CN111607710B - 一种非熔融烟化挥发锡的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非熔融烟化挥发锡的设备及方法，所述设备是一座圆柱型竖状冶金炉，从上至下分为冷物料加入及预热区、烟化挥发区、热贫炉渣降温区和冷贫炉渣出料区。本发明处理熔点大于1150℃、含锡介于2％‑10％的锡原料，在900℃‑1150℃的非熔融状态下使其中的锡充分硫化挥发，在烟尘中得到富集回收，处理过程中物料不需熔化，作业温度低，尤其适合于高熔点锡物料的烟化，热烟气和热炉渣热能得到充分回收利用，能耗低，效率高，设备磨损小，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶金设备技术领域，具体涉及一种非熔融烟化挥发锡的设备及方法。
背景技术
随着锡矿资源的不断开采利用，高品位锡资源逐步减少，针对低品位锡资源的利用越来越受到重视。
目前低品位锡原料主要搭配锡冶炼炉渣一起使用箱式侧吹烟化炉硫化法烟化挥发贫化回收锡烟尘。箱式侧吹烟化炉也不断朝着大型化的方向发展，由过去的2.6m2炉型为主发展到4m2炉型为主，部分厂家已经在尝试采用8m2炉型的箱式侧吹烟化炉。箱式侧吹烟化炉的主要优点是锡的挥发效率高，速度较快，处理熔点较低的物料优势明显。主要缺点是间断作业，对物料需要间断加入，流程长，劳动强度大，操作复杂；物料需要在完全熔化状态下进行烟化挥发锡，作业温度高，热能利用不完善，能耗高；对冶炼设备的损害大，维护保养难度大，费用高；安全和环保风险大。另外，箱式侧吹烟化炉作业温度一般在1250℃左右，因此，对含钨、钛等高熔点物质的锡原料无法处理。
也有采用回转窑硫化法挥发或弱还原气氛挥发贫化回收低品位锡物料中的锡的方法。由于回转窑窑体长，容易结窑，劳动强度大，操作复杂，热利用率低，密封效果差，环保和安全风险大，目前没有被广泛使用。
还有采用回转窑氯化法挥发贫化回收低品位锡物料中的锡的方法。氯化法挥发回收锡的优点是可以降低挥发温度，在非熔融状态实现锡的挥发和回收，主要缺点是工艺设备复杂、总投资大、工艺复杂，生产环节多，流程长；氯对设备的腐蚀问题非常严重；生产效率低，回收率低，能耗高，效果差，此方法目前基本没有得到实际应用。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种可连续完成锡原料非熔融状态下硫化烟化挥发锡的设备及方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种非熔融烟化挥发锡的设备，所述设备是一座圆柱型竖状冶金炉，从上至下分为冷物料加入及预热区、烟化挥发区、热贫炉渣降温区和冷贫炉渣出料区；其中，
所述冷物料加入及预热区的上部设有物料加入口和低温烟气排出口，下部与烟化挥发区相连通；冷物料加入及预热区的中段为冷物料预热段；
所述烟化挥发区包括设置于上部的环形含锡烟气收集腔和含锡烟气出口、设置于中部的烟化挥发炉料段以及设置于下部的环状对吹燃烧喷吹系统，烟化挥发区的下部与热贫炉渣降温区相连通；
所述热贫炉渣降温区包括降温炉料段和底部的环状自然进风口，其下部与冷贫炉渣出料区相连通；
所述冷贫炉渣出料区包括底部冷炉渣段、冷炉渣出口和冶金炉底座，底部冷炉渣段安装在冶金炉底座上；在冶金炉底座上设有冷炉渣旋转刮出装置；
在烟化挥发炉料段和降温炉料段外侧分别设有炉体承重支架，用以将炉体支撑安装在厂房的承重支架上。
