CN117144147A - 一种旋流冶炉及其冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋流冶炉及其冶炼工艺，其中旋流冶炉包括炉体，所述炉体的炉壁顶部设有至少一个喷枪；其中，所述喷枪的管道为3个同心圆管，由内到外依次为中心氧管、燃料喷管和辅助气管；所述喷枪向下倾斜设置，所述喷枪与水平面呈28～45°夹角，所述喷枪与所述炉壁切面间的角度为35～45°；所述喷枪统一安装成顺时针或逆时针旋向，均匀分布在同一平面上。本发明通过在炉体顶部设置旋流喷枪，不浸没在高温熔池里，喷枪损耗小，喷枪寿命更长久；同时旋流冶炼炉设置有多根喷枪，喷枪损坏后，检修也可直接针对损坏喷枪，无须停炉，不影响正常的生产秩序。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属火法冶炼技术领域，具体涉及一种旋流冶炉及其冶炼工艺。
背景技术
有色金属火法冶炼最常用技术分为熔池熔炼和闪速熔炼，闪速工艺的快速发展虽然实现了高富氧高效熔炼，但其极为苛刻的配料工艺和高品质原料需要很大的投入，基建成本高昂。
传统的熔池熔炼技术可分为侧吹、顶吹、底吹三种工艺，此三种工艺喷枪都浸没在熔池中喷吹反应气，喷枪长期经受高温熔体侵蚀冲刷，喷枪易损坏，更换或维修喷枪都占用很多作业时间，作业效率低。
传统的熔池熔炼技术原料气氧气浓度都比较低，冶炼效率较低且产生大量的冶炼烟气，大量的热量进入烟气损耗掉，冶炼烟气SO2浓度比较低，不利于冶炼烟气制酸。
传统的熔池熔炼技术因搅动强烈，金属和渣沉降分离效果较差，连续作业时要么很难实现分层排放，要么因沉降分离效果差，渣中金属含量很高。为增加沉降分离效果，铜冶炼中一般在熔炼炉后端加设沉降电炉为金属沉降提供静置空间，此工艺设计却增加了一套沉降电炉系统，工艺长，能源消耗非常大。
因此，为了解决上述现有技术的短板，提供一种高效、低耗、清洁生产的旋流冶炉及其冶炼工艺是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提出一种旋流冶炉及其冶炼工艺，本发明通过在炉体顶部设置旋流喷枪，不浸没在高温熔池里，喷枪损耗小，喷枪寿命更长久；同时旋流冶炼炉设置有多根喷枪，喷枪损坏后，检修也可直接针对损坏喷枪，无须停炉，不影响正常的生产秩序。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋流冶炉，包括炉体，所述炉体的炉壁顶部设有至少一个喷枪；
其中，所述喷枪的管道为3个同心圆管，由内到外依次为中心氧管、燃料喷管和辅助气管。
优选的，所述喷枪向下倾斜设置，所述喷枪与水平面呈28～45°夹角，所述喷枪与所述炉壁切面间的角度为35～45°。
优选的，所述喷枪统一安装成顺时针或逆时针旋向，均匀分布在同一平面上。
优选的，所述喷枪为3-8个。
优选的，所述燃料喷管分别与雾化气管和柴油或天然气管连通。
优选的，所述炉体的顶部设有平炉顶，所述平炉顶与所述炉壁顶部形成弧形排烟口；
所述平炉顶中心设有进料口。
优选的，所述进料口到炉体中心线的距离是炉体内径的1/4。
优选的，所述炉体的底部设有金属排口。
优选的，所述炉体的底部还设有排渣口，所述金属排口在所述排渣口的下方1200-1500mm。
优选的，所述排渣口设置有温度监控装置。
本发明一种旋流冶炼装置主要通过冶炼炉墙壁上嵌入的喷枪喷射出高速富氧作用于冶炼熔体，使熔体表面形成真混流的漩涡，投入的物料与熔体介质，在喷入的高速富氧作用下形成“固、液、气”三相界面的熔池熔炼反应区；熔炉底部的金属层则与渣层界面形成伪混流旋流，加速两种不同密度熔体的分层沉降，冶炼渣从真混流区的排渣口排出，金属(锍)从沉降区金属排放口排出。
