CN105132685A - 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，本发明通过改变旋流器与供气管管壁之间的配合，利用旋流器可以上下滑动、投影为倒直角梯形的轴向叶片以及供气管上的锥状部三者之间的相互配合，在没有改变旋流器结构的基础上，调节了旋转式富氧空气的旋流强度，解决了原有旋浮冶炼喷嘴中旋转式富氧空气的旋流强度不能改变和调节的问题，通过灵活、精确地调整旋流强度，可以灵活、精确地调整粉状物料与旋转式富氧空气的混合程度及均匀性，利于冶金反应发生和反应完全，使得本发明提供的旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高了旋浮冶炼喷嘴的实用性。

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。

随着科技进步，出现了一种富氧空气以旋转式射流的形式喷入反应塔的旋浮冶炼喷嘴。旋流强度是旋转式富氧空气一个很重要的参数，决定了气料混合程度等等。根据燃烧学和空气动力学原理，单股旋转式富氧空气的旋流强度仅由产生旋转式富氧空气的旋流器的结构决定，与管道输送来的富氧空气的风量、风速或风压等参数无关。多股旋转式富氧空气的混合气流的旋流强度由每股旋转式富氧空气的旋流强度、风速以及流通面积决定。可见，旋流器的结构成型后，其所产出的单股旋转式富氧空气的旋流强度也就一定了，不会再改变了；混合气流的旋流强度的可通过相应的单股旋转式富氧空气的风速或流通面积调节，但在实际生产中，旋转式富氧空气的风速是根据前期现场试验确定的，不宜改变，流通面积涉及到整个喷嘴的结构，既不宜轻易改变，也不易实现。

综上，目前的旋浮冶炼喷嘴中单股旋转式富氧空气的旋流强度，或者多股旋转式富氧空气的混合气流的旋流强度在旋流器选型和安装后就是固定不变的，无法实现调节。而目前实际生产中，冶金物料(包括精矿)的种类和成分正变得越来越复杂和多变，因此，现有的旋浮冶炼喷嘴无法适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，实用性不高。

因此，如何使得旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高旋浮冶炼喷嘴的实用性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，该旋浮冶炼喷嘴能够适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高旋浮冶炼喷嘴的实用性。

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；

所述供气装置中的至少一个包括供气管以及设置在所述供气管内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器；

所述旋流器为旋流强度可以调节的可调式旋流器；

所述可调式旋流器包括可调式叶轮，所述可调式叶轮包括叶盘以及设置在所述叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，所述可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，所述轴向叶片在所述可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形，所述供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。

优选的，所述供气管包括供气管主体以及位于所述供气管底端的出气口部，所述出气口部包括若干块伸缩板和同等数量的用于当若干块所述伸缩板张开后，密封相邻两块所述伸缩板之间空隙的密封板，若干块所述伸缩板与所述密封板沿所述供气管主体的周向管壁均匀布置且任一所述密封板位于相邻的两块所述伸缩板之间，若干块所述伸缩板的上端与所述供气管主体铰接连接；

所述供气装置还包括若干个用于拉动所述伸缩板沿其铰接点在竖直面内作转动运动的液压缸或气压缸，若干个所述液压缸与气压缸与用于控制全部所述液压缸或气压缸同时且同步动作的控制系统连接，若干个所述液压缸或气压缸的远离活塞杆的一端与所述供气管主体的外壁面铰接连接，若干个所述液压缸或气压缸沿所述供气管主体的周向壁面均匀布置，所述液压缸或气压缸的数量与所述伸缩板的数量相同且若干个所述液压缸或气压缸的活塞杆的自由端一一对应地与若干块所述伸缩板的外壁面铰接连接。

优选的，所述伸缩板的左右两个侧面上设置有弧形截面的空心槽，所述密封板的左端插入在位于其左侧的所述伸缩板的空心槽内且可沿所述空心槽的内表面滑动，所述密封板的右端插入在位于其右侧的所述伸缩板的空心槽内且可沿所述空心槽的内表面滑动。

