CN115704063A - 回转式精炼炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属冶炼技术领域，特别地涉及一种回转式精炼炉，其包括：筒体，所述筒体包括侧壁和设置在所述侧壁的两侧的端盖；回转机构，与所述筒体连接，所述回转机构带动所述筒体，在预设的角度范围内回转；第一燃烧装置，包括第一燃烧器，第一燃烧器设置在所述筒体的侧壁上。本申请所提供的回转式精炼炉可以大幅度提高物料的熔化率、缩短熔化时间、节约能源消耗、并且大幅度改善加热的均匀性和提高炉衬寿命。

Description

回转式精炼炉

技术领域

本申请涉及金属冶炼技术领域，特别地涉及一种回转式精炼炉。

背景技术

废杂铜精炼是将固态含铜冷料经过加料、熔化、氧化、还原等工序变成合格的液态精炼铜水的过程，是铜火法冶金必不可少的环节。废杂铜精炼和从铜精矿经熔炼和吹炼产出液态粗铜的精炼过程的主要区别是加入铜精炼炉的是固体冷料，因而需要首先将固体冷料加热熔化变成液态粗铜，再进行氧化和还原精炼。在此过程中，特别是固体冷料加热熔化过程需要比直接加入高温液态粗铜的精炼过程输入更多的热量，熔化周期也更长，因而提高废杂铜的熔化速率，缩短熔化时间就成为提高生产效率、降低能源消耗的最主要途径。

目前，废杂铜精炼采用的主要炉型包括固定式反射炉、倾动式反射炉和回转式精炼炉，其中回转式精炼炉包括进料全部是固体冷料的NGL炉和进料是部分固体冷料、部分液态热料的回转式阳极炉。相较于固定式反射炉和倾动式反射炉，回转式精炼炉由于其诸多优点，已逐渐经成为废杂铜精炼的主要炉型之一。

回转式精炼炉，特别是NGL炉，由于进料全部是固体冷料，需要在尽可能短的时间内将固体冷铜熔化成液态粗铜，就需要大量的热量输入。目前是通过安装在回转式精炼炉筒体端盖部位的一个或两个燃烧装置燃烧产生的高温火焰放热而输入热量。进料为固体冷料的回转式精炼炉装料量设计能力一般在200～300吨，并且有进一步向大型化发展的趋势，达到500～600吨的装料量。但由于制造水平和运输尺寸等制约因素，回转式精炼炉的直径和长度之比不能太大，要想增加回转式精炼炉的装料量，只能加长炉体长度。由于目前燃烧装置都安装于精炼炉的筒体的端盖部位，导致精炼炉沿长度方向靠近燃烧装置的一侧的热量集中，温度偏高。

