侧吹熔炼炉

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种侧吹熔炼炉。

背景技术

相关技术中用于处理工业固废的熔炼炉，能耗较高，能效较低，无法满足日益增长的冶炼需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种侧吹熔炼炉，该侧吹熔炼炉具有能效高、不易产生烟气污染等优点。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种侧吹熔炼炉，所述侧吹熔炼炉包括：炉体，所述炉体内的空间分为熔池区、气相区和熔体澄清池，所述气相区位于所述熔池区上方，所述熔池区与所述熔体澄清池沿水平方向排列；烟道，所述烟道设在所述炉体上方，所述烟道上设有烟气排放口，所述烟道连通所述气相区和所述烟气排放口，所述烟气排放口上设有用于打开或关闭所述烟气排放口的阀板；第一侧吹喷枪，所述第一侧吹喷枪设在所述炉体上且与所述熔池区连通；第二侧吹喷枪，所述第二侧吹喷枪设在所述炉体上且与所述气相区导通。

根据本发明实施例的侧吹熔炼炉，具有能效高、不易产生烟气污染等优点。

另外，根据本发明上述实施例的侧吹熔炼炉还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述炉体上设有燃烧器，所述燃烧器伸入所述气相区。

根据本发明的一个实施例，所述炉体上设有加料口，所述加料口位于所述气相区上方且与所述气相区连通，所述加料口在水平方向上与所述烟道间隔开。

根据本发明的一个实施例，所述炉体上设有电极，所述电极伸入所述熔体澄清池。

根据本发明的一个实施例，所述炉体上设有与熔体澄清池连通的出渣口和金属虹吸口，所述出渣口和所述金属虹吸口上罩设有烟罩。

根据本发明的一个实施例，所述烟道上设有可开闭的烟道燃烧口。

根据本发明的一个实施例，所述烟道为吊挂式烟道，所述炉体为蜗卷弹簧式弹性件，所述炉体内设有防火内衬。

根据本发明的一个实施例，所述烟道上设有紧急排放口，所述紧急排放口上设有用于打开或关闭所述紧急排放口的旋塞。

根据本发明的一个实施例，所述侧吹熔炼炉还包括底梁，所述炉体设在所述底梁上方，所述底梁由耐火材料件堆砌而成。

根据本发明的一个实施例，所述炉体上设有冷却水套，所述冷却水套围绕所述熔池区和所述熔体澄清池设置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的侧吹熔炼炉的结构示意图。

附图标记：侧吹熔炼炉1、炉体100、熔池区110、气相区120、加料口121、熔体澄清池130、电极131、出渣口132、金属虹吸口133、冷却水套140、燃烧器150、烟道200、烟气排放口210、阀板211、烟道燃烧口220、紧急排放口230、第一侧吹喷枪300、第二侧吹喷枪400、底梁500。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1。

如图1所示，根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1包括炉体100、烟道200、第一侧吹喷枪300和第二侧吹喷枪400。

炉体100内的空间分为熔池区110、气相区120和熔体澄清池130，气相区120位于熔池区110上方，熔池区110与熔体澄清池130沿水平方向排列。烟道200设在炉体100上方，烟道200上设有烟气排放口210，烟道200连通气相区120和烟气排放口210，烟气排放口210上设有用于打开或关闭烟气排放口210的阀板211。第一侧吹喷枪300设在炉体100上且与熔池区110连通。第二侧吹喷枪400设在炉体100上且与气相区120导通。

具体而言，第一侧吹喷枪300和第二侧吹喷枪400设在炉体100的侧壁上。烟气排放口210可以连接下一段工序，例如余热回收及烟气处理设施。

侧吹熔炼炉1处理对象可以为选自含铜冶炼固废、含铅冶炼固废、中低品位废杂铜、含铜-电镀污泥及电子废弃物中的至少一种。

根据炉内冶炼过程反应阶段，金属氧化阶段，通过第一侧吹喷枪300向炉体100内鼓入氧气或压缩空气，促进物料金属氧化过程，形成冶炼熔体。金属还原阶段，通过向炉体100内鼓入还原性物质，促进金属还原过程，形成金属液滴沉于炉体100的底部。

