CN2854470Y

CN2854470Y - 侧吹沉没熔池熔炼炉

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Publication number: CN2854470Y
Application number: CN 200520100035
Authority: CN
Inventors: 彭明求; 缪兴国; 缪尔康
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-12-19

Abstract

本实用新型涉及一种侧吹沉没熔池熔炼炉，包括进料口、液渣进料口、喷枪、放金属口，溜槽、活动前床、放渣口，渣溜槽，炉体水套、上升烟道，炉底耐火砖，炉底水套，千斤顶支承。炉壳全部由水套组装而成，进料口位于炉端水套上，喷枪安装在沿炉子长方向的最下层水套上，两面对称安装，喷枪口向炉底倾斜，放金属口与炉底相平，放渣口位于放金属口的对面，炉底水套水平放置在千斤顶支承上，本实用新型是将通用的熔池熔炼炉特征同烟化挥发炉特征进行一体化整合，将这两种熔炼炉的工艺过程控制进行一体化整合，设计出这种熔炼炉来取代上述两种熔炼炉的功能，既能还原熔炼产出粗金属，又能贫化炉渣，使其达到抛弃的程度，具有设备投资省、工艺流程短、生产成本低、以利计算机控制的优点。

Description

侧吹沉没熔池熔炼炉

(一)、技术领域：本实用新型涉及一种有色金属的火法粗炼熔炼炉。

(二)、背景技术：

在火法冶炼粗锡的过程中，目前使用的熔炼炉有两类：一类是将锡精矿(Sn40～70％)还原熔炼，产出粗锡金属(Sn＞90％)和含锡炉渣(Sn10％±)的熔炼炉，通称还原熔炼炉，普遍应用的有反射炉和澳斯麦特炉等；另一类是处理低品位锡炉渣(Sn10％±)，产出含锡烟尘(Sn55～65％)和弃渣(Sn＜0.2％)的熔炼炉，普遍应用的是烟化炉。

反射炉由炉壳、炉底土垫层、耐火砖反拱层及镁、铁烧结层和火仓等构成，炉床面积从几平方米到上百平方米。熔炼时将物料静止置于炉床内，火焰从炉料表面上方通过，通过辐射传热方式达到熔化物料的目的。目前反射炉已成为炼锡的主要设备，其产锡量占世界总产量的60-70％。锡精矿反射炉还原熔炼的主要优点：一是对原料的适应性强，即对精矿的粒度和水分无特殊要求；二是对燃料无特殊要求；三是投资少，操作简单；四是熔炼过程中物料处于静止状态，故反射炉的烟尘率仅为12-14％。但是，作为还原熔炼设备，反射炉的缺点也是显而易见的：一是因为辐射传热方式，故其热效率仅为20-30％，因而燃料消耗高；二是机械化程度低，劳动强度大；三是烟气无组织排放严重，对环境污染大；四是占地面积大，耐火材料消耗大；五是处理能力低，仅为1-1.4t/m²·d。