发明内容

为了解决或至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种回转式精炼炉，包括：

筒体，筒体包括侧壁和设置在侧壁的两侧的端盖；

回转机构，与筒体连接，回转机构带动筒体，在预设的角度范围内回转；

第一燃烧装置，包括第一燃烧器，第一燃烧器设置在筒体的侧壁上。

可选地，第一燃烧器和筒体的中轴线所成角度为30°到90°。

可选地，第一燃烧装置还包括：固定设置的第一支撑工装；第一燃烧器连接在第一支撑工装上。

可选地，第一燃烧器固定在侧壁上；

第一燃烧装置还包括：第一金属软管，第一金属软管连接在第一支撑工装上，并接入第一燃烧器。

可选地，第一支撑工装设置在筒体上并随所述筒体运动。

可选地，侧壁上开设有第一窗口，供第一燃烧器伸入；

第一燃烧器固定设置在第一支撑工装上，并伸入第一窗口；

第一燃烧装置还包括：第一弧形盖板，第一弧形盖板设置在第一燃烧器上，并在筒体回转的过程中覆盖第一窗口。

可选地，侧壁上设置有排烟口，第一燃烧装置还包括对着第一弧形盖板设置的抽烟机构，抽烟机构接入排烟口。

可选地，侧壁上设置有排烟口，排烟口靠近两个端盖中的一个，第一燃烧装置靠近两个端盖中的另一个，燃烧器倾斜地朝向排烟口所靠近的端盖的所在方向。

可选地，回转式精炼炉还包括第二燃烧装置，第二燃烧装置设置在排烟口所远离的端盖上。

可选地，第二燃烧装置包括第二燃烧器，第二燃烧器与筒体的中轴线所成角度为0°到45°。

可选地，回转式精炼炉还包括第三燃烧装置，第三燃烧装置设置在侧壁的中部。

本申请的实施方式借助于将第一燃烧装置，设置在筒体的侧壁上，显著地改善了回转式精炼炉的加热效率和炉体寿命问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的实施方式，下面将对相关的附图做出简单介绍。可以理解，下面描述中的附图仅用于示意本申请的一些实施方式，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得本文中未提及的许多其他的技术特征和连接关系等。

图1是现有技术中一种典型的回转式精炼炉的俯视示意图；

图2是现有技术中另一种典型的回转式精炼炉的俯视示意图；

图3是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在设置有第一金属软管和第一支撑工装时的俯视示意图；

图4是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在仅设置了第一燃烧装置时的侧视示意图；

图5是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在设置有第一弧形盖板的俯视示意图。

图6是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在设置了第一抽烟机构时的侧视示意图；

图7是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在同时设置了第一燃烧装置和第二燃烧装置时的俯视示意图；

图8是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在同时设置了第一燃烧装置和第二燃烧装置时的侧视示意图；

图9是本申请实施方式所提供的一种回转式精炼炉在同时设置了第一燃烧装置、第二燃烧装置和第三燃烧装置时的俯视示意图。

附图标记说明：

1、筒体；11、侧壁；12、端盖；13、排烟口；14、第一窗口；2、第一燃烧装置；21、第一燃烧器；22、第一支撑工装；23、第一金属软管；24、第一弧形盖板；25、第一抽烟机构；26、第二金属软管；3、第二燃烧装置；4、第三燃烧装置。

具体实施方式

参见图1，在现有技术中，回转式精炼炉往往包括：筒体1，所述筒体1包括侧壁11和设置在所述侧壁11的两侧的端盖12；回转机构(图未示)，与所述筒体1连接，所述回转机构带动所述筒体1，在预设的角度范围内回转；第一燃烧装置2，设置在所述筒体1的端盖12上。其中，在筒体1的侧壁11上往往会设置排烟口13。第一燃烧装置2则设置在远离排烟口13一侧的端盖12上。

可以理解的是，这一结构应用在现有技术的回转式精炼炉上时，特别是不需要太多热量输入的装料为高温液态物料时，具有能够兼顾简单的结构、低廉的成本和良好的热效率，因此在现有技术的热态装料的的回转式精炼炉上得到了广泛的应用。

另外，为了提高热量输入，特别是装料全部为固态冷料时，在现有技术中，参见图2所示，也会在同一个端盖12上设置两个第一燃烧装置2。这两个第一燃烧装置2呈一定安装角度和夹角，从而共同地起到对筒体内部物料的加热作用。

然而，本申请的发明人发现，随着回转式精炼炉向着大型化的发展趋势迈进，其装量设计逐渐上升，特别是装入冷料比例升高得情况下，上述结构的缺点就日益凸显了。

由于制造水平和运输尺寸等制约因素的影响，回转式精炼炉的直径和长度之比不能太大。因此在装量设计增加的过程中，炉体不是等比例放大的，而是以增加炉体长度为主的。在图1和图2所示意的现有技术的炉体结构中，第一燃烧装置2均被设置在一侧的端盖12上，使燃烧产生的火焰无法快速加热和熔化位于沿精炼炉中间，乃至另一侧的冷料料堆，因此冷料的熔化时间明显变长了，而熔化周期的加长显然会带来更高的能耗问题和更低的生产效率问题。

有鉴于此，本申请提供了一种新型的回转式精炼炉，下面将结合附图，对本申请进行详细说明。

第一实施例

本申请的第一实施例提供了一种回转式精炼炉，参见图3、图4所示，包括：筒体1，筒体1包括侧壁11和设置在侧壁11的两侧的端盖12；回转机构(图未示)，与筒体1连接，回转机构带动筒体1，在预设的角度范围内回转；第一燃烧装置2，设置在筒体1的侧壁11上。

