CN107937718A - 一种冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域，具体公开了一种冶炼方法，采用熔化快速的冶金炉进行冶炼，冶炼炉包括机架和切割机构、冶炼机构，切割机构包括切刀、切割电机和外筒，切割电机可驱动切刀转动；冶炼结构包括冶炼炉、步进电机和燃烧筒，燃烧筒位于冶炼炉外周，所述步进电机可驱动冶炼炉转动；冶炼炉上固定有收集罐，冶炼炉内固定有挡渣环，挡渣环中部向冶炼炉中心凸起，冶炼炉下部设有出渣口；冶炼步骤包括：(一)混料；(二)预热；(三)冶炼；(四)出料；(五)清洁。本方案可以快速还原出矿石中的金属。

Description

一种冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种冶炼方法。

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脉石及其它杂质分离的目的。

在火法冶金过程中，将矿石和煤炭等加入冶炼炉内，矿石中的金属被提取出来并成为熔融状态，煤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还原出矿石中的金属，耗时较长。

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冶炼方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种冶炼方法，采用熔化快速的冶金炉进行冶炼，冶炼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，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；

冶炼步骤包括：

(一)混料，将质量份为5～20的矿石、80～95的煤炭均匀混合形成混合物；

(二)预热，将燃料加入燃烧筒内，并使燃料燃烧，直到燃烧筒温度达到1250～1400℃；

(三)冶炼，打开切割电机和步进电机，切割电机的转速为700～1000r/min，并将质量分为0.1～5的熔剂与经步骤(一)处理得到的混合物从切刀上方放入外筒内，燃烧筒的温度保持在1300～1500℃；每0.2～1h使步进电机的转向改变一次；

(四)出料，不再有金属液进入出液管后，使步进电机的转速增加1～2.5倍，直到再次不再有金属液进入出液管关闭步进电机，打开出渣口，将废渣从出渣口取出；

(五)清洁，在冶炼炉温度降低至40～65℃时，用清洁刷刷下附着在冶炼炉侧壁上的废渣。

步骤(二)预热时，将燃料加入燃烧筒内，并使燃料燃烧，冶炼炉温度升高。

步骤(三)冶炼时，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。将混合物从外筒上方加入外筒中，切刀对落下的混合物进行切割，混合物被切碎后体积减小，被切碎的混合物在自身重力作用下落到冶炼炉中。混合物进入冶炼炉后随着冶炼炉转动，同时受到离心力的作用，混合物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，；矿石中的氧化金属与煤炭接触发生氧化还原反应还原成金属并受热成为熔融态，矿石和煤渣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，而废渣和混合物在经过挡渣环时，由于挡渣环为弧形，废渣和混合物受到的挡渣环的反作用力的方向逐渐向下，由于废渣和混合物的重量较大，废渣和混合物被挡渣环阻挡，混合物和废渣无法越过挡渣环，可以避免混合物和废渣堵塞收集罐与冶炼炉的连接处，以及避免混合物和废渣进入收集罐中。

使步进电机反转时，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、废渣和混合物从冶炼炉内壁落下，废渣和混合物进行混合；然后随着冶炼炉的转速重新加快时，金属液、废渣和混合物重新在离心力作用下贴在冶炼炉内壁，此时新的混合物贴在冶炼炉内壁。

步骤(四)增加步进电机的转速时，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。

步骤(五)对冶炼炉进行清洁，避免废渣附着在冶炼炉内壁上，使冶炼炉能够在燃烧筒内燃料的作用下快速升温，缩短预热需要的时间。

本方案的有益效果为：(一)混合物先落在切刀上，切刀可以对矿石和煤炭进行切割，使矿石和煤炭的体积减小，总的矿石和煤炭的表面积增大，此时矿石与煤炭等原料的接触面积增大，可以缩短从矿石中还原出金属的时间；矿石体积减小，煤炭和一氧化碳等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、废渣和混合物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；而废渣和混合物运动到挡渣环处时，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，此时废渣和混合物无法越过挡渣环，故可以在分离金属液和废渣、混合物的同时可以避免废渣和混合物堵塞收集罐。

(三)在冶炼过程中使步进电机反转，矿石和煤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、煤炭和废渣进行混合，然后矿石、煤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，矿石和煤炭混合，进一步可以提高冶炼效果。

(四)废渣的升温速度较慢，步骤(五)在清洁使可以减少附着在冶炼炉内壁的废渣，使冶炼炉能够快速升温，缩短预热所需要的时间，提高冶炼效率。

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；步骤(三)冶炼时直接将混合物放置在滑槽上。加料时，使混合物沿着斜槽滑入外筒中，斜槽对混合物起到导向作用的同时还可以起到缓冲作用，减小混合物落到切刀上的速度，继而减小切刀受到的冲击力，避免切刀被撞坏。

优选方案二，作为对优选方案一的进一步改进，步骤(三)产生的尾气在1600～1800℃的高温环境中保持5～10min。尾气中含有大量的一氧化碳，在高温状态下一氧化碳可以与空气中的氧气发生反应生成二氧化碳，二氧化碳不会对环境造成污染，所以可以保护环境。

