CN115478171A - 一种富氧侧吹炉及高硫冶金渣的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富氧侧吹炉及高硫冶金渣的处理方法，包括炉体，炉体内设有炉腔，所述炉体的顶部设有与炉腔连通的下料口和烟道，所述炉体的底侧设有与炉腔连通的放渣口；所述炉体的底侧设有与炉腔连通的若干第一喷嘴，第一喷嘴的喷吹方向倾斜向上。所述炉体的顶侧设有与炉腔连通的多个燃烧风口，所述多个燃烧风口围绕炉体依次设置，燃烧风口的喷吹方向与水平面平行。采用本发明的富氧侧吹炉处理高硫锌渣时，高硫锌渣含硫高含锌低，可以不配熔剂，只需配入少量煤以补充熔炼过程所需要的热量，通过第一喷嘴的设置，可充分利用高硫锌渣内单质硫的燃烧热值，并降低安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种富氧侧吹炉及高硫冶金渣的处理方法，尤其涉及一种富氧侧吹炉及高硫锌渣的处理方法，属于有色火法冶金技术领域。
背景技术
锌湿法冶金的发展方向是趋于高效节能、综合回收、环保清洁，而锌氧压浸出由于具有这些优势，已得到广泛的推广应用。锌氧压浸出产出的浮选尾渣含锌低，但含有较高的单质硫，一般为S10～15％，Zn 2～3％，这种尾渣先前大都送入渣场填埋。随着日益严格的环保要求，锌湿法冶炼渣都需要火法无害化处理，对这种高硫锌渣处理的方法有闪速熔炼或熔池熔炼，但均需要搭配锌浸出渣或铅精矿处理，而单独处理这种高硫锌渣的方法难度很大，主要原因是这种高硫锌渣含单质硫高，由于单质硫比重小，在熔炼过程中易于被吹出熔炼炉而在后续工序设备如余热锅炉、电收尘中燃烧，严重时引起爆炸，也会经常堵塞制酸的塔系设备。在熔炼炉中单质硫不能完全进渣而悬浮在渣表面燃烧，造成热量传不进渣中，使得渣温下降影响熔炼正常进行，严重时致使放渣困难。此外，采用富氧侧吹炉熔炼中硫渣在炉顶水套遇冷易产生结料，堵塞加料口及排烟口，将造成熔炼无法正常进行，而被迫停炉的困境。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种富氧侧吹炉，以实现对高硫冶金渣的良好处理；本发明的目的之二在于提供高硫冶金渣的处理方法，以解决处理高硫冶金渣时因产生的单质硫扬尘及炉顶硫渣结料导致的一系列难题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种富氧侧吹炉，包括炉体，炉体内设有炉腔，所述炉体的顶部设有与炉腔连通的下料口和烟道，所述炉体的底侧设有与炉腔连通的放渣口；所述炉体的底侧设有与炉腔连通的若干第一喷嘴，所述放渣口和第一喷嘴位于炉体相对的2个侧壁上，第一喷嘴的喷吹方向倾斜向上，第一喷嘴所在高度低于放渣口所在高度；
与第一喷嘴所在侧壁邻接的侧壁上设有与炉腔连通的多个第二喷嘴，所述第二喷嘴的喷吹方向与水平面平行，所述第二喷嘴所在高度低于放渣口所在高度。
所述炉体的顶侧设有与炉腔连通的多个燃烧风口，所述多个燃烧风口围绕炉体依次设置，燃烧风口的喷吹方向与水平面平行。
如此，在处理高硫冶金渣时，通过第一喷嘴向炉腔内喷入富氧空气，可使得部分渣溢出渣面而与悬浮的单质硫一起燃烧，进行半悬浮熔炼，使得热量可充分、均匀地传递给渣相，同时，单质硫被大量消耗，可有效降低单质硫进入后续处理单元而导致安全事故的风险，从而解决单质硫扬尘的问题；通过燃烧风口可定期供给燃烧风，并结合煤粒的加入，提升炉温，使得炉顶粘结的硫渣熔化落下，解决炉顶硫渣粘结的问题。
进一步地，所述炉腔呈长方体状，第一喷嘴、下料口、烟道和放渣口沿炉腔的长度方向依次分布。
进一步地，第一喷嘴的喷吹方向与水平面的夹角为10-15°。
优选地，所述第一喷嘴的数量为2-3个。
优选地，燃烧风口与炉腔的顶面之间的距离为0.5-0.8m。
基于同一发明构思，本发明提供一种高硫冶金渣的处理方法，包括如下步骤：
S1、将待处理的高硫冶金渣与煤按100:8-12的质量比混合，造粒，获得料粒；