澳斯麦特炉是固定垂直放置，顶部有锥形收口的圆筒型炉，炉子内壁全部衬砌优质镁铬耐火砖，炉顶为倾斜的平板钢壳，内衬带钢纤维的高铝质浇注耐火材料，其上分别开有喷枪口、进料口、备用烧嘴口和取样观察口，在炉子底部则分别开有相互成90°角配置的锡排放口和渣排放口，放渣口比放锡口高出200mm。澳斯麦特炉熔炼技术的实质是：将一根多层同心的喷枪，由顶部插入炉膛内的熔体之中，空气和燃料从喷枪末端喷入熔体，在炉内造成一个翻腾的熔池表面，炉料由顶部加料口直接加入熔池之中，通过调整供给喷枪的风煤比例，来控制炉内的熔炼温度和还原气氛，达到熔炼粗锡的目的，因此它被称之为“顶吹沉没喷枪”熔炼技术。2000年云锡公司用澳斯麦特炉熔炼技术建成了处理60000吨锡精矿，生产25000吨精锡的生产流程。其澳斯麦特炉外型尺寸为Φ4200*9500mm，炉膛尺寸Φ3400*9000mm，熔池面积为9m²。澳斯麦特炉熔炼技术的优点：一是对炉料形态无特殊要求，炉料准备工作简单；二是整个系统处于密闭状态，便于对烟气的处理，对环境污染小；三是喷枪直接插入熔体内加热，故热效率高达40-60％；四是熔炼强度大，处理能力可达18-20t/m²·d。但其缺陷也很突出：一是设备投资大，云锡公司的澳斯麦特炉工程投资达2亿元，中小企业难以实施；二是喷枪要垂直升降，因此主厂房高达56m，基建投资大；三是由于熔体处于强烈的搅拌状态，炉体的耐火材料腐蚀严重，半年就要更换，影响了成本和作业率；四是由于喷枪是靠套筒风冷却，冷却强度有限，故喷枪插入熔体的部份，易被高温熔体所腐蚀，喷枪检修频繁，8-12小时就要修理一次；五是由于采用从炉顶进料的方式，进料平台标高达20m，能耗增加；六是炉料在炉内落差达9m，而炉料和烟气是逆向运行，很多细粒炉料还未能到达熔池就被烟气带入收尘系统，所以烟尘率高达25％以上，从而降低了直接回收率。七是由于选用的风机压力高达0.24MPa，且喷枪要经常提出炉外检修，因而设备噪声达90分贝以上。

由于锡冶炼的特点，通过以上熔炼设备产出的锡炉渣，含锡一般是10％左右，达不到能够抛弃的程度，因此必须对锡炉渣进行贫化，以进一步回收其中的锡。目前贫化锡炉渣的方法有两种，一种方法是进行二次还原熔炼，即在锡炉渣中加入较多的还原剂，使锡还原的同时，铁也还原，产出铁锡合金而回收锡。但这种方法的弃渣含锡一般都达1-3％，效果并不十分理想；另一种方法是对低品位锡炉渣(Sn10％±)经烟化炉硫化挥发处理，弃渣含Sn＜0.2％。这就是锡粗炼的第二个阶段，即锡炉渣的贫化阶段。

烟化炉硫化挥发早在本世纪30年代就提出来了，它是利用物料中锡、铅等有色金属的硫化物易挥发的特点，在1150-1280℃时，在加入硫化剂的条件下，锡等有色金属以硫化物的形态挥发而富集于烟尘中。1963年云锡公司采用烟化炉硫化挥发处理锡炉渣成功，1972年又采用烟化炉硫化挥发处理锡中矿成功。这样就突破了传统的选矿和冶金技术的局限性，解决了选矿和冶炼精矿品位、回收率的矛盾，使云锡公司锡的选冶总回收率提高了10％。烟化炉炉体由全水套组成，以4m²烟化炉为例，炉体高5.44-6.8m，炉宽2.14-2.52m，熔池深度为0.88-1.14m，放渣口距炉底高200mm，处理能力可达18-30t/m²·d。烟化炉已经成为处理多种含锡物料的有效设备，如锡中矿、含锡炉渣、烟道灰、硬头、废炉底渣等，只要含锡在2％以上的物料都可以送烟化炉处理，最终弃渣含Sn＜0.2％。由于烟化炉的入炉原料中锡的形态是氧化物，其产出物中锡的形态还是氧化物，只是含锡的品位提高了，所以烟化炉硫化挥发过程，严格来说是个火法选矿富集过程，烟化炉虽属冶金炉，但干的却是选矿的活。

综上所述，反射炉和澳斯麦特炉等还原熔炼炉处理的是锡精矿，产出的是粗锡金属和含锡炉渣；烟化炉处理的是含锡炉渣，产出的是锡烟尘和弃渣，锡烟尘返回还原熔炼炉作原料。这两种熔炼炉的功能和使命各不相同，互为依存，缺一不可，都是锡粗炼过程中必需配备的熔炼炉设备。反射炉等还原熔炼炉和烟化炉只能完成各自一半的功能，因而，需要这两种不同性能的炉子来完成锡粗炼过程。故现有的锡粗炼工艺流程长；设备投资大；冶炼成本高；中间产品积压多，流动资金占用大。

