。

根据上述，悬浮闪速冶炼工艺是将固态粉状物料和富氧空气分开单独地由喷嘴喷入反应塔，二者在反应塔内混合、碰撞，完成冶金反应。由此，显而易见地，固态粉状物料与富氧空气的混合程度，例如混合的均匀性、混合速度、达到均匀混合所需的时间等，对冶金反应是否进行以及冶金反应是否反应完全就极为重要了。而目前，实际生产中，固态粉状物料进入反应塔后，与富氧空气的混合速度及混合均匀性较低，对冶金反应进行和反应完全产生了显著的消极影响，降低了闪速炉的生产能力。

因此，如何提高固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，进而促进冶金反应进行和反应完全，提高闪速炉的生产能力是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

基于上述说明，本发明的目的在于提供一种旋浮冶炼喷嘴，该喷嘴能够提高固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，进而促进冶金反应进行和反应完全，提高闪速炉的生产能力。

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种旋浮冶炼喷嘴，包括至少一个用于向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和至少一个用于向所述反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置；

所述供料装置中的至少一个包括供料管、密封盖、上轴承件、下轴承件以及动力机构；

所述供料管包括从上到下依次布置的旋转段以及固定段，所述旋转段的上端通过所述上轴承件与所述密封盖连接，且所述旋转段的下端通过所述下轴承件与所述固定段连接以使得当所述密封盖和所述固定段固定不动时，所述旋转段可以沿其轴向中心线作旋转运动；

所述上轴承件和所述下轴承件中的至少一个的外圈的外侧面上设置有轮齿，至少一个带有所述轮齿的所述外圈与所述旋转段固定连接且通过其上的所述轮齿与所述动力机构连接以带动所述旋转段作旋转运动；

所述旋转段包括从上到下的上直部、锥状部以及下直部；

所述密封盖的上表面上设置有用于将冶金反应所需的固态粉状物料引入所述旋转段的进料口，所述进料口与给料机的出料管密封连接，所述进料口在所述密封盖上的位置满足使得从所述出料管流出的固态粉状物料只落在所述锥状部的内表面上。

优选的，所述供料装置还包括多个设置在所述上直部和所述锥状部的内表面上，且用于带动固态粉状物料随所述旋转段旋转而一起旋转的带料板，多个所述带料板沿所述锥状部的内表面的周向均匀布置。

优选的，所述动力机构为电动机，带动所述旋转段作旋转运动的所述外圈与所述电动机之间还设置有齿轮与减速机，带动所述旋转段作旋转运动的所述外圈通过所述齿轮与所述减速机连接，所述减速机的输入轴与所述电动机的输出轴连接。

优选的，所述上轴承件为上回转支承，所述下轴承件为下回转支承。

优选的，所述供料管还包括用于引入粉料风的进风口，所述进风口设置于所述供料管上且所述进风口的水平高度高于所述进料口的水平高度。

优选的，所述供料装置还包括用于产生旋转式粉料风的旋流器，所述旋流器设置于所述供料管的内部或所述供料管的进风口处且位于所述粉料风的流通路径上，所述旋流器的水平高度高于所述进料口的水平高度。

优选的，所述旋流器为切向进气管、蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器。

优选的，所述供料装置还包括用于防止所述粉料风与所述固态粉状物料过早混合的挡风管，所述挡风管的上端与所述密封盖密封连接，所述挡风管的内径与所述供料管的内径相同，所述挡风管的下端面与所述锥状部的内表面间隔一定距离以形成允许固态粉状物料从所述锥状部的内表面上流入所述反应塔的出料口。

优选的，包括至少一个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和一个向所述反应塔供给冶金反应所需精矿、熔剂以及返料混匀后的固态粉状物料的供料装置。

优选的，包括至少一个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和两个向所述反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置，两个所述供料装置中的一个是向所述反应塔供给精矿和熔剂混匀后的固态粉状物料的第一供料装置，两个所述供料装置中的另一个是向所述反应塔供给返料的第二供料装置。

