一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝及裝置，利用旋轉(zhuǎn)一次風(fēng)形成的高溫內(nèi)回流區(qū)快速加熱物料，物料與一次風(fēng)形成風(fēng)粉混合氣流，與工藝風(fēng)中的氧發(fā)生冶金反應(yīng)。直流中心風(fēng)及直流二次風(fēng)分別控制內(nèi)回流區(qū)、整個風(fēng)粉混合氣流的體積、形狀及分布。由軸向中心線向外依次是燃料管、中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管、二次風(fēng)管；采用軸向葉片、出口擴(kuò)口、板孔式穩(wěn)燃器、齒形或齒環(huán)形布料器、圓形噴嘴間斷出風(fēng)、束焰罩設(shè)計(jì)，使得一次風(fēng)旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度大大加強(qiáng)，風(fēng)粉混合更加充分均勻，擁有穩(wěn)定存在、形狀合理的內(nèi)回流區(qū)，風(fēng)粉迅速升溫發(fā)生冶金反應(yīng)，高溫氣流形狀可控，減小對爐壁的高溫沖刷腐蝕，提高爐體使用壽命。
【專利說明】一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閃速冶煉工藝及裝置，屬于銅、鎳、鉛等有色金屬冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在有色金屬冶煉行業(yè)內(nèi)，尤其是銅冶煉行業(yè)，空間懸浮冶煉是最主要的冶煉技術(shù)之一。芬蘭的閃速冶煉技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的空間懸浮冶煉技術(shù)。閃速冶煉技術(shù)的原理是:干燥后的粉狀硫化物礦在冶煉爐的反應(yīng)空間中被分布風(fēng)完全分散懸浮，利用粉狀物料所具有的巨大表面積，使物料粒子與工藝風(fēng)中的氧充分混合，在瞬間(2?3秒)內(nèi)完成氧化反應(yīng)，達(dá)到脫硫脫鐵的冶煉目的。
[0003]閃速冶煉噴嘴是閃速冶煉技術(shù)的核心裝備。文丘里型冶煉噴嘴及中央擴(kuò)散型冶煉噴嘴是兩種應(yīng)用比較廣泛的閃速冶煉噴嘴。由于這兩種冶煉噴嘴本身結(jié)構(gòu)的限制，使得冶煉反應(yīng)存在以下問題:
[0004]1.雖然冶煉反應(yīng)會放出大量的化學(xué)熱，但未得到有效利用，仍然需要燃燒天然氣等燃料產(chǎn)生熱量加熱升溫粉狀物料至氧化反應(yīng)所需溫度，導(dǎo)致大量富余熱量積存在反應(yīng)塔內(nèi)，而冶煉爐正常能夠承受的熱負(fù)荷是有限的，因此，生產(chǎn)中會嚴(yán)格控制投料量上限，限制了冶煉爐廣能的提聞;
[0005]2.冶煉過程中，高溫熔融體與煙氣會充滿整個反應(yīng)空間，嚴(yán)重沖刷、腐蝕爐壁，爐體壽命短；
[0006]3.物料與工藝風(fēng)的混合程度有限，導(dǎo)致反應(yīng)不理想，物料過氧化和欠氧化現(xiàn)象嚴(yán)重，容易下生料，煙塵發(fā)生率高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述說明，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝及裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝:
[0010]向反應(yīng)塔中心通入燃料，在開始投料時作為點(diǎn)火器，為自熱式冶煉反應(yīng)之初提供熱量，待冶煉反應(yīng)穩(wěn)定后，停止使用燃料；
[0011]將一次工藝風(fēng)經(jīng)軸向葉片轉(zhuǎn)化為具有軸向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)噴入冶金爐內(nèi)，其在離心力作用下在徑向上向外擴(kuò)張，在中心區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，使周圍高溫氣體回流旋轉(zhuǎn)風(fēng)中心，形成高溫內(nèi)回流區(qū)；
[0012]將經(jīng)配料、干燥后的粉狀物料由物料風(fēng)氣力輸送并充分流態(tài)化后在一次工藝風(fēng)內(nèi)側(cè)噴入冶金爐內(nèi)，被一次工藝風(fēng)卷入、混合，形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)粉混合氣流；
[0013]用直流風(fēng)作中心工藝風(fēng)在物料風(fēng)內(nèi)側(cè)通過板孔式穩(wěn)燃器噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的內(nèi)側(cè)物料提供氧化反應(yīng)所需氧氣；