S2、将所述料粒以15-20t/h的投料速度连续地加入到如上所述的富氧侧吹炉内，于1250-1300℃条件下进行富氧侧吹半悬浮熔炼，获得炉渣和烟气；
其中，每隔5-7d，停止料粒的加入，并以0.8-1.4t/h的速率加入煤粒，通过燃烧风口通入富氧空气，使得富氧侧吹炉内温度升高至1400-1450℃后，继续加入煤粒0.3-1h后，停止加入煤粒，关闭燃烧风口，恢复料粒的加入；
富氧侧吹熔炼期间，通过第一喷嘴和第二喷嘴按400-800Nm3/t-高硫冶金渣的量通入富氧空气，所述富氧空气的压力为80-130kPa；每熔炼1-3h，通过放渣口放渣1次；
S3、对所述烟气进行收尘，获得富含锌的烟尘和剩余烟气；将剩余烟气用于制备硫酸；
对所述炉渣进行水淬，获得弃渣。
可选地，料粒的粒径为10-15mm。如此，既可方便造粒，又可使得料粒具有合适的重量，避免料粒被直接吹入烟道，对后续设备造成不利影响。
进一步地，所述高硫冶金渣的水含量为10-15wt％。
进一步地，所述富氧空气的浓度为70～80vol％。
进一步地，所述煤粒的粒径为5-10mm。控制合适的粒径有助于煤粒较好地落入熔池，并充分燃烧放热。
进一步地，S2中，持续加入煤粒的时间为30-40min。
进一步地，S2中，每熔炼1-3h，通过放渣口放渣20-30t。
可选地，所述高硫冶金渣中，S含量为8-18％，进一步为10-16％。
可选地，所述高硫冶金渣为高硫锌渣。可选地，高硫锌渣中，S含量为8-18％，Zn含量为1-4％。
可选地，S3中，将烟气输入余热锅炉后，再进行电收尘后，送入硫酸制备车间。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)采用本发明的富氧侧吹炉处理高硫锌渣时，高硫锌渣含硫高含锌低，可以不配熔剂，只需配入少量煤以补充熔炼过程所需要的热量，煤率低，通过第一喷嘴的设置，可充分利用高硫锌渣内单质硫的燃烧热值，并降低安全风险。
(2)本发明通过第一喷嘴的设置，可以将堆积在下料区的渣吹出渣面，渣溢出渣面并与悬浮的单质硫一起燃烧，形成半悬浮熔炼，这样热量充分、均匀传递给渣相，使得渣温有保证，又克服了单质硫在渣面燃烧，渣温下降的技术难题。
(3)本发明中，悬浮的单质硫与溢出渣面的渣在炉腔中充分燃烧，极大消除了单质硫对后续工序设备的不利影响。
(4)本发明利用加入的煤粒延长煤在炉腔内的燃烧时间，达到集中供煤、给风，快速升温化渣的目的。
(5)本发明定期处理逐渐粘结积累在炉顶的炉渣，可以保证熔炼正常进行。
附图说明
图1是本发明的一种工艺流程图。
图2是本发明的一种富氧侧吹炉的外部结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。若无特别说明，相关百分数是指质量百分数。
实施例1
参见图2，一种富氧侧吹炉，包括炉体1，炉体1内设有炉腔，所述炉体1的顶部设有与炉腔连通的下料口2和烟道3，所述炉体1的底侧设有与炉腔连通的放渣口4；所述炉体1的底侧设有与炉腔连通的2个第一喷嘴5，所述放渣口4和第一喷嘴5位于炉体1相对的2个侧壁上(即炉体1长度方向的2个端面上)，第一喷嘴5的喷吹方向倾斜向上，第一喷嘴5所在高度低于放渣口4所在高度；所述2个第一喷嘴5沿炉体1的宽度方向依次均匀分布。
与第一喷嘴5所在侧壁邻接的侧壁上(即炉体1宽度方向的2个侧面上)设有与炉腔连通的7个第二喷嘴6，所述第二喷嘴6的喷吹方向与水平面平行，所述第二喷嘴6所在高度低于放渣口4所在高度。第一喷嘴5和第二喷嘴6的高度相同。
所述炉体1的顶侧设有与炉腔连通的10个燃烧风口7，所述10个燃烧风口7围绕炉体1依次设置，燃烧风口7的喷吹方向与水平面平行。
所述炉腔呈长方体状，第一喷嘴5、下料口2、烟道3和放渣口4沿炉腔的长度方向依次分布。
第一喷嘴5的喷吹方向与水平面的夹角为12°。燃烧风口7与炉腔的顶面之间的距离为0.7m。
实施例2
高硫锌渣的处理方法，包括如下步骤：
S1、将待处理的高硫锌渣与煤按170:16的质量比混合，造粒，获得粒径为12mm的料粒；
其中，高硫锌渣含S12％，Zn 2.2％，水份12％；