与现有技术相比，本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括至少一个供气装置和至少一个供料装置，所述供料装置中的至少一个包括供料管、密封盖、上轴承件、下轴承件以及动力机构，所述供料管包括从上到下依次布置的旋转段以及固定段，所述旋转段包括从上到下的上直部、锥状部以及下直部，所述进料口在所述密封盖上的位置满足使得从所述出料管流出的固态粉状物料只落在所述锥状部的内表面上，如此设置，使得冶金反应所需的固态粉状物料进入供料管后，只落在一个向下倾斜的环形锥面上，当旋转段由动力机构带动作旋转运动时，所述环形锥面也沿其轴向中心线作旋转运动，在环形锥面作旋转运动的过程中，其上的固态粉状物料连续地、稳定地从环形锥面上向下流动落入反应塔中，使得固态粉状物料可以一边从给料机的出料管流入喷嘴，一边旋转，一边向下流动落入反应塔，从而实现了环形布料，使得固态粉状物料在其环形的流通路径上布料更加均匀，提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性。本发明充分挖掘影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素，创造性地认为目前的布料方式对固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性造成了显著的消极影响，进而通过改善固态粉状物料的布料方式，将原有的间断点式布料改为环形布料，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

进一步的，本发明中，所述供料管还包括用于引入粉料风的进风口，通过将固态的固态粉状物料与气态的粉料风预先混合，且选择在冶炼喷嘴内混合，形成一种气料混合流体，气料混合流体与上述的富氧空气一样均为气态流体，是同一种物态，喷入反应塔后，相比于固态粉状物料与富氧空气的混合是固态与气态的混合，气料混合流体与富氧空气的混合是气态与气态的混合，二者物态相同，能够更容易、更快速、更均匀地混合，提高了固态粉状物料与富氧空气混合的速度和均匀性。本发明充分挖掘影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素，创造性地认为目前的进料方式对固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性造成了显著的消极影响，进而通过改善固态粉状物料的进料方式，通过在冶炼喷嘴内将固态的粉状物料与气态的粉料风预先混合，变成与富氧空气同为气态的气料混合流体，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

进一步的，本发明中，所述供料装置还包括用于产生旋转式粉料风的旋流器，旋流器可以将管道输送来的粉料风转化为旋转式粉料风，旋转式粉料风具有一定的旋流强度，能够更容易、更快速、更均匀地与富氧空气混合，尤其是当富氧空气为旋转式富氧空气时，上述有利作用会更加显著，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；

图2是图1中旋转段和固定段的结构示意图。

图中：1第一供料管，101混匀料，102粉料风，103旋流器，2第一供气管，201旋转式第一富氧空气，202第一旋流器，3第二供气管，301旋转式第二富氧空气，302第二旋流器，4第三供气管，401第三富氧空气，5第二供料管，501返料，6密封盖，601进料口，602遮盖部，7上回转支承，8下回转支承，9旋转段，901上直部，902锥状部，903下直部，10固定段，11带料板，12挡风管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“水平”、“竖直”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“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

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的的正上方和斜上方，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的正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图2所示，图1是本发明实施例提供的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；图2是图1中旋转段和固定段的结构示意图。图1至图2中所示的旋流器103、第一旋流器202以及第二旋流器302均为轴向叶片式旋流器。

悬浮闪速冶炼工艺是个很复杂的生产工艺，影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素有很多，本发明经过研究，创造性地提出：目前的固态粉状物料的布料方式多为间断点式布料，固态粉状物料由给料机的出料管中流入冶炼喷嘴的供料管，在环形的物料通道上分布不均匀，有的地方量多，有的地方量少，如此的布料方式对固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性造成了显著的消极影响，因此，本发明对固态粉状物料的布料方式进行了改进。

因此，本发明提供了一种旋浮冶炼喷嘴，包括至少一个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和至少一个向反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置。上述固态粉状物料包括精矿、熔剂和返料501。返料501包括渣精矿、吹炼渣和/或烟灰。

供料装置中的至少一个包括供料管、密封盖6、上轴承件、下轴承件以及动力机构。

密封盖6是用来密封供料管的，因为上述的固态粉状物料是干燥后的，且粒径很小，极易随风飘散，造成原料浪费和环境污染。

上轴承件优选为上回转支承7，下轴承件优选为下回转支承8。本发明对上回转支承7和下回转支承8的种类及规格没有限制，能满足实际应用即可。

动力机构优选为电动机，本发明对电动机的种类及规格没有限制，能满足实际应用即可。

供料管包括从上到下依次布置的旋转段9以及固定段10，旋转段9的上端通过上轴承件与密封盖6连接，且旋转段9的下端通过下轴承件与固定段10连接以使得当密封盖6和固定段10固定不动时，旋转段9可以沿其轴向中心线作旋转运动。