熔池区110发生的化学反应产生的气体以及夹杂有机物颗粒的未完全燃烧烟气进入气相区120后，通过第二侧吹喷枪400向炉体100内鼓入氧气或压缩空气，促使未完全燃烧的有机物颗粒继续燃烧完全，以及熔池区110反应产生的气体燃烧，释放热量，补充炉内冶炼过程热量消耗，达到防止污染性有机物气体挥发和节约燃料的目的。

根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1，通过在炉体100上设置与熔池区110导通的第一侧吹喷枪300和与气相区120导通的第二侧吹喷枪400，第一侧吹喷枪300根据冶炼反应过程，阶段性鼓入氧气或压缩空气，以及还原性物质，以促进金属熔体进行氧化还原化学反应，而第二侧吹喷枪400通过鼓入氧气或压缩空气，将未完全燃烧的有机物颗粒或还原化学反应产生的一氧化碳再次进行燃烧，减少了用于维持炉温的燃料消耗，提高侧吹熔炼炉1的能效，防止烟气污染。

并且，由于侧吹熔炼炉1为单炉膛构造，即炉体100内只形成有一个腔室，冶炼过程的熔炼反应和还原反应都在炉体100内进行，并且涉及固体物料的反应过程大多在位于炉体100下方的熔池区110内进行，反应产生的气体以及相关气体的反应过程则在炉体100上方的气相区120内进行。这样不仅能保证炉体内的反应顺利进行，而且可以使炉体100的结构更加紧凑，使侧吹熔炼炉1更加节能高效。

此外，通过设置第一侧吹喷枪300和第二侧吹喷枪400，可以通过控制第一侧吹喷枪300和第二侧吹喷枪400实现侧吹熔炼炉1的间断周期性作业，控制炉体100内不同的反应气氛，还可将熔炼反应和还原反应分开，在保证炉体100结构更紧凑的同时，还能保证熔炼过程和还原过程能够分别顺利进行，使侧吹熔炼炉1更加节能高效。

因此，根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1具有能效高、不易产生烟气污染等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的侧吹熔炼炉1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1包括炉体100、烟道200、第一侧吹喷枪300和第二侧吹喷枪400。

有利地，如图1所示，炉体100上设有燃烧器150，燃烧器150伸入气相区120。考虑到熔炼过程需要大量的热量，当供给物料的热量不足时，会使熔炼和还原反应不能够充分进行，使熔炼和还原反应的效率有所降低。通过设置燃烧器150，可以利用燃烧器150补充热量，促进炉体100内的物料的熔炼和还原反应的进行。

具体地，如图1所示，炉体100上设有加料口121，加料口121位于气相区120上方且与气相区120连通，加料口121在水平方向上与烟道200间隔开。这样可以利用加料口121向炉体100内加入原料，而且可以减少未能燃烧的原料直接排出烟道200的可能性。

具体而言，加料口121的外周设有气体密封装置。气体密封装置能够提高加料口121的密封性，从而有效的防止烟气的逸散。

更为具体地，如图1所示，炉体100上设有电极131，电极131伸入熔体澄清池130。具体而言，电极131的一端插入熔体澄清池130内，而另一端位于炉体100外，电极131可以为多个且沿水平方向间隔设置。电极131也能够对熔体澄清池130内的反应熔体进行补热，从而促进反应物料的熔炼和还原反应，以及保持熔体温度而利于排渣或排铜操作。

更为有利地，如图1所示，炉体100上设有与熔体澄清池130连通的出渣口132和金属虹吸口133，出渣口132和金属虹吸口133上罩设有烟罩。由此可以利用废料以及金属的排出，金属虹吸口133利用虹吸原理，一方面可以保证金属排出的可靠性，另一方面可以便于操作人员的操作，保证操作的可靠性。而烟罩可以进一步降低炉体100中排出的烟气对环境的污染。