S2、将所述料粒以17t/h的速度连续地加入到如实施例1所述的富氧侧吹炉内，于1250℃条件下进行富氧侧吹熔炼，获得炉渣和烟气；
其中，每隔5d，停止料粒的加入，并以1t/h的速率加入8mm粒径的煤粒，通过燃烧风口7通入氧气浓度为70-80vol％的富氧空气，使得富氧侧吹炉内温度升高至1400℃后，继续加入煤粒40min后，停止加入煤粒，关闭燃烧风口7，恢复料粒的加入；
富氧侧吹熔炼期间，通过第一喷嘴5和第二喷嘴6按460Nm3/t-高硫锌渣的量通入浓度为70-80vol％的富氧空气，富氧空气的压力为95kPa；每熔炼2h，通过放渣口4放渣1次；
S3、对所述烟气进行收尘，获得富含锌的烟尘(锌的品位为10.73％)和剩余烟气；将剩余烟气用于制备硫酸；
对每次放出的炉渣进行水淬，获得弃渣(含S 0.65％，Zn 1.4％)26.7t，外售。
持续运行30d，富氧侧吹炉运行状况良好，后续收尘、制酸设备也无异常情况出现。
实施例3
高硫锌渣的处理方法，包括如下步骤：
S1、将待处理的高硫锌渣与煤按170:18的质量比混合，造粒，获得粒径为15mm的料粒；
其中，高硫锌渣含S15％，Zn 2.5％，水份12％；
S2、将所述料粒以17t/h的速度连续地加入到如实施例1所述的富氧侧吹炉内，于1300℃条件下进行富氧侧吹熔炼，获得炉渣和烟气；
其中，每隔6d，停止料粒的加入，并以1.1t/h的速率加入10mm粒径的煤粒，通过燃烧风口7通入氧气浓度为70-80vol％的富氧空气，使得富氧侧吹炉内温度升高至1400℃后，继续加入煤粒30min后，停止加入煤粒，关闭燃烧风口7，恢复料粒的加入；
富氧侧吹熔炼期间，通过第一喷嘴5和第二喷嘴6按540Nm3/t-高硫锌渣的量通入浓度为70-80vol％的富氧空气，富氧空气的压力为100kPa；每熔炼2h，通过放渣口4放渣1次；
S3、对所述烟气进行收尘，获得富含锌的烟尘(锌的品位为15.99％)和剩余烟气；将剩余烟气用于制备硫酸；
对每次放出的炉渣进行水淬，获得弃渣(含S 0.56％，Zn 1.2％)26.7t，外售。
对比例1
重复实施例2，区别仅在于：第一喷嘴5的喷吹方向与水平面的夹角为5°。结果发现：料粒在下料口下方的熔池内堆积，熔池内渣温1200℃，单质硫堵塞余热锅炉对流管束及收尘设备。
对比例2
重复实施例2，区别仅在于：第一喷嘴5的喷吹方向与水平面的夹角为18°。结果发现：料粒在下料口下方的熔池内堆积，熔池内渣温1220℃，单质硫堵塞余热锅炉对流管束，甚至在后续收尘设备中燃爆。
对比例3
重复实施例2，区别仅在于：第一喷嘴5的富氧空气的压力为60kPa。结果发现，由于喷吹压力不够，导致部分料粒在下料口下方的熔池内堆积，熔池内渣温1220℃，长时间使用，单质硫堵塞余热锅炉对流管束。
对比例4
重复实施例2，区别仅在于：第一喷嘴5的富氧空气的压力为150kPa。结果发现，由于喷吹压力过大，导致大量渣和料粒溢出渣面，熔池液面不稳定，影响炉况。
上述对比例1、2和3表明，当第一喷嘴5喷吹的倾斜角度过低或过大、或富氧空气喷吹压力过低时，不能将堆积在下料区的渣吹出渣面，不能实现悬浮的单质硫与溢出渣面的渣在熔炼炉中充分燃烧的目的。将导致单质硫在渣面燃烧，热量传递不均匀，熔池内渣温下降，同时单质硫对后续工序设备的产生了不利影响。而对比例4表明，当第一喷嘴5喷吹压力过大时，将导致熔池液面波动大，炉况不稳定。
对比例5
重复实施例2，区别仅在于：连续生产，取消了每隔5d集中加煤粒，开启燃烧风，升高炉温至1400℃熔渣的操作制度。结果发现：炉顶结渣及炉壁挂渣现象严重，影响正常生产。
对比例6
重复实施例2，区别仅在于：高硫锌渣与煤按质量比混合后，不经造粒，投入侧吹炉中。结果发现：部分细颗粒物料易进入烟道并发生化学反应，导致炉内反应不稳定，生产不连续，收尘压力大。
对比例7
重复实施例2，区别仅在于：高硫锌渣与煤按质量比混合后，造粒，获得粒径为5mm的料粒，投入侧吹炉中。结果发现：部分料粒易进入烟道并发生化学反应，导致炉内反应不稳定，生产不连续，烟尘率提高。