优选的，旋转段9的上端通过螺栓与上回转支承7的外圈固定连接，旋转段9的下段通过螺栓与下回转支承8的内圈固定连接，以简化设计，提高性能。

进一步的，密封盖6上设置有用于遮盖上回转支承7，或防止其裸露在外容易被损毁，或防止固态粉状物料逸入其内的遮盖部602。旋转段9的下端具有用于遮盖下回转支承8，或防止其裸露在外容易被损毁，或防止固态粉状物料逸入其内的遮盖部602。

上轴承件和下轴承件中的至少一个的外圈的侧面上设置有轮齿，至少一个带有轮齿的外圈与旋转段9固定连接且通过其上的轮齿与动力机构连接以带动旋转段9作旋转运动。优选的，外圈与旋转段9连接的上回转支承7的侧面上设置有轮齿，上回转支承7通过外圈上的轮齿与电动机连接。进一步的，上回转支承7与电动机之间还设置有齿轮与减速机，上回转支承7通过外圈上的轮齿与齿轮连接，齿轮与减速机的输出轴连接，减速机的输入轴与电动机的输出轴连接。轮齿、齿轮、减速机以及电动机的组合属于齿式回转驱动，相对于蜗轮蜗杆式回转驱动适用于低速的应用场合，齿式回转驱动可适应中高速的应用场合，能够更好地满足实际应用。

旋转段9包括从上到下的上直部901、锥状部902以及下直部903。锥状部902的内表面是一个向下倾斜的环形锥面，其向下倾斜角度满足既可以使得落在其上的固态粉状物料能够在环形锥面上滞留一定时间，不立刻从环形锥面上流下，又可以使得落在其上的固态粉状物料能够顺利向下流动进入反应塔。

密封盖6的上表面上设置有用于将冶金反应所需的固态粉状物料引入旋转段9的进料口601，进料口601与给料机的出料管密封连接，进料口601在密封盖6上的位置满足使得从出料管流出的固态粉状物料只落在锥状部902的内表面上，避免固态粉状物料不经旋转直接落入反应塔中。优选的，进料口601为两个。

本发明提供的旋浮冶炼喷嘴，当固态粉状物料从给料机的出料管流出，经进料口601进入旋转段9后，只落在锥状部902上向下倾斜的环形锥面上，当动力机构带动上回转支承7作旋转运动，进而带动旋转段9作旋转运动时，环形锥面也沿其轴向中心线作旋转运动，在环形锥面作旋转运动的过程中，其上的固态粉状物料连续地、稳定地从环形锥面上向下流动落入反应塔中，使得固态粉状物料可以一边从给料机出料管流入喷嘴，一边旋转，一边向下流动落入反应塔，从而实现了环形布料，使得固态粉状物料在其环形的流通路径上布料更加均匀，提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性。本发明充分挖掘影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素，创造性地认为目前的布料方式对固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性造成了显著的消极影响，进而通过改善固态粉状物料的布料方式，将原有的间断点式布料改为环形布料，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

在本发明的一个实施例中，供料装置还包括多个设置在上直部901和锥状部902的内表面上，且用于带动固态粉状物料随旋转段9旋转而一起旋转的带料板11，多个带料板11沿锥状部902的内表面的周向均匀布置，多个带料板11将旋转段9分成若干个独立的隔断，从而更有力地带动固态粉状物料作旋转运动，进一步提高了固态粉状物料在环形通道上分布的均匀性，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

同上述，悬浮闪速冶炼工艺是个很复杂的生产工艺，影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素有很多，本发明经过研究，创造性地提出：目前，冶金反应所需的固态粉状物料呈粉末状直接落入反应塔内，其为固态，而富氧空气为气态，二者的物态不同，属性不同，混合起来存在固态与气态混合天生所具有的难度，降低了反应塔内固态粉状物料与富氧空气混合的均匀性，延长了混合时间，因此，本发明对固态粉状物料的进料方式进行了改进。