本申请所采用的筒体1和回转机构均可以是本领域的回转式精炼炉的常规结构。例如，回转机构可以包括若干对支撑筒体1的托轮。通过电机齿轮等动力组件驱动托轮旋转，即可带动筒体1回转。在本申请中，筒体1的回转是在预设的角度范围内往复的，而并不是连续地，整圈的旋转。通常来说，预设的回转角度大约在140°范围内(-50°至90°)。

本申请的第一燃烧装置2采用氧气或者富氧空气作为助燃剂，和燃料混合进行燃烧反应，放出热量。具体地，使用的燃料可以为气体燃料(比如：天然气、煤气、液化石油气、等)，液体燃料(比如：重油、柴油、煤焦油、水煤浆，等)和固体燃料(比如：煤、石油焦，等)；助燃剂为氧气或富氧空气，氧气浓度为90％～99.5％或更高(其它为氮气和惰性气体)，富氧空气氧气浓度为21％～90％(其它为氮气和惰性气体)。由于燃烧装置采用氧气(或者富氧空气)代替了空气作为助燃剂，减少了氮气带走的热量损失，提高了热效率，大幅度节约了燃料消耗。实验证明可减少燃料消耗40～60％。本申请特别适合用于冷料，比如废杂铜的精炼。

另外，在本申请中，由于第一燃烧装置2所喷出的气流速度和方向将影响火焰燃烧特性和温度分布，因此优先地，气流喷出的速度可以在20～280m/s范围内。在该范围内的气流喷出速度特别适合大尺寸的回转式精炼炉的冷料熔炼。

另外，值得一提的是，第一燃烧器21可以如图4所示，分别喷出燃料和助燃剂的可以是两个独立，彼此分开的喷管，也可以是一个枪体内所设置的两个相邻的喷管。其具体的设置方式并不影响本申请技术目的的实现。

可以理解地，第一燃烧装置2可以设置在侧壁11的中部，也可以如图3所示，设置在靠近其中一个端盖12的部位。其中，可选地，参见图4所示，第一燃烧装置2包括第一燃烧器21；第一燃烧器21和筒体1的中轴线所成角度为30°到90°。在图4中，所示意出的第一燃烧器21和筒体1的中轴线所成角度约为45°。

显然，当第一燃烧器21越靠近侧壁11的中部。则第一燃烧器21越接近于相对垂直筒体1的中轴线垂直，可以使第一燃烧器21尽可能地朝向筒体1的中央，提高加热的均匀性。可选地，参见图3所示，为了照顾烟气的排放，侧壁11上还可以设置有排烟口13，排烟口13靠近两个端盖12中的一个，第一燃烧装置2则靠近两个端盖12中的另一个，燃烧器倾斜地朝向排烟口13所靠近的端盖12的所在方向。

另外，可选地，参见图3所示，第一燃烧装置2还可以包括：固定设置的第一支撑工装22；第一燃烧器21连接在第一支撑工装22上。其中，可选地，第一燃烧器21固定在侧壁11上；第一燃烧装置2还包括：第一金属软管23，第一金属软管23连接在第一支撑工装22上，并接入第一燃烧器21。

通过将第一燃烧器21固定于侧壁11，可以获得更好的封闭性能。此外，借助于所设置的第一金属软管23，能够在筒体1回转的过程中依然能够保证燃料和助燃剂的稳定输送。

其中，第一支撑工装22的形态可以是一个支架，或是一个旋转法兰结构。进一步可选地，第一支撑工装22可以被设置在筒体1上并随所述筒体1运动。通过所提供的第一支撑工装22，能够为第一金属软管23提供良好的结构支撑，使系统更加稳定。另外，还可以设置与第一金属软管23在第一支撑工装22处连接的第二金属软管26，从而将第二金属软管26连接至远端的燃料来源和/或助燃剂来源。

本申请和现有技术相比，改变了燃烧装置的安装位置，使第一燃烧装置2更靠近回转式精炼炉炉体中部的固体冷料料堆，因此可以采用高温的燃烧火焰快速高效熔化固体冷料，大幅度缩短了熔化时间，提高了生产效率。

