CN110284006A - 顶侧复合吹熔池熔炼炉 - Google Patents

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刘风华
赵海
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Abstract

本发明涉及火法冶金炉技术领域，提供了一种顶侧复合吹熔池熔炼炉，包括：炉体和用于提供氧气、富氧气体和混合有燃料的压缩空气中的一种或多种的顶吹喷枪组件，炉体的顶部设置有排烟口，顶吹喷枪组件贯穿炉体的顶部设置，且沿炉体的高度方向上下往复运动；炉体的侧壁设置有第一进料口，且第一进料口和排烟口分别位于顶吹喷枪组件的两侧；炉体的侧壁设置有至少一个用于提供燃料、空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的侧吹风口，侧吹风口由炉体的侧壁延伸至炉体的内部，且侧吹风口设置于熔池渣层。该顶侧复合吹熔池熔炼炉对原料适应性与炉况调整能力更强，床能力和生产作业率提高，提高有色金属与贵金属回收率，投资和生产运营成本降低。

Description

顶侧复合吹熔池熔炼炉
技术领域
本发明涉及火法冶金炉技术领域，特别涉及一种顶侧复合吹熔池熔炼炉。
背景技术
目前火法处理废电路板及铜基固废的方式主要是采用顶吹熔池熔炼炉或者侧吹熔池熔炼炉进行处理。
顶吹熔池熔炼炉处理电路板有炉体寿命长，物料适应性与工况调整能力强，有色金属及贵金属回收率高，环保效果好等特点。但当工艺风富氧浓度高于50％时，喷枪长时间进行深枪作业时，喷枪寿命缩短。
侧吹熔池熔炼炉处理废电路板，可以通过多个浸没式的侧吹风口对熔池进行富氧吹炼。但侧吹熔池熔炼侧吹风口位置固定，当熔池熔炼炉出现炉结时，不易处理，对入炉料及工艺参数的精细化控制要求高，物料适应性较差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种顶侧复合吹熔池熔炼炉，旨在解决现有的火法处理废电路板及铜基固废的方式无法快速适应各种炉况的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种顶侧复合吹熔池熔炼炉，包括：炉体，所述炉体的顶部设置有排烟口，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉还包括用于提供氧气、富氧气体和混合有燃料的压缩空气中的一种或多种的顶吹喷枪组件，所述顶吹喷枪组件贯穿所述炉体的顶部设置，且沿所述炉体的高度方向上下往复运动；所述炉体的侧壁设置有第一进料口，且所述第一进料口和所述排烟口分别位于所述顶吹喷枪组件的两侧；
所述炉体的侧壁设置有至少一个用于提供燃料、空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的侧吹风口，所述侧吹风口由所述炉体的侧壁延伸至所述炉体的内部，且所述侧吹风口设置于熔池渣层。
其中，所述顶吹喷枪组件包括喷枪和升降机构，所述喷枪包括依次连通的管体段、旋流段和混合段，所述升降机构的活动端安装于所述管体段。
其中，所述管体段包括燃料管、工艺风管以及套筒风管；
所述燃料管设置在所述工艺风管的内部，且所述燃料管和所述工艺风管的中心轴线重合布置；所述套筒风管套设于所述工艺风管，且所述套筒风管的长度小于所述工艺风管的长度。
其中，所述燃料管、所述工艺风管以及所述套筒风管均与位于所述炉体外部的金属软管相连通。
其中，所述炉体的侧壁设置有出渣口，所述出渣口位于所述第一进料口和所述侧吹风口之间。
其中，所述炉体的侧壁设置有出铜口，所述出铜口位于所述侧吹风口的下方。
其中，所述炉体的顶部设置有第二进料口，且所述第二进料口和所述第一进料口位于所述顶吹喷枪组件的一侧。
其中，所述炉体的外壁贴合设置有多层水套。
其中，所述炉体的内部炉底呈倒拱形或者圆弧面。
(三)有益效果
本发明提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉，将物料通过第一进料口送入炉体的熔池区，可将顶吹喷枪组件运动至熔池区，将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，使熔体涡动和翻腾；同时，浸没式的侧吹风口喷入燃料、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，使熔体翻腾并形成大量分散气泡，让熔池区产生剧烈搅拌的效果；一段时间后，顶吹喷枪组件运动至熔池区上方的烟气区，并喷入反应所需氧气，调节炉体内部的气氛保证烟气达标排放，从而实现生产的安全环保与连续稳定。顶吹喷枪组件可以根据炉体内部的气氛在熔池区和烟气区往复运动。该顶侧复合吹熔池熔炼炉对原料适应性与炉况调整能力更强，有更好的热力学和动力学条件，床能力和生产作业率提高，有色金属与贵金属回收率提高，环保效果更好，投资和生产运营成本降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉中顶吹喷枪组件的结构示意图；
其中，1、炉体；2、排烟口；3、第二进料口；4、第一进料口；5、出渣口；6、侧吹风口；7、出铜口；8、水套；9、内部炉底；10、顶吹喷枪组件；101、喷枪；1011、混合段；1012、旋流段；1013、管体段；102、金属软管；103、升降机构；11、燃料管；12、工艺风管；13、套筒风管。
