[发明专利]一种旋流闪速冶炼工艺

说明书

技术领域

本发明属于闪速冶炼领域，尤其是涉及一种旋流闪速冶炼工艺。

背景技术

目前在用的闪速炉，参加反应的主要的物料(如矿粉、氧气、熔剂等)都是从位于反应塔顶部的喷嘴加入炉内，由于喷嘴内部的空间有限，即使在投料时采用了分散锥等装置对物料进行分散，但物料的实际分散效果并不理想。另外，由于闪速炉气流方向是从反应塔经熔池上部的烟道向上升烟道方向流动，在反应塔中物料的下落方向和气流流向几乎相同，因而矿粉悬浮下落的轨迹较短，空间冶炼的效果有限。

目前，也有人尝试在反应塔顶部的喷嘴周围制造旋流的方式使物料能更好的分散和混料，但喷嘴的横向尺寸相对反应塔的直径较小，旋流从喷嘴进入反应塔后，一方面旋流主要集中在反应塔的中心部位，另一方面随着物料的下落，旋流的能量迅速衰减，物料分散和空间冶炼的效果提升的有限。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种旋流闪速冶炼工艺，以解决现有的闪速炉物料分散效果不好，物料在反应塔空间下落轨迹过短，未能充分利用空间进行悬浮冶炼等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种旋流闪速冶炼工艺，包括如下步骤：

1)原料准备：将原矿及熔剂破碎并干燥；即将原矿破碎成矿粉并干燥，并将熔剂也进行破碎和干燥；

2)制造旋流：通过在闪速炉反应塔1侧壁上设置的气流导入装置向闪速炉中高速喷入反应气体并带入热量，在反应塔1内形成旋流区，并使反应塔1形成1000℃～1450℃的高温环境；

3)物料加料：把破碎后的粉矿和熔剂通过设置在反应塔1顶部的给料装置2加入闪速炉中；

4)旋流冶炼：粉矿进入反应塔1后，经过旋流区，被气流充分搅拌，一方面使矿粉和气流充分的混合，利用矿粉颗粒比表面积大的特性，通过快速的传热、传质，矿粉在迅速被加热到800℃以上高温的同时，与反应气流快速的发生化学反应，另一方面，旋流使粉矿螺旋下落，延长了矿粉在反应塔1空间的下落轨迹，使反应更充分，同时，也使矿粉能有序弥散到反应塔各处。

在反应塔1的多个水平截面上，多股气流以一定角度和速度进入反应塔1，遇到反应塔壁后被迫作回转运动，形成旋流，在反应塔1内从上到下的多股旋流形成旋流区，矿粉进入反应塔后，由于受高速旋转气流的影响，在水平方向上沿气流方向产生切向旋转运动，并在自身重力的共同作用下，螺旋向下运动；由于矿粉的质量不同，所受的离心力不同，大颗粒矿粉所受的离心力大，能够克服气流阻力向塔壁运动，而小颗粒矿粉所受的离心力小，未及靠近塔壁即随气流做回转运动，在矿粉旋转下落的过程中，大颗粒继续向周边分散，而小颗粒则更靠近中心区域，在反应塔1水平截面上，矿粉的颗粒粒径由中心向塔壁方向越来越大，按粒径大小形成层状分布，从而使矿粉能有序的弥散并能与反应气体充分接触。同时，矿粉中粒径大的颗粒螺旋下落的距离长，与反应气体接触的机会更多，颗粒中心部分与反应气体的化学反应也更充分，在一定程度上解决了闪速熔炼中大颗粒矿粉空间冶炼效果差的缺点。

进一步的，步骤1)中将原矿粉干燥至含水0.3％以下，其中，0.3％是质量百分数。干燥的目的是为了防止矿粉里含有的水分进入闪速炉后，在矿粉颗粒周围形成一层水膜，阻止反应气体分子向矿粉颗粒内部的扩散。步骤1)中熔剂也须干燥至含水质量小于1％。

进一步的，步骤1)中将原矿破碎成矿粉，至粒径小于200目的比例大于50％，其中，50％是数目百分数。把原矿破碎的目的是制成小粒径的矿粉颗粒，一方面利用矿粉与反应气体接触的比表面积大的特性，通过快速的传热和传质，使进入闪速炉内矿粉迅速升温并与气体发生快速的化学反应；另一方面矿粉整体粒径较小，易于被旋流带动螺旋下落，有助于反应气体与矿粉的混合及矿粉的分散。

进一步的，步骤1)中将原矿破碎后矿粉的粒度分布如下表：