CN1481447A - 用于把固体材料和氧化气体输送到悬浮冶炼炉中的方法和装置 - Google Patents

用于把固体材料和氧化气体输送到悬浮冶炼炉中的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将至少包含有硫化金属精矿物的精分离固体和含氧氧化气体输送到悬浮冶炼炉中的装置,所述装置包括用于将固体和氧化气体导入到悬浮冶炼炉中的部件。根据本发明,在悬浮冶炼炉的送料孔(7)中,其中固体(2)和氧化气(3)通过该送料孔输送到悬浮冶炼炉的反应室(1)中,安装有用于包含固体(2)和氧化气(3)的悬浮物的悬浮物形成室(5,11),在该室中,固体(2)和至少部分的氧化气(3)可被混合,以便在它们流入到悬浮冶炼炉的反应室(1)中之前形成悬浮物。

Description

用于把固体材料和氧化气体输送到 悬浮冶炼炉中的方法和装置
本发明涉及一种装置,其用于将至少包含有精分离的硫化金属精矿物的精分离固体材料与含氧氧化气一起输送到悬浮冶炼炉中。
在精分离硫化金属精矿物如铜、镍和铅的冶炼中,通常使用包含下列元件的悬浮冶炼炉:垂直反应炉体和垂直废气上气道,二者通过水平沉降槽相互连接。金属精矿物的冶炼主要发生在垂直反应炉体,其中金属精矿物、含氧气体,造渣剂以及从过程循环所获得的烟尘输送到其顶部。在悬浮冶炼炉的沉降槽中,熔化的输送材料由于冶炼反应产生至少两个熔融相:炉渣相和硫化物不纯金属(sulphidic matte)相。此外,由于所选冶炼条件的原因,在炉渣相下面可能产生熔融生金属相,而不是硫化物不纯金属相。
为了使输送到悬浮冶炼炉的各成分之间更好地发生反应,即固体材料、精矿物、造渣剂和烟尘以及含氧气体之间的反应,人们改进了精矿燃烧器,从而使得固体和气体相互反应。在美国专利US 4392885中描述了这种类型的燃烧器,其中气体主要通过径向隔离壁被分割成三股或更多股支流,支流接着基本上从各个方向被引向固体材料,该固体材料是从装置中部输入的,从而进行冶炼反应。美国专利US5133801描述了该类型的另外一种精矿燃烧器,其中部分含氧气体在固体材料流通的中间段导入,从而使固体材料在两股分开的气体流之间流入悬浮冶炼炉。类似的燃烧器还在美国专利US 5358222,5362032,5542361和5674310的例子中得到描述。在这些精矿燃烧器中,固体材料与含氧气体的混合并且燃烧,这些过程发生在悬浮冶炼炉反应炉体的同一空间中。燃烧在混合开始后随即开始,相差非常微小的程度,即就在固体材料与含氧气体接触的一瞬间,就达到了固体材料的燃点。在该初始阶段,反应中存在过量氧气,因而固体材料中发生强过氧化。由于悬浮冶炼炉中冶炼过程的调整是基于氧气的不足,因此到过程的末期,没有足够的氧气剩下,部分固体材料就被欠氧化地保留下来。过氧和欠氧燃烧的产品在熔融炉渣相和位于反应炉底部的不纯金属相中一起反应。然而,燃烧产物中那些最为精分离、同时最为氧化的部分并未参与该反应,而是继续这样伴随气体进入悬浮冶炼炉的沉降槽。该部分除了其他成份外还包括几乎所有的挥发材料,如铜的挥发部分。
燃烧产物的精分离部分的量约为整个送入悬浮冶炼炉的供应量重量的20%,它包含几乎所有氧化形式的铜和铁。大约一半的所述燃烧产物通过悬浮冶炼炉的上气道继续进入与悬浮冶炼炉相连的废热锅炉,一半的所述燃烧产物留在悬浮冶炼炉的沉降槽和上气道中,位于设置在该悬浮冶炼炉的沉降槽壁和上气道壁上的衬套表面上。燃烧产物从壁的衬套向下流动到位于沉降槽中的熔融炉渣相表面上。因而,熔融炉渣相基本上在整个悬浮冶炼炉中与氧化相保持平衡,该氧化相包含了约占25-35%重量的氧化铜。这一平衡条件使炉渣相中的铜成分在整个悬浮冶炼炉中保持较高的水平,尤其是在上气道下方,在那里熔融炉渣相通常要被排出悬浮冶炼炉。
有多种尝试来减轻氧化反应的不均匀性,例如通过美国专利US4493732中所描述的装置,其中要冶炼的微粒与反应气在一特定的混合区以一定的当量配比相混合,以产生过压悬浮物。所述悬浮物再通过加速喷嘴送入反应空间,在那里从悬浮输送物的外侧还输送有反应气,以便使悬浮物达到燃点。然而,使用这种过压悬浮物由于有爆炸的危险而不利。
本发明的目的是消除现有技术的缺点,获得一种用来输送精分离固体和含氧气体到悬浮冶炼炉中的改进装置,在该装置中,输送料的燃烧产物变得比过去更均匀。本发明的基本新颖特征在随附的权利要求中列出。
在根据本发明的用于输送固体和氧化气体到悬浮冶炼炉中的装置中,至少部分的输送到悬浮冶炼炉中的含氧气体与输送到悬浮冶炼炉中的精分离固体材料相接触,以便在氧化气体和精分离固体流入悬浮冶炼炉的反应室之前,产生基本均匀的悬浮物。为了防止悬浮物燃烧,在悬浮物到达悬浮冶炼炉的反应室的时候,悬浮物流速保持在基本高于悬浮物燃烧速率的程度。
