[发明专利]一种旋浮冶炼方法及旋浮冶炼喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种旋浮冶炼方法及旋浮冶炼喷嘴。

背景技术

在有色金属冶炼行业内，尤其是铜冶炼行业，悬浮闪速冶炼技术是最主要的冶炼技术之一，其工艺原理是：首先将冶金反应所需的气体，通常是富氧空气，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；然后将干燥后的冶金反应所需的固态粉状物料，通常包括精矿、熔剂以及返料，由冶炼喷嘴喷入闪速炉的反应塔内；固态粉状物料与富氧空气从喷嘴喷出后，相互混合形成气料混合流体，固态粉状物料悬浮在充满富氧空气且具有较高氧势的反应塔内的空间内，使物料粒子与富氧空气中的氧气充分混匀接触，由于固态粉状物料的粒径很小，具有巨大的表面积，使得固态粉状物料与氧气在瞬间(2～3秒)内完成冶金反应，产出相应的冶金产物，达到脱硫脱铁的冶炼目的。由于冶金反应在很短的时间内完成，反应速度很快，故名悬浮闪速冶炼，实现上述悬浮闪速冶炼工艺的冶金炉称作闪速炉。

近年来由于铜冶炼能力剧烈扩张，优质铜精矿的供应变得越来越紧张，铜精矿逐渐变得“低品位”和/或“高杂质”。低品位，指铜精矿中的目标金属铜元素的含量较低；高杂质，主要是指铜精矿中的铅、锌、砷、锑、铋和/或锡等杂质元素的含量较高。

而众所周知，悬浮闪速冶炼中的闪速炉结构、喷嘴结构以及冶炼方法等等均是为处理优质精矿而设计的，其并不适合处理低品位和/或高杂质的精矿：当悬浮闪速冶炼低品位的铜精矿时，铜精矿中的目标金属铜元素的含量较低，意味着铜精矿中的低价态硫元素含量更高，低价态硫元素相当于冶金反应中的燃料，相同铜精矿投料量下会产生更多的热量，造成炉温过高，炉体承受更高的热负荷，降低了炉体的使用寿命，从而限制了悬浮闪速冶炼处理低品位铜精矿的能力；当悬浮闪速冶炼高杂质的铜精矿时，铜精矿中的铅、锌、砷、锑、铋和/或锡等杂质元素的含量较高，这些杂质会降低铜精矿的升温速度，升高铜精矿的反应温度，降低铜精矿的反应速度，容易造成冶金反应不完全，降低了闪速炉的生产能力，从而限制了悬浮闪速冶炼处理高杂质铜精矿的能力。实际生产中，目前的悬浮闪速冶炼方法及悬浮闪速冶炼喷嘴还不能较好地实现对低品位和/或高杂质精矿的冶炼。

因此，如何利用现有的闪速炉，较好地实现对高杂质精矿的冶炼是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

基于上述说明，本发明的目的在于提供一种旋浮冶炼方法，该旋浮冶炼方法利用现有的闪速炉，能够较好地实现对高杂质精矿的冶炼。本发明的另一个目的是提供一种实现上述旋浮冶炼方法的旋浮冶炼喷嘴。

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种旋浮冶炼方法，包括以下步骤：

1)将由第一旋流器产生的旋转式第一富氧空气从反应塔塔顶喷入所述反应塔，所述旋转式第一富氧空气的流通路径的水平截面为环状，所述第一旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，喷入所述反应塔后，所述旋转式第一富氧空气中形成位于其内部的能够卷吸气体回流的中心回流区和/或位于其外侧的能够卷吸气体回流的外回流区；

将由第二旋流器产生的旋转式第二富氧空气从所述旋转式第一富氧空气的外侧以环绕所述旋转式第一富氧空气的形式喷入所述反应塔，所述第二旋流器为用于产生中心回流区和/或外回流区的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，喷入所述反应塔后，所述旋转式第二富氧空气中形成位于其内部的能够卷吸气体回流的中心回流区和/或位于其外侧的能够卷吸气体回流的外回流区；

所述旋转式第一富氧空气与所述旋转式第二富氧空气在所述反应塔内混合形成混合气流，所述旋转式第一富氧空气中的中心回流区和/或外回流区与相应的所述旋转式第二富氧空气中的中心回流区和/或外回流区相互叠加成为一个相应的中心回流区和/或外回流区；

2)将冶金反应所需的固态粉状物料由所述步骤1)中旋转式第一富氧空气所围成的空腔通道送入所述反应塔内；

3)所述步骤1)中的混合气流与所述步骤2)中的物料混合形成气料混合流体，同时所述气料混合流体吸收叠加后的中心回流区和/或外回流区中热气体的热量至冶金反应所需温度，然后所述物料与旋转式第一富氧空气以及旋转式第二富氧空气中的氧气发生冶金反应，生成金属锍与渣的混合物或者是金属与渣的混合物落入沉淀池中。

优选的，所述旋转式述第一富氧空气中氧气的体积百分比为50％～65％。

优选的，所述旋转式第二富氧空气中氧气的体积百分比为50％～65％。