[發明專利]用于冶金裝置的底吹式噴槍的噴嘴裝置及其應用

在審

• 申請號: 202011643708.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112857053A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 張妍;瑞米·奇亞瓦;張廷安;劉燕;李瑞冰;朱國海;蘭先進
• 申請（專利權）人: 東北大學;喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F27D3/16
• 分類號: F27D3/16;C22B9/05
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發明公開了一種用于冶金裝置的底吹式噴槍的噴嘴裝置及其應用，該噴嘴裝置包括噴嘴體和至少一條第一通道，第一通道設計用于引導所述含氧氣體流向噴嘴體的輸出端，至少一條第一通道是以至少逐段彎曲的或螺旋的方式軸向延伸地貫穿噴嘴體，該第一通道延伸至噴嘴體的輸出端形成噴射孔，含氧氣體通過所述噴射孔離開噴嘴裝置進入冶金裝置中。該噴嘴裝置噴射的含氧氣體以不同方向離開噴嘴，使得每個噴射孔自成旋流反應區，加大了反應面積，提高了含氧空氣的利用率，提高熔池攪拌效果，顯著改善熔池內的化學反應的動力學條件。

技術領域

本發明屬于有色金屬冶煉領域，涉及一種底吹式噴槍的噴嘴裝置及其應用。

背景技術

氧氣底吹熔煉工藝是有色金屬冶煉行業中能耗較低的一種新興工藝。以銅冶煉為例，混合礦料不需要干燥和磨細，由皮帶傳輸連續從爐頂的加料口加入到爐內的高溫熔池中。富氧空氣通過底部氧槍連續送入爐內的銅锍層，氧氣以大量的小氣泡動態地懸浮于熔體中，連續加入的礦料不斷地被迅速氧化及造渣。該工藝過程簡單，原料適應性強，投資低，能源消耗低，噪音低。同時，由于氧濃度高，因此排出的煙氣量少，熱損失少，爐體散熱少，保證了氧氣的充分有效利用，直接排放的尾氣大大減少。

公告號為CN101165196B的中國發明專利披露了這種采用氧氣底吹爐連續煉銅的工藝，硫化銅精礦與熔劑、返回的包括煙塵、渣銅精礦和吹煉爐渣的中間銅物料，經圓盤制粒機混合制粒后，由給料機送至底吹熔煉爐上部的爐子加料口加入爐內，氧氣通過設在爐底與垂線成0至16°角的氧氣噴槍送入爐內進行熔煉反應，混合好的入爐粒料經熔煉生成銅硫和熔煉渣，熔煉溫度為1080至1250℃。底吹熔煉爐中，從吹煉爐底部連續送入富氧空氣，粗銅的氧勢高，有利于As、Sb、Bi等V族元素的脫除，同時降低Fe₃O₄的生成量。底吹爐連續吹煉，爐溫穩定，克服了轉爐周期作業溫度波動過大的缺點，有利于提高吹煉爐的壽命，降低耐火材料消耗和維修工程量，降低煉銅成本。底吹煉銅法的投資少，工藝流程短，原料適應性強。

底吹技術中，常用的氧槍裝置可以是例如公告號為CN200974858Y的中國專利所公開的，這種氧槍由內層套管和外層套管套合而成，內層套管的數量為2至5個，其上設有若干通氣槽，且各個內層套管上設置的通氣孔的數量和面積不同，合理地組織了各層通道的通氣量，保持了適當的氣流速度，同時使得氣流比較分散，增加了氣體與熔體的反應面積，使得供氧壓力明顯降低。但是這類傳統的多層套管氧槍需要控制較大的供氣壓力，才能保證足量的氣體進入熔池，使噴出的氣體與熔體充分接觸，否則熔體極易倒吸入氧槍中，造成氧槍堵塞。

熔池的熔煉過程中，熔體成分非常復雜，熔體的流動狀態并不明確，上述傳統的套管式氧槍的噴嘴的設計，一些入爐礦料難以被迅速卷吸進熔體中，熔池中容易發生噴濺導致加料口堵塞。有鑒于此，如何設計一種新的底吹式噴槍的噴嘴裝置，有效提升氧氣在爐內熔池的攪拌強度和卷吸率，以消除現有技術中的上述缺陷和不足，從而使熔煉底吹爐達到最佳的冶金效果，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于冶金操作中的底吹式噴槍的噴嘴裝置，噴槍從熔池底部插入，在熔煉過程中不斷鼓入含氧氣體，被熔體破碎成小氣泡或者小氣流，以提供熔煉所需的氧化氣氛。同時，噴嘴裝置射出的含氧氣體能夠有效地加強熔池內部的物質流動和卷吸率，通過形成渦旋增大氣液相接觸面積和接觸歷程，加強了傳質作用，具有劇烈的攪拌特性和良好的反應動力學條件。本發明提供的噴嘴裝置可以具有多種應用，典型地可以應用在底吹爐的有色金屬冶煉工藝中。

為了解決熔體卷吸率低和容易飛濺的問題，本發明第一方面提供了一種用于冶金裝置的底吹式噴槍的噴嘴裝置，所述噴嘴裝置包括：

噴嘴體，所述噴嘴體的一端作為輸入端，連接一含氧氣體源，另一相對端為噴嘴體的輸出端；