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作出创造性劳动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。
图1是本发明实施例提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉，包括：炉体1，炉体1的形状可以为圆筒状炉体或矩形竖式炉体，炉体1的顶部设置有排烟口2，该顶侧复合吹熔池熔炼炉还包括用于提供氧气、富氧气体和混合有燃料的压缩空气中的一种或多种的顶吹喷枪组件10，顶吹喷枪组件10贯穿炉体1的顶部设置，且沿炉体1的高度方向上下往复运动；炉体1的侧壁设置有第一进料口4，且第一进料口4和排烟口2分别位于顶吹喷枪组件10的两侧；
炉体1的侧壁设置有至少一个用于提供燃料、空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的侧吹风口6，侧吹风口6由炉体的侧壁延伸至炉体的内部，且侧吹风口6设置于熔池渣层。
需要说明的是，沿着炉体1的高度方向，即由炉底至炉顶，炉体1的内部分为熔池区和烟气区。炉体1的顶部的右侧设有排烟口2，排烟口2与烟气区相连通；炉体1的左侧侧壁设置有第一进料口4，第一进料口4倾斜布置，第一进料口4与烟气区相连通；顶吹喷枪组件10贯穿炉体的顶部设置，且可沿炉体1的高度方向上下往复运动，即顶吹喷枪组件10的运动方向与炉体1的底部的中轴线相重合，顶吹喷枪组件10可由熔池区运动至烟气区，也可由烟气区运动至熔池区。第一进料口4位于顶吹喷枪组件10的左侧，排烟口2位于顶吹喷枪组件10的右侧。
需要说明的是，侧吹风口6与熔池区相连通，炉体1的侧壁设置有两个关于炉体的炉底的中心轴线对称布置的侧吹风口6。
在本发明实施例中，将物料通过第一进料口4送入炉体1的熔池区，顶吹喷枪组件10运动至熔池区，将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，使熔体涡动和翻腾；同时，浸没式的侧吹风口6喷入燃料(粉煤、轻质油、天然气等)、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，使熔体翻腾并形成大量分散气泡，让熔池区产生剧烈搅拌的效果；一段时间后，顶吹喷枪组件10运动至熔池区上方的烟气区，并喷入反应所需氧气，调节炉体内部的气氛保证烟气达标排放，从而实现生产的安全环保与连续稳定。顶吹喷枪组件10可以根据炉体内部的气氛在熔池区和烟气区往复运动。该顶侧复合吹熔池熔炼炉对原料适应性与炉况调整能力更强，有更好的热力学和动力学条件，床能力和生产作业率提高，有色金属与贵金属回收率提高，环保效果更好，投资和生产运营成本降低。
本发明实施例提供的顶侧复合吹熔池熔炼炉为火法处理铜、镍、铅、锡等有色金属精矿、一般固废及含有机物质的危险废物等提供一种新炉型。
在上述实施例的基础上，如图2所示，顶吹喷枪组件10包括喷枪101和升降机构103，喷枪101包括由上至下依次连通的管体段1013、旋流段1012和混合段1011，升降机构的活动端安装于管体段1013。
需要说明的是，升降机构103安装于炉体1的外部，升降机构103可以为升降气缸，通过升降气缸的活动端带动管体段1013进行上下方向的往复运动。管体段1013用于提供混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种；管体段1013提供的气体进入旋流段1012，旋流段1012用于对上述气体进行加速，以提高气体的流速，旋流段1012设置有气体折流板；混合段1011用于对上述气体进行混合，且混合段1011设置有叶轮和气体喷射口。
在本发明实施例中，将物料通过第一进料口4送入炉体1的熔池区，升降机构的活动端驱动管体段1013向下运动，从而使得混合段1011运动至熔池区，以实现将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，使熔体涡动和翻腾；同时，浸没式的侧吹风口6喷入燃料(粉煤、轻质油、天然气等)、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，使熔体翻腾并形成大量分散气泡，让熔池区产生剧烈搅拌的效果；一段时间后，升降机构的活动端驱动管体段1013向上运动，从而使得混合段1011运动至熔池区上方的烟气区，并喷入反应所需氧气，调节炉体内部的气氛保证烟气达标排放，从而实现生产的安全环保与连续稳定。
在上述实施例的基础上，管体段1013包括燃料管11、工艺风管12以及套筒风管13；燃料管11、工艺风管12以及套筒风管13均设置在一壳体的内部；壳体与旋流段1012相连通；
燃料管11设置在工艺风管12的内部，且燃料管11和工艺风管12的中心轴线重合布置；套筒风管13套设于工艺风管12，且套筒风管13的长度小于工艺风管12的长度。燃料管11的长度小于工艺风管12的长度。
在本发明实施例中，燃料管11提供的燃料为轻质油、粉煤、天然气中的一种或多种。工艺风管12用于提供氧气，套筒风管13用于提供富氧气体。燃料管11、工艺风管12以及套筒风管13可以单独工作，也可以两两组合工作，也可以三者同时工作。
在上述实施例的基础上，燃料管11、工艺风管12以及套筒风管13均与位于炉体1的外部的金属软管102相连通。
在本发明实施例中，金属软管102包括第一金属软管、第二金属软管以及第三金属软管；第一金属软管与燃料管11相连通，第二金属软管与工艺风管12相连通，第三金属软管与套筒风管13相连通。
在上述实施例的基础上，炉体1的侧壁设置有出渣口5，出渣口5位于第一进料口4和侧吹风口6之间。