[0014]用直流風(fēng)作二次工藝風(fēng)在一次工藝風(fēng)外側(cè)通過圓形噴嘴噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的外圍物料提供氧化反應(yīng)所需氧氣；
[0015]旋轉(zhuǎn)風(fēng)粉混合氣流被內(nèi)回流區(qū)內(nèi)的高溫氣體加熱到氧化反應(yīng)溫度，與中心工藝風(fēng)、物料風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，無需額外燃燒燃料提供熱量，充分利用氧化反應(yīng)放出的化學(xué)熱，實(shí)現(xiàn)自熱式閃速冶煉反應(yīng)；齒形或齒環(huán)形布料器改善物料在環(huán)狀截面上的分布均勻性，使物料著火及氧化反應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)；中心工藝風(fēng)通過風(fēng)量、風(fēng)速、板孔式穩(wěn)燃器、出口擴(kuò)口控制內(nèi)回流區(qū)的體積、形狀及分布；二次工藝風(fēng)通過風(fēng)量、風(fēng)速、束焰罩、圓形噴嘴及出口擴(kuò)口控制整個高溫風(fēng)粉混合氣流的體積、形狀及分布，減少高溫冶煉產(chǎn)物對冶金爐內(nèi)壁的沖刷；
[0016]高溫內(nèi)回流區(qū)、中心工藝風(fēng)、物料風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)共同作用產(chǎn)生的風(fēng)粉混合氣流，使得物料與氧充分混合、碰撞，實(shí)現(xiàn)冶煉成分、組成多元的復(fù)雜物料。
[0017]所述的中心工藝風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)、物料風(fēng)均為富氧空氣，其氧氣體積濃度為21%?99%，各風(fēng)中含氧量可以不同。
[0018]所述的噴入的燃料為重油、天然氣、液化石油氣中的一種或多種。
[0019]一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置:
[0020]包括由裝置軸向中心線向外依次分布的燃料管、中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管、二次風(fēng)管，五個管沿同一軸線套裝，燃料管內(nèi)為燃料通道，相鄰管間有空間分別形成中心風(fēng)通道、物料通道、一次風(fēng)通道和二次風(fēng)通道，一次風(fēng)管內(nèi)設(shè)有軸向葉片能將一次風(fēng)轉(zhuǎn)化為具有軸向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)，中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管底部出口采用擴(kuò)口形狀，在中心風(fēng)通道底部出口處安裝板孔式穩(wěn)燃器，在物料通道底部出口處安裝齒形或齒環(huán)形布料器，在二次風(fēng)管底部外側(cè)安裝束焰罩，在二次風(fēng)通道出口處安裝圓形噴嘴，直流二次工藝風(fēng)從圓形噴嘴噴入冶金爐內(nèi)，中心風(fēng)管的底部出口位于物料管底部出口之下，物料管底部出口位于一次風(fēng)管底部出口之下。
[0021]所述的中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管底部出口的擴(kuò)口與裝置軸向中心線夾角成
5。?60°。
[0022]所述的中心風(fēng)管的底部出口與所述物料管底部出口之間的距離，所述物料管底部出口與所述一次風(fēng)管底部出口之間的距離均為1mm?300mm。
[0023]所述的圓形噴嘴在圓周面均勻布置，相鄰兩個之間形成空隙，圓形噴嘴口徑可以改變。
[0024]本發(fā)明提供的自熱式閃速冶煉工藝中工藝風(fēng)分為四股:中心工藝風(fēng)、物料風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)。一次工藝風(fēng)經(jīng)軸向葉片轉(zhuǎn)化為具有軸向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)，噴出裝置后在離心力作用下向外擴(kuò)張，從而在中心區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，使高溫?zé)煔饣亓餍D(zhuǎn)風(fēng)中心，形成高溫內(nèi)回流區(qū)，為物料升溫著火提供熱量。高溫內(nèi)回流區(qū)的生成是本自熱式閃速冶煉工藝的突出特點(diǎn)。一個穩(wěn)定存在、大小形狀合理、在噴口處分布位置合理的內(nèi)回流區(qū)，可以吸收大量高溫?zé)煔饣亓鲊娍谥行奶?，使得剛出噴嘴的物料快速升溫、著火、與反應(yīng)氣體反應(yīng)，而且高溫?zé)煔饣亓骺梢猿浞掷梅磻?yīng)空間內(nèi)已有的大量富余熱量，不用另外再燒天然氣等燃料向噴嘴出口處供熱，可以作到自熱，節(jié)省大量能源。