图1示出了根据本发明一个具体示例的侧吹熔炼炉1。如图1所示，烟道200上设有可开闭的烟道燃烧口220。通过在烟道200上设置烟道燃烧口220，利用烟道燃烧口220向烟道200内鼓入氧气或压缩空气，使原料中没有经过充分燃烧而直接进入烟道200的有机物能够被燃烧掉，从而节省了用于维持炉温的燃料消耗，并且避免了环境污染，使操作更稳定可靠。

具体而言，第一侧吹喷枪300、第二侧吹喷枪400和烟道燃烧口220均为多个且沿侧吹熔炼炉1的周向间隔设置。这样可以使吹入的物质更加均匀，进一步提高侧吹熔炼炉1的能效。

可选地，如图1所示，烟道200为吊挂式烟道，炉体100为蜗卷弹簧式弹性件，炉体100内设有防火内衬。这样可以使烟道200的结构更加合理，使炉体100更加简单紧凑，提高炉体100的稳定性和可靠性。

具体地，如图1所示，烟道200上设有紧急排放口230，紧急排放口230上设有用于打开或关闭紧急排放口230的旋塞。这样可以用以紧急状态下控制熔炼烟气通断，进一步提高侧吹熔炼炉1的可靠性和安全性。

更为具体地，如图1所示，侧吹熔炼炉1还包括底梁500，炉体100设在底梁500上方，底梁500由耐火材料件堆砌而成。这样可以保证炉体100的稳定性和可靠性，而且可以保证侧吹熔炼炉1的可靠性。

有利地，如图1所示，炉体100上设有冷却水套140，冷却水套140围绕熔池区110和熔体澄清池130设置。物料在炉体100内经过冶炼会形成高温的熔体，高温高热的熔体会对炉体结构能形成一定的破坏。而且高温高热的熔体排出炉体100外时会对操作人员或周围的环境形成一定的安全隐患。通过设置冷却水套140，熔炼反应产生的高温熔体可以通过冷却水套140冷却，从而减缓了高温熔体对炉体100的热破坏，延长炉体100的寿命，而且可以减小对操作人员造成的危险，提高操作人员的使用安全性。

下面参考图1描述根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1的操作过程。

1)将经过预处理的含铜冶炼固废与熔剂按一定配料比混合后投入侧吹熔炼炉1进行氧化熔炼，形成熔炼渣层和粗铜层。

2)通过第一侧吹喷枪300往熔炼渣层内加入还原剂进行还原反应，使金属氧化熔体还原，得到粗铜和熔炼渣产物，再通过出渣口132和金属虹吸口133排出。

具体而言，在步骤1)中，将经过预处理的含铜冶炼固废与熔剂一起通过炉体100顶部的加料口121加入炉内，掉落在熔池区110表面的渣层上。氧气或压缩空气通过炉体100两侧侧壁上的第一侧吹喷枪300进入熔池渣层中，通过搅动渣层熔体与投入的物料发生冶金化学反应。冶炼产物根据密度不同，在熔池区110形成熔炼渣层和粗铜层。冶炼产生的气体混合物进入气相区120时，通过第二侧吹喷枪400送入富氧空气，使原料中没有经过充分燃烧而直接进入烟气的有机物被燃烧掉，同时促使反应产生的可燃性气体一氧化碳燃烧，释放热量，从而达到避免环境污染和节约燃料的目的。

在步骤2)中，通过第一侧吹喷枪300向炉内通入还原剂物质使熔炼渣层中金属氧化物还原，形成金属液滴沉于熔池区110的底部。进一步地，为了保证还原过程的质量，可通过向炉内加入粒状固体还原剂，例如焦炭等，从而在渣层表面形成红热的焦滤层以强化还原效果。还原过程，反应生成的熔炼渣通过熔体澄清池130的出渣口132排出炉体，反应的粗铜通过熔体澄清池130的金属虹吸口133排出炉体，反应产生的烟气则通过金属虹吸口133的烟气排放口210排出炉外。

由此可以将熔炼和还原反应分开，利用了熔体的潜热，具有高效节能的特点，并且该方法操作时间短，热量外泄少，节省了燃料消耗，并且操作安全。

根据本发明实施例的侧吹熔炼炉1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。