CN111692880A - 一种冶炼装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶炼装置及冶炼方法，该冶炼装置包括熔池熔炼炉，熔池熔炼炉的顶部设有固体物料加料口、顶吹喷枪和烟气出口，通过固体物料加料口向熔池熔炼炉内加入工业固体废物，通过顶吹喷枪向熔池熔炼炉内加入固体燃料和固体还原剂；熔池熔炼炉的侧壁设有炉侧气体喷枪，通过炉侧气体喷枪向熔池熔炼炉内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气；熔池熔炼炉的侧壁还设有金属排放口和炉渣排放口，金属排放口设于熔池熔炼炉中熔炼后得到的金属层对应的位置，炉渣排放口设于炉渣层对应的位置，顶吹喷枪插入炉渣层内。本发明能够解决现有技术容易造成熔池有效供热不足、烟尘率高、燃料率高、炉体上部空间过热的问题。

Description

一种冶炼装置及方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，特别是涉及一种冶炼装置及方法。

背景技术

随着工业化的进程，每年都会产生大量的工业固体废物，这些工业固体废物来源广泛，形态各异，目前主要采用冶炼的方式对这些工业固体废物进行处理。

现有技术中，主要采用传统的炉顶加料的方式进行冶炼，这种方式会导致比重较轻的固体燃料漂浮在渣层面上，甚至被烟气卷吸在上部空间或进入锅炉后燃烧，容易造成熔池有效供热不足、烟尘率高、燃料率高、炉体上部空间过热的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种冶炼装置，以解决现有技术容易造成熔池有效供热不足、烟尘率高、燃料率高、炉体上部空间过热的问题。

一种冶炼装置，包括熔池熔炼炉，所述熔池熔炼炉的顶部设有固体物料加料口、顶吹喷枪和烟气出口，通过所述固体物料加料口向所述熔池熔炼炉内加入工业固体废物，通过所述顶吹喷枪向所述熔池熔炼炉内加入固体燃料和固体还原剂；

所述熔池熔炼炉的侧壁设有炉侧气体喷枪，通过所述炉侧气体喷枪向所述熔池熔炼炉内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气；

所述熔池熔炼炉的侧壁还设有金属排放口和炉渣排放口，所述金属排放口设于所述熔池熔炼炉中熔炼后得到的金属层对应的位置，所述炉渣排放口设于所述熔池熔炼炉中熔炼后得到的炉渣层对应的位置，所述顶吹喷枪插入所述炉渣层内。

根据上述的冶炼装置，不同的物料能够采取不同的加料方式，其中比重较大的工业固体废物配料后通过固体物料加料口在重力的作用下落入炉内，比重较小的固体燃料则通过顶吹喷枪吹入熔池的炉渣层，通过顶吹喷枪将含热值的较轻物质喷入炉渣层一定深度，避免了比重较轻的物质漂浮在渣层面上，能够防止比重较轻的固体燃料被烟气卷吸至上部空间或进入锅炉后燃烧，从而实现了降低烟尘率、增加熔池有效供热、降低燃料率和减轻炉体上部空间热负荷的效果。

另外，根据本发明提供的冶炼装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述顶吹喷枪的数量为1个，所述炉侧气体喷枪的数量为多个。

进一步地，所述顶吹喷枪内的载气压力为：0.1～0.2MPa，所述炉侧气体喷枪的载气压力：0.1～0.2MPa。

进一步地，所述顶吹喷枪的数量为多个，多个所述顶吹喷枪设置在所述熔池熔炼炉中熔池面上方的侧墙处，且所述顶吹喷枪从所述熔池熔炼炉的侧墙斜插入所述炉渣层。

本发明还提供了一种冶炼方法，应用于上述的冶炼装置，所述冶炼方法包括：

对工业固体废物进行原料处理；

从所述固体物料加料口向所述熔池熔炼炉内加入经过原料处理后的工业固体废物，同时从所述顶吹喷枪向所述熔池熔炼炉内加入固体燃料和固体还原剂，从所述炉侧气体喷枪向所述熔池熔炼炉内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气；

