CN216205210U - 一种磁化还原一体化高效熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁化还原一体化高效熔炼炉，包括横向依次设置的预热段、半熔融段，还包括自上而下依次竖直设置的还原段、强化熔融段、分层段，还原段顶端与半熔融段尾部下端连通，半熔融段尾端与燃烧机供热口连通，还原段的侧壁上设有向内延伸且外部与供粉装置连通的粉煤喷嘴，强化熔融段的侧壁上设有向内延伸的天然气管、重油管及送风管，分层段的上部设有出渣口且下部设有出料口。本实用新型采用横竖分设结构及后添加还原剂，可有效提高热效率和还原效果，通过分设粉煤喷嘴及天然气及重油管，有效解决了传统单一粉煤熔炼温升慢、煤质制约大、难以实现精细控制的问题，具有结构简单、清洁高效、熔炼物料适应性强、易精细稳定控制的特点。

Description

一种磁化还原一体化高效熔炼炉

技术领域

本实用新型涉及冶炼设备技术领域，具体涉及一种结构简单、清洁高效、熔炼物料适应性强、易精细稳定控制的磁化还原一体化高效熔炼炉。

背景技术

黑色和有色金属采冶行业中，炉渣、选矿渣及尾矿等作为金属冶炼、矿山采选过程中产生的固体废物，其数量较为庞大，不仅堆积占地面积广，而且粉尘及渗滤液还会导致严重的环境问题。特别是对于多种伴生的黑色及有色金属矿，冶炼及采选后的炉渣、尾矿中往往含有许多未被利用的金属资源，对其弃置也是一种资源的浪费。但是，由于炉渣及尾矿等物料的有价金属成分复杂、含量低且还往往伴生有重金属，对其直接进行回收存在较大的困难，且经济效益不高。因此，若能妥善处置上述复制成分的物料，充分利用其中有价金属，可实现变废为宝，获得较好的经济价值，还能减轻其对环境产生的危害；若不能妥善处置，不仅造成资源浪费，其中的重金属通过自然渗透、雨水冲刷等形式，进入自然的土壤、水体中等，造成环境污染。

目前，对于复杂成分物料的回收利用技术主要有磁选法、传统的鼓风炉还原法、熔池熔炼还原法以及湿法酸浸工艺等。其中，磁选法仅能回收物料中的磁性铁，对于尾矿中非磁性铁及其它金属的回收和富集作用很少研究，很多有价资源没有得到重视。湿法酸浸工艺以无机酸或有机酸作为浸出剂，浸出液通过置换、沉淀以及选矿等手段回收有价金属，存在流程长、操作复杂以及废水处理困难等问题，较难大规模推广应用。熔池熔炼还原法对原料一般要求品位较高、杂质含量低等，存在原料适应性差等缺点，故一般的复杂成分物料不作为熔池熔炼原料；此外，现有的熔池熔炼一般采用单一的煤粉或天然气作为燃料及还原剂，单一的煤粉由于升温慢且由于煤质的影响，难以实现冶炼过程的精细控制，而单一的天然气虽然升温较快，但需要在物料中预混煤粉作为还原剂，而物料中过早混入煤粉，又会导致在升温阶段煤粉过早消耗，影响熔池中还原段的还原效果。传统的鼓风炉还原法具有原料适应性好、成本低、操作简单等优势，但也存在密闭较差，易造成大气污染；实收率低，经济效果较差；鼓入的空气燃烧效率较低，生产效率较低；且烟气中二氧化硫浓度低，后续烟气脱硫困难，烟气难以达标排放等问题。

因此，研究一种能够广泛适应不同的复杂成分物料，以清洁高效、有价金属实收率高、易于精细控制熔炼过程的熔炼设备，对于金属资源的有效利用具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、清洁高效、熔炼物料适应性强、易精细稳定控制的磁化还原一体化高效熔炼炉。

本实用新型的研究装置是这样实现的：包括横向依次设置的预热段、半熔融段，还包括自上而下依次竖直设置的还原段、强化熔融段、分层段，所述还原段的顶端与半熔融段的尾部下端连通，所述半熔融段的尾端与燃烧机的供热口连通，所述还原段的侧壁上设置有向内延伸且外部与供粉装置连通的粉煤喷嘴，所述强化熔融段的侧壁上设置有向内延伸的天然气管、重油管及送风管，所述分层段的上部设置有出渣口且下部设置有出料口。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型采用横向及竖直结合的炉体结构，可大幅减少设备投资和占地，且横置的预热段及半熔融段可减缓竖直段及燃烧机排出的烟气流速，不仅可以充分利用烟气中的热量预热物料，而且还能降低烟气排放温度，便于后期烟气的冷却，从而能够有效降低能耗。

2、本实用新型的还原剂—煤粉主要通过在还原段添加，既可以作为燃料加热物料，又能避免传统熔炼炉因升温阶段煤粉过早消耗而影响还原效果的问题，使得还原反应更充分，从而有效提高了铁等有价金属的实收率，而产出的炉渣通过水淬还能作为水泥厂原料，实现了固废的综合利用。

3、本实用新型通过在还原段设置粉煤喷嘴，并在强化熔融段设置天然气及重油管，并辅以高压送风，不仅有效解决了传统单一粉煤熔炼温升慢、煤质制约大、难以实现精细控制的问题，而且还能提高烟气中的二氧化硫的浓度，减轻后续烟气处理压力。