对比例8
重复实施例2，区别仅在于：每隔5d，停止料粒的加入，并以1t/h的速率加入2mm粒径的煤粒。结果发现：部分煤粒进入烟道，未落入熔池，富氧侧吹炉内温度仅能升高至1350℃，导致炉顶结渣熔化不彻底。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种富氧侧吹炉，包括炉体(1)，炉体(1)内设有炉腔，所述炉体(1)的顶部设有与炉腔连通的下料口(2)和烟道(3)，所述炉体(1)的底侧设有与炉腔连通的放渣口(4)；其特征在于，所述炉体(1)的底侧设有与炉腔连通的若干第一喷嘴(5)，所述放渣口(4)和第一喷嘴(5)位于炉体(1)相对的2个侧壁上，第一喷嘴(5)的喷吹方向倾斜向上，第一喷嘴(5)所在高度低于放渣口(4)所在高度；
与第一喷嘴(5)所在侧壁邻接的侧壁上设有与炉腔连通的多个第二喷嘴(6)，所述第二喷嘴(6)的喷吹方向与水平面平行，所述第二喷嘴(6)所在高度低于放渣口(4)所在高度。
所述炉体(1)的顶侧设有与炉腔连通的多个燃烧风口(7)，所述多个燃烧风口(7)围绕炉体(1)依次设置，燃烧风口(7)的喷吹方向与水平面平行。
2.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述炉腔呈长方体状，第一喷嘴(5)、下料口(2)、烟道(3)和放渣口(4)沿炉腔的长度方向依次分布。
3.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，第一喷嘴(5)的喷吹方向与水平面的夹角为10-15°；优选地，所述第一喷嘴(5)的数量为2-3个；优选地，燃烧风口(7)与炉腔的顶面之间的距离为0.5-0.8m。
4.一种高硫冶金渣的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将待处理的高硫冶金渣与煤按100:8-12的质量比混合，造粒，获得料粒；
S2、将所述料粒连续地加入到如权利要求1-3任一项所述的富氧侧吹炉内，于1250-1300℃条件下进行富氧侧吹半悬浮熔炼，获得炉渣和烟气；
其中，每隔5-7d，停止料粒的加入，并以0.8-1.4t/h的速率加入煤粒，通过燃烧风口(7)通入富氧空气，使得富氧侧吹炉内温度升高至1400-1450℃后，继续加入煤粒0.3-1h后，停止加入煤粒，关闭燃烧风口(7)，恢复料粒的加入；
富氧侧吹熔炼期间，通过第一喷嘴(5)和第二喷嘴(6)按400-800Nm3/t-高硫冶金渣的量通入富氧空气，所述富氧空气的压力为80-130kPa；每熔炼1-3h，通过放渣口(4)放渣1次；
S3、对所述烟气进行收尘，获得富含锌的烟尘和剩余烟气；将剩余烟气用于制备硫酸；
对所述炉渣进行水淬，获得弃渣。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述高硫冶金渣的水含量为10-15wt％。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述富氧空气的浓度为70～80vol％。
7.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述煤粒的粒径为5-10mm。
8.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，料粒的粒径为10-15mm。
9.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，S2中，持续加入煤粒的时间为30-40min。
10.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，S2中，每熔炼1-3h，通过放渣口(4)放渣20-30t。
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