CN107916331B - 一种熔化快速的冶金炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域，具体公开了一种熔化快速的冶金炉；包括机架和从上而下设置的切割机构、冶炼机构，切割机构包括切刀、固定在机架上的切割电机和外筒，外筒套设在切刀外周，切割电机可驱动切刀转动；冶炼结构包括与机架转动连接的冶炼炉和固定在机架上的步进电机和燃烧筒，燃烧筒位于冶炼炉外周并可相对冶炼炉转动，步进电机可驱动冶炼炉转动；冶炼炉上部固定有与冶炼炉连通的收集罐，收集罐与冶炼炉连通处高于燃烧筒，所述冶炼炉内固定有环状的挡渣环，挡渣环中部向冶炼炉中心凸起，挡渣环位于收集罐与冶炼炉的连通处下方，冶炼炉下部设有可封闭的出渣口。本方案的冶炼炉可快速提取出矿石中的金属。

Description

一种熔化快速的冶金炉

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种冶金炉。

背景技术

冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。冶金的方法多样，其中传统的冶金方法就是火法冶金，火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程，矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与矿石及其它杂质分离的目的。

在火法冶金过程中，将矿石和焦炭等加入冶炼炉内，矿石中的金属被还原出来并熔化成为熔融状态，焦炭和矿石中的杂质形成废渣,熔融的金属从出料口流出，但是在金属流出的时候，废渣容易随着金属流动，继而堵塞出料口。其次，由于矿石体积一般较大所以需要更长时间才能够提取出矿石中的金属，耗时较长；且在矿石体积过大时，焦炭等原料难以与矿石中心处的金属氧化物接触，这些金属氧化物中的金属难以被置换出，会造成金属浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速提取出矿石中的金属的熔化快速的冶金炉。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种熔化快速的冶金炉，包括机架和从上而下设置的切割机构、冶炼机构，切割机构包括切刀、固定在机架上的切割电机和外筒，外筒套设在切刀外周，切割电机可驱动切刀转动；冶炼结构包括于机架转动连接的冶炼炉和固定在机架上的步进电机和燃烧筒，燃烧筒位于冶炼炉外周并可相对冶炼炉转动，步进电机可驱动冶炼炉转动；冶炼炉上部固定有与冶炼炉连通的收集罐，收集罐与冶炼炉连通处高于燃烧筒，所述冶炼炉内固定有环状的挡渣环，挡渣环中部向冶炼炉中心凸起，挡渣环位于收集罐与冶炼炉的连通处下方，冶炼炉下部设有可封闭的出渣口。

冶金时，将燃料加入燃烧筒内，并使燃料燃烧，使冶炼炉温度升高。打开切割电机和步进电机，切割电机驱动切刀转动，步进电机驱动冶炼炉转动。将矿石从外筒上方加入外筒中，切刀对落下的矿石进行切割，矿石被切碎后体积减小，被切碎的矿石在自身重力作用下落到冶炼炉中。矿石进入冶炼炉后随着冶炼炉转动，同时受到离心力的作用，矿石在离心力作用下向冶炼炉侧壁处运动，最后贴在冶炼炉侧壁上随着冶炼炉转动。与此同时，矿石中的氧化金属还原成金属并受热成为熔融态，矿石的其他部分变为废渣，金属液同样受到离心力的作用，最后运动到冶炼炉的侧壁处，废渣在离心力的作用下贴在冶炼炉内壁。由于燃烧筒位于冶炼炉外周，冶炼炉侧壁处的温度高于冶炼炉内部的温度，即与冶炼炉相贴处的冶炼效果最好。

随着被提取出的金属的增多，金属液沿着冶炼炉侧向上运动，最后金属液越过挡渣环从收集罐与冶炼炉的连接处流到收集罐中被储存，而废渣和矿石在经过挡渣环时，由于挡渣环为弧形，废渣和矿石受到的挡渣环的反作用力的方向逐渐向下，由于废渣和矿石的重量较大，废渣和矿石被挡渣环阻挡，矿石和废渣无法越过挡渣环，可以避免矿石和废渣堵塞收集罐与冶炼炉的连接处，以及避免矿石和废渣进入收集罐中。在冶炼过程中，使步进电机反转，在此过程中，贴在冶炼炉内壁的金属液、废渣和矿石受到的离心力先减小直到消失，此时金属液、废渣和矿石从冶炼炉内壁落下，废渣和矿石进行混合；然后随着冶炼炉的转速重新加快时，金属液、废渣和矿石重新在离心力作用下贴在冶炼炉内壁，此时新的矿石贴在冶炼炉内壁。

