一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐的制作方法

本實用新型屬于冶金領域，尤其是涉及一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐。

背景技術：

閃速冶金從發明到現在，只用于金屬硫化礦的冶煉，還沒有應用于氧化礦的冶煉，以銅硫化礦閃速熔煉為例，閃速煉銅工藝是將干燥后的粉狀銅硫化物精礦經精礦噴嘴與富氧空氣充分混合后噴入閃速爐，在高溫反應塔內進行熱離解和氧化反應，使銅精礦中部分鐵氧化并造渣除去，產出含銅較高的冰銅。由于空間主要進行的是氧化反應，熔池一般無需加入焦炭進行還原反應。現有閃速爐的簡單結構示意圖如圖1所示。

在閃速冶金最新的一些技術進展中，開始使用閃速爐熔池對熔體進行還原熔煉，其中一種常規做法是從閃速爐反應塔上導入一定粒度大小的焦炭，在熔池的熔體表層形成一層固相的焦炭層，當閃速爐反應塔空間冶煉形成的彌散的熔體以小滴狀穿過熾熱的焦炭層時，其中的部分金屬氧化物被碳熱還原，因而焦炭層相當于一個金屬氧化物熔體的過濾層。現有技術方案(例如：一種鐵的閃速冶金方法，授權公告號：CN102690919B)中焦炭層鋪滿了整個熔池熔體(一般為渣層)表面，但其中真正起還原作用的僅為反應塔截面垂直對應的焦炭層中那片圓形區域內(下落熔體經過的位置)的焦炭，一般閃速爐的熔池渣線截面積為反應塔截面積的7-10倍，如圖2閃速爐俯視結構示意圖所示，絕大部分區域的焦炭，對冶煉并不起任何作用，但在熔池1300-1600℃的高溫下，焦炭的消耗速度較快，同時，在排渣時，部分焦炭會跟隨熔渣一起排出爐外，不可避免的造成了焦炭的極大浪費，進而使單位產品的能耗增加，增大生產成本。

另外，現有技術方案中焦炭加料方式是從閃速爐反應塔頂部的噴嘴加入閃速爐，焦炭在高達7m的高溫反應塔下落過程中，會不斷發生損耗，使最終落入熔池的焦炭的粒徑大為減小，這也造成了焦炭不必要的浪費。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐，以解決現有帶有焦炭層的閃速爐在冶煉和加料過程中焦炭損耗大、能耗高的問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐，包括反應塔、熔池和上升煙道，反應塔底部與熔池連通，上升煙道底部與所述熔池連通并與所述反應塔間隔設置；

所述反應塔頂部設有噴嘴；所述熔池從上至下依次設有連通煙道、渣層和粗金屬層；所述連通煙道與所述渣層交界處設有隔墻，所述隔墻的上部伸入所述連通煙道內，下端伸入所述渣層，所述隔墻與反應塔相對應的熔池側壁間的距離大于或等于反應塔的直徑，且小于熔池的長度；所述隔墻前端和后端分別與所述熔池的前壁和后壁固定連接；所述隔墻與反應塔端對應的熔池壁之間設有焦炭層，所述焦炭層位于所述渣層上表面；所述隔墻截面把所述熔池分割為兩部分，其中，位于所述反應塔一側的所述熔池壁上設有若干噴槍，所述噴槍穿透該壁并伸入所述連通煙道內；在所述上升煙道端對應的熔池側壁上，與渣層對應的位置設有排渣口,與粗金屬層對應的位置設有排金屬口。

