一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺及装置，冶金装置，包括粉剂喷吹装置、喷枪和给料装置，喷枪末端的直管段连接有分叉进料管，分叉进料管与直管段连通，粉剂喷吹装置的出口通过粉吹喷粉连接管与直管段连接，给料装置的出口与分叉进料管连接，在喷射冶金过程中，利用粉剂喷吹装置形成的粉剂和载气形成的混合流体在喷枪中将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，其中颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，颗粒料的粒径大于粉剂的粒径；本发明专利技术能够用于向金属溶液喷入加入少量颗粒料的粉剂进行冶金反应，有效改善喷射冶金中粉剂和金属溶液的反应动力学条件，明显提升喷射冶金反应速率和效果。

A Kind of Jet Metallurgical Process and Device for Particle and Powder Cooperative Injection

The invention discloses a spray metallurgical process and device for particle and powder co-injection. The metallurgical device includes powder injection device, spray gun and feeding device. The straight pipe section at the end of the spray gun is connected with a bifurcated feeding pipe, the bifurcated feeding pipe is connected with the straight pipe section, the outlet of the powder injection device is connected with the straight pipe section through the powder injection connecting pipe, and the outlet of the feeding device is connected with the bifurcated feeding pipe. In the spray metallurgy process, the powder formed by the powder injection device and the mixed fluid formed by the carrier gas are used to accelerate the particle material into the metal melt to be treated together in the spray gun, in which the particle material is easier to react with the metal melt to be treated than the powder, and the particle size of the particle material is larger than the particle size of the powder; the invention can be used for spraying a small amount into the metal solution. The powder of granular material is used for metallurgical reaction, which effectively improves the reaction kinetics of powder and metal solution in spray metallurgy, and obviously improves the reaction rate and effect of spray metallurgy.