上述所述一种旋流冶炉的冶炼工艺，包括以下步骤：
(3)冶炼炉升温、造熔池：冶炼炉内铺设木柴，将喷枪设为吹扫模式提供空气通过木柴燃烧升温至炉膛温度大于400℃；然后，将喷枪转换为燃烧模式，通入富氧空气和柴油，使炉膛温度达到1280℃以上，加料，得到起始熔池；
冶炼：在所述起始熔池中加入冶金原料，同时喷枪转换为冶炼模式通入富氧空气和柴油，随着冶炼的进行，炉渣高度达到1800-2500℃时，打开排渣口排放炉渣，将渣面降低至1000-1500mm；金属层上涨后，打开距炉底金属排口排放金属，将金属面控制在800mm以下即可。
优选的，所述工艺步骤具体为：
(1)喷枪安装：根据熔炉大小和规模，在柱状熔炉炉壁上、炉底向上3～4.5m高处安装3～8支向下倾斜的喷枪，喷枪与水平面呈28～45°夹角，喷枪与炉壁切面间的角度为35～45°，所有喷枪统一安装成顺时针或逆时针旋向，均匀分布在同一平面上；
(2)喷枪点火：喷枪管道包括3个直径大小不同的同心圆管，由内向外依次为中心氧管、燃料喷管、辅助气管，燃料喷管与雾化气管、柴油管连通，喷枪包含吹扫、燃烧、冶炼三种使用模式；木柴烘炉升温至炉膛温度大于400℃时，喷枪切换至燃烧模式，供给柴油点火；
(3)冶炼炉升温、造熔池：燃烧模式下逐步加大燃料喷管的燃料加入量升高炉膛温度，使炉膛温度达到1280℃以上，启动加料系统，向炉内投入粒煤或应急还原煤、炉渣，投入质量比例为m燃料煤：m炉渣等于0.5-1：20，直到炉底形成大于800mm的冶炼起始熔池；
(4)冶炼炉加料：原料包括粒煤、溶剂、精矿等，按一定的配比混料后，从炉顶加入熔炉，加料口到熔炉中心线的距离是熔炉内径的1/4；溶剂为石灰石、石英石中的一种或两种，粒度3-5mm，混合物料水分8-10％，石灰石优选采用选矿抛废物料，碳酸钙有效成分不低于75％，精矿加入量为50-150t/h；
(5)熔体排放：随着冶炼反应的持续进行，渣面、金属(锍)层不断上涨，炉膛内炉渣高度达到1800-2500℃时，打开排渣口排放炉渣，将渣面降低至1000～1500mm；炉膛内金属(锍)层上涨后，打开距炉底0mm的金属排口排放金属(锍)，将金属面控制在800mm以下。
周向安装的倾斜喷枪喷射出高速、高压原料气，作用在熔体上推动熔体围绕柱状炉壁做圆周运动，从而形成真混流旋涡，为高效熔炼提供搅动场；随着原料气的深入，原料气对熔体的作用力逐渐减小后涡流渐渐减弱，在真混流层下方形成伪混流层，因炉渣和金属比重差异较大，离心力也存在差异，从而实现炉渣和金属的快速分离、沉降。
优选的，所述喷枪包括吹扫、燃烧、冶炼三种模式，不同模式的使用参数满足：
A.吹扫模式：切断燃料供运，中心氧管、雾化气管-燃料喷管、辅助气管喷吹60-100kPa压缩空气，用于木柴烘炉补充助燃风和停枪时燃料、氧气管道吹扫；
B.燃烧模式：燃料喷管喷吹柴油；中心氧管和辅助气管喷吹0.1-0.2MPa富氧空气，氧油比控制2-3Nm3/kg，燃料过剩系数1-1.3，富氧浓度40-80％；
C.冶炼模式：燃料喷管喷吹柴油；辅助气管喷吹助燃富氧空气，氧油比控制2-3Nm3/kg，燃料过剩系数1-1.3，富氧浓度40-80％；中心氧管喷吹富氧，氧气浓度70-90％，压力0.2-0.8MPa，吹氧量1500-3000Nm3/h。
优选的，步骤(3)所述粒煤或应急还原煤为固定碳含量大于70％，粒度10～40mm的无烟煤；所述炉渣为熔点＜1230℃的铜、铅、镍、锡或其他金属熔渣。