优选的，所述密封板为可以伸展与收缩的波形板，所述波形板的左右两端分别与左右两侧相应的所述伸缩板固定连接。

优选的，所述供气装置还包括套设在所述供气管主体外部的环形连接圈以及若干个连杆，若干个所述液压缸或气压缸的活塞杆的自由端与所述环形连接圈的一端铰接，所述环形连接圈的另一端与若干个所述连杆的一端铰接，所述连杆的数量与所述伸缩板的数量相同，且若干个所述连杆的另一端一一对应地与若干块所述伸缩板的外壁面铰接连接，若干个所述液压缸或气压缸的缸体外壁与所述供气管主体的外壁面固定连接。

优选的，所述供气管主体的外壁面上设置有第一耐火材料浇筑层，所述第一耐火材料浇筑层的内表面与所述供气管主体的外壁面之间设置有允许所述液压缸或气压缸及其活塞杆或所述环形连接圈活动的空间；所述出气口部的外壁面上设置有第二耐火材料浇筑层，所述第二耐火材料浇筑层的内表面与所述出气口部的外壁面之间设置有允许所述活塞杆或所述连杆活动的空间。

优选的，所述旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的轴向叶片式旋流器。

优选的，包括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；

所述供气装置包括供气管以及设置在所述供气管内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器。

优选的，包括两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；

两个所述供气装置中的一个是用于向所述反应塔供给旋转式第一富氧空气的第一供气装置，两个所述供气装置中的另一个是用于向所述反应塔供给直流式第二富氧空气的第二供气装置；

所述第一供气装置包括第一供气管以及设置在所述第一供气管内部、用于产生所述旋转式第一富氧空气的旋流器；所述第二供气装置包括第二供气管；所述第二供气管套装在所述第一供气管的外部；

所述第一供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。

优选的，包括两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；

两个所述供气装置中的一个是用于向所述反应塔供给旋转式第一富氧空气的第一供气装置，两个所述供气装置中的另一个是用于向所述反应塔供给旋转式第二富氧空气的第二供气装置；

所述第一供气装置包括第一供气管以及设置在所述第一供气管内部、用于产生所述旋转式第一富氧空气的第一旋流器；

所述第二供气装置包括第二供气管以及设置在所述第二供气管内部、用于产生所述旋转式第二富氧空气的第二旋流器；

所述第二供气管套装在所述第一供气管的外部；

所述第一旋流器和第二旋流器为旋流强度可以调节的可调式旋流器；

所述第一供气管和第二供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。

与现有技术相比，本发明中，所述供气装置中的至少一个包括供气管以及旋流器；所述旋流器为旋流强度可以调节的可调式旋流器；所述可调式旋流器包括可调式叶轮；当可调式叶轮在最下位置时，可调式叶轮与供气管上的锥状部紧密贴合，富氧空气全部流经可调式叶轮，此时从供气管底端喷出的旋转式富氧空气的旋流强度最大；当可调式叶轮向上滑动，在可调式叶轮和锥状部间形成一个锥状的环形通道，部分气流直接从环形通道内流过，不再经过可调式叶轮，使得由供气管底端喷出的旋转式富氧空气的旋流强度降低。可调式叶轮具有调节灵敏稳定，结构简单，易于加工制作等优点。本发明采用轴向叶片产生旋转式富氧空气，流体阻力小，气流旋流强度大，能更好地与粉状物料混合。本发明通过改变旋流器与供气管管壁之间的配合，利用旋流器可以上下滑动、投影为倒直角梯形的轴向叶片以及供气管上的锥状部三者之间的相互配合，在没有改变旋流器结构的基础上，调节了旋转式富氧空气的旋流强度，解决了原有旋浮冶炼喷嘴中旋转式富氧空气的旋流强度不能改变和调节的问题，通过灵活、精确地调整旋流强度，可以灵活、精确地调整粉状物料与旋转式富氧空气的混合程度及均匀性，利于冶金反应发生和反应完全，使得本发明提供的旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高了旋浮冶炼喷嘴的实用性。