第二实施例

本申请的第二实施例提供了一种回转式精炼炉。第二实施例是第一实施例的进一步改进。其主要改进之处在于，在本申请的第二实施例中，参见图5所示，侧壁11上开设有第一窗口14，供第一燃烧器21伸入；

第一燃烧器21固定设置在第一支撑工装22上，并伸入该第一窗口14。如此一来，第一燃烧器21就无需固定在侧壁11上了。由于第一燃烧器21与侧壁11不存在刚性的固定连接，因此将更易于对第一燃烧器21进行检修和维护。

进一步地，第一燃烧装置2还包括：第一弧形盖板24，第一弧形盖板24设置在第一燃烧器21上，并在筒体1回转的过程中覆盖第一窗口14。通过所设置的第一弧形盖板24，能够防止烟气从第一窗口14中逸出。

本实施方式借助于所设置的第一窗口14，使得第一燃烧器21无需随筒体1的回转而摆动，因此无需设置金属软管。而且由于燃烧器本身是固定的，因此不会随着筒体1的回转而摆动，这显著地延长了第一燃烧装置2的部件寿命。更为重要的是，由于筒体1是回转的，而第一燃烧器21是固定的，因此第一燃烧器21的喷射区域在筒体1内将是一个大的扇形区域而非一个小的点状区域，这使得第一燃烧装置2的加热更加均匀，加热效率更好，还能够防止燃烧区域集中于一点而可能导致的耐火炉衬的过早老化。

在本实施方式中，第一支撑工装22可以被固定设置在筒体之外的作业空间中，起到对第一燃烧器21的固定作用。另外，可选地，参见图6所示，当侧壁11上设置有排烟口13时，第一燃烧装置2还可以包括对着第一弧形盖板24设置的第一抽烟机构25，第一抽烟机构25接入排烟口13所对应的排烟通道。

易于理解地，由于所设置的第一弧形盖板24本身与筒体1并不连接，因此仍然有可能有少量的烟气中接缝处逸出。本实施方式通过追加设置的第一抽烟机构25，能够将这部分的烟气收集起来并排放出去，保证了精炼炉的环保性能。此外，由于第一抽烟机构25所连接的是排烟口13所对应的排烟通道，因此无需额外设置独立的排烟通道，进一步降低了成本，简化了结构。

具体地，第一抽烟机构25可以包括风机和管道等常规的抽取烟气的各种装置部件，在此不再赘述。

第三实施例

本申请的发明人进一步发现，采用第一实施方式的结构，将第一燃烧装置2设置在筒体1的侧壁11上，能够显著地提高熔化效率。然而，对于大尺寸回转式精炼炉而言，为了增加熔化效率，通常需要对第一燃烧装置2的燃烧功率也进行加强，这依然有可能导致炉膛内的受热不均匀，炉衬寿命缩短。

本申请的第三实施例提供了一种回转式精炼炉。第三实施例是第一或第二实施例的进一步改进。其主要改进之处在于，在本申请的第三实施例中，参见图7、图8所示，回转式精炼炉还包括第二燃烧装置3，第二燃烧装置3设置在排烟口13所远离的端盖12上。

第二燃烧装置3同样可以设置有第二燃烧器、第二支撑工装、其他的各个金属软管等。简而言之，第二燃烧装置3的结构可以和第一燃烧装置2一致，也可以有所不同。具体的结构并非本申请的重点，因此不再赘述。

通过设置第二燃烧装置3，在两个燃烧装置的共同作用之下，能够提高炉膛内的受热均匀性，进而延长炉衬寿命。

在本实施方式中，通过改变燃烧器的种类和形态，安装于筒体1的侧壁11上的第一燃烧装置2，可以设计为能够产生较高的加热温度和较强辐射能力的燃烧火焰，安装于筒体1的端盖12上的第二燃烧装置则设计能够产生更为弥散和加热更加均匀的燃烧火焰。也就是说，安装于不同位置的燃烧装置可以根据温度需要，提供不同特性的燃烧火焰，确保炉膛温度分布更加均匀和合理。