优选的，步骤(2)所述渣面、金属层控制方法具体步骤为：一个冶炼周期开始后，熔池第1次升至2000-2500mm后，打开排渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm；熔池第2次升至2000-2500mm后，开金属排口排放金属，排至渣面1200-1500mm，熔池第3次升至2000-2500mm后，打开排渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm，熔池第4次升至2000-2500mm后开金属排口排放金属，排至金属层高度100-300mm，以此方式间歇式交替排放炉渣和金属，保证熔体面高度始终大于800mm即可，且渣和金属分层排放；冶炼不同种类的金属，排放方法也有所不同。
优选的，步骤(2)中所述工艺过程控制参数、方法如下：(加入量、方式、监测方法)
A.冶炼温度控制，炉渣排放口设置测温装置一套，实时在线检测熔体温度，根据测温结果实时反馈，加减粒煤、应急还原煤、喷枪柴油喷吹速率调整冶炼温度(补热时粒煤、应急还原煤燃料系数调整为6000-6600Nm3/h，燃料过剩系数100-120％)；
B.渣型控制：取渣样，用荧光分析仪快速测量炉渣化学成分，以化验分析结果为参考依据，Fe/SiO2超过1.6时，增加石英砂加入量以降低Fe/SiO2；Fe/SiO2小于1.4时，扣减石英砂加入量升高Fe/SiO2；将Fe/SiO2稳定控制在1.4-1.6；同理，通过加减石灰石配料量，将炉渣CaO含量控制在3-5％；
C.磁性铁控制，每4h采取炉渣样，用磁性分析仪测量炉渣Fe3O4含量，Fe3O4含量大于目标值时高限，添加应急还原煤将炉渣磁性将至目标值高限以下，Fe3O4含量小于目标值低限时，停止添加应急还原煤。以此方法控制：目标值底限＜Fe3O4含量＜目标值高限(还原时应急还原煤燃料系数调整为0～6600Nm3/h，燃料过剩系数20％～90％)；
D.金属(锍)品位控制：利用冶金计算模型计算冶炼所需原料气气量，喷枪将富氧空气调压调速后直接射入熔池深处。富氧空气与熔体进行冶炼反应，并且带动熔体形成旋流场域，未反应完全的熔体和富氧空气向上翻腾，与下落的精矿接触从而完成冶金物理化学反应；实际操作过程中以排放的炉渣、金属化验结果反补冶炼过程控制。
E.冶炼烟气控制：冶炼过程中通过安装在上升烟道距离炉膛反应区行程距离10-20m位置处探测器反馈冶炼条件控制，冶炼含硫烟气收尘后送制酸车间制酸。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本装置冶炼原料气富氧浓度高，熔炼炉内的氧势高，反应速度快熔炼烟气SO2浓度高；富氧浓度高，配入的空气量少，产出烟气总量少，烟气带走的热量损耗小，有利于炉内的热量平衡控制。
(2)本装置喷枪不浸没在高温熔池里，喷枪不易受到高温熔体的热侵蚀和化学腐蚀，喷枪损耗小；且设置有多根喷枪，喷枪损坏后，检修也可直接针对损坏喷枪，无须停炉，不影响正常的生产秩序。
(3)本装置采用的熔池熔炼技术，有很强的原料适应性，可处理各种成分复杂的铜、铅、镍、锡等精矿。
(4)本装置旋流冶炼炉利用炉渣和金属的伪混流旋流完成快速离心分离、沉降，炉渣与金属的分层速度快，炉渣从上部渣口排放，金属可从底部金属排口排出。
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简单地介绍，本描述中的附图仅仅是本发明的实施例。
图1为本发明旋流冶炼炉的主视图；
图2为本发明旋流冶炼炉前视图
图3为本发明旋流冶炼炉俯视图