本发明中，所述供气管包括供气管主体以及出气口部，所述出气口部包括若干块伸缩板和同等数量的密封板，所述供气装置还包括若干个与控制系统连接的液压缸或气压缸，控制系统控制全部的液压缸或气压缸同时且同步地动作，将活塞杆收回，使得全部的伸缩板沿其各自的铰接点在竖直面内向远离喷嘴的轴向中心线的方向转动，密封板在伸缩板伸展的过程中配合伸缩板运动，最终使得出气口部的渐扩口形状的扩口角度逐渐变大；控制系统控制全部的液压缸或气压缸同时且同步地动作，将活塞杆伸出，使得全部的伸缩板沿其各自的铰接点在竖直面内向靠近喷嘴的轴向中心线的方向转动，密封板在伸缩板收缩的过程中配合伸缩板运动，最终使得出气口部的渐扩口形状的扩口角度逐渐变小。本发明通过利用液压缸或气压缸带动伸缩板转动，调整出气口部的扩口角度变大或变小，调整旋转式富氧空气的出口形状，进而对旋转式富氧的旋流强度进行调节，增加了调节旋流强度的手段，使得能够更加灵活地、方便地和精确地调节旋转式富氧空气的旋流强度，利于冶金反应发生和反应完全，使得本发明提供的旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高了旋浮冶炼喷嘴的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的仅有一个供气装置的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；

图2是本发明实施例提供的从第二供气管底端喷出的气体为直流式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；

图3是本发明实施例提供的从第二供气管底端喷出的气体为旋转式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；

图4是图1、图2以及图3中供气管主体和出气口部的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的当伸缩板伸张开后伸缩板与密封板连接的结构示意图；

图6是本发明另一实施例提供的当伸缩板伸张开后伸缩板与密封板连接的结构示意图；

图7是图1至图6中任一的旋浮冶炼喷嘴形成的中心回流区和外回流区的流场示意图。

图中：

1供料管，101物料，

2供气管，201供气管主体，202出气口部，2021伸缩板，2022密封板，203液压缸或气压缸，2031活塞杆，204环形连接圈，205连杆，206空心槽，207第一供气管，2071旋转式第一富氧空气，208第二供气管，2081旋转式第二富氧空气，2082直流式第二富氧空气，

3旋流器，301第一旋流器，302第二旋流器，4中心供气管，401中心富氧空气，5锥状部，6渐扩口，7中心回流区，8外回流区。

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7所示，图1是本发明实施例提供的仅有一个供气装置的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；图2是本发明实施例提供的从第二供气管底端喷出的气体为直流式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；图3是本发明实施例提供的从第二供气管底端喷出的气体为旋转式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；图4是图1、图2以及图3中供气管主体和出气口部的结构示意图；图5是本发明实施例提供的当伸缩板伸张开后伸缩板与密封板连接的结构示意图；图6是本发明另一实施例提供的当伸缩板伸张开后伸缩板与密封板连接的结构示意图；图7是图1至图6中任一的旋浮冶炼喷嘴形成的中心回流区和外回流区的流场示意图。

本发明提供了一种旋浮冶炼喷嘴，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反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料101的供料装置；

供气装置中的至少一个包括供气管2以及设置在供气管2内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器3；

旋流器3为旋流强度可以调节的可调式旋流器；

可调式旋流器包括可调式叶轮，可调式叶轮包括叶盘以及设置在叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，轴向叶片在可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形，供气管2上设置有用于与可调式叶轮上下滑动配合的锥状部5。

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，上述物料101为精矿、返料以及熔剂等的混匀料，精矿为铜、镍、铅或锌的硫化精矿，例如硫化铜精矿，返料包括渣精矿、吹炼渣和/或烟灰，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，上述物料101为精矿、返料以及熔剂等的混匀料，精矿为铜、镍、铅或锌的金属锍，例如冰铜，返料包括烟灰，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。

上述供料装置包括供料管1。供气管2套装在供料管1的外部。供料管1内的空腔为物料通道，供气管2与供料管1之间的空腔为富氧空气通道。

可调式叶轮外形呈倒圆台状，中心具有一个空心的叶盘，若干片轴向叶片安装在叶盘的周向外侧面上，通过叶盘套设在位于供气管2内部的其它管状件的外壁面上。可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，即可沿上述其它管状件的外壁面上下滑动。优选的，可调式叶轮与上述其它管状件的外壁面之间的滑动连接为密封滑动连接，防止气体从二者之间的缝隙间流过，密封作用可以由密封圈实现。对于轴向叶片的具体结构，可以根据投料量、气料混合程度、氧化反应情况、高温气流形状等因素，通过公式计算所需叶片数量、叶片与轴向中心线角度、叶片高度以及产生的旋流强度等等。