较佳地，冷物料加入及预热区下部为内收的椎体结构，该结构成为环形含锡烟气收集腔的一部分。
较佳地，底部冷炉渣段的内径大于降温炉料段的外径。
本发明还公开了一种非熔融烟化挥发锡的设备的方法，该方法对熔点大于1150℃、含锡介于2％-10％的锡原料，根据化验得到的物料具体含锡品位，按照S/Sn质量比0.4-0.6的比例加入烟化挥发所需的硫化剂混合均匀，进行制粒并自然干燥后，从物料加入口加入到冷物料加入及预热区中，物料在这一区域逐步向下移动的过程中，经下部硫化区燃料燃烧传导上来的热量加热预热，产生的少量低温烟自然流动从低温烟气排出口排出炉外；
经预热的物料移动到烟化挥发区后，在不断缓慢下移运动的过程中，受到设在烟化挥发区下部的环状对吹燃烧喷吹系统喷入的燃料、助燃剂的加热，并维持弱还原气氛，保持900℃-1150℃的温度条件下使其中的锡充分硫化挥发，含硫化亚锡的烟气经设在烟化挥发区上部的环形含锡烟气收集腔负压收集，并经含锡烟气出口排出炉外；
经烟化后的贫锡炉渣不断缓慢下移运动，在热贫炉渣降温区中，通过从其底部的环状自然进风口自然吸入的冷空气进行热交换得到冷却，换热后的热空气逐步上移至烟化挥发区参与由环状对吹燃烧喷吹系统喷入的燃料燃烧；
冷贫炉渣在冷贫炉渣出料区由冷炉渣旋转刮出装置旋转，从冷炉渣出口刮出炉外。
有益效果：
1)本发明处理熔点大于1150℃、含锡介于2％-10％的锡原料，在900℃-1150℃的非熔融状态下使其中的锡充分硫化挥发，在烟尘中得到富集回收，处理过程中物料不需熔化，作业温度低，尤其适合于高熔点锡物料的烟化，热烟气和热炉渣热能得到充分回收利用，能耗低，效率高，设备磨损小，使用寿命长；
2)本发明的作业过程是一个连续稳定的作业过程，生产环节少，作业成本低，安全环保。
附图说明
图1为本发明设备的结构示意图；
图中：1-冷物料加入及预热区，2-物料加入口，3-低温烟气排出口，4-冷物料预热段，5-烟化挥发区，6-环形含锡烟气收集腔，7-含锡烟气出口，8-烟化挥发炉料段，9-环状对吹燃烧喷吹系统，10-热贫炉渣降温区，11-降温炉料段，12-环状自然进风口，13-冷贫炉渣出料区，14-冷炉渣旋转刮出装置，15-底部冷炉渣段，16-冷炉渣出口，17-冷炉渣接收装置，18-炉体承重支架，19-冶金炉底座。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
下面结合附图所示对本发明的结构进行说明。
参见图1所示，一种非熔融烟化挥发锡的设备，为一座圆柱型竖状冶金炉，其从上至下分为冷物料加入及预热区1、烟化挥发区5、热贫炉渣降温区10和冷贫炉渣出料区13；其中，所述冷物料加入及预热区1的上部设有物料加入口2和低温烟气排出口3，下部与烟化挥发区5相连通；冷物料加入及预热区1的中段为冷物料预热段4；所述烟化挥发区5包括设置于上部的环形含锡烟气收集腔6和含锡烟气出口7、设置于中部的烟化挥发炉料段8以及设置于下部的环状对吹燃烧喷吹系统9，含锡烟气出口7设置于环形含锡烟气收集腔6一侧；烟化挥发区5的下部与热贫炉渣降温区10相连通；冷物料加入及预热区1下部为内收的椎体结构，该结构成为环形含锡烟气收集腔6的一部分。