(三)、发明内容：

1、发明目的：设计一种侧吹沉没熔池熔炼炉，将通用的熔池熔炼炉特征同烟化挥发炉特征进行一体化整合，将这两种熔炼炉的工艺过程控制进行一体化整合，研究设计出这种熔炼炉来取代上述两种熔炼炉的功能，既能还原熔炼产出粗金属，又能贫化炉渣，使其达到抛弃的程度，以实现设备投资省、工艺流程短、生产成本低、以利计算机控制的目的。

2、发明内容：图1、2、3是本实用新型的组成结构图，包括进料口1、液渣进料口2、喷枪3、放金属口4，溜槽5、活动前床6、放渣口7，渣溜槽8，炉体水套9、上升烟道10，炉底耐火砖11，炉底水套12，千斤顶支承13。炉壳全部由水套组装而成，进料口位于炉端水套上，离熔池液面高度1.2-1.6m，其直径80-120mm，与垂直线成30-50度夹角，喷枪安装在沿炉子长方向的最下层水套上，两面对称安装，离炉底高度400-600mm，喷枪口向炉底倾斜，下斜角β为3-6度，喷枪内径为20-35mm，喷枪之间的间距180-280mm，放金属口与炉底相平，以保证进入硫化挥发作业之前，能把炉内的金属全部放出，放渣口位于放金属口的对面，距炉底高400-500mm，上升烟道设置在熔池纵向中心线靠放渣口一边，放金属口、溜槽、活动前床以及放渣口、渣溜槽与熔池同处于一横向中心线上，炉底水套水平放置在千斤顶支承上，承受着炉体的重量，炉床面积1-12m²处理能力为17-21t/m²·d。

进料装置可根据实际需要设计成皮带加料和螺旋给料，该熔炼炉可设计成竖式矩形或圆形，也可设计成卧式矩形，放金属口可设计成间断式或连续式。

以粉煤作燃料，它的配料系统、给料装置和燃料燃烧均具有智能控制功能，可根据实际需要进行程序设定，调节给料量、风量、粉煤量和熔炼温度。

3、本实用新型与公知的粗炼设备相比较，具有以下优点及积极效果：

1)集熔炼粗金属和贫化炉渣两种火法冶炼过程于同一炉体，分步完成火法还原熔炼与火法选矿富集过程，简化了粗金属冶炼工艺流程；实现了火法熔炼与火法选矿的一体化作业，燃料消耗、作业工时等生产费用大幅减少，冶炼生产成本可降低20-40％；将两套熔炼炉系统简化为一套熔炼炉系统，节省了设备投资。

2)熔炼强度高，处理能力可达17-21t/m²·d以上，比反射炉的处理能力高出10-15倍，与澳斯麦特炉的处理能力相当，在相同处理量的情况下，与反射炉相比，设备占地面积小。

3)4m²熔池就有16根侧吹喷枪，与澳斯麦特炉的9m²熔池才有一个顶吹喷枪相比较，更易控制炉内的熔炼温度和气氛；喷枪是穿过炉侧的水套进入熔池的，由于有冷却水的保护，所以喷枪接触熔体的部份能自动挂渣保护，它不会像澳斯麦特炉的喷枪一样被高温熔体所腐蚀，从而免除了喷枪的维护；喷枪是固定在炉体水套上，因而安装简捷，操作方便，避免了像澳斯麦特炉的顶吹喷枪一样频繁起吊，车间最高只需12-14m，就能满足工艺要求，从而降低了工程造价。

4)采用炉侧进料，进料平台的标高只有5-6m，降低了能耗；物料一进入炉内，马上就会被熔体所包裹，杜绝了物料和烟气的逆向运行，所以其烟尘率比澳斯麦特炉降低了6-8％。

5)炉体是由冷却水套组成，水套内壁焊有挂渣丁，物料熔化后，水套内壁能挂渣20-40mm，从而自动保护了水套钢板不受高温熔渣的腐蚀，所以侧吹沉没熔池熔炼炉不消耗贵重的耐火材料。炉底的一层耐火砖因有炉底水套的保护，每年才更换一次。