供料管1为用于向反应塔供给物料101，其包括满足用于向反应塔供给物料101的所有必须的结构，包括进料口以及其它必需结构，进料口与给料机连通，给料机与物料仓连通。供气管2为用于向反应塔供给旋转式富氧空气，其包括满足用于向反应塔供给旋转式富氧空气的所有必须的结构，包括富氧空气的进气口，以及其它必需结构。物料通道为柱状，富氧空气通道的水平截面为环状；两个通道的上端互不相通，相互封闭隔离。优选的，供料管1以及供气管2均为圆管。供料管1与供气管2通过法兰连接。

与现有技术相比，本发明中，当可调式叶轮在最下位置时，可调式叶轮与供气管2上的锥状部5紧密贴合，富氧空气全部流经可调式叶轮，此时旋转式富氧空气的旋流强度最大；当可调式叶轮向上滑动，在可调式叶轮和锥状部5间形成一个锥状的环形通道，部分气流直接从环形通道内流过，不再经过可调式叶轮，使得由供气管2底端喷出的旋转式富氧空气的旋流强度降低。可调式叶轮具有调节灵敏稳定，结构简单，易于加工制作等优点。本发明采用轴向叶片产生旋转式富氧空气，流体阻力小，气流旋流强度大，能更好地与粉状物料混合。本发明通过改变旋流器3与供气管2管壁之间的配合，利用旋流器3可以上下滑动、投影为倒直角梯形的轴向叶片以及供气管2上的锥状部5三者之间的相互配合，在没有改变旋流器结构的基础上，调节了旋转式富氧空气的旋流强度，解决了原有旋浮冶炼喷嘴中旋转式富氧空气的旋流强度不能改变和调节的问题，通过灵活、精确地调整旋流强度，可以灵活、精确地调整粉状物料与旋转式富氧空气的混合程度及均匀性，利于冶金反应发生和反应完全，使得本发明提供的旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高了旋浮冶炼喷嘴的实用性。

在本发明的一个实施例中，供气装置还包括用于拉动可调式叶轮上下滑动的拉杆，拉杆的一端与可调式叶轮连接，拉杆的另一端通过螺母与喷嘴的最外侧部件的外壁面连接。通过旋拧螺母控制可调式叶轮的上下滑动。

在本发明的一个实施例中，供气管2包括供气管主体201以及位于供气管2底端的出气口部202，出气口部202包括若干块伸缩板2021和同等数量的用于当若干块伸缩板2021张开后，密封相邻两块伸缩板2021之间空隙的密封板2022，若干块伸缩板2021与密封板2022沿供气管主体201的周向管壁均匀布置且任一密封板2022位于相邻的两块伸缩板2021之间，若干块伸缩板2021的上端与供气管主体201铰接连接；

供气装置还包括若干个用于拉动伸缩板2021沿其铰接点在竖直面内作转动运动的液压缸或气压缸203，若干个液压缸与气压缸203与用于控制全部液压缸或气压缸203同时且同步动作的控制系统连接，若干个液压缸或气压缸203的远离活塞杆2031的一端与供气管主体201的外壁面铰接连接，若干个液压缸或气压缸203沿供气管主体201的周向壁面均匀布置，液压缸或气压缸203的数量与伸缩板2021的数量相同且若干个液压缸或气压缸203的活塞杆2031的自由端一一对应地与若干块伸缩板2021的外壁面铰接连接。