所述热贫炉渣降温区10包括降温炉料段11和底部的环状自然进风口12，其下部与冷贫炉渣出料区13相连通；所述冷贫炉渣出料区13包括底部冷炉渣段15、冷炉渣出口16和冶金炉底座19，底部冷炉渣段15安装在冶金炉底座19上；在冶金炉底座19上设有冷炉渣旋转刮出装置14；底部冷炉渣段15的内径大于降温炉料段11的外径，以使热贫炉渣降温区10底部形成环状自然进风口12。
在烟化挥发炉料段8和降温炉料段11外侧分别设有炉体承重支架18，用以将炉体支撑安装在厂房的承重支架上。
使用上述一种非熔融烟化挥发锡的设备的方法，该方法对熔点大于1150℃、含锡介于2％-10％的锡原料，根据化验得到的物料具体含锡品位，按照S/Sn质量比0.4-0.6的比例加入烟化挥发所需的硫化剂混合均匀，进行制粒并自然干燥后，从物料加入口2加入到冷物料加入及预热区1中，物料在这一区域逐步向下移动的过程中，经下部硫化区燃料燃烧传导上来的热量加热预热，产生的少量低温烟自然流动从低温烟气排出口3排出炉外，交由后续单元处理；
经预热的物料移动到烟化挥发区5后，在不断缓慢下移运动的过程中，受到设在烟化挥发区下部的环状对吹燃烧喷吹系统9喷入的燃料、助燃剂的加热，并维持弱还原气氛，保持900℃-1150℃的温度条件下使其中的锡充分硫化挥发，含硫化亚锡的烟气经设在烟化挥发区上部的环形含锡烟气收集腔6负压收集，并经含锡烟气出口7排出炉外，交由后续单元处理；
经烟化后的贫锡炉渣不断缓慢下移运动，在热贫炉渣降温区10中，通过从其底部的环状自然进风口12自然吸入的冷空气进行热交换得到冷却，换热后的热空气逐步上移至烟化挥发区参与由环状对吹燃烧喷吹系统9喷入的燃料燃烧；
冷贫炉渣在冷贫炉渣出料区13由冷炉渣旋转刮出装置14旋转，从冷炉渣出口16刮出炉外，交由后续单元处理。
本发明烟化挥发后得到含锡大于45％的锡烟尘，贫炉渣含锡低于0.2％，锡回收率90％-98％，锡回收率高。
下面通过案例对本发明技术做进一步说明。
云南锡业股份有限公司锡业分公司通过使用本发明的设备和方法，开展了连续试验，处理物料100吨，物料平均含锡品位5.36％，熔点大于1150℃。该批物料按照S/Sn质量比为0.5的比例加入烟化挥发所需的硫化剂混合均匀，进行制粒并自然干燥后，在900℃-1150℃的非熔融状态下使其中的锡充分硫化挥发，在烟尘中得到富集，最终得到含锡大于48.6％的锡烟尘，挥发后的贫炉渣含锡为0.17％，锡的回收率为95.28％。物料不需熔化，热烟气和热炉渣热能得到充分回收利用，能耗低，效率高。
上述试验具体分三个批次进行，第一批30吨，第二批40吨，第三批30吨。具体操作为：第一批次物料制粒并自然干燥后，从物料加入口加入到冷物料加入及预热区中，物料在这一区域逐步向下移动的过程中，经下部硫化区燃料燃烧传导上来的热量加热预热，产生的少量低温烟自然流动从低温烟气排出口排出炉外，交由后续单元处理；经预热的物料移动到烟化挥发区后，在不断缓慢下移运动的过程中，受到设在烟化挥发区下部的环状对吹燃烧喷吹系统喷入的燃料、助燃剂的加热，并维持弱还原气氛，在设备中烟化挥发段的温度都控制在最低点900℃，最高点1150℃，使其中的锡充分硫化挥发，含硫化亚锡的烟气经设在烟化挥发区上部的环形含锡烟气收集腔负压收集，并经含锡烟气出口排出炉外，交由后续单元处理；经烟化后的贫锡炉渣不断缓慢下移运动，在热贫炉渣降温区中，通过从其底部的环状自然进风口自然吸入的冷空气进行热交换得到冷却，换热后的热空气逐步上移至烟化挥发区参与由环状对吹燃烧喷吹系统喷入的燃料燃烧；冷贫炉渣在冷贫炉渣出料区由冷炉渣旋转刮出装置旋转，从冷炉渣出口刮出炉外，交由后续单元处理。上述过程完成后，对产出来的烟尘、冷炉渣分别化验和计量，计算相应的技术经济指标。第一批物料处理完成后，重复上述操作，分别进行第二批和第三批物料的处理。三批物料的相关指标见表一。