6)侧吹沉没熔池熔炼炉选用的风压为0.06-0.08MPa，且喷枪是固定在炉侧水套上，熔炼时喷枪出口沉没在熔体之中，所以侧吹沉没熔池熔炼炉生产现场的噪声小于70分贝。

7)侧吹沉没熔池熔炼炉结构简单，操作方便，故其计算机自动控制比澳斯麦特炉更为简练。操作机械化程度高，可大幅度减少操作人员，提高劳动生产率。

(四)、附图说明：

图1是竖式矩形熔炼炉的主视图，也是图3的A-A剖视图，图中1是进料口、2是液渣进料口、3是喷枪、4是放金属口，5是溜槽、6是活动前床、7是放渣口，8是渣溜槽，9是炉体水套、10上升烟道，11是炉底耐火砖，12是炉底水套，13是千斤顶支承；图2是侧视图，也是图3的B-B剖视图；图3是俯视图也是图1的的C-C剖视图；图4、5是实施例2、3竖式圆形熔炼炉的主视图和俯视图，图4为图5的E-E剖视图，图5为图4的D-D剖视图；β为喷枪中心线与水平线之间的夹角。

(五)、具体实施方式

实施例1、竖式矩形侧吹沉没熔池熔炼炉熔炼锡精矿产出粗锡

1、实施条件：

炉体结构参数：炉床面积4.0m²，炉高7.2m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径32mm，喷枪数量16个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm，喷枪燃烧能力为1225Kg/h，日处理物料量84t，燃料是粉煤，鼓风压力0.06-0.08Mpa，一次风压0.04-0.06Mpa，风量为2850-3013m³/h；二次风压0.06-0.08Mpa，风量为6500-7032m³/h。

2、实施结果：

炉内熔池熔炼温度：(1)熔化阶段1000-1100℃；

(2)弱还原阶段1100-1200℃；

(3)强还原阶段1200-1250℃；

(4)硫化挥发阶段1250-1350℃；

炉膛烟气出口温度：(1)熔化阶段900-1000℃；

(2)弱还原阶段1000-1100℃；

(3)强还原阶段1100-1200℃；

(4)硫化挥发阶段1200-1250℃；

烟气在炉膛内的停留时间≥3.2s；

燃料燃烧热利用率≥60％；

锡直收率≥80％；

锡入烟尘率≤12％；

抛渣锡品位≤0.2％；

实施例2、竖式圆形侧吹沉没熔池熔炼炉熔炼锡精矿产出粗锡，如图4、5所示

1、实施条件：

熔炼炉设计参数：炉床面积2.1m²，炉高6.8m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径28mm，喷枪数量12个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm，喷枪燃烧能力为620Kg/h，日处理物料量42t，燃料是粉煤，鼓风压力0.06-0.08Mpa，一次风压0.04-0.06Mpa，风量为1200-1451m³/h；二次风压0.06-0.08Mpa，风量为3100-3385m³/h。

2、实施结果：

炉内熔池熔炼温度：(1)熔化阶段1000-1100℃；

(2)弱还原阶段1100-1200℃；

(3)强还原阶段1200-1250℃；

(4)硫化挥发阶段1250-1350℃；

炉膛烟气出口温度：(1)熔化阶段900-1000℃；

(2)弱还原阶段1000-1100℃；

(3)强还原阶段1100-1200℃；

(4)硫化挥发阶段1200-1250℃；

烟气在炉膛内的停留时间≥3.2s；

燃料燃烧热利用率≥60％；

锡直收率≥80％；

锡入烟尘率≤12％；

抛渣锡品位≤0.2％；

实施例3、竖式圆形“侧吹沉没熔池熔炼炉”熔炼铅精矿产出粗铅，如图4、5所示

1、实施条件：

熔炼炉设计参数：炉床面积2.1m²，炉高6.8m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径28mm，喷枪数量12个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm，喷枪燃烧能力为620Kg/h，日处理物料量42t，燃料是粉煤，鼓风压力0.06-0.08Mpa，一次风压0.04-0.06Mpa，风量为1451m³/h；二次风压0.06-0.08Mpa，风量为3385m³/h。

