[发明专利]一种旋流扩散型闪速炉精矿喷嘴

说明书

本发明提供了一种旋流扩散型闪速炉精矿喷嘴，精矿从出料口出来后，先与工艺风室下来的工艺风接触部分混合，再被旋流风管出来的旋流风强力扰动，使得精矿的分散性更好，与工艺风、旋流风混合的更加均匀，而外层，在较高流速的工艺风笼罩下，使得精矿和工艺风形成的旋流混合物控制在炉体中心区域内，从而减少对反应塔炉壁的蚀损。整个精矿喷嘴结构简单，但强化了反应塔内的传质、传热速率，从而使得熔炼得到的冰铜产能提升，进而有效降低烟尘发生率以及烟气中的SO₃生成率，为后序的烟气处理降低难度。

技术领域

本发明涉及铜冶炼技术领域，特别地，涉及一种旋流扩散型闪速炉精矿喷嘴。

背景技术

闪速炉是芬兰奥托昆普公司发明的处理粉状硫化矿物的一种强化冶炼设备，一般由精矿喷嘴、反应塔、沉淀池、上升烟道等4个主要部分组成。铜的闪速熔炼工艺中，精矿喷嘴是其核心部件，位于反应塔顶部，铜精矿和工艺风、分散风通过精矿喷嘴喷入反应塔内，精矿与反应气体混合后发生燃烧反应，氧化形成炉渣和冰铜，并放出大量的热。故精矿与反应气体混合的均匀程度对精矿氧化反应起着决定作用，若混合不好，有可能出现着火延迟的现象，影响整个燃烧反应的传质、传热速率，甚至有局部未反应的物料直接落入沉淀池，形成“下生料”现象，造成反应塔炉况变差，炉渣中的四氧化三铁含量增加、排铜排渣困难，同时烟尘发生率增大、烟尘中SO₃生成率上升，氧的利用效率明显下降等现象。

目前我国冶炼厂闪速熔炼所采用的精矿喷嘴多为中央喷射扩散型精矿喷嘴，该喷嘴带有调风锥、分料锥及分散风和中央油枪，通过移动调风锥的上下位置，平稳无级调节工艺风出风速度，使反应塔内精矿与富氧空气进行混合。但随着反应塔生产能力的不断增加和熔炼强度的不断增大，生产中下生料、物料偏析、炉体过热及烟尘率上升等非正常状况发生率明显增加，现有精矿喷嘴结构已不能很好地满足高投料量条件下炉内气料充分混合、迅速反应的需要。

专利CN200880105946.7公开了一种精矿喷嘴，在现有精矿喷嘴基础上，其在空气室内设置有导流叶片，用来提供相应的旋转风流场，这样设置的精矿喷嘴制造工艺复杂，且设置后反应气体在经过鸟巢水套到达闪速炉顶时其旋转风流场强度已经降低削弱，达不到预期的要求，精矿喷嘴仍然存在物料混合不均、气流向上返流、精矿下料不畅的现象，效果不佳。

专利CN201410725685.6公开了一种旋风式精矿喷嘴，在现有精矿喷嘴基础上，其在空气室的下端上固定有一能够形成旋转风的旋风鸟巢水套，在输料管和输料管外层的下端固设有一能够形成旋转风的旋风管，旋风鸟巢水套和旋风管产生的旋转风风向相同。喷嘴制造工艺复杂，气体旋转进入炉内与精矿的混合效果未见明显增强，进入反应塔时旋转风流场强度达不到预期的要求，精矿喷嘴仍然存在物料混合不均、未见显著效果。

专利CN201020284998.X和CN201110208013.4公开了两种方法，这两种方法都是将精矿完全布置在反应空气旋流的外圈上，依靠旋流扩张带动精矿粒子运动形成高速旋转的混合旋流体并完成气粒间的传质、传热。但由于旋流体外卷吸量过大，造成大量反应后的高温烟气回流到反应塔顶，造成反应塔顶损耗过快；旋流强度可以调节但难以掌控；反应气体由内向外扩散，在到达料环外圈时，大部分氧已被消耗，造成料环外圈的精矿粒子无法被氧化。

专利CN201510078260.5公开了一种旋浮熔炼方法，将粉状硫化精矿和含氧气体通过设备喷射到高温的反应塔的空间中。含氧气体在进入设备前被分成两部分：第二含氧气体以环状直流的方式喷入反应塔中形成钟罩形的风幕；第一含氧气体经设备转化为旋转射流，在风幕的中心射入。在两股气流中间的环状空间内，精矿以偏向中心的方向进入，被旋转射流卷入并抽吸来自反应塔下部的高温烟气形成气粒混合的两相旋转射流。当硫化精矿被高温点燃，即与氧发生剧烈的燃烧反应并释放出富含SO₂的烟气，同时形成含锍(或金属)和炉渣的混合熔融物，最终在反应塔的底部，锍(或金属)与炉渣分离完成冶金过程。然其对投料的适应性较差，在较大投料量时反应效果较好，而当改变投料量时，特别是投料量较小时，炉况变差，出现下生料的现象。