[发明专利]一种旋流冶炼喷嘴及冶炼炉

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术，涉及一种空间冶炼工艺的进料进风装置，确切地说涉及一种冶炼铜、镍、铅或锌使用的旋流冶炼喷嘴，还涉及一种包括该旋流冶炼喷嘴的冶炼炉。

背景技术

在有色金属冶炼行业，尤其是铜冶炼行业，空间悬浮冶炼是最主要的冶炼技术之一；空间悬浮冶炼应用最广泛的是芬兰的闪速冶炼技术。闪速冶炼技术的原理是：干燥后粉状硫化物矿等物料在冶炼炉的反应空间中被分布风完全分散悬浮，再利用物料形成的巨大表面积，使物料粒子与氧充分结合，在瞬间(2～3秒)内完成氧化反应，达到脱硫冶炼的目的。闪速冶炼技术的核心设备是安装在冶炼炉上的冶炼喷嘴。冶炼喷嘴包括物料通道和供风通道；通过物料通道可以向冶炼炉的反应空间供给物料；通过供风通道可以将富氧空气、空气、纯氧或其他反应气体供给到反应空间中。

闪速冶炼技术可以采用中央扩散型冶炼喷嘴或文丘里式冶炼喷嘴。由于这两种冶炼喷嘴的结构限制，在进行金属冶炼时，物料与反应气体的混合程度受到制约，导致冶炼过程存在氧利用率低、烟尘发生率高的不足。另外，利用这两种冶炼喷嘴进行冶炼时，烟气与高温熔融体会充满整个反应空间，进而冶炼过程中产生的烟气和高温熔融体还会对反应空间炉壁的耐火材料产生冲刷腐蚀使用，导致冶炼炉能够承受的热负荷较小，限制了闪速冶炼技术优势发挥，也限制了冶炼炉产能的提高。

随着冶炼工业的发展，新冶炼工艺和新型冶炼喷嘴不断涌现。其中，中国专利文献CN201548066U公开了一种旋流冶炼喷嘴。该旋流冶炼喷嘴包括由外向内布置的物料通道、供风通道、氧枪和燃料烧嘴；供风通道的空腔插入氧枪，在氧枪的出口外层设置旋流器，旋流器位于供风通道中。反应气体通过供风通道驱动旋流器旋转，然后以旋流风的方式供入反应空间中，使供风通道形成旋流风通道；物料通过物料通道进入，并从旋流器外周进入反应空间。在工作过程中，旋流风与物料混合，在反应空间内形成旋转的混合流体；混合流体在旋流过程中完成氧化反应，实现脱硫、冶炼的目的。

利用该旋流冶炼喷嘴虽然能够提高氧和物料的混合程度，降低烟尘发生率，克服现有中央扩散型冶炼喷嘴或文丘里式冶炼喷嘴的上述不足，但在工作过程中也存在以下问题：

第一、在旋流风作用下，物料供给形成的环状物料带过大，进而容易导致物料分布不易控制，进而无法保证物料与反应气体混合均匀性，导致物料反应不彻底，限制了冶炼炉的生产能力。

第二、在实际应用中，也存在旋流器的转速不易控制、物料会对旋流器产生磨损、旋流器的作用容易导致氧枪摆动，进而导致反应不稳定。

第三、在冶炼喷嘴中，物料通道与供风通道相通，这也容易造成反应气体通过物料通道外泄，影响进料及金属冶炼效果。

中国专利文献CN201787818U中公开了另一种旋流冶炼喷嘴。该冶炼喷嘴同样存在上述第一方面的问题。

因此，在利用旋流冶炼喷嘴时，如何进一步提高物料分布可控性，提高物料与反应气体的混合均匀性是当前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

基于上述说明，本发明的目的是：提供一种旋流冶炼喷嘴，该旋流冶炼喷嘴能够提高物料与反应气体混合均匀性。

在提供上述旋流冶炼喷嘴的基础上，本发明的另一个目的在于提供一种包括该旋冶炼喷嘴的冶炼炉。

本发明提供的旋流冶炼喷嘴包括主体，主体内形成截面均为环状的物料通道和旋流风通道，所述物料通道位于所述旋流风通道的内侧。

可选的，所述主体还形成内风通道，所述内风通道位于所述物料通道的内侧。

可选的，所述内风通道与脉动产生装置相连，以向冶炼炉的反应空间以脉动方式供给反应气体。

可选的，所述内风通道的下端形成渐扩部；在从上向下的方向上，所述渐扩部的通流截面逐渐增加。

可选的，所述内风通道外壁面形成向下倾斜伸出的分散锥面；所述分散锥面至少部分伸出所述物料通道外壁面的下边沿。

可选的，所述分散锥面最大直径小于所述物料通道外壁面的直径。

可选的，所述的旋流风通道上端具有若干个沿圆周切向布置的进风口，所述进风口与供风管道连通。

可选的，所述旋流风通道的下端形成渐缩部；在从上向下的方向上，所述渐缩部的通流截面逐渐减小。

可选的，所述物料通道的出口位于所述旋流风通道的出口之下。

本发明提供的冶炼炉包括冶炼喷嘴、反应器、熔池和与熔池相连的排烟道；所述冶炼喷嘴安装在反应器顶部；所述冶炼喷嘴为上述任一种旋流冶炼喷嘴。