[发明专利]用于冶金装置的底吹式喷枪的喷嘴装置及其应用

说明书

本发明公开了一种用于冶金装置的底吹式喷枪的喷嘴装置及其应用，该喷嘴装置包括喷嘴体和至少一条第一通道，第一通道设计用于引导所述含氧气体流向喷嘴体的输出端，至少一条第一通道是以至少逐段弯曲的或螺旋的方式轴向延伸地贯穿喷嘴体，该第一通道延伸至喷嘴体的输出端形成喷射孔，含氧气体通过所述喷射孔离开喷嘴装置进入冶金装置中。该喷嘴装置喷射的含氧气体以不同方向离开喷嘴，使得每个喷射孔自成旋流反应区，加大了反应面积，提高了含氧空气的利用率，提高熔池搅拌效果，显著改善熔池内的化学反应的动力学条件。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，涉及一种底吹式喷枪的喷嘴装置及其应用。

背景技术

氧气底吹熔炼工艺是有色金属冶炼行业中能耗较低的一种新兴工艺。以铜冶炼为例，混合矿料不需要干燥和磨细，由皮带传输连续从炉顶的加料口加入到炉内的高温熔池中。富氧空气通过底部氧枪连续送入炉内的铜锍层，氧气以大量的小气泡动态地悬浮于熔体中，连续加入的矿料不断地被迅速氧化及造渣。该工艺过程简单，原料适应性强，投资低，能源消耗低，噪音低。同时，由于氧浓度高，因此排出的烟气量少，热损失少，炉体散热少，保证了氧气的充分有效利用，直接排放的尾气大大减少。

公告号为CN101165196B的中国发明专利披露了这种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺，硫化铜精矿与熔剂、返回的包括烟尘、渣铜精矿和吹炼炉渣的中间铜物料，经圆盘制粒机混合制粒后，由给料机送至底吹熔炼炉上部的炉子加料口加入炉内，氧气通过设在炉底与垂线成0至16°角的氧气喷枪送入炉内进行熔炼反应，混合好的入炉粒料经熔炼生成铜硫和熔炼渣，熔炼温度为1080至1250℃。底吹熔炼炉中，从吹炼炉底部连续送入富氧空气，粗铜的氧势高，有利于As、Sb、Bi等V族元素的脱除，同时降低Fe₃O₄的生成量。底吹炉连续吹炼，炉温稳定，克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点，有利于提高吹炼炉的寿命，降低耐火材料消耗和维修工程量，降低炼铜成本。底吹炼铜法的投资少，工艺流程短，原料适应性强。

底吹技术中，常用的氧枪装置可以是例如公告号为CN200974858Y的中国专利所公开的，这种氧枪由内层套管和外层套管套合而成，内层套管的数量为2至5个，其上设有若干通气槽，且各个内层套管上设置的通气孔的数量和面积不同，合理地组织了各层通道的通气量，保持了适当的气流速度，同时使得气流比较分散，增加了气体与熔体的反应面积，使得供氧压力明显降低。但是这类传统的多层套管氧枪需要控制较大的供气压力，才能保证足量的气体进入熔池，使喷出的气体与熔体充分接触，否则熔体极易倒吸入氧枪中，造成氧枪堵塞。

熔池的熔炼过程中，熔体成分非常复杂，熔体的流动状态并不明确，上述传统的套管式氧枪的喷嘴的设计，一些入炉矿料难以被迅速卷吸进熔体中，熔池中容易发生喷溅导致加料口堵塞。有鉴于此，如何设计一种新的底吹式喷枪的喷嘴装置，有效提升氧气在炉内熔池的搅拌强度和卷吸率，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，从而使熔炼底吹炉达到最佳的冶金效果，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于冶金操作中的底吹式喷枪的喷嘴装置，喷枪从熔池底部插入，在熔炼过程中不断鼓入含氧气体，被熔体破碎成小气泡或者小气流，以提供熔炼所需的氧化气氛。同时，喷嘴装置射出的含氧气体能够有效地加强熔池内部的物质流动和卷吸率，通过形成涡旋增大气液相接触面积和接触历程，加强了传质作用，具有剧烈的搅拌特性和良好的反应动力学条件。本发明提供的喷嘴装置可以具有多种应用，典型地可以应用在底吹炉的有色金属冶炼工艺中。

为了解决熔体卷吸率低和容易飞溅的问题，本发明第一方面提供了一种用于冶金装置的底吹式喷枪的喷嘴装置，所述喷嘴装置包括：

喷嘴体，所述喷嘴体的一端作为输入端，连接一含氧气体源，另一相对端为喷嘴体的输出端；