优选方案三，作为对优选方案二的进一步改进，步骤(五)清洁时，用清洁刷前先向冶炼炉内通入风速在0.5～3m/s的冷风。冷风可以快速使冶炼炉的温度降低，缩短等待的时间，提高清洁的效率，风速为0.5～3m/s的风也不会吹起残留在冶炼炉内的废渣，可以避免温度较高的废渣烫伤工人。

优选方案四，作为对优选方案三的进一步改进，步骤(五)清洁时，清洁刷刷下废渣后从上到下向冶炼炉内通入风速在5～6.5m/s的风。5～6.5m/s的风可以直接将刷下的废渣从出渣口吹出，减少工人的工作量。

附图说明

图1为本发明一种冶炼方法实施例的结构示意图。

具体实施方式

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、切刀5、斜槽6。

如图1所示，一种冶炼方法，采用熔化快速的冶金炉进行冶炼，冶炼炉包括机架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。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。

冶炼步骤包括：

(一)混料，将质量份为20的矿石、95的煤炭均匀混合形成混合物。

(二)预热，将燃料加入燃烧筒2内，并使燃料燃烧，直到燃烧筒2温度达到1400℃。

(三)冶炼，打开切割电机12和步进电机11，切割电机12的转速为1000r/min，并将质量分为5的熔剂与经步骤(一)处理得到的混合物放在滑槽33上，燃烧筒2的温度保持在1500℃；每0.2使步进电机11的转向改变一次；产生的尾气在1800℃的高温环境中保持5min。

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驱动冶炼炉3转动。将混合物从外筒4上方加入外筒4中，切刀5对落下的混合物进行切割，混合物被切碎后体积减小，被切碎的混合物在自身重力作用下落到冶炼炉3中。混合物进入冶炼炉3后随着冶炼炉3转动，同时受到离心力的作用，混合物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；矿石中的氧化金属与煤炭接触发生氧化还原反应还原成金属并受热成为熔融态，矿石和煤渣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。由于燃烧筒2位于冶炼炉3外周，冶炼炉3侧壁处的温度高于冶炼炉3内部的温度，即与冶炼炉3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，而废渣和混合物在经过挡渣环32时，由于挡渣环32为弧形，废渣和混合物受到的挡渣环32的反作用力的方向逐渐向下，由于废渣和混合物的重量较大，废渣和混合物被挡渣环32阻挡，混合物和废渣无法越过挡渣环32，可以避免混合物和废渣堵塞收集罐31与冶炼炉3的连接处，以及避免混合物和废渣进入收集罐31中。

使步进电机11反转时，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、废渣和混合物从冶炼炉3内壁落下，废渣和混合物进行混合；然后随着冶炼炉3的转速重新加快时，金属液、废渣和混合物重新在离心力作用下贴在冶炼炉3内壁，此时新的混合物贴在冶炼炉3内壁。

(四)出料，不再有金属液进入出液管后，使步进电机11的转速增加2.5倍，直到再次不再有金属液进入出液管关闭步进电机11，打开出渣口35，将废渣从出渣口35取出。

增加步进电机11的转速时，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。

(五)清洁，先向冶炼炉3内通入风速在3m/s的冷风，在冶炼炉3温度降低至40℃时，用清洁刷刷下附着在冶炼炉3侧壁上的废渣；再从上到下向冶炼炉3内通入风速在6.5m/s的风。

冷风快速使冶炼炉3的温度降低，刷下废渣后，风直接将刷下的废渣吹出冶炼炉3。

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 (5)

1.一种冶炼方法，其特征在于，采用熔化快速的冶金炉进行冶炼，所述冶炼炉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；

所述冶炼步骤包括：

(一)混料，将质量份为5～20的矿石、80～95的煤炭均匀混合形成混合物；

(二)预热，将燃料加入燃烧筒内，并使燃料燃烧，直到燃烧筒温度达到1250～1400℃；

(三)冶炼，打开切割电机和步进电机，切割电机的转速为700～1000r/min，并将质量分为0.1～5的熔剂与经步骤(一)处理得到的混合物从切刀上方放入外筒内，燃烧筒的温度保持在1300～1500℃；每0.2～1h使步进电机的转向改变一次；

(四)出料，不再有金属液进入出液管后，使步进电机的转速增加1～2.5倍，直到再次不再有金属液进入出液管关闭步进电机，打开出渣口，将废渣从出渣口取出；

(五)清洁，在冶炼炉温度降低至40～65℃时，用清洁刷刷下附着在冶炼炉侧壁上的废渣。

2.根据权利要求1所述的一种冶炼方法，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；所述步骤(三)冶炼时直接将混合物放置在滑槽上。

3.根据权利要求2所述的一种冶炼方法，其特征在于，所述步骤(三)产生的尾气在1600～1800℃的高温环境中保持5～10min。

4.根据权利要求3所述的一种冶炼方法，其特征在于，所述步骤(五)清洁时，用清洁刷前先向冶炼炉内通入风速在0.5～3m/s的冷风。

5.根据权利要求4所述的一种冶炼方法，其特征在于，所述步骤(五)清洁时，清洁刷刷下废渣后从上到下向冶炼炉内通入风速在5～6.5m/s的风。