[发明专利]一种同向旋浮熔炼方法、喷嘴和冶金设备

权利要求书

1.一种同向旋浮熔炼方法，其特征在于：将干燥的粉状硫化精矿(11)和对应量的含氧气体(7)喷射到高温的反应塔(13)的空间中，水平面上呈“风～矿～风”的布置特征；其中：

含氧气体(7)包括第一含氧气体(71)和第二含氧气体(72)：第二含氧气体(72)以环状旋转的方式喷入反应塔(13)中，并在反应塔(13)内受高温和自身旋转扩张的作用形成水平渐扩、竖直延伸的钟罩形旋转风幕(74)；第一含氧气体(71)转化为旋转射流(73)射入到旋转风幕(74)的中心，且旋转风幕(74)和旋转射流(73)的旋转方向相同；

经过计量控制的干燥硫化精矿(11)以偏向中心轴线的方向进入旋转射流(73)和旋转风幕(74)两股气流之间的环状空间内；

在风幕(74)的中心，高速旋转的旋转射流(73)向四周的扩展运动同时卷入硫化精矿(11)和来自反应塔(13)下部的高温气流，形成水平方向旋转扩张、竖直向下的气粒两相旋转射流(12)；旋转较强的两相旋转射流(12)向外进一步的扩张被旋转较弱的旋转风幕(74)限制，以阻止飞边现象的发生，同时补偿两相旋转射流(12)外圈的氧势；

在运动的过程中，硫化精矿(11)被高温烟气和反应塔(13)内辐射的高温点燃，与氧气发生剧烈的燃烧反应并释放出富含SO₂的烟气，同时反应生成含锍(或金属)和炉渣的混合熔融物，最终在反应塔(13)的底部，锍(或金属)与炉渣分离，完成冶金过程。

2.根据权利要求1所述的同向旋浮熔炼方法，其特征在于：所述的第一含氧气体(71)和第二含氧气体(72)是同一种反应气体，具有相同的压力、温度和含氧量，其所含氧量为25％～95％(wt)。

3.根据权利要求1所述的同向旋浮熔炼方法，其特征在于：所述的第一含氧气体(71)和第二含氧气体(72)中所含氧的和是硫化精矿(11)反应所需总量，分配比例是20％～80％(体积比)。

4.根据权利要求1所述的同向旋浮熔炼方法，其特征在于：所述的旋转射流(73)的旋流强度≥0.5；所述的旋转风幕(74)的旋流强度≤0.3。

5.根据权利要求1所述的同向旋浮熔炼方法，其特征在于：所述的干燥粉状硫化精矿(11)是指含有Cu、Ni、Pb和/或Zn金属硫化物的分选矿物。

6.一种同向旋浮熔炼喷嘴，其特征在于：所述的同向旋浮熔炼喷嘴是套装在一起的圆筒形结构，包括：位于中心轴线上的管状辅助烧嘴(1)；套装在辅助烧嘴(1)外部的筒状旋流器(2)；位于旋流器(2)和烧嘴(1)之间的导流叶片(5)；套装在旋流器(2)外部的料管(3)；套装在料管(3)外部的风管(4)；风管(4)上安装有切向进风口(41)，且切向进风口(41)和导流叶片(5)的导向旋转方向相同；其中：烧嘴(1)的外管壁与旋流器(2)的内管壁之间形成旋流通道(10)；旋流器(2)的外管壁与料管(3)的内管壁之间形成底部渐缩且导向偏向中心轴线的料腔(9)；料管(3)的外管壁与风管(4)的内壁之间形成旋流风腔(8)。

7.根据权利要求6所述的同向旋浮熔炼喷嘴，其特征在于：所述的烧嘴(1)的出口平面在旋流器(2)的出口平面内，所述的旋流器(2)的出口平面超出料管(3)出口平面，超出高度h1是30mm～100mm。

8.根据权利要求6所述的同向旋浮熔炼喷嘴，其特征在于：所述的料管(3)的出口内壁是向中心轴线方向渐缩的钝体(32)。

9.根据权利要求6所述的同向旋浮熔炼喷嘴，其特征在于：还包括用于分配含氧气体(7)流量比例的调节阀(6)；

旋流通道(10)和旋流风腔(8)的进口均通过管道连通于含氧气体(7)的气源，调节阀(6)安装在管道上。

10.一种冶金设备，包括反应塔(13)和旋浮熔炼喷嘴，其特征在于：所述旋浮熔炼喷嘴为如权利要求6-9任意一项所述的同向旋浮熔炼喷嘴。