一种旋浮冶炼方法及旋浮冶炼喷嘴技术

本发明专利技术公开了一种旋浮冶炼方法，将精矿与返料分开喷入反应塔，使得相应空间内的热量可以全部用来加热精矿与熔剂，不再有返料与精矿分享热量，不再有返料对精矿进行冷却，提高了精矿和熔剂的升温速度和反应速度，利于冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力，不用另外燃烧燃料向喷嘴出口处补充热量，降低了能耗和生产成本；本发明专利技术中返料形成一个冷却隔离幕，一方面将化学热控制在反应塔中间，集中对物料加热；一方面将高温熔融体和烟气控制在反应塔中间，使得与炉壁保持一定的距离，减小高温熔融体和烟气对炉壁的冲刷和腐蚀，提高了闪速炉的使用寿命。本发明专利技术还公开了一种实现上述旋浮冶炼方法的旋浮冶炼喷嘴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有色金属冶炼
，尤其是涉及一种旋浮冶炼方法及旋浮冶炼喷嘴。
技术介绍
在有色金属冶炼行业内，尤其是铜冶炼行业，悬浮闪速冶炼技术是最主要的冶炼技术之一，其工艺原理是:首先将冶金反应所需的气体，通常是富氧空气，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；然后将干燥后的冶金反应所需的固态粉状物料，通常包括精矿、熔剂以及返料，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；固态粉状物料与富氧空气从喷嘴喷出后，相互混合形成气料混合流体，固态粉状物料悬浮在充满富氧空气且具有较高氧势的反应塔内的空间内，使物料粒子与富氧空气中的氧气充分混匀接触，由于固态粉状物料的粒径很小，具有巨大的表面积，使得固态粉状物料与氧气在瞬间(2?3秒)内完成冶金反应，产出相应的冶金产物，达到脱硫脱铁的冶炼目的。由于冶金反应在很短的时间内完成，反应速度很快，故名悬浮闪速冶炼，实现上述悬浮闪速冶炼工艺的冶金炉称作闪速炉。悬浮闪速冶炼包括悬浮闪速熔炼和悬浮闪速吹炼。在铜悬浮闪速熔炼过程中，由熔炼喷嘴喷入反应塔的固态粉状物料主要是铜精矿以及熔剂，通常情况下还有渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料。渣精矿是从熔炼炉产出的熔炼渣中回收金属铜得到的一种富含铜元素的产品，其组分主要是铜、铁和硅的氧化物，其中Cu的质量百分比一般为20%?25%;吹炼渣是吹炼炉产出的渣相，其组分主要是铜、铁和硅的氧化物，其中Cu的质量百分比一般为16%?22%;烟灰，是闪速炉产出的烟气中的固态颗粒，由余热锅炉、沉尘室、电收尘器等设备降温除尘得到，主要是铜的氧化物。往熔炼炉加入渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料主要有两个目的:一个目的是利用熔炼炉强大的冶炼能力回收其中的金属铜，因此，通常将这些再次返回冶金炉二次冶炼的物料称作返料；另一个目的是将渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等作为冷料，吸热降温反应塔内的温度，降低反应塔承受的热负荷。目前，实际生产中，铜精矿、渣精矿、吹炼渣和熔剂是在配料工序完成混匀与干燥，然后再在喷嘴入口处与烟灰混匀，然后从喷嘴的物料通道进入反应塔，实际操作中力求铜精矿、渣精矿、吹炼渣、烟灰和熔剂混合均匀，以利于冶金反应进行与反应完全，通常情况下上述返料占熔炼炉总干矿投料量的15%?25%。自从20世纪40年代悬浮闪速冶炼技术被专利技术时，就采用这种铜精矿与返料混合均匀后一起进入反应塔的供料模式，截止到目前，这种供料模式已经持续应用了将近80年。但是，从喷嘴喷入反应塔后，铜精矿先吸收反应空间内的热量升温，达到反应温度后，与氧气发生冶金反应，然后放出大量的化学热，即先吸收环境中的热量，再向环境中释放热量；渣精矿、吹炼渣和烟灰由于主要成分是氧化物，几乎不再与氧气发生冶金反应，因此不会放热，三者只是单纯的从周围环境或物质中吸热，对反应塔降温。当充分混合均匀的铜精矿、渣精矿、吹炼渣以及烟灰从喷嘴喷入反应塔后，铜精矿吸热升温，而铜精矿周围的渣精矿、吹炼渣和烟灰也在吸收周围环境或物质中的热量，其中包括铜精矿所具有的热量，实际上形成了一边给铜精矿加热，一边给铜精矿降温的局面，加热与冷却并存，从而降低了铜精矿的升温速度，延长了达到反应温度所需时间，降低了闪速炉的生产能力；返料对物料运动轨迹范围内的空间进行吸热降温，降低了相应空间内的环境温度，从而降低了铜精矿的反应速度，由于物料在反应塔内滞留的时间很短，通常只有数秒，减小后的反应速度使得铜精矿等物料反应不完全就落入了反应塔下方的沉淀池，甚至是没有发生反应，容易造成下生料；返料与铜精矿分享运动轨迹范围空间内的热量，导致有限的热量没有被集中用来加热铜精矿，没有用到应该使用的地方，尤其是喷嘴出口处附近的热量，还得另外燃烧燃料向喷嘴出口处补充热量，提高了能耗和生产成本。