优选的，上述用于控制全部液压缸或气压缸203同时且同步动作的控制系统为PLC控制系统或DCS控制系统。

优选的，伸缩板2021为长条状的、具有一定宽度的，且半径与供气管主体201半径相同的弧形面板，所有伸缩板2021的宽度相同，所有伸缩板2021的长度相同。

本发明中，控制系统控制全部的液压缸或气压缸203同时且同步地动作，将活塞杆2031收回，使得全部的伸缩板2021沿其各自的铰接点在竖直面内向远离喷嘴的轴向中心线的方向转动，密封板2022在伸缩板2021伸展的过程中配合伸缩板2021运动，最终使得出气口部202的渐扩口6形状的扩口角度逐渐变大；控制系统控制全部的液压缸或气压缸203同时且同步地动作，将活塞杆2031伸出，使得全部的伸缩板2021沿其各自的铰接点在竖直面内向靠近喷嘴的轴向中心线的方向转动，密封板2022在伸缩板2021收缩的过程中配合伸缩板2021运动，最终使得出气口部202的渐扩口6形状的扩口角度逐渐变小。本发明通过利用液压缸或气压缸203带动伸缩板2021转动，调整出气口部202的扩口角度变大或变小，调整旋转式富氧空气的出口形状，进而对旋转式富氧的旋流强度进行调节，增加了调节旋流强度的手段，使得能够更加灵活地、方便地和精确地调节旋转式富氧空气的旋流强度，使得本发明提供的旋浮冶炼喷嘴适用于种类及成分复杂多变的冶金物料，提高旋浮冶炼喷嘴的实用性。

在本发明的一个实施例中，伸缩板2021的左右两个侧面上设置有弧形截面的空心槽206，密封板2022的左端插入在位于其左侧的伸缩板2021的空心槽206内且可沿空心槽206的内表面滑动，密封板2022的右端插入在位于其右侧的伸缩板2021的空心槽206内且可沿空心槽206的内表面滑动。在本实施例中，优选的，密封板2022为长条状的、具有一定宽度的，且半径与供气管主体201半径相同的弧形面板，所有密封板2022的宽度相同，所有密封板2022的长度相同。

在本发明的一个实施例中，密封板2022为可以伸展与收缩的波形板，波形板的左右两端分别与相应的伸缩板2021固定连接，当活塞杆2031伸出时，波形板收缩配合伸缩板2021运动且密封相邻两块伸缩板2021之间的空隙；当活塞杆2031收回时，波形板张开配合伸缩板2021运动且密封相邻两块伸缩板2021之间的空隙。

至于伸缩板2021与供气管主体201之间的缝隙，鉴于缝隙较小，且富氧空气的压力、流量和流速都较大，由上述缝隙露出的气体量很小，不会对冶金反应产生明显的消极作用，因此该处不做密封。

在本发明的一个实施例中，供气装置还包括套设在供气管主体201外部的环形连接圈204以及若干个连杆205，若干个液压缸或气压缸203的活塞杆2031的自由端与环形连接圈204的一端铰接，环形连接圈204的另一端与若干个连杆205的一端铰接，连杆205的数量与伸缩板2021的数量相同，若干个连杆205的另一端一一对应地与若干块伸缩板2021的外壁面铰接连接，若干个液压缸或气压缸203的缸体外壁与供气管主体201的外壁面固定连接以向环形连接圈204提供支撑力使其只在上下方向上运动。本发明通过在液压缸或气压缸203与伸缩板2021之间设置环形连接圈204，将液压缸或气压缸203的活塞杆2031的运动通过环形连接圈204传递给全部的伸缩板2021，从而提高了全部伸缩板2021同时且同步运动的协调性，且也可以减小液压缸或气压缸203的数量，此时不再需要每个伸缩板2021都要一个液压缸或气压缸203来控制，只要4个，甚至2个液压缸或气压缸203就可以满足使用，对于控制系统来说，控制2个或4个液压缸或气压缸203会比控制与伸缩板2021同等数量的液压缸或气压缸203更容易控制，上述设置提高了出气口部202形状控制的协调性以及实用性。

鉴于上述的出气口部202和供气管主体201的底部均位于反应塔内的高温环境中，为了提高上述液压缸或气压缸203的使用寿命，在本发明的一个实施例中，供气管主体201的外壁面上设置有第一耐火材料浇筑层，第一耐火材料浇筑层的内表面与供气管主体201的外壁面之间设置有允许液压缸或气压缸203及其活塞杆2031或环形连接圈204活动的空间；出气口部202的外壁面上设置有第二耐火材料浇筑层，第二耐火材料浇筑层的内表面与出气口部202的外壁面之间设置有允许活塞杆2031或连杆205活动的空间。本实施例对所用的耐火材料的种类、耐火材料浇筑层的浇筑方法以及上述空间的具体形状没有限制，采用本领域技术人员熟知的现有技术即可。