在根据本发明的装置中,为了将固体和氧化气输送到悬浮冶炼炉中,精分离固体材料通过精矿物输送管道送料,该精分离固体材料至少包含有一些硫化金属精矿物和造渣剂,但同时也包含有冶炼过程中散布的烟尘,以及可能的要输送到悬浮冶炼炉的硫化物不纯金属。精矿物输送管道进一步与悬浮物形成室机械相连。在精矿物输送管道中,靠近悬浮物室的接合端处可安装一精矿物分配器,将输送进悬浮冶炼炉的固体材料分送到悬浮物形成室的壁。还有至少部分的、输送到悬浮冶炼炉并包含空气、富氧气体或氧气的氧化气体通过安装在悬浮物形成室壁中的喷嘴被导入悬浮物形成室。进一步地,悬浮物形成室在与精矿物输送管道相对的端部处连接到悬浮冶炼炉的送料孔上,从而使得由固体和氧化气构成的悬浮物具有从悬浮物形成室直接流向悬浮冶炼炉反应室的自由通道。
悬浮物形成室构成一个腔室,在其壁上安装有至少一级、但最好是多级的喷嘴,它们设置在距反应室的孔口的不同距离处。为了获得均匀的的悬浮物,在距悬浮冶炼炉反应室的送料孔基本上相同的距离处,在悬浮物形成室壁的两侧安装有若干喷嘴,从而使设置在距悬浮冶炼炉反应室孔口基本上相同距离处的喷嘴彼此之间最好也相距基本相同的距离。在悬浮物形成室壁中,喷嘴最好安装成这样,从而使设置有喷嘴的区域至少占80%,最好占悬浮物形成室壁总长度的90%。
安装在悬浮物形成室壁中的喷嘴设置成这样,从而使设置在距悬浮冶炼炉的反应室的孔口基本相同距离处的喷嘴相对于悬浮物流动方向的喷嘴角基本相同,但相对于悬浮物流动方向的喷嘴角的尺寸逐渐减小,安装在最靠近悬浮冶炼炉反应室孔口处的喷嘴角尺寸最小。喷嘴最好是安装在悬浮物形成室的壁中,这样从喷嘴流出的气体基本上以径向形式朝向悬浮物形成室的中部。喷嘴也可安装成这样,从而使得至少部分喷嘴沿切线方向朝向相邻的喷嘴,在这种情况气体可至少部分地流向悬浮物形成室壁。
安装在悬浮物形成室壁中的喷嘴相对于悬浮物流动方向的喷嘴角最好在30-90°的范围内变化,从而使得喷嘴角在悬浮物形成室的固体送料端处为最大,在悬浮物形成室的悬浮物流入悬浮冶炼炉反应室端处为最小。相对于悬浮物流动方向的喷嘴角最好在固体送料点处为最大,这是因为在这种情况下氧化气最好迅速与固体混合,其中,该固体是在靠近悬浮物形成室壁附近处引入的。由于喷嘴角尺寸随其朝向悬浮冶炼炉反应室靠近而减小,这有利于使悬浮物流速保持足够高,从而在悬浮物到达悬浮冶炼炉的反应室之前其不会被点燃。
根据本发明,要输送到悬浮冶炼炉的悬浮物的形成室的横截面最好基本上为圆形,并以基本上垂直的位置安装,这样固体在悬浮物形成室的顶端送入,所形成的悬浮物在悬浮物形成室的底端移出。此外,相对于输送到悬浮物冶炼炉的氧化气的流动方向,悬浮物形成室最好这样安装,从而使氧化气的流通基本上是在各方向上环绕悬浮物形成室而进行。这样氧化气就能够以基本上均匀的形式通过壁两侧所设置的喷嘴畅通地流入悬浮物形成室。
所采用的悬浮物形成室还可以是形状基本上为环形的腔室,在这种情况下,输送到悬浮冶炼炉的氧化气分两批导入悬浮物形成室:一部分输送到悬浮物形成室的氧化气通过安装在悬浮物形成室内壁中的喷嘴导入悬浮物形成室,一部分氧化气则通过安装在悬浮物形成室外壁中的喷嘴导入。
本发明以下可参考附图得到更具体的描述,其中
图1以部分横截面的示意性侧视图形式表示了本发明的优选实施例,以及
图2以部分横截面的示意性侧视图形式表示了本发明的另一优选
实施例。
根据图1,在悬浮冶炼炉的反应室1的顶部,安装有用来输送固体2和氧化气3进入悬浮冶炼炉中的管道。在固体从管道2导入到悬浮冶炼炉的反应室之前,固体先传输到悬浮物形成室5中,该形成室与管道2机械连接,且形状基本上为圆形。在悬浮物形成室5的壁中,安装有喷嘴6,从管道3流出的氧化气通过该喷嘴被导入到悬浮物形成室5中。喷嘴6相对于悬浮物流动方向8的喷嘴角是逐渐减小的,从而使得位于最靠近悬浮冶炼炉的反应室1处的喷嘴角最小。悬浮物形成室5在其与管道2相对的端部处与悬浮冶炼炉的反应室1的送料孔7相连接。因此悬浮物形成室5中所形成的悬浮物具有了直接流入悬浮冶炼炉的反应室1的自由通道。
根据图2的实施例与图1所示的结构略有不同,其中悬浮物形成室11的横截面基本上为环形,在这种情况,悬浮物形成室11就构成有外壁12和内壁13。外壁12和内壁13上都设有喷嘴,以便将要输送到悬浮冶炼炉的氧化气导入到悬浮物形成室11中。从管道3流出的部分氧化气沿管子14导入到悬浮物形成室11的内壁13上,并进一步通过喷嘴6进入到悬浮物形成室11中。