在本发明的一个实施例中，所述供料管还包括用于引入粉料风102的进风口，所述进风口设置于所述供料管上且所述进风口的水平高度高于所述进料口601的水平高度。

进一步的，本发明中，供料管还包括用于引入粉料风102的进风口，通过将固态粉状物料与气态的粉料风102预先混合，且选择在冶炼喷嘴内混合，形成一种气料混合流体，气料混合流体与上述的富氧空气一样均为气态流体，是同一种物态，喷入反应塔后，相比于固态粉状物料与富氧空气的混合是固态与气态的混合，气料混合流体与富氧空气的混合是气态与气态的混合，二者物态相同，能够更容易、更快速、更均匀地混合，提高了固态粉状物料与富氧空气混合的速度和均匀性。本发明充分挖掘影响固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性的因素，创造性地认为目前的进料方式对固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性造成了显著的消极影响，进而通过改善固态粉状物料的进料方式，通过在冶炼喷嘴内将固态粉状物料与气态的粉料风102预先混合，变成与富氧空气同为气态的气料混合流体，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

本发明中，粉料风102可以为富氧空气，含氧量(体积百分比)为25％～95％，也可以为空气。鉴于粉料风102更主要的作用是气力混合，本发明中，优选的，粉料风102为空气。粉料风102的风量，应综合考虑气力混合、闪速炉入炉总风量、余热锅炉的冷却处理能力、高温风机的能力等多个因素。选择在旋浮冶炼喷嘴内混合，相比于气力输送物料101，可以显著减少形成上述气料混合流体所需粉料风102的风量，且无需建设贵重的气力输送系统，设备投资较少。

进一步的，在本发明的一个实施例中，所述供料装置还包括用于产生旋转式粉料风102的旋流器103，所述旋流器103设置于所述供料管的内部或供料管的进风口处且位于所述粉料风102的流通路径上，所述旋流器103的水平高度高于所述进料口601的水平高度。

优选的，旋流器103为切向进气管、蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器。蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器可以产生能够卷吸反应塔内高温气体回流的中心回流区，以对从刚从喷嘴喷出的固态粉状物料进行快速加热点火。当旋流器103为轴向叶片式旋流器时，将其安装在供料管内且位于上述进料口601与进风口之间；当旋流器103为蜗壳式旋流器、切向进气管或切向叶片式旋流器时，直接安装在上述进风口处即可。

本发明中，供料装置还包括用于产生旋转式粉料风102的旋流器103，旋流器103可以将管道输送来的粉料风102转化为旋转式粉料风102，旋转式粉料风102具有一定的旋流强度，能够更容易、更快速、更均匀地与富氧空气混合，尤其是当富氧空气为旋转式富氧空气时，上述有利作用会更加显著，从而提高了固态粉状物料与富氧空气的混合速度和混合均匀性，显著促进了冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力。

当供料管同时具有上述进料口601和进风口时，为了防止固态粉状物料在旋转过程中与粉料风102过早混合，影响上述的环形布料，在本发明的一个实施例中，所述供料装置还包括用于防止所述粉料风102与所述固态粉状物料过早混合的挡风管12，所述挡风管12的上端与所述密封盖6密封连接，所述挡风管12的内径与所述供料管的内径相同，所述挡风管12的下端面与所述锥状部902的内表面间隔一定距离以形成允许固态粉状物料从所述锥状部902的内表面上流入所述反应塔的出料口。

优选的，固态粉状物料随旋转段9旋转而旋转的方向与旋转式粉料风102的旋转方向一致。

在本发明的一个实施例中，供料管的位于密封盖6以上的部分通过法兰与旋转段9固定连接，供料管的固定段10通过法兰与喷嘴的其它部件连接。

对于本发明提供的旋浮冶炼喷嘴的具体结构，在本发明的一个实施例中，本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括至少一个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和一个向反应塔供给冶金反应所需精矿、熔剂以及返料501混匀后的固态粉状物料的供料装置。

对于本发明提供的旋浮冶炼喷嘴的具体结构，在本发明的一个实施例中，本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括至少一个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和两个向反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置，两个供料装置中的一个是向反应塔供给精矿和熔剂混匀后的固态粉状物料的第一供料装置，两个供料装置中的另一个是向反应塔供给返料501的第二供料装置。第一供料装置和/或第二供料装置采用上述的改进后的布料方式和/或进料方式。

本实施例中，第一供料装置是用于向反应塔供给精矿和熔剂混合所得的混匀料101的，第二供料装置是用于向反应塔供给返料501的，而现有技术中的冶炼喷嘴所包括的供料装置是用于向反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的，此处固态粉状物料包括上述的精矿与熔剂混合所得的混匀料101以及返料501，可见，本实施例中的第一供料装置和第二供料装置的作用与现有技术中的供料装置的作用不同，本实施例中只有第一供料装置和第二供料装置，没有现有技术中所提及的供料装置，所以不能错误地将本实施例的技术方案理解成在现有喷嘴包括一个供料装置的基础上又增添了一个供料装置，而应该理解成：将现有技术中的供料装置分成了两个，一个是第一供料装置，另一个是第二供料装置。