在铜悬浮闪速熔炼过程中，不同种类的物料粒子是在相同的气体动力下从喷嘴喷出的，其具有相同的初动能，粒子与粒子间的运动轨迹几乎是平行的，使得粒子间的碰撞几率较小，再加上固一固反应的反应速率本身就比较低，两个因素结合导致铜精矿与渣精矿、吹炼渣或烟灰之间的交互反应很少，渣精矿、吹炼渣与烟灰三者之间的交互反应也很少。实际上，反应塔空间内，发生的冶金反应主要是铜精矿与氧气的气一固反应以及部分的造渣反应，铜精矿与渣精矿、吹炼渣或烟灰之间的交互反应主要在沉淀池中进行。综上，渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料在反应塔空间内对冶金反应弊大于利。在铜悬浮闪速吹炼过程中，由吹炼喷嘴喷入反应塔的物料包括冰铜粉、熔剂(石灰和/或石英)以及烟灰，其也存在与上述悬浮闪速熔炼过程相同的返料问题。因此，如何解决返料对冶金反应弊大于利的问题，促进冶金反应进行和反应完全，提高闪速炉的生产能力是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
基于上述说明，本专利技术的目的在于提供一种旋浮冶炼方法，该冶炼方法能够解决返料对冶金反应弊大于利的问题，有利于冶金反应进行和反应完全，提高闪速炉的生产能力。本专利技术的另一个目的是提供一种实现上述旋浮冶炼方法的旋浮冶炼喷嘴。为解决上述的技术问题，本专利技术采用如下技术方案:一种旋浮冶炼方法，包括以下步骤:I)将第一富氧空气从反应塔塔顶喷入反应塔，所述第一富氧空气的流通路径的水平截面为环状；2)将精矿与熔剂混匀得到的混匀料由所述步骤I)中第一富氧空气所围成的空腔通道送入所述反应塔内；3)所述步骤I)中的第一富氧空气与所述步骤2)中的混匀料混合形成气料混合流体，同时所述精矿、熔剂与第一富氧空气吸收热量升温至冶金反应所需温度，然后所述精矿、所述第一富氧空气中的氧气以及熔剂三者之间发生冶金反应，生成金属锍和渣的混合物或者是金属与渣的混合物落入沉淀池中；4)将返料在所述步骤I)中第一富氧空气的外侧以环绕所述第一富氧空气的形式送入所述反应塔内。优选的，所述步骤I)中，在将所述第一富氧空气喷入反应塔前，先将所述第一富氧空气经由第一旋流器转化成旋转式第一富氧空气，所述第一旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，喷入所述反应塔后，所述旋转式第一富氧空气中形成位于其内部的能够卷吸气流回流的中心回流区和/或位于其外侧的能够卷吸气流回流的外回流区。优选的，将第二富氧空气从所述返料与所述旋转式第一富氧空气之间以环绕所述旋转式第一富氧空气的形式喷入所述反应塔，所述第二富氧空气为直流式第二富氧空气或旋转式第二富氧空气。优选的，在将所述第二富氧空气喷入反应塔前，先将所述第二富氧空气经由第二旋流器转化成旋转式第二富氧空气，所述第二旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，喷入所述反应塔后，所述旋转式第二富氧空气中形成位于其内部的能够卷吸气流回流的中心回流区和/或位于其外侧的能够卷吸气流回流的外回流区。优选的，将第三富氧空气经过所述混匀料所围成的空腔通道喷入所述反应塔。与现有技术相比，本专利技术提供了一种旋浮冶炼方法，该旋浮冶炼方法将精矿与熔剂混匀得到的混匀料由第一富氧空气所围成的空腔通道送入所述反应塔内，通过将渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料在第一富氧空气的外侧以环绕所述第一富氧空气的形式送入反应塔，使得精矿与返料分开，改变了历经几十年的悬浮闪速冶炼供料模式，使得混匀料运动轨迹涉及空间内的热量可以全部用来加热精矿与熔剂，尤其是喷嘴出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋浮冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将第一富氧空气从反应塔塔顶喷入反应塔，所述第一富氧空气的流通路径的水平截面为环状；2)将精矿与熔剂混匀得到的混匀料由所述步骤1)中第一富氧空气所围成的空腔通道送入所述反应塔内；3)所述步骤1)中的第一富氧空气与所述步骤2)中的混匀料混合形成气料混合流体，同时所述精矿、熔剂与第一富氧空气吸收热量升温至冶金反应所需温度，然后所述精矿、所述第一富氧空气中的氧气以及熔剂三者之间发生冶金反应，生成金属锍和渣的混合物或者是金属与渣的混合物落入沉淀池中；4)将返料在所述步骤1)中第一富氧空气的外侧以环绕所述第一富氧空气的形式送入所述反应塔内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟燕，
申请(专利权)人：杨伟燕，
类型：发明
国别省市：山东;37