在完成一次冶炼后，增大步进电机的功率，冶炼炉的转动速度加快，金属液、废渣受到的离心力增大，金属液进一步沿着冶炼炉内壁向上运动，更多的金属液从收集罐流出，避免金属液大量残留在冶炼炉中。然后打开出渣口，将废渣从出渣口取出。

本方案的有益效果为：(一)矿石先落在切刀上，切刀可以对矿石进行切割，使矿石的体积减小，总的矿石的表面积增大，与焦炭等原料的接触面积增大，可以缩短从矿石中提取出金属的时间；矿石体积减小，焦炭和一氧化碳等原料能够与矿石中间的金属氧化物接触，避免金属浪费。

(二)步进电机使冶炼炉转动，金属液、废渣和矿石均受到离心力的作用，由于金属液具有流动性，金属液沿着冶炼炉内壁向上运动，最后能够从收集罐流出；而废渣和旷矿石运动到挡渣环处时，废渣和矿石受到的挡渣环的反作用力的方向从水平方向逐渐变为倾斜向下，又由于废渣和矿石的重量较大，废渣和矿石在重力和反作用力的共同作用下从挡渣环处掉落，此时废渣和矿石无法越过挡渣环，故可以在分离金属液和废渣、矿石的同时可以避免废渣和矿石堵塞收集罐。

(三)在冶炼过程中使步进电机反转，矿石和焦炭等原料以及冶炼过程中产生的废渣先从冶炼炉侧壁落下，此时矿石、焦炭和废渣进行混合，然后矿石、焦炭和废渣重新受到离心力作用，矿石贴在冶炼炉内壁上更容易被加热，而冶炼时需要保持较高温度，矿石贴在冶炼炉上时冶炼效果最好；其次，矿石和焦炭混合，进一步可以提高冶炼效果。

优选方案一，作为对基础方案的进一步改进，冶炼炉外壁设有两个分别供燃烧筒上下两端卡入的环状的滑槽。燃烧筒相对冶炼炉转动，此时减小燃烧筒与冶炼炉之间的缝隙，避免燃烧筒内的热量从缝隙散失，避免热量浪费，节约能源。

优选方案二，作为对优选方案一的进一步改进，外筒底部固定有进料斗，进料斗呈锥形并与冶炼炉同轴。被切刀切碎的矿石先落到进料斗中，再沿着进料斗下滑入冶炼炉内，此时可以避免矿石落到挡渣环上以及避免矿石撞击在冶炼炉上，继而避免挡渣环和冶炼炉被撞坏。

优选方案三，作为对优选方案二的进一步改进，机架上固定有下端正对外筒的用于进料的斜槽，斜槽位于外筒上方。加入矿石时，使矿石沿着斜槽滑入外筒中，斜槽对矿石起到导向作用的同时还可以起到缓冲作用，减小矿石落到切刀上的速度，继而减小矿石的冲击力，避免切刀被撞坏。

优选方案四，作为对优选方案三的进一步改进，机架上设有与冶炼炉底部固定的转盘，转盘与机架转动连接。步进电机驱动冶炼炉转动时，转盘相对机架转动，此时转盘与机架发生摩擦，冶炼炉固定在转盘上，冶炼炉底部不会与机架接触，所以可以减小冶炼炉和机架之间的摩擦，继而避免冶炼炉发生磨损。

优选方案五，作为对优选方案四的进一步改进，外筒内部设有供切刀端部转动的环状的转动槽。转动槽对切刀起到限位作用，切刀外缘沿着转动槽转动；其次，转动槽侧壁对切刀还起到支撑作用，在矿石压在切刀上时，切刀压在转动槽上，避免切刀沿着外筒向下滑落。

附图说明

图1为本发明一种熔化快速的冶金炉实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

附图标记为：机架1、步进电机11、切割电机12、转盘13、燃烧筒2、冶炼炉3、收集罐31、挡渣环32、滑槽33、外齿圈34、出渣口35、盖体36、外筒4、进料斗41、切刀5、斜槽6。

如图1所示，一种熔化快速的冶金炉，包括机架1和从上而下依次设置的切割机构、冶炼机构，切割机构包括切刀5、切割电机12和外筒4。外筒4位于切刀5外周，切割电机12固定在机架1上并位于外筒4上方，切割电机12的输出轴与切刀5中部焊接。外筒4内壁一体成型有环状的转动槽，切刀5两端均卡入转动槽内并可沿转动槽转动，外筒4底部一体成型有进料斗41。机架1上焊接有斜槽6，斜槽6位于外筒4右上方，斜槽6右端高于左端。