图4为本发明旋流冶炼炉旋流冶炼效果图；
图5为本发明旋流冶炼炉的喷枪结构图；
图6为本发明旋流冶炼炉的工艺流程图；
其中，1-排烟口，2-进料口，3-平炉顶，4-喷枪，5-排渣口，6-金属排口，7-炉体，8-真混流层，9-伪混流层，10-金属层，11-中心氧管，12-雾化气管，13-柴油管，14-辅助气管，15-燃料喷管。
具体实施方式
下面描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不理解为对本发明的限制。
如图1-5一种旋流冶炉，包括炉体7，炉体7的炉壁顶部设有至少一个喷枪4；
其中，喷枪4的管道为3个同心圆管，由内到外依次为中心氧管11、燃料喷管15和辅助气管14；喷枪4向下倾斜设置，喷枪4与水平面呈28～45°夹角，喷枪4与炉壁切面间的角度为35～45°；喷枪4统一安装成顺时针或逆时针旋向，均匀分布在同一平面上；喷枪4为3-8个；
燃料喷管15分别与雾化气管12和柴油管13连通；
炉体7的顶部设有平炉顶3，平炉顶3与炉壁顶部形成弧形排烟口1；平炉顶3中心设有进料口2；进料口2到炉体7中心线的距离是炉体内径的1/4；
炉体7的底部设有金属排口6和排渣口5，排渣口5在金属排口6的上方；
排渣口5设置有温度监控装置；
装置中周向安装的倾斜喷枪4喷射出高速、高压原料气，作用在熔体上推动熔体围绕柱状炉壁做圆周运动，从而形成真混流旋涡，为高效熔炼提供搅动场；随着原料气的深入，原料气对熔体的作用力逐渐减小后涡流渐渐减弱，在真混流层8下方形成伪混流层9，因炉渣和金属比重差异较大，离心力也存在差异，得到金属层10，从而实现炉渣和金属的快速分离、沉降。
实施例1
如图6一种旋流冶炉的工艺流程，采用上述旋流冶炉，年产15吨阴极铜冶炼厂，使用旋流冶炼技术冶炼铜锍，旋流冶炼炉腔体炉底向上4m高处，周向上安装有7支喷枪，与水平面夹角均为38°，喷枪与炉壁切面夹角均为40°；高1000mm处设两个排渣口，一备一用，炉底(高0m)设2个金属排口，一备一用；
具体的工艺控制方法如下：
1.升温烘炉，造熔池
旋流冶炼炉内铺设1-1.5m厚木柴，投入火把点燃木柴，将所有旋流喷枪调整至吹扫模式，根据炉膛温度情况，按照15℃/h的升温趋势，不断在炉内投加木柴，木柴升温烘炉至炉膛温度400℃时，旋流喷枪切换至燃烧模式，供给柴油点火，按照20℃/h升温趋势调整加入柴油量，当炉膛温度升高至800℃后，按照25℃/h升温趋势逐步加大柴油输送速率，使炉膛温度升至1280℃；
炉膛温度升至1280℃后，启动炉顶加料系统，按质量比例为m燃料煤：m炉渣等于1：20，直到炉底形成大于800mm的冶炼起始熔池，期间炉膛温度控制大于1250℃；
2.加料熔炼冰铜
启动炉顶加料系统向炉内投加铜精矿、石英石、石灰石等冶金原料，同时将旋流喷枪调整至冶炼模式，控制系统收到加料信号后，每个旋流喷枪同时连续供风，其中，辅助气管喷吹助燃富氧空气，富氧浓度50％；中心氧管喷吹富氧，氧气浓度80％，压力0.2-0.8MPa，吹氧量1500-3000Nm3/h。
3.过程控制
A.熔池高度控制：一个冶炼周期开始后，熔池第1次升至2000mm后，打开渣口排放炉渣，排至渣面1000mm，熔池第2次升至2200mm后开金属(锍)口排放金属，排至渣面1500mm，熔池第3次升至2500mm后，打开渣口排放炉渣，排至渣面1500mm，熔池第4次升至2500mm后开金属(锍)口排放金属，排至金属层高度100mm，确保渣层不会从金属口排出，以此方式间歇式交替排放炉渣和金属，保证熔体面高度始终大于800mm，且渣和金属分层排放；