本实施例提供了一种旋浮冶炼喷嘴，该旋浮冶炼喷嘴通过将精矿与熔剂的混匀料101在富氧空气所围成的空腔通道送入反应塔内，通过将渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料501在富氧空气的外侧以环绕富氧空气的形式送入反应塔，使得精矿与返料501分开，改变了历经几十年的悬浮闪速冶炼供料模式，使得混匀料101运动轨迹涉及空间内的热量可以全部用来加热精矿与熔剂，尤其是喷嘴出口处附近的热量，不再有返料501与精矿分享热量，不再有返料501对精矿进行冷却，精矿和熔剂可以独占运动轨迹涉及空间内的全部热量，提高了精矿和熔剂的升温速度和反应速度，利于冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力，且不用另外燃烧燃料向喷嘴出口处补充热量，降低了能耗和生产成本。本实施例中反应塔中间是富氧空气、精矿和熔剂混合形成的气料混合流体，三者发生冶金反应，放出大量的化学热，产出大量高温的熔融体和烟气，温度较高，而返料501是在最外侧且在精矿与富氧空气发生冶金反应之后喷入反应塔内，形成了一个由返料501构成的冷却隔离幕，充分利用其作为冷料吸热的作用，一方面将冶金反应放出的化学热圈禁在反应塔中间，减少了向外围的扩散，将这些热量集中起来对混匀料101和富氧空气加热，提高了精矿和熔剂的升温速度和反应速度，利于冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力；另一方面将高温的熔融体和烟气圈禁在反应塔中间，使得与炉壁保持一定的距离，减小了炉壁承受的热负荷，减小了高温熔融体和烟气对炉壁的冲刷和腐蚀，提高了闪速炉的使用寿命。

本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括旋浮熔炼喷嘴和旋浮吹炼喷嘴。对于旋浮熔炼喷嘴，上述固态粉状物料为精矿、熔剂以及返料等的混匀料，上述精矿为铜、镍、铅或锌的硫化精矿，例如硫化铜精矿，上述返料501包括渣精矿、吹炼渣或烟灰，上述熔剂为石英，冶金反应得到的产物为金属锍和渣的混合物，例如冰铜和熔炼渣；对于旋浮吹炼喷嘴，上述固态粉状物料为精矿、熔剂以及返料等的混匀料，上述精矿为铜、镍、铅或锌的金属锍，例如冰铜，上述返料501包括烟灰，上述熔剂为石英和/或石灰，冶金反应得到的产物为金属和渣的混合物，例如粗铜和吹炼渣。上述的富氧空气用来向冶金反应提供氧气，氧气的体积百分比为21％～95％。

本发明中的供气装置可以为一个，也可以递进式地为两个，还可以进一步递进式地为三个。当本发明中的供气装置为一个时，为第一供气装置，上述第一供气装置包括第一供气管2；当本发明中的供气装置为两个时，分别为第一供气装置和第二供气装置，上述第一供气装置包括第一供气管2，上述第二供气装置包括第二供气管3；当本发明中的供气装置为三个时，分别为第一供气装置、第二供气装置和第三供气装置，上述第一供气装置包括第一供气管2，上述第二供气装置包括第二供气管3，上述第三供气装置包括第三供气管4。进一步的，上述第一供气装置、第二供气装置或第三供气装置还包括用于产生中心回流区和/或外回流区的旋流器。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括三个向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置，分别为用于向反应塔供给第一富氧空气的第一供气装置、用于向反应塔供给第二富氧空气的第二供气装置以及用于向反应塔供给第三富氧空气401的第三供气装置；

和两个向反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置，两个供料装置中的一个是向反应塔供给精矿和熔剂混匀后的固态粉状混匀料101的第一供料装置，两个供料装置中的另一个是向反应塔供给返料501的第二供料装置；

第一供气装置包括第一供气管2以及用于产生旋转式第一富氧空气201的第一旋流器202，第二供气装置包括第二供气管3以及用于产生旋转式第二富氧空气301的第二旋流器302，第三供气装置包括第三供气管4，不包括旋流器，使得第三富氧空气401为直流式喷入反应塔；