在本发明的一个实施例中，上述旋流器3为用于产生中心回流区7和/或外回流区8的轴向叶片式旋流器。本发明进一步地通过控制上述旋流器3的种类和结构，选择上述旋流器3为可以产生中心回流区7和/或外回流区8的轴向叶片式旋流器，使得管道输送来的富氧空气经由上述旋流器3后转化为具有轴向速度、径向速度以及切向速度的旋转式富氧空气，继而在旋转式富氧空气中形成位于其内部的能够卷吸气体回流的中心回流区7和/或位于其外侧的能够卷吸气体回流的外回流区8。一个稳定存在、大小形状合理、在反应塔内分布位置合理的中心回流区7和/或外回流区8，可以相应地将反应塔内中下部和/或外围的大量高温气体卷吸回流至反应塔中心的柱状区域，尤其是喷嘴出口处，大量回流的高温气体与刚出喷嘴的物料101直接接触，利用其所含的大量热量对物料101进行快速加热升温，提高了物料的升温速度；上述大量回流的高温气体还提高了喷嘴出口处及其下方的环境温度，提高了物料与富氧空气的反应速度。

中心回流区7或外回流区8的形成不是所有的旋转气流都具有的，其主要由旋转气流的旋流强度决定，通常其只在强旋流强度下才会生成。而单股富氧空气的旋流强度仅与旋流器的结构参数有关，因此，中心回流区7或外回流区8的形成由旋流器的类型和结构决定。本发明选用的旋流器3为轴向叶片式旋流器，可以产生强旋流强度的旋转气流，能够形成具有实际意义的中心回流区7和/或外回流区8。优选的，控制旋流器3的旋流强度为大于0.6。

中心回流区7和外回流区8不一定同时形成存在，这与上述旋转式富氧空气的流体性质有关，主要是气流的旋流强度。实际生产中，可以根据生产需要控制上述旋转式富氧空气的流体性质，使得中心回流区7和外回流区8同时存在，或者只有中心回流区7，或者只有外回流区8。

轴向叶片式旋流器包括轴向叶片，轴向叶片的型式多样，常用的有螺旋扭曲叶片、弯曲叶片和直叶片三种。

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反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料101的供料装置。

供气装置包括供气管2以及设置在供气管2内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器3。

旋流器3为旋流强度可以调节的可调式旋流器。

可调式旋流器包括可调式叶轮，可调式叶轮包括叶盘以及设置在叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，轴向叶片在可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形，供气管2上设置有用于与可调式叶轮上下滑动配合的锥状部5。供气管2包括供气管主体201以及位于供气管2底端的出气口部202。

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两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反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料101的供料装置。

两个供气装置中的一个是用于向反应塔供给旋转式第一富氧空气2071的第一供气装置，两个供气装置中的另一个是用于向反应塔供给直流式第二富氧空气2082的第二供气装置。

第一供气装置包括第一供气管207以及设置在第一供气管207内部、用于产生旋转式第一富氧空气2071的旋流器3；第二供气装置包括第二供气管208；第二供气管208套装在第一供气管207的外部，第一供气管207套装在供料管1的外部。

旋流器3为旋流强度可以调节的可调式旋流器。

可调式旋流器包括可调式叶轮，可调式叶轮包括叶盘以及设置在叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，轴向叶片在可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形，第一供气管207上设置有用于与可调式叶轮上下滑动配合的锥状部5。第一供气管207包括供气管主体201以及位于第一供气管207底端的出气口部202。

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两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反应塔供给冶金反应所需固态粉状物料101的供料装置。

两个供气装置中的一个是用于向反应塔供给旋转式第一富氧空气2071的第一供气装置，两个供气装置中的另一个是用于向反应塔供给旋转式第二富氧空气2081的第二供气装置。

第一供气装置包括第一供气管207以及设置在第一供气管207内部、用于产生旋转式第一富氧空气2071的第一旋流器301；第二供气装置包括第二供气管208以及设置在第二供气管208内部、用于产生旋转式第二富氧空气2081的第二旋流器302。

第二供气管208套装在第一供气管207的外部，第一供气管207套装在供料管1的外部。

第一旋流器301和第二旋流器302为旋流强度可以调节的可调式旋流器。

可调式旋流器包括可调式叶轮，可调式叶轮包括叶盘以及设置在叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，轴向叶片在可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形。

第一供气管207和第二供气管208上设置有用于与可调式叶轮上下滑动配合的锥状部5。第一供气管207和第二供气管208包括供气管主体201以及位于底端的出气口部202。