B.冶炼温度控制：炉渣排放口设置温度监控装置一套，实时在线检测熔体温度，根据测温结果实时反馈，加减粒煤、应急还原煤、喷枪柴油喷吹速率调整冶炼温度，熔炼铜锍控制温度1180-1220℃(补热时粒煤、应急还原煤燃料系数调整为6000-6600Nm3/h，燃料过剩系数100-120％)；
C.渣型控制：取渣样，用荧光分析仪快速测量炉渣化学成分，以化验分析结果为参考依据，Fe/SiO2超过1.6时，增加石英砂加入量以降低Fe/SiO2；Fe/SiO2小于1.4时，扣减石英砂加入量升高Fe/SiO2；将Fe/SiO2稳定控制在1.4-1.6；同理，通过加减石灰石配料量，将炉渣CaO含量控制在3-5％；
D.磁性铁控制：每4h采取炉渣样，用磁性分析仪测量炉渣Fe3O4含量，Fe3O4含量大于10％时，添加应急还原煤将炉渣磁性将至10％以下，Fe3O4含量小于6％时，停止添加应急还原煤；(还原时应急还原煤燃料系数调整为0-6600Nm3/h，燃料过剩系数20-90％)；
E.冰铜品位控制：利用冶金计算模型计算冶炼所需原料气气量，喷枪将富氧空气调压调速后直接射入熔池深处；富氧空气与熔体进行冶炼反应，并且带动熔体形成旋流场域，未反应完全的熔体和富氧空气向上翻腾，与下落的精矿接触从而完成冶金物理化学反应；
F.冶炼烟气控制：冶炼过程中通过安装在上升烟道距离炉膛反应区行程距离12m位置处探测器反馈冶炼条件控制，烟气条件控制为：温度650-850℃，CO浓度≤1200ppm，O2浓度≤7％，冶炼含硫烟气收尘后送制酸车间制酸。
实施例2
如图6一种旋流冶炉的工艺流程，采用上述旋流冶炉，年产15吨阴极铜冶炼厂，以铜锍为原料使用旋流冶炼技术冶炼粗铜，旋流冶炼炉腔体 炉底向上4m高处，周向上安装有5支喷枪，与水平面夹角均为35°，喷枪与炉壁切面夹角均为40°；高1300mm处设两个排渣口，一备一用，炉底(高0m)设2个金属排口，一备一用；
具体的工艺控制方法如下：
1、升温烘炉，造熔池
旋流冶炼炉内铺设1-1.5m厚木柴，投入火把点燃木柴，将所有旋流喷枪调整至吹扫模式，根据炉膛温度情况，按照15℃/h的升温趋势，不断在炉内投加木柴，木柴升温烘炉至炉膛温度400℃时，旋流喷枪切换至燃烧模式，供给柴油点火，按照20℃/h升温趋势调整加入柴油量，当炉膛温度升高至800℃后，按照25℃/h升温趋势逐步加大柴油输送速率，使炉膛温度升至1280℃；
炉膛温度升至1280℃后，启动炉顶加料系统，按质量比例为m燃料煤：m炉渣等于1：20，直到炉底形成大于800mm的冶炼起始熔池，期间炉膛温度控制大于1250℃；
2、加料熔炼粗铜
启动炉顶加料系统向炉内投加铜锍、石英石、石灰石等冶金原料，同时将旋流喷枪调整至冶炼模式，控制系统收到加料信号后，每个旋流喷枪同时连续供风，其中，辅助气管喷吹助燃富氧空气，富氧浓度50％；中心氧管喷吹富氧，氧气浓度80％，压力0.2-0.8MPa，吹氧量1500-3000Nm3/h；
3、过程控制
A.熔池高度控制：一个冶炼周期开始后，熔池上涨后，打开渣口排放炉渣，控制渣面1300mm，随冶炼反应的持续进行，多次打开渣口排渣，直至白铍或粗铜层高度升至900～1200mm之间，停止铜锍加料作业，旋流冶炼炉转入深度造铜脱硫阶段，粗铜脱硫达标后，打开距炉底0mm高的金属排口排放粗铜，粗铜排尽后进入下一个冶炼周期；旋流冶炼炉用于铜锍吹炼时，粗铜排完后需预留800mm的熔池作为下一冶炼周期的起始熔池；
B.冶炼温度控制：炉渣排放口设置温度监控装置一套，实时在线检测熔体温度，根据测温结果实时反馈，加减粒煤、应急还原煤、喷枪柴油喷吹速率调整冶炼温度，熔炼铜锍控制温度1180-1220℃(补热时粒煤、应急还原煤燃料系数调整为6000-6600Nm3/h，燃料过剩系数100-120％)；
