[發明專利]一種同向旋浮熔煉方法、噴嘴和冶金設備

有效

• 申請號: 201510080267.0
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104634101A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 劉衛東;周松林
• 申請（專利權）人: 陽谷祥光銅業有限公司
• 主分類號: F27B17/00
• 分類號: F27B17/00;F27D3/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李海建

技術領域

本發明涉及有色冶金技術領域，特別涉及熔煉含有銅、鎳、鉛、鋅等金屬硫化物精礦粉得到硫甚至金屬產品的方法及設備。

背景技術

在火法冶金行業，熔煉硫化物精礦就是利用硫化物礦中的硫和鐵與氧反應最終被脫除而得到金屬的過程。火法冶金工藝大致可分為熔池熔煉和空間熔煉兩大類，空間懸浮熔煉的實質就是利用干燥后粉狀硫化物礦的巨大表面積，使物料粒子與氧充分結合，在瞬間(2～3秒)內完成氧化反應。空間懸浮熔煉應用最廣泛的是芬蘭科學家于1949年發明的奧托昆普閃速熔煉，其工藝核心采用的是直流噴射技術，由于受直流特性的影響，生產中常常會出現氧利用率低、煙塵率高、爐襯被沖刷腐蝕嚴重、精礦沒有反應在爐內堆積成生料堆等惡性狀況。隨著冶煉技術向高投料量、高負荷、高氧濃和高作業率的“四高”方向發展，直流噴射技術已越來越難適應現代火法冶金要求。

近年來，旋流噴射技術在火法冶金行業得到了較好的應用，如中國專利(專利號：ZL200910230500.3)中貢獻的方法，但是該方法在生產中遭遇了設備磨損嚴重，精礦流被分選造成反應偏析的狀況；改進的方案如中國專利(專利號：ZL201020284998.X和ZL201110208013.4)中貢獻的方法，這兩種方法都是將精礦完全布置在反應空氣旋流的外圈上，依靠旋流擴張帶動精礦粒子運動形成高速旋轉的混合旋流體并完成氣粒間的傳質、傳熱。然而上述方法在生產實踐中具有以下問題：由于旋流體外卷吸量過大，造成大量反應后的高溫煙氣回流到反應塔頂，造成反應塔頂損耗過快；對于個體精礦粒子，其物理規格、比重、化學成分等性質差異較大，旋流強度可以調節但難以掌控，過小不足以帶動粒子做旋轉運動，過大又會出現飛邊現象而損傷爐體；反應氣體由內向外擴散，在到達料環外圈時，大部分氧已被消耗，造成料環外圈的精礦粒子無法被氧化。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種新的同向旋浮熔煉方法，以解決上述工藝方案中出現的技術問題。

本發明提供了一種實現上述方法的同向旋浮熔煉噴嘴。

本發明提供了一種應用上述同向旋浮熔煉噴嘴的冶金設備。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種同向旋浮熔煉方法，將干燥的粉狀硫化精礦和對應量的含氧氣體噴射到高溫的反應塔的空間中，水平面上呈“風～礦～風”的布置特征；其中：

含氧氣體包括第一含氧氣體和第二含氧氣體：第二含氧氣體以環狀旋轉的方式噴入反應塔中，并在反應塔內高溫和自身受旋轉擴張的作用形成水平漸擴、豎直延伸的鐘罩形旋轉風幕；第一含氧氣體轉化為旋轉射流射入到旋轉風幕的中心，且旋轉風幕和旋轉射流的旋轉方向相同；

經過計量控制的干燥硫化精礦以偏向中心軸線的方向進入旋轉射流和旋轉風幕兩股氣流之間的環狀空間內；

在風幕的中心，高速旋轉的旋轉射流向四周的擴展運動同時卷入硫化精礦和來自反應塔下部的高溫氣流，形成水平方向旋轉擴張、豎直向下的氣粒兩相旋轉射流；旋轉較強的兩相旋轉射流向外進一步的擴張被旋轉較弱的旋轉風幕限制，以阻止飛邊現象的發生，同時補償兩相旋轉射流外圈的氧勢；

在運動的過程中，硫化精礦被高溫煙氣和反應塔內輻射的高溫點燃，與氧氣發生劇烈的燃燒反應并釋放出富含SO₂的煙氣，同時反應生成含锍(或金屬)和爐渣的混合熔融物，最終在反應塔的底部，锍(或金屬)與爐渣分離，完成冶金過程。

優選的，所述的第一含氧氣體和第二含氧氣體是同一種反應氣體，具有相同的壓力、溫度和含氧量，其所含氧量為25％～95％(wt)。

優選的，所述的第一含氧氣體和第二含氧氣體中所含氧的和是硫化精礦反應所需總量，分配比例是20％～80％(體積比)。

優選的，所述的旋轉射流的旋流強度≥0.5；所述的旋轉風幕的旋流強度≤0.3。

優選的，所述的干燥粉狀硫化精礦是指含有Cu、Ni、Pb和/或Zn金屬硫化物的分選礦物。