[发明专利]一种脉动旋流法铜冶炼工艺及装置

权利要求书

1.一种脉动旋流法铜冶炼工艺，其特征是，它的步骤为：

1)干燥铜精矿粉或冰铜粉与富氧空气分别送入喷嘴混合形成气固两相混合体，通过安装在喷嘴中的旋流器使气固混合体高速旋转进入反应器中，在反应器中形成以轴线为中心的高旋流体；

2)脉动旋流喷嘴将氧气和燃料以脉动形式送入高旋流体中，使高旋流体中心产生脉动紊流；

3)反应器内高旋流体内的物料颗粒被加热达到着火温度，进而高温燃烧、反应使物料颗粒或溶剂粒子融化为熔融小液滴；同时旋流体急速膨胀，在脉动、膨胀、旋转向心力的作用下，小液滴碰撞长大后的液滴在重力和离心力的作用下从高旋流体中分离，沉降于反应器下的熔池中；

4)在熔池中进一步完成造渣反应，并依靠不同的比重，实现冰铜、渣的分离或粗铜、渣的分离；

5)SO₂高温烟气在引风机抽力的作用下，从冶金炉的排烟口进入到余热锅炉和制酸系统进行热能和SO₂的回收；

其中，富氧空气含氧为50～99％，铜精矿粉或冰铜粉的含水＜0.3％，脉动氧气为工业氧，体积流量为工艺所需总氧量的5～20％；脉动燃烧的燃料为天然气或液化石油气，体积流量为50～500Nm³/h。

2.权利要求1所述的一种脉动旋流法铜冶炼工艺用装置，其特征是，它包括冶金炉和脉动旋流喷嘴(12)，其中冶金炉包括反应器(9)、熔池(10)以及与熔池(10)连接的排烟道(11)；脉动旋流喷嘴(12)安装在反应器(9)顶部，脉动旋流喷嘴(12)内设有旋流器(17)、脉动氧枪(15)和脉动燃料枪(4)，旋流器(17)使富氧空气(1)与干燥粉状物料(2)以高速旋转进入反应器(9)中形成高旋流体(5)，脉动氧枪(15)和脉动燃料枪(4)在高旋流体(5)的中心产生脉动紊流(6)。

3.如权利要求2所述的一种脉动旋流法铜冶炼工艺用装置，其特征是，所述脉动旋流喷嘴(12)包括由外向内布置的物料通道(13)、主工艺富氧空气通道(14)、脉动氧枪(15)和脉动燃料枪(4)，它们组成套筒状结构，具有同一个圆心和中心线，顶部互不相通；在物料通道(13)进口处安装流化给料器(16)；主工艺富氧空气通道(14)的空腔内插入脉动氧枪(15)，在脉动氧枪(15)的出口外层是旋流器(17)，旋流器(17)固定在脉动氧枪(15)上。

4.如权利要求3所述的一种脉动旋流法铜冶炼工艺用装置，其特征是，所述物料通道(13)中部为文丘里喷管状的收缩，出口处为水冷元件或耐高温材料元件。

5.如权利要求3所述的一种脉动旋流法铜冶炼工艺用装置，其特征是，所述主工艺富氧空气通道(14)通过两条管道与工艺富氧空气管道对接，两条管道上分别安装有拉瓦尔喷管(18)和调节阀(19)。

6.如权利要求3所述的一种脉动旋流法铜冶炼工艺用装置，其特征是，所述脉动燃料枪(4)的进口处安装风力传动叶片(20)。