4、本实用新型可处理黑色金属及有色金属行业中难选的铁锌铅杂矿、尾矿、矿渣及其它复杂废料，并可根据物料的不同特性，通过灵活调整作业参数，可有效富集其中的铁、锌、铅及贵金属等，从而提高有价金属的综合回收率，因此，对于不同熔炼物料的适应性较强。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：1-预热段，2-半熔融段，3-还原段，4-强化熔融段，5-分层段，6-燃烧机，7-粉煤喷嘴，8-天然气管，9-重油管，10-送风管，11-出渣口，12-出料口，13-隔热层，14-冷却水套，15-烟道，16-进料口，17-加料挡板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型包括横向依次设置的预热段1、半熔融段2，还包括自上而下依次竖直设置的还原段3、强化熔融段4、分层段5，所述还原段3的顶端与半熔融段2的尾部下端连通，所述半熔融段2的尾端与燃烧机6的供热口连通，所述还原段3的侧壁上设置有向内延伸且外部与供粉装置连通的粉煤喷嘴7，所述强化熔融段4的侧壁上设置有向内延伸的天然气管8、重油管9及送风管10，所述分层段5的上部设置有出渣口11且下部设置有出料口12。

所述预热段1及半熔融段2的外围设置有隔热层13或冷却水套14，所述还原段3、强化熔融段4及分层段5的外围设置有冷却水套14。

所述预热段1的首部上端设置有烟道15，所述烟道15的一侧设置有进料口16，所述进料口16沿轴向设置有上下两层的加料挡板17。两层的加料挡板17可以保证加料过程烟气的泄漏，既保护了操作人员的安全，又能有效减少烟气泄漏带来的污染。

所述烟道15与除尘设备连接，所述除尘设备收取的烟尘返回进料口16。

所述天然气管8、重油管9及送风管10分别设置于强化熔融段4的侧壁下部。

所述还原段3的侧壁上部和/或中部环绕间隔设置有若干粉煤喷嘴7。

所述强化熔融段4的侧壁下部环绕均布有至少各两根天然气管8、重油管9及送风管10。

所述天然气管8与天然气供气管路连通，所述重油管9与供油管路连通，所述送风管10与风机的出风口连通。

本实用新型工作原理和工作过程：

如图1所示，将黑色金属和有色金属行业冶炼炉渣及选矿渣、尾矿等按比例混合（必要时进行磨矿），随后作业人员将加料挡板17的上层拉开并插入下层，然后从进料口16加入前述混合的物料，物料堆积在下层的加料挡板17上，之后再插入上层的加料挡板17封堵住进料口16的底部，拉开下层的加料挡板17，物料即在密闭状态下进入预热段1内。物料在炉内自预热段1向半熔融段2内移动，同时，通过生物质燃烧机6向半熔融段2内供热，使半熔融段2内的物料升温至200～500℃，部分矿物挥发进入烟气，预料掉落到还原段3内，完成物料的冶炼过程；其中粉煤通过粉煤喷嘴7喷入还原段3，使还原段3内的物料升温至500～1000℃，确保所需反应气氛及热量，在还原剂粉煤及底部上升的一氧化碳在高温作用下，物料中的有价金属发生剧烈的氧化还原反应，大部分金属还原金属形态，而锌、砷、铟、铅等在此阶段挥发进入烟气，余料进入下部的强化熔融段4内；向强化熔融段4内通入天然气及重油，必要时通入高压空气助燃，使强化熔融段4内的物料升温至1000～1300℃，使尚未氧化还原的金属在此阶段熔化析出，随后落入分层段5内静置使炉渣与金属分层，炉渣通过上部的出渣口11排出，经水淬后作为水泥原料，而底层富集Fe、Pb及Ag等有价金属的高富渣经出料口12排出，作为下一步处理的原料，烟气经预热段1首部的烟道15输送至冷却及除尘脱硫设备，达标后外排，烟尘返回在物料中混合使用。熔炼过程中，冷却水套14中注入循环冷却水对炉壁进行冷却。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于包括横向依次设置的预热段（1）、半熔融段（2），还包括自上而下依次竖直设置的还原段（3）、强化熔融段（4）、分层段（5），所述还原段（3）的顶端与半熔融段（2）的尾部下端连通，所述半熔融段（2）的尾端与燃烧机（6）的供热口连通，所述还原段（3）的侧壁上设置有向内延伸且外部与供粉装置连通的粉煤喷嘴（7），所述强化熔融段（4）的侧壁上设置有向内延伸的天然气管（8）、重油管（9）及送风管（10），所述分层段（5）的上部设置有出渣口（11）且下部设置有出料口（12）。

2.根据权利要求1所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述预热段（1）及半熔融段（2）的外围设置有隔热层（13）或冷却水套（14），所述还原段（3）、强化熔融段（4）及分层段（5）的外围设置有冷却水套（14）。

3.根据权利要求2所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述预热段（1）的首部上端设置有烟道（15），所述烟道（15）的一侧设置有进料口（16），所述进料口（16）沿轴向设置有上下两层的加料挡板（17）。

4.根据权利要求3所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述烟道（15）与除尘设备连接，所述除尘设备收取的烟尘返回进料口（16）。

5.根据权利要求1至4任意一项所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述天然气管（8）、重油管（9）及送风管（10）分别设置于强化熔融段（4）的侧壁下部。

6.根据权利要求5所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述还原段（3）的侧壁上部和/或中部环绕间隔设置有若干粉煤喷嘴（7）。

7.根据权利要求5所述磁化还原一体化高效熔炼炉，其特征在于所述强化熔融段（4）的侧壁下部环绕均布有至少各两根天然气管（8）、重油管（9）及送风管（10）。

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