進一步的，所述噴槍距所述焦炭層上表面的距離為0.5-1m。所述噴槍可以用噴管、噴嘴或者其它類似的噴射裝備替代。

進一步的，所述隔墻與所述反應塔端對應的熔池側壁間的距離，大于反應塔直徑且與所述反應塔直徑之間的差值小于1m。

進一步的，所述隔墻的材質為碳纖維復合材料或碳化硅纖維復合材料。

進一步的，所述隔墻伸入所述渣層的深度為所述渣層厚度的1/4-1/2。這樣設置既可保證放渣時液面下降不會帶走焦炭，又不影響熔渣正常流動。

進一步的，所述隔墻與所述熔池底部相連接；所述隔墻包括第一豎板；所述第一豎板前端和后端分別與所述熔池的前壁和后壁固定連接，所述第一豎板上端伸入所述連通煙道，下端伸入所述渣層；所述第一豎板下端間隔設有若干第二豎板，所述若干第二豎板均與所述第一豎板一體成型，共同組成所述隔墻；所述若干第二豎板下端均固定連接所述熔池底部；所述若干第二豎板之間及與所述熔池的前壁和后壁之間留有空隙。這種設置，熔體可以從相鄰的兩塊第二豎板之間及第二豎板與熔池前壁和后壁之間的空隙流過，從而既保證隔墻能得到有效的固定和支撐，又不會阻攔熔體向排渣口和排金屬口方向的正常流動。

進一步的，所述焦炭層的厚度為80-800mm，所述焦炭層中的焦炭粒徑小于12mm。

進一步的，所述粗金屬層用锍層替代；若原料為氧化金屬礦，則熔池內的熔體經沉淀分層后，按密度從上到下形成渣層和粗金屬層；若原料為硫化金屬礦，則熔池內的熔體經沉淀分層后，按密度從上到下形成渣層和锍層。

焦炭顆粒可通過噴嘴或反應塔端一側的熔池壁上的噴槍導入，優選的，焦炭顆粒可通過反應塔一側的熔池壁上的噴槍導入。焦炭顆粒在下落的過程中不斷吸收熱量，由于密度小，落入熔池后在浮在熔體表面，由于受到隔墻的阻擋，焦炭集中在熔池表面反應塔截面對應的下落區域內，形成了一個焦炭層。根據還原的金屬氧化物熔體的不同，可以適當調整焦炭層的厚度，焦炭層過厚會造成能耗增加，過薄又起不到所需的還原效果。焦炭層厚度的主要調整方法是控制加入到閃速爐內粒狀焦炭的速度。焦炭層的焦炭粒徑范圍優選為2-10mm，粒徑過小反應損耗快且容易被氣流帶走，若粒徑過大，焦炭間孔隙大則又起不到良好的過濾還原效果。

若反應塔空間存在強氧化氣氛，可以通過噴嘴加入適合煉焦的粉煤，粉煤的下落的過程中，其中的水分首先在高溫環境下被蒸發,然后在高溫下析出揮發分，著火燃燒后形成焦炭，最后落入熔池形成焦炭層。在待冶煉的金屬氧化物不是特別難還原的情況下，可使用蘭炭代替焦炭，以降低生產成本。

相對于現有技術，本實用新型所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐具有以下優勢：

本實用新型所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐，在熔池中設置隔墻并采用從位于反應塔一側的熔池壁上的噴槍投加焦炭顆粒的方式，一方面可保證焦炭集中在反應塔截面對應的熔池區域，提高焦炭層中焦炭的有效利用率，同時避免排渣時帶走焦炭，減少了焦炭的浪費，降低了能耗，另一方面，改進了從反應塔頂部投加焦炭顆粒的常規加料方式，避免了焦炭在下落經過反應塔的高溫反應區時所造成的損耗。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為現有閃速爐的簡單結構示意圖；

圖2為現有閃速爐的簡單俯視結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例1所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐的主視簡單結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例1所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐側視圖中隔墻和熔池相對位置示意圖；

圖5為本實用新型實施例2所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐的主視簡單結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例2所述的一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐側視圖中隔墻和熔池相對位置示意圖。

附圖標記說明：

1-反應塔；2-熔池；3-上升煙道；4-噴嘴；5-排金屬口；6-連通煙道；7-渣層；8-粗金屬層；9-隔墻；10-焦炭層；11-噴槍；12-排渣口；13-第一豎板；14-第二豎板。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。