在本发明实施例中，出渣口5与熔池区相连通。出渣口5位于顶吹喷枪组件10的左侧。
在上述实施例的基础上，炉体1的侧壁设置有出铜口7，出铜口7位于侧吹风口6的下方。
可以理解的是，浸没式的侧吹风口6浸没于熔池区，位于出渣口5和出铜口7之间。
在本发明实施例中，出铜口7与熔池区相连通。出铜口7靠近炉体1的内部炉底9设置。
在上述实施例的基础上，炉体1的顶部设置有第二进料口3，且第二进料口3和第一进料口4位于顶吹喷枪组件10的一侧。
在本发明实施例中，第二进料口3位于顶吹喷枪组件10的左侧，且第二进料口3为下小上大的锥形口，并且第二进料口3和第一进料口4与排烟口2位于顶吹喷枪组件10的两侧，保证有效距离最大化，可有效防止轻质物料或未完全燃烧物料受负压影响进入排烟口2的烟道二次燃烧，从而延长收尘设备的使用寿命并确保烟气的达标排放。
在上述实施例的基础上，炉体1的外壁贴合设置有多层水套8。
在本发明实施例中，炉体1的内壁衬有耐火砖层，炉体1的外壁贴合设置有多层水套8。炉体1的内部炉底呈倒拱形或者圆弧面。在与熔池区对应的外壁贴合设置有多层水套8，在与烟气区对应的外壁贴合设置有多层水套8。
在本发明实施例中，将物料通过第一进料口4和第二进料口3送入炉体1的底部的熔池区，升降机构的活动端驱动管体段1013向下运动，从而使得混合段1011运动至熔池区，以实现将管体段1013提供的混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，使熔体涡动和翻腾，形成大量分散气泡，让熔池区产生剧烈搅拌的效果；此时，可通过侧吹风口6往熔池区喷入燃料、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，从而形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速了传热和传质过程的进行，使落入处于剧烈搅拌的熔池内物料迅速熔化；一段时间后，升降机构的活动端驱动管体段1013向上运动，从而使得混合段1011运动至熔池区上方的烟气区，并喷入反应所需氧气，调节炉体内部的气氛保证烟气达标排放，从而实现生产的安全环保与连续稳定。物料内铜箔在高温反应条件下迅速反应，在炉体1的内部聚少成多形成铜液滴慢慢下沉，最终与渣分离富集于内部炉底9，反应后烟气经排烟口2进入烟气系统处理，当熔炼炉内铜液或炉渣满足排放条件时，粗铜液从出铜口7排出，炉渣从出渣口5排出。该顶侧复合吹熔池熔炼炉对原料适应性与炉况调整能力更强，有更好的热力学和动力学条件，床能力和生产作业率提高，有色金属与贵金属回收率提高，环保效果更好，投资和生产运营成本降低。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种顶侧复合吹熔池熔炼炉，包括：炉体，所述炉体的顶部设置有排烟口，其特征在于，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉还包括用于提供氧气、富氧气体和混合有燃料的压缩空气中的一种或多种的顶吹喷枪组件，所述顶吹喷枪组件贯穿所述炉体的顶部设置，且沿所述炉体的高度方向上下往复运动；所述炉体的侧壁设置有第一进料口，且所述第一进料口和所述排烟口分别位于所述顶吹喷枪组件的两侧；
所述炉体的侧壁设置有至少一个用于提供燃料、空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的侧吹风口，所述侧吹风口由所述炉体的侧壁延伸至所述炉体的内部，且所述侧吹风口设置于熔池渣层。
2.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述顶吹喷枪组件包括喷枪和升降机构，所述喷枪包括依次连通的管体段、旋流段和混合段，所述升降机构的活动端安装于所述管体段。
3.根据权利要求2所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述管体段包括燃料管、工艺风管以及套筒风管；
所述燃料管设置在所述工艺风管的内部，且所述燃料管和所述工艺风管的中心轴线重合布置；所述套筒风管套设于所述工艺风管，且所述套筒风管的长度小于所述工艺风管的长度。
4.根据权利要求3所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述燃料管、所述工艺风管以及所述套筒风管均与位于所述炉体外部的金属软管相连通。
5.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述炉体的侧壁设置有出渣口，所述出渣口位于所述第一进料口和所述侧吹风口之间。
6.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述炉体的侧壁设置有出铜口，所述出铜口位于所述侧吹风口的下方。
7.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述炉体的顶部设置有第二进料口，且所述第二进料口和所述第一进料口位于所述顶吹喷枪组件的一侧。
8.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述炉体的外壁贴合设置有多层水套。
9.根据权利要求1所述的顶侧复合吹熔池熔炼炉，其特征在于，所述炉体的内部炉底呈倒拱形或者圆弧面。
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