一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪及其应用装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪及其应用装置，属于冶金工业生产技术领域。该全氧变速射流氧枪采用非浸没式顶吹的吹炼方式，氧气射流速度在不断变化的状态下由氧枪进入熔池内，形成以轴线为中心的变速射流。所述变速射流氧枪包括氧气通道、补充燃料通道、水冷通道，氧气通道位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道和水冷通道，相邻的水冷通道密封连通；氧气通道与氧气供应系统连通。本实用新型专利技术所述变速氧气射流作用在熔池表面能避免高温熔体对冶金炉壁以及氧枪的冲刷腐蚀，破坏熔池溶液内部形成的流场能有效提高反应效率、降低烟尘发生率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪及其应用装置，属于冶金工业生产

技术介绍
目前硫化镍矿火法冶炼一般采用“低镍锍造锍熔炼（闪速炉、电炉或氧气顶吹熔炼 炉)——吹炼高镍锍（氧气转炉）——磨浮分离——高镍锍电解”的工艺，得到电解镍。在低镍锍和高镍锍的生产过程中，镍的品味会达到12%。高镍锍在熔炼过程中由于镍以及磁性铁的存在，粘度比普通铜锍的粘度大，使得普通喷吹方式对于熔池的搅拌效果不大，甚至不能搅动熔池，这样不利于矿料与氧气进行反应。同时炉体内部粘度过大，氧枪不能插入液体内进行喷吹，否则溶液粘结在氧枪上，使氧枪损耗加快。
技术实现思路
本技术提供一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪，所述变速射流氧枪包括氧气通道3、补充燃料通道4、水冷通道5，氧气通道3位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道4和水冷通道5，相邻的水冷通道5密封连通；氧气通道3与氧气供应系统1连通。优选的，本技术所述氧气通道3为拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管为渐扩型直管，长30～50cm，直径15～25cm。本技术所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪的应用装置，还包括放渣口8、熔体出口9、排烟道10、加料口11和冶金炉体7，变速射流氧枪从冶金炉体2顶部插入，冶金炉体2顶部设有与冶金炉体2相通的排烟道10和加料口11，冶金炉体2下部一侧设有放渣口8，冶金炉体2底部另一侧设有熔体出口9。本技术所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪的应用装置的应用方法：（1）首先将氧枪从炉体顶部插入，并控制距离熔池液面200mm～450mm；（2）将矿料6从加料口11加入置炉体7内，全氧从氧枪中的氧气通道3、冷却水从氧枪中的水冷通道5通入，若有需求将燃料从氧枪的燃料通道4通入，全氧以变速状态通过氧枪进入熔池内，形成以轴线为中心的氧气射流，将物料加热到所需的冶炼温度，在此过程中产生的烟气从排烟道10排出，冶炼完成后渣从放渣口8中排出，熔体从熔体出口9排出。因熔池内液体粘度大；若是在同一个速度下冲击熔池，很容易形成稳定的流场，这对于熔池搅拌来说效果变差；而用变速射流的在不同速度下冲击熔池的作用，不断破坏搅动射流中心两侧溶液形成稳定流场，促进粒子间的相互碰撞，使得氧气与矿料充分接触反应，同时释放大量热量供给熔池；通过良好的动力学条件将矿料中的化学能有效的转化为热能满足熔炼过程所需的热量。整个熔炼过程的热平衡主要靠氧枪喷射出的氧气与精矿发生化学反应所放出的热量以及旋转氧气射流与可燃气体燃烧放出的热量来维持。烟气中SO2含量平均提高了2.5%，SO2的瞬时浓度可达7000~10000mg/Nm3，通过该工艺处理生成的高SO2烟气则由排烟道送到制酸工序。所述全氧中含氧量为95～99wt%。本技术的有益效果是：本技术所述变速氧气射流作用在熔池表面能避免高温熔体对冶金炉壁以及氧枪的冲刷腐蚀，破坏熔池溶液内部形成的流场能有效提高反应效率、降低烟尘发生率，氧气射流促进炉膛内可燃气体燃烧，使得烟气内含硫量高，有益于后续制酸工艺；满足现代生产高产能、低能耗、低污染、控制成本的冶炼要求。附图说明图1是本技术非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪俯视示意图；图2是本技术超音速旋转射流氧枪应用装置结构示意图。图中：1-氧气供应系统，2-气体控制阀门，3-氧气通道，4-燃料通道，5-水冷通道，6-矿料，7-炉体，8-放渣口，9-熔体出口，10-排烟道，11-加料口。