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺及装置
本专利技术涉及火法冶金的喷射冶金领域，具体涉及一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺及装置。
技术介绍
在火法冶金中，喷射冶金技术由于其反应动力学条件好、反应效率高而得到广泛的应用，特别是钢铁冶金的铁水预处理、炉外精炼中。理论和实践表明，在实际喷射冶金过程中，大量的粉剂颗粒停留在气泡和金属界面，或形成团聚，所以只有小部分的粉剂颗粒界面和金属溶液形成了实质性的接触。也就是说粉剂很大的比表面积这一优势并未得到充分的发挥，如何进一步改善粉剂与金属的接触条件、进而提升冶金反应效率具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺及装置，本专利技术能够用于向金属溶液喷入加入少量颗粒料的粉剂进行冶金反应，有效改善喷射冶金中粉剂和金属溶液的反应动力学条件，明显提升喷射冶金反应速率和效果。分析粉剂颗粒在气液界面聚集的原因有如下方面：(1)金属溶液的表面张力很大，克服这一表面张力的影响进入金属溶液要求粉剂颗粒必须有足够大的动能；(2)在气泡和金属溶液界面附近有气流边界层存在，阻碍着气体和粉剂混合流的穿透；(3)颗粒越小，其与气体间的粘滞力及拖曳力作用越大，其与气流的分离越困难；(4)流股前沿的气流反向作用；(5)金属溶液对粉剂的浮力。从理论上讲，具有一定动能的大颗粒更容易穿透气液界面而进入金属溶液中。但大颗粒比表面积明显降低，完全反应时间长，且不易实现流态化和气流携带，更无法实现浓相输送。同时，要想让大颗粒进入金属溶液一定的深度又必须要有足够高的动能。如何在两者之间寻求平衡点是技术开发的关键。在综合考量及试验模拟的基础上，本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其过程如下：在喷射冶金过程中，利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，所述颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，所述颗粒料的粒径大于粉剂的粒径。粉剂的粒径上限为0.150mm(具体上限值可依照生产需求确定)，颗粒料的粒径为0.5-3mm。颗粒料的重量为粉剂重量的5％-20％。在喷射冶金过程中，粉剂、载气和颗粒料形成的混合流体竖直向下射入待处理的金属熔体中。所述粉剂为石灰粉、电石粉、萤石粉、氧化铁皮粉、预熔渣粉料和硅钙粉中的一种或几种的组合，所述颗粒料为石灰石颗粒。一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金装置，包括粉剂喷吹装置、喷枪和给料装置，喷枪末端的直管段连接有分叉进料管，分叉进料管与直管段连通，粉剂喷吹装置用于使粉剂和载气形成的混合流体，粉剂喷吹装置的出口通过粉吹喷粉连接管与直管段连接，给料装置用于输送颗粒料，给料装置的出口与分叉进料管连接。优选的，分叉进料管与直管段之间的夹角小于25°，所述喷枪在使用时，直管段竖直设置。优选的，分叉进料管与直管段入口端的端部连接有连接法兰。优选的，粉剂喷吹装置包括流态化装置和喷粉罐，流态化装置的出口与喷粉罐的入口连接，喷粉罐的出口通过粉吹喷粉连接管与直管段连接。优选的，喷粉罐的出口连接有粉剂储存罐，粉剂储存罐的出口通过粉吹喷粉连接管与直管段连接。优选的，给料装置包括颗粒料罐和给料器，粒料罐的出口与给料器的入口连接，给料器的出口与分叉进料管连接。优选的，给料器采用螺旋给料器或电磁给料器。优选的，给料器采用螺旋给料器时，螺旋给料器的中心延长线偏离喷枪中心线(1/2)D以上，其中，D为螺旋给料器外径。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，颗粒料的粒径大于粉剂的粒径，因此颗粒料能够有效穿透气液界面，打碎粉剂在气液界面的团聚以及进一步利用颗粒料透界面的尾涡携带粉料颗粒进入液相，大幅度改善粉剂界面和金属溶液的接触和反应，提高反应效率，由于颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，因此能够克服颗粒料的粒径较大，完全反应时间会延长的问题。其中，利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，颗粒料的加入方式为分加的加入方式，因此能够有效解决粉剂的流态化输送和大颗粒定量加入的矛盾，克服了可能出现的粒度偏析问题；本专利技术的冶金工艺能够控制通过对颗粒料的种类、粒度、比例的调整，取得最优的冶金反应效果，使得对冶金反应的调控手段增多。本专利技术的颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金装置利用粉剂喷吹装置能够使粉剂和载气形成的混合流体，利用给料装置输送颗粒料；通过在喷枪末端的直管段连接分叉进料管，将粉剂喷吹装置的出口通过粉吹喷粉连接管与直管段连接，给料装置的出口与分叉进料管连接，能够实现利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，以及颗粒料以分加的加入方式加入金属熔体中，因此能够有效解决粉剂的流态化输送和大颗粒定量加入的矛盾，克服了可能出现的粒度偏析问题；综上所述，通过本专利技术的颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金装置能够向金属溶液喷入加入少量颗粒料的粉剂进行冶金反应，有效改善喷射冶金中粉剂和金属溶液的反应动力学条件，明显提升喷射冶金反应速率和效果。附图说明图1是本专利技术颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺的物料流程图；图2是本专利技术颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金装置的结构示意图。其中：1-流态化装置；2-喷粉罐；3-粉剂储存罐；4-粉吹喷粉连接管；5-喷枪；6-连接法兰；7-给料器；8-颗粒料罐；9-直管段；10-分叉进料管。具体实施方式下面结合附图和实施例来对本专利技术来进行说明。见图1按照本专利技术提出的工艺方案，本专利技术颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺方案如下：在喷射冶金过程中，利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，所述颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，所述颗粒料的粒径大于粉剂的粒径。本专利技术的上述技术方案在原来粉剂喷吹的基础上，添加部分易反应物质的颗粒料的技术方案，其中颗粒料的粒径相对于粉剂粒径较大，颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应可以克服颗粒料粒径较大后完全反应时间会延长这一问题，粒径较大得颗粒料可以增加颗粒料对气液界面的穿透能力，进一步利用颗粒料穿透界面的尾涡携带粉料颗粒进入液相。如果颗粒料进入金属熔体后，能快速分解(如石灰石进入金属溶液后受热快速分解)，还会产生爆炸性的界面湍动效果，使得反应效果更佳。为了不影响粉剂的流态化输送及粒度偏析，颗粒料单独定量配入。同时还应使大颗粒能够获得足够的动能以顺利穿透气液界面并进入金属溶液一定的深度。可以考虑在喷枪的末端加入，利用喷枪直管段的气体和粉剂混合流股将大颗粒加速后，从喷枪喷出进入金属溶液。如果直管段足够长，颗粒料可以获得和气粉混合流体流速一样的速度。由于喷枪一般垂直向下设置，粉剂、载气和颗粒料形成的混合流体竖直向下射入待处理的金属熔体中，颗粒料的重力作用不会产生不利影响，反而成为其快速加速的有利因素，同时可降低由于弯头等带来的磨损。颗粒料的粒度大小需要考虑粉剂的粒度、颗粒料物质的物化及反应特性以及冶金反应要求，在理论计算及试验的基础上确定。定量稳定给料有现成的技术可以选用，如螺旋及电磁给料。对于0.045mm-0.150mm的石灰基粉剂，配入石灰石颗粒，石灰石颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，过程如下：在喷射冶金过程中，利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，所述颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，所述颗粒料的粒径大于粉剂的粒径。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，过程如下：在喷射冶金过程中，利用粉剂和载气形成的混合流体将颗粒料加速后一同喷入待处理的金属熔体中，所述颗粒料相对于粉剂更易与待处理的金属熔体反应，所述颗粒料的粒径大于粉剂的粒径。2.根据权利要求1所述的一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，粉剂的粒径上限为0.150mm，颗粒料的粒径为0.5-3mm。3.根据权利要求1所述的一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，颗粒料的重量为粉剂重量的5％-20％。4.根据权利要求1所述的一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，在喷射冶金过程中，粉剂、载气和颗粒料形成的混合流体竖直向下射入待处理的金属熔体中。5.根据权利要求1所述的一种颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺，其特征在于，所述粉剂为石灰粉、电石粉、萤石粉、氧化铁皮粉、预熔渣粉料和硅钙粉中的一种或几种的组合，所述颗粒料为石灰石颗粒。6.一种用于实现权利要求1～5任意一项所述的颗粒与粉剂协同喷吹的喷射冶金工艺的装置，其特征在于，包括粉剂喷吹装置、喷枪(5)和给料装置，喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊学，赵忠宇，王泽，邹冲，李小明，施瑞盟，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61