C.渣型控制：取渣样，用荧光分析仪快速测量炉渣化学成分，以化验分析结果为参考依据，Fe/SiO2超过1.7时，增加石英砂加入量以降低Fe/SiO2；Fe/SiO2小于1.4时，扣减石英砂加入量升高Fe/SiO2；将Fe/SiO2稳定控制在1.4～1.7；同理，通过加减石灰石配料量，将炉渣CaO含量控制在3-5％。
D.磁性铁控制：每次排放炉渣采取炉渣样，用磁性分析仪测量炉渣Fe3O4含量，Fe3O4含量大于30％时，添加应急还原煤将炉渣磁性将至30％以下(还原时应急还原煤燃料系数调整为0-6600Nm3/h，燃料过剩系数20-90％)；
E.粗铜品位控制：利用冶金计算模型计算冶炼所需原料气气量，喷枪将富氧空气调压调速后直接射入熔池深处；富氧空气与熔体进行冶炼反应，并且带动熔体形成旋流场域，未反应完全的熔体和富氧空气向上翻腾，与下落的精矿接触从而完成冶金物理化学反应；实际操作过程中以排放的炉渣化验结果反补冶炼过程控制；深度造铜脱硫终点控制炉渣含硫＜0.1％，烟气SO2浓度小于3％；
F.冶炼烟气控制：冶炼过程中通过安装在上升烟道距离炉膛反应区行程距离12m位置处探测器反馈冶炼条件控制，烟气条件控制为：温度500～750℃，CO浓度≤1200ppm，O2浓度≤5％，冶炼含硫烟气收尘后送制酸车间制酸。
实施例3
如图6一种旋流冶炉的工艺流程，采用上述旋流冶炉，年产18吨镍冶炼厂，使用旋流冶炼技术冶炼镍锍，旋流冶炼炉腔体炉底向上4.2m高处，周向上安装有8支喷枪，与水平面夹角38°，喷枪与炉壁切面夹角40°；高1000m处设两个排渣口，一备一用，炉底(高0m)设2个金属排口，一备一用；
具体的工艺控制方法如下：
1.升温烘炉，造熔池
旋流冶炼炉内铺设1～1.5m厚木柴，投入火把点燃木柴，将所有旋流喷枪调整至吹扫模式，通过控制助燃风补入量、木柴添加量控制木材升温烘炉效果；根据炉膛温度情况，按照15℃/h的升温趋势，不断在炉内投加木柴，木柴升温烘炉至炉膛温度400℃时，旋流喷枪切换至燃烧模式，供给柴油点火，按照20℃/h升温趋势调整加入柴油量，当炉膛温度升高至800℃后，按照25℃/h升温趋势逐步加大柴油输送速率，使炉膛温度升至1280℃；
炉膛温度升至1280℃后，启动炉顶加料系统，按质量比例为m燃料煤：m炉渣等于1：20，直到炉底形成大于800mm的冶炼起始熔池；期间炉膛温度控制大于1250℃；
2.加料熔炼冰铜
启动炉顶加料系统向炉内投加镍精矿、熔剂、返料等冶金原料，同时将旋流喷枪调整至冶炼模式，控制系统收到加料信号后，利用冶金计算模型计算反应所需原料气气量(氧气、压缩空气)，原料气、柴油、辅助气调压调速后直接射入熔池内参与冶金反应；
3.过程控制
A.熔池高度控制：一个冶炼周期开始后，熔池第1次升至2000-2500mm后，打开渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm，熔池第2次升至2000～2500mm后开镍锍口排放金属，排至渣面1200-1500mm，熔池第3次升至2000～2500mm后，打开渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm，熔池第4次升至2000～2500mm后开镍锍口排放金属，排至金属层高度100-300mm，以此方式间歇式交替排放炉渣和镍锍，保证熔体面高度始终大于800mm，且渣和镍锍分层排放。