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明，但本技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1如图1~2所示，本实施例所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪包括氧气通道3、补充燃料通道4、水冷通道5，氧气通道3位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道4和水冷通道5，相邻的水冷通道5密封连通；氧气通道3与氧气供应系统1连通；其中，氧气通道3为拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管为渐扩型直管，长35cm，直径20cm。实施例2本实施例所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪的应用装置，还包括放渣口8、熔体出口9、排烟道10、加料口11和冶金炉体7，变速射流氧枪从冶金炉体2顶部插入，冶金炉体2顶部设有与冶金炉体2相通的排烟道10和加料口11，冶金炉体2下部一侧设有放渣口8，冶金炉体2底部另一侧设有熔体出口9，如图2所示。本实施例所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪包括氧气通道3、补充燃料通道4、水冷通道5，氧气通道3位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道4和水冷通道5，相邻的水冷通道5密封连通；氧气通道3与氧气供应系统1连通；其中，氧气通道3为拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管为渐扩型直管，长40cm，直径25cm。本实施例所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪的应用装置的应用方法：（1）首先将氧枪从炉体7顶部插入，并控制距离熔池液面400mm，出口速度从0迅速增大到2马赫；（2）将1000kg矿料（矿料为铜精矿，包括以下质量百分比组分：Cu65%、Fe4.5%、S22%、Ni1%等）从加料口11加入置炉体7内，全氧（全氧中含氧量为95wt%）从氧枪中的氧气通道3、冷却水从枪体2中的水冷通道5通入，将补充重油从氧枪的燃料通道4通入，全氧以零迅速增大到2马赫超音速状态通过氧枪进入熔池内，形成以轴线为中心的超音速射流，形成以轴线为中心的超音速射流，超音速射流冲击溶液表面，在熔池液相内形成一个明显的凹陷面，其液相流动速度可达到45～50m/s。在液相内部形成流场使得矿料颗粒与氧气充分接触，促进粒子间的碰撞，促进化学反应进行，释放大量热量，在凹陷面附近温度能够保持在2100～2300k左右；射流边界层形成旋转射流，该旋转射流由于旋转力的作用，其气流速度会发生明显的衰减。旋转射流速度只有中心射流速度的三分之一到二分之一，但足够带动炉腔内可燃气体不断流动，这些可燃气体也会充分燃烧，释放出热量供给熔池。在整个熔炼过程中固体炉壁面处的温度能够恒定在1600～1700k，在此过程中产生的烟气从排烟道10排出，冶炼完成后渣从放渣口8中排出，熔体从熔体出口9排出。烟气中SO2含量平均提高了2.8%，SO2的瞬时浓度可达8000~11000mg/Nm3，通过该工艺处理生成的高SO2烟气则由排烟道送到制酸工序，平均一年减排SO28～10万吨。本实施例中烟气中残氧含量由6%降至3%以下，烟尘率由1.42%降至0.80%以下，含铜由3.2%降至2.4%以下，含金由0.67g/t降至0.27g/t以下，含银114g/t降至62g/t以下，烟气中SO2含量平均提高了2.5%以上，SO2的瞬时浓度可达7000~10000mg/Nm3。渣含铜由0.767%降至0.572%以下，渣含银由7.5g/t降至2.7g/t以下。本技术制备得到的熔体经现有流程的方法制备得到后续产品金回收率由93.18%提升至97.30%，银回收率由94.04%提升至96.30%。以上结合附图对本技术的具体实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪，其特征在于：包括氧气通道（3）、补充燃料通道（4）、水冷通道（5），氧气通道（3）位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道（4）和水冷通道（5），相邻的水冷通道（5）密封连通；氧气通道（3）与氧气供应系统（1）连通。

【技术特征摘要】
1.一种非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪，其特征在于：包括氧气通道（3）、补充燃料通道（4）、水冷通道（5），氧气通道（3）位于变速射流氧枪内部中心处；变速射流氧枪的侧壁上设有多个贯穿枪体的燃料通道（4）和水冷通道（5），相邻的水冷通道（5）密封连通；氧气通道（3）与氧气供应系统（1）连通。2.根据权利要求1所述非浸没式全氧顶吹变速射流氧枪，其特征在于：所述氧气通道（3）为拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管为渐扩型直...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仕博，李鹏，肖清泰，王华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53