表一
以上所披露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种非熔融烟化挥发锡的设备，其特征在于：所述设备是一座圆柱型竖状冶金炉，从上至下分为冷物料加入及预热区（1）、烟化挥发区（5）、热贫炉渣降温区（10）和冷贫炉渣出料区（13）；其中，
所述冷物料加入及预热区（1）的上部设有物料加入口（2）和低温烟气排出口（3），下部与烟化挥发区（5）相连通；冷物料加入及预热区（1）的中段为冷物料预热段（4）；
所述烟化挥发区（5）包括设置于上部的环形含锡烟气收集腔（6）和含锡烟气出口（7）、设置于中部的烟化挥发炉料段（8）以及设置于下部的环状对吹燃烧喷吹系统（9），烟化挥发区（5）的下部与热贫炉渣降温区（10）相连通；
所述热贫炉渣降温区（10）包括降温炉料段（11）和底部的环状自然进风口（12），其下部与冷贫炉渣出料区（13）相连通；
所述冷贫炉渣出料区（13）包括底部冷炉渣段（15）、冷炉渣出口（16）和冶金炉底座（19），底部冷炉渣段（15）安装在冶金炉底座（19）上；在冶金炉底座（19）上设有冷炉渣旋转刮出装置（14）；
在烟化挥发炉料段（8）和降温炉料段（11）外侧分别设有炉体承重支架（18），用以将炉体支撑安装在厂房的承重支架上。
2.根据权利要求1所述的一种非熔融烟化挥发锡的设备，其特征在于：冷物料加入及预热区（1）下部为内收的锥体结构，该结构成为环形含锡烟气收集腔（6）的一部分。
3.根据权利要求1所述的一种非熔融烟化挥发锡的设备，其特征在于：底部冷炉渣段（15）的内径大于降温炉料段（11）的外径。
4.使用权利要求1-3任一项所述一种非熔融烟化挥发锡的设备的方法，其特征在于：对熔点大于1150℃、含锡介于2%-10%的锡原料，根据化验得到物料具体含锡品位，按照S/Sn质量比0.4-0.6的比例加入烟化挥发所需的硫化剂混合均匀，进行制粒并自然干燥后，从物料加入口（2）加入到冷物料加入及预热区（1）中，物料在这一区域逐步向下移动的过程中，经下部硫化区燃料燃烧传导上来的热量加热预热，产生的少量低温烟自然流动从低温烟气排出口（3）排出炉外；
经预热的物料移动到烟化挥发区（5）后，在不断缓慢下移运动的过程中，受到设在烟化挥发区下部的环状对吹燃烧喷吹系统（9）喷入的燃料、助燃剂的加热，并维持弱还原气氛，保持900℃-1150℃的温度条件下使其中的锡充分硫化挥发，含硫化亚锡的烟气经设在烟化挥发区上部的环形含锡烟气收集腔（6）负压收集，并经含锡烟气出口（7）排出炉外；
经烟化后的贫锡炉渣不断缓慢下移运动，在热贫炉渣降温区（10）中，通过从其底部的环状自然进风口（12）自然吸入的冷空气进行热交换得到冷却，换热后的热空气逐步上移至烟化挥发区参与由环状对吹燃烧喷吹系统（9）喷入的燃料燃烧；
冷贫炉渣在冷贫炉渣出料区（13）由冷炉渣旋转刮出装置（14）旋转，从冷炉渣出口（16）刮出炉外。
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2020
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