冶炼结构包括冶炼炉3、步进电机11和燃烧筒2，燃烧筒2焊接在机架1上，燃烧筒2上设有燃料口，燃烧筒2位于冶炼炉3外周，冶炼炉3外壁设有两个环状的滑槽33，燃烧筒2上下两端分别卡入两个滑槽33内。机架1上设有转盘13，转盘13下端一体成型有转轴，转轴与机架1转动连接，冶炼炉3底部与转盘13焊接，转盘13、冶炼炉3和进料斗41同轴。冶炼炉3下部焊接有外齿圈34，步进电机11与机架1固定，步进电机11的输出轴上焊接有可与外齿圈34啮合的驱动齿轮。冶炼炉3上部焊接有与冶炼炉3连通的收集罐31，收集罐31与冶炼炉3的连通处高于燃烧筒2，冶炼炉3内一体成型有环状的挡渣环32，挡渣环32中部向冶炼炉3中心凸起，挡渣环32位于收集罐31与冶炼炉3的连通处下方，冶炼炉3下部设有出渣口35，出渣口35处螺纹连接有盖体36。

冶金时，从燃料口将燃料加入燃烧筒2内，并使燃料燃烧，使冶炼炉3温度升高。打开切割电机12和步进电机11，切割电机12驱动切刀5转动，步进电机11使冶炼炉3转动，此时转盘13相对机架1转动。使矿石和焦炭等原料从斜槽6滑入外筒4中，切刀5对落下的矿石进行切割，矿石被切碎后体积减小，被切碎的矿石在自身重力作用下先落到进料斗41，再落入冶炼炉3中。矿石进入冶炼炉3后随着冶炼炉3转动，同时受到离心力的作用，矿石在离心力作用下向冶炼炉3侧壁处运动，最后贴在冶炼炉3侧壁上随着冶炼炉3转动。与此同时，矿石中氧化金属还原成金属并受热成为熔融态，矿石的其他部分变为废渣，金属液同样受到离心力的作用，最后运动到冶炼炉3的侧壁处，废渣在离心力的作用下贴在冶炼炉3内壁。

随着被提取出的金属的增多，金属液沿着冶炼炉3侧向上运动，最后金属液越过挡渣环32从收集罐31与冶炼炉3的连接处流到收集罐31中被储存，而废渣和矿石被挡渣环32阻挡矿石和废渣无法越过挡渣环32，继而避免矿石和废渣堵塞收集罐31。在冶炼过程中，使步进电机11反转，在此过程中，贴在冶炼炉3内壁的金属液、废渣和矿石受到的离心力先减小直到消失，此时金属液、废渣和矿石从冶炼炉3内壁落下，废渣和矿石进行混合；然后冶炼炉3的转速重新加快时，金属液、废渣和矿石重新在离心力作用下贴在冶炼炉3内壁，此时新的矿石贴在冶炼炉3内壁。

在完成一次冶炼后，增大步进电机11的功率，冶炼炉3的转动速度加快，金属液、废渣受到的离心力增大，金属液进一步沿着冶炼炉3内壁向上运动，更多的金属液从收集罐31流出，避免金属液大量残留在冶炼炉3中。然后打开盖体36，将废渣从出渣口35取出，再关闭盖体36。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种熔化快速的冶金炉，其特征在于，包括机架和从上而下设置的切割机构、冶炼机构，所述切割机构包括切刀、固定在机架上的切割电机和外筒，所述外筒套设在切刀外周，所述切割电机可驱动切刀转动；所述冶炼结构包括与机架转动连接的冶炼炉和固定在机架上的步进电机和燃烧筒，所述燃烧筒位于冶炼炉外周并可相对冶炼炉转动，所述步进电机可驱动冶炼炉转动；所述冶炼炉上部固定有与冶炼炉连通的收集罐，所述收集罐与冶炼炉连通处高于燃烧筒，所述冶炼炉内固定有环状的挡渣环，所述挡渣环中部向冶炼炉中心凸起，所述挡渣环位于收集罐与冶炼炉的连通处下方，所述冶炼炉下部设有可封闭的出渣口。

2.根据权利要求1所述的熔化快速的冶金炉，其特征在于，所述冶炼炉外壁设有两个分别供燃烧筒上下两端卡入的环状的滑槽。

3.根据权利要求2所述的熔化快速的冶金炉，其特征在于，所述外筒底部固定有进料斗，所述进料斗呈锥形并与冶炼炉同轴。

4.根据权利要求3所述的熔化快速的冶金炉，其特征在于，所述机架上固定有下端正对外筒的用于进料的斜槽，所述斜槽位于外筒上方。

5.根据权利要求4所述的熔化快速的冶金炉，其特征在于，所述机架上设有与冶炼炉底部固定的转盘，所述转盘与机架转动连接。

6.根据权利要求5所述的熔化快速的冶金炉，其特征在于，所述外筒内部设有供切刀端部转动的环状的转动槽。