[0025]本發(fā)明采用軸向葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，流體阻力小，出口旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度大，能更好地與粉狀物料混合。氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度大，可以產(chǎn)生更大更穩(wěn)定的內(nèi)回流區(qū)，吸引更多的高溫?zé)煔饣亓鲊娮斐隹?，快速加熱點(diǎn)燃物料，為氧化反應(yīng)提供足夠、穩(wěn)定的熱量。這樣就把反應(yīng)塔空間內(nèi)的多余熱量充分利用起來，不用再燒天然氣等燃料，可以作到自熱，并且可以降低爐溫。
[0026]本發(fā)明采用帶壓物料風(fēng)氣力輸送粉狀物料，并將物料充分流態(tài)化，使得物料進(jìn)入冶金爐后更容易與一次工藝風(fēng)混合，提高風(fēng)粉混合程度。
[0027]中心工藝風(fēng)的設(shè)置可以為高溫內(nèi)回流區(qū)的生成提供更合理的壓力梯度分布條件(相比于一次風(fēng)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的)，有利于內(nèi)回流區(qū)的形成、保持較好的形狀并穩(wěn)定存在，增加風(fēng)粉混合氣流與高溫回流煙氣接觸和換熱的周界，強(qiáng)化穩(wěn)燃效果。
[0028]本發(fā)明在一次工藝風(fēng)外側(cè)添加了一股直流二次工藝風(fēng)。直流二次工藝風(fēng)在一次工藝風(fēng)的外側(cè)噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的外圍物料提供氧氣，擴(kuò)大和增強(qiáng)內(nèi)回流區(qū)，控制混合高溫氣流形狀，穩(wěn)定氧化反應(yīng)及減少高溫?zé)煔饬鲗Ψ磻?yīng)塔內(nèi)壁的沖刷腐蝕。
[0029]四股工藝風(fēng)都采用富氧空氣，含氧量(體積分?jǐn)?shù))為21%?99%。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，四股風(fēng)的含氧量可以不同，以更好地滿足生產(chǎn)要求。
[0030]所述物料管位于一次風(fēng)管(主工藝風(fēng)管)內(nèi)側(cè)，原因有兩點(diǎn):一是可以使物料直接進(jìn)入高溫內(nèi)回流區(qū)，物料快速加熱著火，若是設(shè)計(jì)為物料管在一次風(fēng)外側(cè)，會使得物料遠(yuǎn)離內(nèi)回流區(qū)，不能充分被高溫回流煙氣加熱；二是使得物料下落過程中外側(cè)受到旋轉(zhuǎn)風(fēng)作用形成的環(huán)形物料帶較小，進(jìn)而使得物料分布更容易控制，提高物料與反應(yīng)氣體的混合均勻性，使物料與氣體的反應(yīng)區(qū)域更接近于反應(yīng)空間的中軸線位置，減小高溫熔融體與煙氣對爐壁的沖刷腐蝕。
[0031]本發(fā)明提供的自熱式閃速冶煉裝置是根據(jù)空氣動力學(xué)原理、燃燒學(xué)原理設(shè)計(jì)。中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管底部出口采用擴(kuò)口形狀，可以適度增大氣流擴(kuò)展角，有利于改善氣流形狀、射程及沖刷爐壁情況；改善內(nèi)回流區(qū)，使反應(yīng)更加穩(wěn)定；增大氣流混合，有利于傳熱、傳質(zhì)。
[0032]在燃料管與中心風(fēng)管之間的環(huán)狀通道底部出口處安裝板孔式穩(wěn)燃器，可以冷卻噴嘴頭部管件，避免回流或回火，使氧化反應(yīng)更加穩(wěn)定；通過調(diào)節(jié)流量及出口風(fēng)速可以配合其它風(fēng)改善高溫氣流形狀。
[0033]在物料管底部出口處內(nèi)側(cè)安裝齒形或齒環(huán)形布料器，可以改善物料在環(huán)狀截面上的分布均勻性，使粗物料顆粒被環(huán)與齒阻擋，折向內(nèi)回流區(qū)，細(xì)物料顆?？梢岳@過圓環(huán)而從兩齒之間的空隙內(nèi)通過，在粗物料流的外層噴入爐內(nèi)；可以在齒的背流面形成小渦流，對物料的著火有利。
[0034]在二次風(fēng)管底部外側(cè)安裝束焰罩，形成“盆狀效應(yīng)”或“碗狀效應(yīng)”，可以避免風(fēng)粉氣流過早擴(kuò)散，在氣流根部形成“縮頸”，從而消除噴口處的峰值溫度，使反應(yīng)空間內(nèi)溫度分布更加合理，提高爐體使用壽命。