B.冶炼温度控制：炉渣排放口设置温度监控装置一套，实时在线检测熔体温度，根据测温结果实时反馈，加减粒煤、应急还原煤、喷枪柴油喷吹速率调整冶炼温度，熔炼镍锍控制温度1180-1220℃(补热时粒煤、应急还原煤燃料系数调整为6000-6600Nm3/h，燃料过剩系数100-120％)；
C.渣型控制：取渣样，用荧光分析仪快速测量炉渣化学成分，以化验分析结果为参考依据，Fe/SiO2超过1.6时，增加石英砂加入量以降低Fe/SiO2；Fe/SiO2小于1.4时，扣减石英砂加入量升高Fe/SiO2；将Fe/SiO2稳定控制在1.4～1.6；同理，通过加减石灰石配料量，将炉渣CaO含量控制在3～5％；
D.磁性铁控制：每4h采取炉渣样，用磁性分析仪测量炉渣Fe3O4含量，Fe3O4含量大于10％时，添加应急还原煤将炉渣磁性将至10％以下，Fe3O4含量小于6％时，停止添加应急还原煤(还原时应急还原煤燃料系数调整为0～6600Nm3/h，燃料过剩系数20～90％)；
E.镍冰铜品位控制：利用冶金计算模型计算冶炼所需原料气气量，喷枪将富氧空气调压调速后直接射入熔池深处。富氧空气与熔体进行冶炼反应，并且带动熔体形成旋流场域，未反应完全的熔体和富氧空气向上翻腾，与下落的精矿接触从而完成冶金物理化学反应。实际操作过程中以排放的炉渣、镍锍化验结果反补冶炼过程控制。
F.冶炼烟气控制：冶炼过程中通过安装在上升烟道距离炉膛反应区行程距离15m位置处探测器反馈冶炼条件控制，烟气条件控制为：温度700～880℃，CO浓度≤1200ppm，O2浓度≤7％，冶炼含硫烟气收尘后送制酸车间制酸。
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 (10)
1.一种旋流冶炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体的炉壁顶部设有至少一个喷枪；
其中，所述喷枪的管道为3个同心圆管，由内到外依次为中心氧管、燃料喷管和辅助气管。
2.根据权利要求1所述的一种旋流冶炉，其特征在于，所述喷枪向下倾斜设置，所述喷枪与水平面呈28～45°夹角，所述喷枪与所述炉壁切面间的角度为35～45°；所述喷枪统一安装成顺时针或逆时针旋向，均匀分布在同一平面上；
所述喷枪为3-8个。
3.根据权利要求1所述的一种旋流冶炉，其特征在于，所述燃料喷管分别与雾化气管和柴油管连通。
4.根据权利要求1所述的一种旋流冶炉，其特征在于，所述炉体的顶部设有平炉顶，所述平炉顶与所述炉壁顶部形成弧形排烟口，连接排烟管道；
所述平炉顶中心设有进料口；所述进料口到炉体中心线的距离是炉体内径的1/4；
所述炉体的底部设有金属排口和排渣口，所述金属排口在所述排渣口的下方1200-1500mm。
5.根据权利要求4所述的一种旋流冶炉，其特征在于，所述排渣口设置有温度监控装置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的旋流冶炉的冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冶炼炉升温、造熔池：冶炼炉内铺设木柴，将喷枪设为吹扫模式提供空气，通过木柴燃烧升温至炉膛温度大于400℃；然后，将喷枪转换为燃烧模式，通入富氧空气和柴油，使炉膛温度达到1280℃以上，加料，得到起始熔池；
(2)冶炼：在所述起始熔池中加入冶金原料，同时喷枪转换为冶炼模式通入富氧空气和柴油，随着冶炼的进行，炉渣高度达到1800-2500mm时，打开排渣口排放炉渣，将渣面降低至1000-1500mm；金属层上涨后，打开距炉底金属排口排放金属，将金属面控制在800mm以下即可。