而且，第二燃烧装置3包括第二燃烧器时，第二燃烧器与筒体1的中轴线所成角度为0°到45°。当第一燃烧器21与筒体1的中轴线所成角度为30°到90°时，二者的火焰能够彼此协同配合，提高加热效率。因此通过燃烧器安装位置和角度的优化，进一步提高了回转式精炼炉的加热速度和受热均匀性，也将大幅度降低NOx等污染物的排放浓度。

为了确保燃烧的安全，可以在本申请所提供的各个燃烧装置上配备自动点火和火焰检测装置，同时，所有经过燃烧装置的介质都可以经过流量控制阀组以及程控器和PLC自动控制系统，进行流量、压力、安全连锁等的控制，然后进入回转式精炼炉进行混合燃烧，进而实现燃烧装置“一键式”安全启动和运行。

本申请的实施方式还提供了一种实际使用时的流程如下：

1、在固体冷料加料和熔化周期内，同时使用安装于回转式精炼炉筒体1上部和筒体1端盖12部位的两个燃烧装置进行加热，从而迅速地熔化冷料；

2、在物料熔化后的精炼、浇注、保温期间，只使用安装于回转式精炼炉的筒体1的端盖12部位的第二燃烧装置3进行加热或是保温。

也就是说，可以根据回转式精炼炉的工序要求，灵活启动和停止安装于不同位置的燃烧装置，因此，本申请所提供的回转式精炼炉可以大幅度提高物料的熔化率、缩短熔化时间、节约能源消耗、并且大幅度改善加热的均匀性和提高炉衬寿命。

第四实施例

本申请的第四实施例提供了一种回转式精炼炉。第四实施例是第一、第二或第三实施例中任意一实施例的进一步改进。其主要改进之处在于，在本申请的第四实施例中，参见图9所示，回转式精炼炉还包括第三燃烧装置4，第三燃烧装置4设置在侧壁11的中部。

通过进一步地增加燃烧装置的数量，调节燃烧装置的位置，可以进一步提高熔化效率和加热均匀性。

最后应说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，为了使读者更好地理解本申请，本申请的实施方式提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种回转式精炼炉，其特征在于，包括：

筒体，所述筒体包括侧壁和设置在所述侧壁的两侧的端盖；

回转机构，与所述筒体连接，所述回转机构带动所述筒体，在预设的角度范围内回转；

第一燃烧装置，包括第一燃烧器，所述第一燃烧器设置在所述筒体的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述第一燃烧器和所述筒体的中轴线所成角度为30°到90°。

3.根据权利要求2所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述第一燃烧装置还包括：固定设置的第一支撑工装；所述第一燃烧器连接在所述第一支撑工装上。

4.根据权利要求3所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述第一燃烧器固定在所述侧壁上；

所述第一燃烧装置还包括：第一金属软管，所述第一金属软管连接在所述第一支撑工装上，并接入所述第一燃烧器。

5.根据权利要求4所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述第一支撑工装设置在所述筒体上并随所述筒体运动。

6.根据权利要求3所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述侧壁上开设有第一窗口，供所述第一燃烧器伸入；

所述第一燃烧器固定设置在所述第一支撑工装上，并伸入所述第一窗口；

所述第一燃烧装置还包括：第一弧形盖板，所述第一弧形盖板设置在所述第一燃烧器上，并在所述筒体回转的过程中覆盖所述第一窗口。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述侧壁上设置有排烟口，所述排烟口靠近两个端盖中的一个，所述第一燃烧装置靠近两个端盖中的另一个，所述燃烧器倾斜地朝向所述排烟口所靠近的端盖的所在方向。

8.根据权利要求7所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述回转式精炼炉还包括第二燃烧装置，所述第二燃烧装置设置在所述排烟口所远离的端盖上。

9.根据权利要求8所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述第二燃烧装置包括第二燃烧器，所述第二燃烧器与所述筒体的中轴线所成角度为0°到45°。

10.根据权利要求7所述的回转式精炼炉，其特征在于，所述回转式精炼炉还包括第三燃烧装置，所述第三燃烧装置设置在所述侧壁的中部。

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