第一供料装置包括第一供料管1，第二供料装置包括第二供料管5；

第一供料管1套装于第三供气管4的外部，第一供气管2套装于第一供料管1的外部，第二供气管3套装于第一供气管2的外部，第二供料管5套装于第二供气管3的外部；

第三供气管4内的空腔形成第三富氧空气401通道，第一供料管1与第三供气管4之间的空腔形成混匀料通道，第一供气管2与第一供料管1之间的空腔形成第一富氧空气通道，第二供气管3与第一供气管2之间的空腔形成第二富氧空气通道，第二供料管5与第二供气管3之间的空腔形成返料通道；

第一旋流器202设置于第一富氧空气通道内，第二旋流器302设置于第二富氧空气通道内；

第一旋流器202为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，第二旋流器302为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器。

本发明针对想要解决的技术问题，提供了多个递进式的技术方案，多个递进式的技术方案相互组合叠加，相互配合，相互促进，形成一个整体方案，尤其是从空气动力学角度出发，通过多种富氧空气以及多种供气装置相互配合形成特定性质的气料混合流体以解决上述的技术问题，取得的技术效果远好于上述任何一个技术方案的技术效果，叠加效应显著。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，每个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括至少一个用于向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和至少一个用于向所述反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置；

所述供料装置中的至少一个包括供料管、密封盖、上轴承件、下轴承件以及动力机构；

所述供料管包括从上到下依次布置的旋转段以及固定段，所述旋转段的上端通过所述上轴承件与所述密封盖连接，且所述旋转段的下端通过所述下轴承件与所述固定段连接以使得当所述密封盖和所述固定段固定不动时，所述旋转段可以沿其轴向中心线作旋转运动；

所述上轴承件和所述下轴承件中的至少一个的外圈的外侧面上设置有轮齿，至少一个带有所述轮齿的所述外圈与所述旋转段固定连接且通过其上的所述轮齿与所述动力机构连接以带动所述旋转段作旋转运动；

所述旋转段包括从上到下的上直部、锥状部以及下直部；

所述密封盖的上表面上设置有用于将冶金反应所需的固态粉状物料引入所述旋转段的进料口，所述进料口与给料机的出料管密封连接，所述进料口在所述密封盖上的位置满足使得从所述出料管流出的固态粉状物料只落在所述锥状部的内表面上。

2.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供料装置还包括多个设置在所述上直部和所述锥状部的内表面上，且用于带动固态粉状物料随所述旋转段旋转而一起旋转的带料板，多个所述带料板沿所述锥状部的内表面的周向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述动力机构为电动机，带动所述旋转段作旋转运动的所述外圈与所述电动机之间还设置有齿轮与减速机，带动所述旋转段作旋转运动的所述外圈通过所述齿轮与所述减速机连接，所述减速机的输入轴与所述电动机的输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述上轴承件为上回转支承，所述下轴承件为下回转支承。

5.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供料管还包括用于引入粉料风的进风口，所述进风口设置于所述供料管上且所述进风口的水平高度高于所述进料口的水平高度。

6.根据权利要求5所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供料装置还包括用于产生旋转式粉料风的旋流器，所述旋流器设置于所述供料管的内部或所述供料管的进风口处且位于所述粉料风的流通路径上，所述旋流器的水平高度高于所述进料口的水平高度。

7.根据权利要求6所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述旋流器为切向进气管、蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器。

8.根据权利要求5所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供料装置还包括用于防止所述粉料风与所述固态粉状物料过早混合的挡风管，所述挡风管的上端与所述密封盖密封连接，所述挡风管的内径与所述供料管的内径相同，所述挡风管的下端面与所述锥状部的内表面间隔一定距离以形成允许固态粉状物料从所述锥状部的内表面上流入所述反应塔的出料口。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括至少一个用于向所述反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和一个用于向所述反应塔供给冶金反应所需精矿、熔剂以及返料混匀后的固态粉状物料的供料装置。

10.根据权利要求1～8任意一项所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括至少一个用于向所述反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置和两个用于向所述反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料的供料装置，两个所述供料装置中的一个是用于向所述反应塔供给精矿和熔剂混匀后的固态粉状物料的第一供料装置，两个所述供料装置中的另一个是用于向所述反应塔供给返料的第二供料装置。