7.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，步骤(1)中所述加料为质量比例为0.5-1：20的燃料煤和炉渣；
步骤(2)中所述冶金原料包括燃料煤、熔剂和精矿；
所述熔剂为石灰石和/或石英石。
8.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，所述吹扫模式的参数为：切断燃料供运，中心氧管、雾化气管-燃料喷管、辅助气管喷吹60-100kPa压缩空气，用于木柴烘炉补充助燃风和停枪时燃料、氧气管道吹扫；
所述燃烧模式的参数为：燃料喷管喷吹柴油；中心氧管和辅助气管喷吹0.1-0.2MPa富氧空气，氧油比控制2-3Nm3/kg，燃料过剩系数1-1.3，富氧浓度40-80％；
所述冶炼模式的参数为：燃料喷管喷吹柴油；辅助气管喷吹助燃富氧空气，氧油比控制2-3Nm3/kg，燃料过剩系数1-1.3，富氧浓度40-80％；中心氧管喷吹富氧，氧气浓度70-90％，压力0.2-0.8MPa，吹氧量1500-3000Nm3/h。
9.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，步骤(2)所述渣面、金属层控制方法具体步骤为：
一个冶炼周期开始后，熔池第1次升至2000-2500mm后，打开排渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm；熔池第2次升至2000-2500mm后，开金属排口排放金属，排至渣面1200-1500mm，熔池第3次升至2000-2500mm后，打开排渣口排放炉渣，排至渣面1200-1500mm，熔池第4次升至2000-2500mm后开金属排口排放金属，排至金属层高度100-300mm，以此方式间歇式交替排放炉渣和金属，保证熔体面高度始终大于800mm即可。
10.根据权利要求6所述的冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(2)中参数控制方法如下：
冶炼温度控制：所述排渣口设置温度监控装置一套，实时在线检测熔体温度，根据测温结果实时反馈，加减燃料煤和喷枪柴油喷吹速率调整冶炼温度；
渣型控制：从所述排渣口取渣样，用荧光分析仪快速测量炉渣化学成分，以化验分析结果为参考依据，Fe/SiO2超过1.6时，增加所述石英石加入量以降低Fe/SiO2；Fe/SiO2小于1.4时，扣减所述石英石加入量升高Fe/SiO2；将Fe/SiO2稳定控制在1.4-1.6；同理，通过加减所述石灰石配料量，将炉渣CaO含量控制在3-5％；
磁性铁控制：每4h从所述排渣口取渣样，用磁性分析仪测量炉渣Fe3O4含量，Fe3O4含量大于目标值高限，添加应急还原煤将炉渣磁性将至目标值高限以下，Fe3O4含量小于目标值低限时，停止添加应急还原煤；
金属品位控制：利用冶金计算模型计算冶炼所需原料气气量，喷枪将富氧空气调压调速后直接射入熔池深处，富氧空气与熔体进行冶炼反应，并且带动熔体形成旋流场域，未反应完全的熔体和富氧空气向上翻腾，与下落的精矿接触从而完成冶金物理化学反应；实际操作过程中以排放的炉渣、金属化验结果反补冶炼过程控制；
冶炼烟气控制：冶炼过程中通过安装在上升排烟管道距离炉膛反应区行程距离10-20m位置处探测器反馈冶炼条件控制，冶炼含硫烟气收尘后送制酸车间制酸。
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