在本发明的一个实施例中，还包括用于向反应塔供应中心富氧空气401的中心供气装置，中心供气装置包括中心供气管4，中心供气管4套装于供料管1的内部；供料管1与中心供气管4之间的环形通道为物料通道，中心供气管4内的空腔形成中心富氧空气401通道。中心富氧空气401可以为高温中心回流区7的生成提供更合理的压力梯度分布条件，有利于中心回流区7的形成、保持较好的形状、大小以及位置，并稳定存在，增加风粉气流与高温回流烟气接触和换热的周界，强化稳燃效果；可以为气料混合流体中的内侧物料提供氧化反应所需氧气。中心富氧空气401占冶金反应所需富氧空气总量的配比较小，其气压也较小，中心富氧空气401的设置更多地是从空气动力学角度考虑。中心富氧空气401通过风量、风压以及风速调节中心回流区7的大小、形状及位置。优选的，中心供气管4为圆管。优选的，中心富氧空气401为直流式中心富氧空气。

在本发明的一个实施例中，供料管1的底部出口为直管式出口；当从供气管2的底部出口喷出的气体为旋转式气流时，供气管2的底部出口为从上到下逐渐向外扩张的渐扩口6，当从供气管2的底部出口喷出的气体为直流式气流时，供气管2的底部出口为直管式出口；中心供气管4的底部出口为直管式出口。

供料管1的底部出口位于中心供气管4底部出口的下方。

当本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括一个用于向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置时，供气管2的底部出口位于供料管1底部出口的下方；

当本发明提供的旋浮冶炼喷嘴包括两个用于向反应塔供给冶金反应所需气体的供气装置时，第一供气管207的底部出口位于供料管1底部出口的下方，第二供气管208的底部出口位于第一供气管207底部出口的下方。

此处的直管式出口和渐扩口6，以及相邻管道的底部出口之间的位置关系均为每一个相应管道的出口特征，进而多个管道的出口特征相互配合，构成了上述旋浮冶炼喷嘴的出口特征。

渐扩口6可以适度增大旋转气流的扩展角，有利于改善气流形状、射程及冲刷炉壁情况；进一步提高旋转气流的旋流强度；改善中心回流区7和/或外回流区8，使冶金反应更加稳定；增大气流混合，有利于传热、传质。

外侧管道的底部出口位于相邻内侧管道底部出口的下方，位于内侧的管道被位于外侧的相邻管道所包裹，能够使得内侧管道所输送的流体与外侧管道所输送的流体在旋浮冶炼喷嘴内预混合，提高了多股流体之间的混合均匀性；使得外侧管道所输送的流体能够对内侧管道所输送的流体的形状、位置和大小等性质进行控制，避免内侧管道所输送的流体过早扩散。

直管式出口或渐扩口6，根据每股流体所具有的流体性质，采用与流体性质相适应的出口形状，不同的流体性质，采用不同的出口形状，以更好地发挥每股流体的作用和优势；进而在优化每股流体的作用和优势的基础上，通过控制相邻管道的底部出口之间的位置关系，使得外侧管道的底部出口位于相邻内侧管道底部出口的下方，从内到外管道的底部出口逐个偏下，位于内侧的管道被位于外侧的相邻管道所包裹，形成一个从上到下的类金字塔结构，将每个管道的出口特征结合起来，构成旋浮冶炼喷嘴的出口特征，使得多股流体混合后得到的混合流体具有更好的形状、位置以及大小等流体性质，能够更好地发挥其作用和优势。上述的多个管道的出口特征相互配合，构成一个整体，缺一不可，且任何一个管道出口特征的改变都会影响混合流体的流体性质，进而影响其作用和优势的发挥，影响冶金反应的进行和反应完全。

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；

所述供气装置中的至少一个包括供气管以及设置在所述供气管内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器；

所述旋流器为旋流强度可以调节的可调式旋流器；

所述可调式旋流器包括可调式叶轮，所述可调式叶轮包括叶盘以及设置在所述叶盘周向外侧面上的若干片轴向叶片，所述可调式叶轮可沿其轴向中心线上下滑动，所述轴向叶片在所述可调式叶轮的穿过其轴向中心线的轴向截面上的投影的外边线构成倒直角梯形，所述供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。