[0035]直流二次工藝風(fēng)采用若干個圓形噴嘴噴射，具有幾個優(yōu)點(diǎn):一是可以使二次風(fēng)具有很高的出口風(fēng)速；二是噴出面積穩(wěn)定，不易因燒損變形；三是磨損或燒損后方便更換；四是噴嘴口徑有多個型號，可以根據(jù)生產(chǎn)需要更換不同口徑的噴嘴，從而實(shí)現(xiàn)出口風(fēng)速可調(diào)節(jié)。這些噴嘴在圓周面均布，相鄰兩個之間形成空隙。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明所述工藝的中心剖面速度矢量圖。
[0037]圖2是本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3是本發(fā)明所述裝置底部的放大圖。
[0039]圖4是本發(fā)明所述裝置底部出口的正視圖。
[0040]其中:I燃料管，2中心風(fēng)管，3物料管，4 一次風(fēng)管，5 二次風(fēng)管，6燃料通道，7中心風(fēng)通道，8物料通道，9 一次風(fēng)通道，10 二次風(fēng)通道，11軸向葉片，12擴(kuò)口，13圓形噴嘴，14束焰罩，15板孔式穩(wěn)燃器，16齒環(huán)形布料器(或只有齒沒有環(huán)的齒形布料器，圖中未畫出)，17內(nèi)回流區(qū)。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)視為對本發(fā)明公開技術(shù)內(nèi)容的限制。應(yīng)當(dāng)說明的是:本文件中，所述“上”、“下”方位詞是以閃速冶煉裝置使用狀態(tài)為參考確定；所述“內(nèi)”、“外”是以閃速冶煉裝置軸向中心線為參考確定，靠近中軸線的位置為內(nèi)，遠(yuǎn)離中軸線的位置為外。
[0042]一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置，包括由裝置軸向中心線向外依次分布的燃料管1、中心風(fēng)管2、物料管3、一次風(fēng)管4、二次風(fēng)管5，五個管沿同一軸線套裝，燃料管I內(nèi)為燃料通道6，相鄰管間有空間分別形成中心風(fēng)通道7、物料通道8、一次風(fēng)通道9和二次風(fēng)通道10。燃料通道6為柱狀，其余通道截面為環(huán)狀；五個通道的上端互不相通，相互封閉隔離；為便于拆裝、檢修和定位，五個筒體上端相互間可以采用法蘭的對接方式相連。
[0043]結(jié)合圖2，在物料管3與一次風(fēng)管4之間的環(huán)狀一次風(fēng)通道9內(nèi)，裝有軸向葉片11，一次工藝風(fēng)經(jīng)由軸向葉片11變?yōu)榫哂休S向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)，其旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度由葉片數(shù)量、傾斜角、葉片高度等因素決定?？梢愿鶕?jù)投料量、風(fēng)粉混合程度、氧化反應(yīng)情況、高溫氣流形狀等因素，通過公式計(jì)算所需的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度、葉片數(shù)量、傾斜角以及葉片高度等參數(shù)。一次工藝風(fēng)噴入冶金爐后，在離心力作用下向外擴(kuò)張，從而在中心區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，使高溫?zé)煔饣亓餍D(zhuǎn)風(fēng)中心，形成內(nèi)回流區(qū)17，為物料升溫著火提供熱量。
[0044]中心風(fēng)管2與物料管3之間的環(huán)狀空間形成物料通道8。物料通道8位于一次風(fēng)通道9內(nèi)側(cè)，上端形成進(jìn)料口，進(jìn)料口與螺旋給料機(jī)相連，進(jìn)而與物料倉相通。經(jīng)干燥后的粉狀物料由物料風(fēng)氣力輸送并充分流態(tài)化，由物料通道8進(jìn)入冶金爐，在噴口處被高速旋轉(zhuǎn)一次工藝風(fēng)卷入、攪拌、混合，形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)粉混合氣流，在高溫環(huán)境下，物料吸熱迅速升溫、著火、與一次工藝風(fēng)中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，達(dá)到脫硫脫鐵的冶煉目的。
[0045]中心工藝風(fēng)從物料通道8的內(nèi)側(cè)噴入爐內(nèi)。設(shè)置中心工藝風(fēng)可以為內(nèi)回流區(qū)17的生成提供更合理的壓力梯度分布條件(相比于一次風(fēng)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的)，有利于內(nèi)回流區(qū)17的形成、保持較好的形狀并穩(wěn)定存在，增加風(fēng)粉氣流與高溫回流煙氣接觸和換熱的周界，強(qiáng)化穩(wěn)燃作用。為此，中心風(fēng)管2管徑較大，中心風(fēng)流量及壓力較小。