Claims (10)

1.一种将包含了至少硫化金属精矿物的精分离固体、以及含氧氧化气体输送到悬浮冶炼炉的装置,所述装置包括用于将固体和氧化气体导入悬浮冶炼炉的部件,其特征在于,在悬浮冶炼炉的送料孔(7)中,其中,固体(2)和氧化气(3)通过该送料孔输送到悬浮冶炼炉的反应室(1)中,安装有用于包含固体(2)和氧化气(3)的悬浮物的悬浮物形成室(5,11),在该室中,固体(2)和至少部分的氧化气(3)可混合,以便在它们流入悬浮冶炼炉的反应室(1)之前形成悬浮物。
2.根据权利要求1的装置,其特征在于,在悬浮物形成室(5,11)的壁中,安装了距悬浮冶炼炉反应室的送料孔(7)不同距离的喷嘴(6),以便将氧化气导入悬浮物形成室(5,11)。
3.根据权利要求1或2的装置,其特征在于,安装在悬浮物形成室(5,11)的壁中、距悬浮冶炼炉的反应室的送料孔(7)基本上相同距离的喷嘴(6),彼此之间也以基本上相同的距离安装。
4.根据权利要求1、2或3的装置,其特征在于,安装在悬浮物形成室(5,11)的喷嘴(6),其相对于悬浮物流动方向(8)的喷嘴角在30-90度的范围内。
5.根据前述任一权利要求的装置,其特征在于,安装在悬浮物形成室(5,11)的壁中的喷嘴(6),其相对于悬浮物流动方向(8)的喷嘴角依赖于喷嘴(6)距悬浮冶炼炉反应室的送料孔(7)的距离。
6.根据权利要求5的装置,其特征在于,安装在悬浮物形成室(5,11)的壁中的喷嘴(6),其相对于悬浮物流动方向(8)的喷嘴角,对于设置在最接近悬浮冶炼炉反应室的送料孔(7)处的喷嘴来说是最小的。
7.根据前述任一权利要求的装置,其特征在于,悬浮物形成室(5,11)中设置了喷嘴(6)的面积,构成了悬浮物形成室(5,11)壁总长度的至少80%。
8.根据前述任一权利要求的装置,其特征在于,悬浮物形成室(5,11)中设置有喷嘴(6)的面积构成了悬浮物形成室(5,11)壁总长度的至少90%。
9.根据前述任一权利要求的装置,其特征在于,悬浮物形成室(5,11)的横截面基本上是圆形。
10.根据前述任一权利要求的装置,其特征在于,悬浮物形成室(5,11)的横截面基本上是环形。
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