2.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供气管包括供气管主体以及位于所述供气管底端的出气口部，所述出气口部包括若干块伸缩板和同等数量的用于当若干块所述伸缩板张开后，密封相邻两块所述伸缩板之间空隙的密封板，若干块所述伸缩板与所述密封板沿所述供气管主体的周向管壁均匀布置且任一所述密封板位于相邻的两块所述伸缩板之间，若干块所述伸缩板的上端与所述供气管主体铰接连接；

所述供气装置还包括若干个用于拉动所述伸缩板沿其铰接点在竖直面内作转动运动的液压缸或气压缸，若干个所述液压缸与气压缸与用于控制全部所述液压缸或气压缸同时且同步动作的控制系统连接，若干个所述液压缸或气压缸的远离活塞杆的一端与所述供气管主体的外壁面铰接连接，若干个所述液压缸或气压缸沿所述供气管主体的周向壁面均匀布置，所述液压缸或气压缸的数量与所述伸缩板的数量相同且若干个所述液压缸或气压缸的活塞杆的自由端一一对应地与若干块所述伸缩板的外壁面铰接连接。

3.根据权利要求2所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述伸缩板的左右两个侧面上设置有弧形截面的空心槽，所述密封板的左端插入在位于其左侧的所述伸缩板的空心槽内且可沿所述空心槽的内表面滑动，所述密封板的右端插入在位于其右侧的所述伸缩板的空心槽内且可沿所述空心槽的内表面滑动。

4.根据权利要求2所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述密封板为可以伸展与收缩的波形板，所述波形板的左右两端分别与左右两侧相应的所述伸缩板固定连接。

5.根据权利要求2所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供气装置还包括套设在所述供气管主体外部的环形连接圈以及若干个连杆，若干个所述液压缸或气压缸的活塞杆的自由端与所述环形连接圈的一端铰接，所述环形连接圈的另一端与若干个所述连杆的一端铰接，所述连杆的数量与所述伸缩板的数量相同，且若干个所述连杆的另一端一一对应地与若干块所述伸缩板的外壁面铰接连接，若干个所述液压缸或气压缸的缸体外壁与所述供气管主体的外壁面固定连接。

6.根据权利要求5所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述供气管主体的外壁面上设置有第一耐火材料浇筑层，所述第一耐火材料浇筑层的内表面与所述供气管主体的外壁面之间设置有允许所述液压缸或气压缸及其活塞杆或所述环形连接圈活动的空间；所述出气口部的外壁面上设置有第二耐火材料浇筑层，所述第二耐火材料浇筑层的内表面与所述出气口部的外壁面之间设置有允许所述活塞杆或所述连杆活动的空间。

7.根据权利要求1所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，所述旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的轴向叶片式旋流器。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括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；

所述供气装置包括供气管以及设置在所述供气管内部、用于产生旋转式富氧空气的旋流器。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括两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；

两个所述供气装置中的一个是用于向所述反应塔供给旋转式第一富氧空气的第一供气装置，两个所述供气装置中的另一个是用于向所述反应塔供给直流式第二富氧空气的第二供气装置；

所述第一供气装置包括第一供气管以及设置在所述第一供气管内部、用于产生所述旋转式第一富氧空气的旋流器；所述第二供气装置包括第二供气管；所述第二供气管套装在所述第一供气管的外部；

所述第一供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。

10.根据权利要求1～7任意一项所述的旋浮冶炼喷嘴，其特征在于，包括两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；

两个所述供气装置中的一个是用于向所述反应塔供给旋转式第一富氧空气的第一供气装置，两个所述供气装置中的另一个是用于向所述反应塔供给旋转式第二富氧空气的第二供气装置；

所述第一供气装置包括第一供气管以及设置在所述第一供气管内部、用于产生所述旋转式第一富氧空气的第一旋流器；

所述第二供气装置包括第二供气管以及设置在所述第二供气管内部、用于产生所述旋转式第二富氧空气的第二旋流器；

所述第二供气管套装在所述第一供气管的外部；

所述第一旋流器和第二旋流器为旋流强度可以调节的可调式旋流器；

所述第一供气管和第二供气管上设置有用于与所述可调式叶轮上下滑动配合的锥状部。