[0046]在一次工藝風(fēng)外側(cè)又加了一股直流二次工藝風(fēng)，直流二次工藝風(fēng)在一次工藝風(fēng)的外側(cè)噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的外圍物料提供氧氣，擴(kuò)大和增強(qiáng)內(nèi)回流區(qū)17，控制高溫氣流形狀，穩(wěn)定氧化反應(yīng)及減少高溫?zé)煔饬鲗Ψ磻?yīng)塔內(nèi)壁的沖刷腐蝕。
[0047]四股風(fēng)都采用富氧空氣，含氧量(體積分?jǐn)?shù))為21%?99%。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，四股風(fēng)的含氧量可以不同，以更好地滿足生產(chǎn)要求。四股風(fēng)的流量由風(fēng)機(jī)、管徑、閥門、流量計(jì)控制。中心工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)風(fēng)速由風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、出口截面積控制，一次工藝風(fēng)風(fēng)速由風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、出口截面積、軸向葉片控制。正常使用之前需要對各風(fēng)道出口風(fēng)速進(jìn)行冷態(tài)測量，校準(zhǔn)。
[0048]燃料經(jīng)過裝置中心的燃料管I進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)，可以是重油、天然氣、液化石油氣中的一種或多種。燃燒燃料并不是在冶煉生產(chǎn)中一直存在，只在開爐升溫、停爐檢修保溫時，或者反應(yīng)塔氧燃料燒嘴供熱不足情況下開。
[0049]根據(jù)空氣動力學(xué)原理、燃燒學(xué)原理設(shè)計(jì)，中心風(fēng)管2、物料管3、一次風(fēng)管4底部出口采用擴(kuò)口 12形狀，與裝置軸向中心線夾角成5°?60°。
[0050]板孔式穩(wěn)燃器15安裝于燃料管I與中心風(fēng)管2之間的環(huán)狀通道底部出口處，中心風(fēng)經(jīng)這些小圓孔噴入爐內(nèi)，其圓孔孔徑、數(shù)量、分布都是經(jīng)過公式計(jì)算得來。
[0051]齒環(huán)形布料器16 (或只有齒沒有環(huán)的齒形布料器)安裝在物料管3底部出口處內(nèi)偵U。粗顆粒物料經(jīng)過齒環(huán)形布料器16時，被環(huán)與齒阻擋，折向裝置中心，進(jìn)入內(nèi)回流區(qū)17，快速完成氧化反應(yīng)；細(xì)顆粒物料可以繞過環(huán)，通過兩齒間的空隙，在粗顆粒物料流外側(cè)進(jìn)入爐內(nèi)。
[0052]在二次風(fēng)管5底部外側(cè)安裝束焰罩14，在二次風(fēng)道出口處安裝圓形噴嘴13，直流二次工藝風(fēng)從圓形噴嘴13噴入冶金爐內(nèi)，與一次工藝風(fēng)混合，混合氣流形狀受到束焰罩14控制。圓形噴嘴13沿圓周向均勻布置，可以通過改變圓形噴嘴13 口徑改變直流二次工藝風(fēng)出口風(fēng)速，以適應(yīng)投料量、風(fēng)粉混合氣流形狀、實(shí)際反應(yīng)情況、爐溫等因素的改變。
[0053]中心風(fēng)管2的底部出口位于物料管3底部出口之下，物料管3底部出口位于一次風(fēng)管4底部出口之下，相鄰二者間相距1mm?300mm。
[0054]本文中應(yīng)用了具體實(shí)例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝，其特征是， 向反應(yīng)塔中心通入燃料，在開始投料時作為點(diǎn)火器，為自熱式冶煉反應(yīng)之初提供熱量，待冶煉反應(yīng)穩(wěn)定后，停止使用燃料； 將一次工藝風(fēng)經(jīng)軸向葉片轉(zhuǎn)化為具有軸向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)噴入冶金爐內(nèi)，其在離心力作用下在徑向上向外擴(kuò)張，在中心區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，使周圍高溫氣體回流旋轉(zhuǎn)風(fēng)中心，形成高溫內(nèi)回流區(qū)； 將經(jīng)配料、干燥后的粉狀物料由物料風(fēng)氣力輸送并充分流態(tài)化后在一次工藝風(fēng)內(nèi)側(cè)噴入冶金爐內(nèi)，被一次工藝風(fēng)卷入、混合，形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)粉混合氣流； 