在所述熔池熔炼炉内对加入的物料进行熔炼；

熔炼后静止分层，以在所述熔池熔炼炉内形成位于下层的金属层和位于上层的炉渣层；

分别打开所述金属排放口和所述炉渣排放口，以完成金属和炉渣的排放。

进一步地，在所述熔池熔炼炉内对加入的物料进行熔炼的步骤中，熔炼温度为1300～1500℃。

进一步地，对工业固体废物进行原料处理的步骤中，原料处理包括破碎、干燥、制球或压团、预除杂中的一种或几种。

进一步地，所述工业固体废物包括冶炼废物、工业污泥、焚烧处置残渣、废活性炭、废催化剂、电子废料、试剂瓶中的一种或几种。

进一步地，所述固体燃料包括焦粒、煤、废活性炭中的一种或几种。

进一步地，所述气体燃料为天然气或煤气。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的冶炼装置的结构示意图；

图2是冶炼方法的流程示意图；

图3是本发明第二实施例的冶炼装置的部分结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明的第一实施例提出的冶炼装置，包括熔池熔炼炉10，所述熔池熔炼炉10的顶部设有固体物料加料口20、顶吹喷枪30和烟气出口40，通过所述固体物料加料口20向所述熔池熔炼炉10内加入工业固体废物，比重较大的固体物料从炉顶的固体物料加料口20通过重力落入熔池。

通过所述顶吹喷枪30向所述熔池熔炼炉10内加入固体燃料和固体还原剂。

所述熔池熔炼炉10的侧壁设有炉侧气体喷枪50，通过所述炉侧气体喷枪50向所述熔池熔炼炉10内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气。

所述熔池熔炼炉10的侧壁还设有金属排放口60和炉渣排放口70，所述金属排放口60设于所述熔池熔炼炉10中熔炼后得到的金属层11对应的位置，所述炉渣排放口70设于所述熔池熔炼炉10中熔炼后得到的炉渣层12对应的位置，所述顶吹喷枪30插入所述炉渣层12内，插入深度可以调整。

优选的，固体物料加料口20设置在远离炉渣排放口70的区域。

本实施例中，所述顶吹喷枪30的数量为1个，所述炉侧气体喷枪50的数量为多个。

具体的，顶吹喷枪30位于固体物料加料口20和烟气出口40之间。

优选的，所述顶吹喷枪30内的载气压力为：0.1～0.2MPa，所述炉侧气体喷枪50的载气压力：0.1～0.2MPa。

根据上述的冶炼装置，不同的物料能够采取不同的加料方式，其中比重较大的工业固体废物配料后通过固体物料加料口20在重力的作用下落入炉内，比重较小的固体燃料则通过顶吹喷枪30吹入熔池的炉渣层12，通过顶吹喷枪30将含热值的较轻物质喷入炉渣层12一定深度，避免了比重较轻的物质漂浮在渣层面上，能够防止比重较轻的固体燃料被烟气卷吸至上部空间或进入锅炉后燃烧，从而实现了降低烟尘率、增加熔池有效供热、降低燃料率和减轻炉体上部空间热负荷的效果。

请参阅图2，一种应用于上述冶炼装置的冶炼方法，所述冶炼方法包括：

步骤1，对工业固体废物进行原料处理，所述工业固体废物包括冶炼废物、工业污泥、焚烧处置残渣、废活性炭、废催化剂、电子废料、试剂瓶中的一种或几种，其中，原料处理包括破碎、干燥、制球或压团、预除杂中的一种或几种。由于工业固体废物来源广泛，形态各异，有的电子废料为不规则大块形状，不利于给料和配料；有的污泥含水高达70％；有的物料比重较轻容易漂浮在熔池渣层表面；有的物料含杂质元素较高需要预先脱除一部分杂质，因此需要根据各种原料的初始形态采取其中的一种或几种预处理方式。例如工业固体废物为含水量达70％的污泥，则需采用干燥处理，将物料含水降低至～30％后制团。

步骤2，加料，对不同的物料采取不同的加料方式：比重较大的工业固体废物通过炉顶胶带运输机进行运送，从所述固体物料加料口20加入到所述熔池熔炼炉10内，比重较小的固体燃料和固体还原剂则从所述顶吹喷枪30加入到所述熔池熔炼炉10内，固体燃料包括焦粒、煤、废活性炭中的一种或几种，固体还原剂一般是炭基，如炭精、煤等，可以理解的，固体还原剂本身也可以作为固体燃料；从所述炉侧气体喷枪50向所述熔池熔炼炉10内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气，气体燃料为天然气或煤气；

步骤3，在所述熔池熔炼炉10内对加入的物料进行熔炼，加入的物料和还原剂在熔池渣层中得到强化熔炼，发生一系列化学反应，并通过喷吹时气体的搅动得以强化熔炼，将工业固体废物中的有价金属从渣中还原出来，例如，污泥中的有价金属在熔池熔炼炉的炉渣层中被还原。优选的，熔炼温度为1300～1500℃。