實施例1

如圖3和圖4所示，一種帶有焦炭隔墻和焦炭噴槍的閃速爐，包括反應塔1、熔池2和上升煙道3，反應塔1底部與熔池2連通，上升煙道3底部與所述熔池2連通并與所述反應塔1間隔設置；

所述反應塔1頂部設有噴嘴4；所述熔池2從上至下依次設有連通煙道6、渣層7和粗金屬層8；所述連通煙道6與所述渣層7交界處設有隔墻9，所述隔墻9的上部伸入所述連通煙道6內，下端伸入所述渣層7中，所述隔墻9與反應塔1相對應的熔池2側壁間距離大于或等于反應塔1的直徑，且小于熔池2的長度；所述隔墻9前端和后端分別與所述熔池2的前壁和后壁固定連接；所述隔墻9與反應塔1端對應的熔池2壁之間設有焦炭層10，所述焦炭層10位于所述渣層7上表面；所述隔墻截面把所述熔池2分割為兩部分，其中，位于所述反應塔1一側的所述熔池2壁上設有噴槍11，所述噴槍11穿透該壁并伸入所述連通煙道6內；在所述上升煙道3端對應的熔池2側壁上，與渣層7對應的位置設有排渣口12，與粗金屬層8對應的位置設有排金屬口5。

所述噴槍11距所述焦炭層10上表面的距離為0.8m。

所述隔墻9與所述反應塔1端對應的熔池2側壁間的距離，大于反應塔1直徑且與所述反應塔1直徑之間的差值為0.5m。

所述隔墻9伸入所述渣層7的深度為所述渣層7厚度的1/3。

所述隔墻9的材質為碳纖維-氮化硅復合材料。

所述焦炭層10的厚度為120mm，所述焦炭層10中的焦炭粒徑為5mm。

本實施例的工作過程為：

通過閃速爐噴嘴4向閃速爐反應塔1內加入干燥金屬氧化礦礦粉、熔劑和氧氣和燃料，這些物質在所述反應塔1內經過空間熔煉反應后，生成的熔體落入所述熔池2中；同時，通過所述噴槍11向所述熔池2中加入焦炭顆粒，落入熔池2中，由于密度較小浮在熔池表面，被隔墻9阻擋后形成焦炭層10，部分金屬氧化物在穿過焦炭層10時被熾熱的碳還原形成金屬熔體，而礦粉中的脈石和熔劑在熔池2中造渣，液態熔渣與金屬熔體在熔池2中沉淀分離后，由于密度差異，從上到下依次形成焦炭層10、渣層7和粗金屬層8；其中，焦炭層10由于受到隔墻9的阻攔，只集中于反應塔1截面對應的熔池2熔體表面區域；所述渣層7中的熔渣通過所述排渣口12排出，所述粗金屬層8的金屬熔體通過排金屬口5排出爐外；在排渣的過程中，雖然渣面會有一定的降低，但由于隔墻9下部的阻擋，并不會帶走焦炭。上述過程中，熔煉產生的煙氣通過所述連通煙道6經所述上升煙道3排出爐外。

實施例2

如圖5和圖6所示，本實施例與所述實施例1基本相同，不同之處在于，噴嘴4向閃速爐反應塔1內加入的為干燥的金屬硫化礦礦粉，所述粗金屬層8用锍層代替；所述隔墻9與所述熔池2底部相連接；所述隔墻9包括第一豎板13，所述第一豎板13前端和后端分別與所述熔池2的前壁和后壁固定連接，所述第一豎板13上端伸入所述連通煙道6，下端伸入所述渣層7；所述第一豎板13下端間隔設有兩塊第二豎板14，所述兩塊第二豎板14均與所述第一豎板13一體成型，組成隔墻9；所述兩塊第二豎板14下端均固定連接所述熔池2底部；所述兩塊第二豎板14之間及與所述熔池2的前壁和后壁之間留有空隙。

本實施例的過工作過程與實施例1類似。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。