用直流風(fēng)作中心工藝風(fēng)在物料風(fēng)內(nèi)側(cè)通過板孔式穩(wěn)燃器噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的內(nèi)側(cè)物料提供氧化反應(yīng)所需氧氣； 用直流風(fēng)作二次工藝風(fēng)在一次工藝風(fēng)外側(cè)通過圓形噴嘴噴入冶金爐內(nèi)，為風(fēng)粉混合氣流中的外圍物料提供氧化反應(yīng)所需氧氣； 旋轉(zhuǎn)風(fēng)粉混合氣流被內(nèi)回流區(qū)內(nèi)的高溫氣體加熱到氧化反應(yīng)溫度，與中心工藝風(fēng)、物料風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，無需額外燃燒燃料提供熱量，充分利用氧化反應(yīng)放出的化學(xué)熱，實(shí)現(xiàn)自熱式閃速冶煉反應(yīng)；齒形或齒環(huán)形布料器改善物料在環(huán)狀截面上的分布均勻性，使物料著火及氧化反應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)；中心工藝風(fēng)通過風(fēng)量、風(fēng)速、板孔式穩(wěn)燃器、出口擴(kuò)口控制內(nèi)回流區(qū)的體積、形狀及分布；二次工藝風(fēng)通過風(fēng)量、風(fēng)速、束焰罩、圓形噴嘴及出口擴(kuò)口控制整個高溫風(fēng)粉混合氣流的體積、形狀及分布，減少高溫冶煉產(chǎn)物對冶金爐內(nèi)壁的沖刷； 高溫內(nèi)回流區(qū)、中心工藝風(fēng)、物料風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)共同作用產(chǎn)生的風(fēng)粉混合氣流，使得物料與氧充分混合、碰撞，實(shí)現(xiàn)冶煉成分、組成多元的復(fù)雜物料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝，其特征是，所述的中心工藝風(fēng)、一次工藝風(fēng)、二次工藝風(fēng)、物料風(fēng)均為富氧空氣，其氧氣體積濃度為21%?99%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉工藝，其特征是，所述的噴入的燃料為重油、天然氣、液化石油氣中的一種或多種。
4.一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置，其特征是，包括由裝置軸向中心線向外依次分布的燃料管、中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管、二次風(fēng)管，五個管沿同一軸線套裝，燃料管內(nèi)為燃料通道，相鄰管間有空間分別形成中心風(fēng)通道、物料通道、一次風(fēng)通道和二次風(fēng)通道，一次風(fēng)管內(nèi)設(shè)有軸向葉片能將一次風(fēng)轉(zhuǎn)化為具有軸向速度、切向速度、徑向速度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)，中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管底部出口采用擴(kuò)口形狀，在中心風(fēng)通道底部出口處安裝板孔式穩(wěn)燃器，在物料通道底部出口處安裝齒形或齒環(huán)形布料器，在二次風(fēng)管底部外側(cè)安裝束焰罩，在二次風(fēng)通道出口處安裝圓形噴嘴，直流二次工藝風(fēng)從圓形噴嘴噴入冶金爐內(nèi)，中心風(fēng)管的底部出口位于物料管底部出口之下，物料管底部出口位于一次風(fēng)管底部出口之下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置，其特征是，所述的中心風(fēng)管、物料管、一次風(fēng)管底部出口的擴(kuò)口與裝置軸向中心線夾角成5°?60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置，其特征是，所述的中心風(fēng)管的底部出口與所述物料管底部出口之間的距離，所述物料管底部出口與所述一次風(fēng)管底部出口之間的距離均為10mm?300mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種處理復(fù)雜物料的自熱式閃速冶煉裝置，其特征是，所述的圓形噴嘴在圓周面均勻布置，相鄰兩個之間形成空隙，圓形噴嘴口徑可以改變。
【文檔編號】C22B15/00GK104263967SQ201410550963
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】楊先凱 申請人:楊先凱