步骤4，熔炼后静止分层，以在所述熔池熔炼炉10内形成位于下层的金属层11和位于上层的炉渣层12。其中，金属被还原后，由于金属和渣存在比重差异，金属逐渐沉降至熔池底部，在熔池下部相对静止的区域实现金属和炉渣的分离，在炉内形成金属层11和炉渣层12。

步骤5，分别打开所述金属排放口60和所述炉渣排放口70，以完成金属和炉渣的排放。金属排放口60和炉渣排放口70分别位于金属层11和炉渣层12的位置，可以根据作业制度定期打开排金属排放口60或炉渣排放口70，完成金属和炉渣的排放，同时烟气处理至环保达标后排放。

请参阅图3，本发明第二实施例提供的冶炼装置，其与第一实施例基本相同，不同之处在于，本实施例中，顶吹喷枪30的数量为多个，例如为两个或者四个，在此不做限定，多个所述顶吹喷枪30设置在熔池熔炼炉10中熔池面上方的侧墙处，且顶吹喷枪30从所述熔池熔炼炉10的侧墙斜插入炉渣层12中，插入深度可以调整。对于本实施例的冶炼装置，还可以通过顶吹喷枪30向所述熔池熔炼炉10内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气，实现顶吹喷枪30的功能整合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冶炼装置，其特征在于，包括熔池熔炼炉，所述熔池熔炼炉的顶部设有固体物料加料口、顶吹喷枪和烟气出口，通过所述固体物料加料口向所述熔池熔炼炉内加入工业固体废物，通过所述顶吹喷枪向所述熔池熔炼炉内加入固体燃料和固体还原剂；

所述熔池熔炼炉的侧壁设有炉侧气体喷枪，通过所述炉侧气体喷枪向所述熔池熔炼炉内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气；

所述熔池熔炼炉的侧壁还设有金属排放口和炉渣排放口，所述金属排放口设于所述熔池熔炼炉中熔炼后得到的金属层对应的位置，所述炉渣排放口设于所述熔池熔炼炉中熔炼后得到的炉渣层对应的位置，所述顶吹喷枪插入所述炉渣层内。

2.根据权利要求1所述的冶炼装置，其特征在于，所述顶吹喷枪的数量为1个，所述炉侧气体喷枪的数量为多个。

3.根据权利要求1所述的冶炼装置，其特征在于，所述顶吹喷枪内的载气压力为：0.1～0.2MPa，所述炉侧气体喷枪的载气压力：0.1～0.2MPa。

4.根据权利要求1所述的冶炼装置，其特征在于，所述顶吹喷枪的数量为多个，多个所述顶吹喷枪设置在所述熔池熔炼炉中熔池面上方的侧墙处，且所述顶吹喷枪从所述熔池熔炼炉的侧墙斜插入所述炉渣层。

5.一种冶炼方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的冶炼装置，其特征在于，所述冶炼方法包括：

对工业固体废物进行原料处理；

从所述固体物料加料口向所述熔池熔炼炉内加入经过原料处理后的工业固体废物，同时从所述顶吹喷枪向所述熔池熔炼炉内加入固体燃料和固体还原剂，从所述炉侧气体喷枪向所述熔池熔炼炉内加入气体燃料、气体还原剂、以及富氧空气；

在所述熔池熔炼炉内对加入的物料进行熔炼；

熔炼后静止分层，以在所述熔池熔炼炉内形成位于下层的金属层和位于上层的炉渣层；

分别打开所述金属排放口和所述炉渣排放口，以完成金属和炉渣的排放。

6.根据权利要求5所述的冶炼方法，其特征在于，在所述熔池熔炼炉内对加入的物料进行熔炼的步骤中，熔炼温度为1300～1500℃。

7.根据权利要求5所述的冶炼方法，其特征在于，对工业固体废物进行原料处理的步骤中，原料处理包括破碎、干燥、制球或压团、预除杂中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的冶炼方法，其特征在于，所述工业固体废物包括冶炼废物、工业污泥、焚烧处置残渣、废活性炭、废催化剂、电子废料、试剂瓶中的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的冶炼方法，其特征在于，所述固体燃料包括焦粒、煤、废活性炭中的一种或几种。

10.根据权利要求5所述的冶炼方法，其特征在于，所述气体燃料为天然气或煤气。

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