2、实施结果：

炉内熔池熔炼温度：(1)熔化阶段1000-1100℃；

(2)弱还原阶段1100-1200℃；

(3)强还原阶段1200-1250℃；

(4)氧化挥发阶段1250-1350℃；

炉膛烟气出口温度：(1)熔化阶段900-1000℃；

(2)弱还原阶段1000-1100℃；

(3)强还原阶段1100-1200℃；

(4)氧化挥发阶段1200-1250℃；

烟气在炉膛内的停留时间≥3.2s；

燃料燃烧热利用率≥60％；

铅直收率≥80％；

铅入烟尘率≤8％；

抛渣铅品位≤2％；

3.竖式圆形侧吹沉没熔池熔炼炉可代替鼓风炉熔炼铅精矿具有明显的优势，它既发挥了鼓风炉炼铅的优点，又克服鼓风炉冶炼的缺陷：

实施例4、竖式矩形侧吹沉没熔池熔炼炉熔炼硫化铜精矿产出冰铜

1、实施条件：

熔炼炉设计参数：炉床面积4.0m²，炉高7.2m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径32mm，喷枪数量16个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm，喷枪燃烧能力为1225Kg/h，日处理物料量84t，燃料是粉煤，鼓风压力0.06-0.08Mpa，一次风压0.04-0.06Mpa，风量为3013m³/h；二次风压0.06-0.08Mpa，风量为7032m³/h。Fe/SiO₂ 1.1～2.1；CaO为熔炼渣的4～6％，熔炼渣贫化电炉2000KvA。

2、实施结果：

炉内熔池熔炼温度：(1)熔炼阶段1100-1200℃；

(2)贫化渣阶段1200-1250℃；

炉膛烟气出口温度：(1)熔炼阶段900-1000℃；

(2)贫化渣阶段1000-1100℃；

烟气在炉膛内的停留时间≥3.2s；

燃料燃烧热利用率≥60％；

铜直收率≥80％；

铜入烟尘率≤4％；

渣含铜品位≤0.5％；

锍品位40～55％；

炉渣Fe/SiO₂1.2～1.5；

炉渣SiO₂/CaO 5～6；

炉渣含Fe₃O₄7～11％；

铜冶炼回收率≥97％。

Claims

1、一种侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：包括进料口(1)，液渣进料口(2)，喷枪(3)，放金属口(4)，溜槽(5)，活动前床(6)，放渣口(7)，渣溜槽(8)，炉体水套(9)，上升烟道(10)，炉底耐火砖(11)，炉底水套(12)，千斤顶支承(13)，炉壳全部由水套组装而成，进料口位于炉端水套上，喷枪安装在沿炉子长方向的最下层水套上，两面对称安装，喷枪口向炉底倾斜，放金属口与炉底相平，放渣口位于放金属口的对面，上升烟道设置在熔池纵向中心线靠放渣口一边，放金属口、溜槽、活动前床以及放渣口、渣溜槽与熔池同处于一横向中心线上，炉底水套水平放置在千斤顶支承上。

2、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：所述炉壳水套由16-18块组装而成。

3、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：所述进料口离熔池液面高度1.2-1.6m，其直径80-120mm，与垂直线成30-50度夹角。

4、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：所述喷枪离炉底高度400-600mm，下斜角β为3-6度，喷枪内径为20-35mm，喷枪之间的间距180-280mm。

5、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：所述放渣口距炉底高400-500mm。

6、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：所述炉底水套水平放置在6-8个千斤顶支承上。

7、根据权利要求1-6中任一项所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：该熔炼炉设计成竖式矩形、竖式圆形或卧式矩形。

8、据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：日处理物料量84t竖式矩形熔炼炉设计参数为炉床面积4.0m²，炉高7.2m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径32mm，喷枪数量16个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm。

9、根据权利要求1所述的侧吹沉没熔池熔炼炉，其特征在于：日处理物料量42t竖式圆形熔炼炉设计参数为炉床面积2.1m²，炉高6.8m，炉床能力21t/m²·d，喷枪直径28mm，喷枪数量12个，喷枪倾角6°，喷枪中心距280mm。