燃气熔分炉及其应用 |
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| 申请号 | CN201611111403.9 | 申请日 | 2016-12-06 | 公开(公告)号 | CN106766886A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 江苏省冶金设计院有限公司; | 发明人 | 吴佩佩; 古明远; 王敏; 曹志成; 薛逊; 吴道洪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了燃气熔分炉及其应用。其中，该燃气熔分炉包括：炉体，所述炉体内设置有熔池，所述炉体具有进料口、 铁 出口和 排渣 口；多组蓄热沉降烧嘴组件，每组所述蓄热沉降烧嘴组件具有两个蓄热沉降烧嘴 单体 ，每个蓄热沉降烧嘴单体均具有：烧嘴，所述烧嘴位于所述炉体的 侧壁 上；燃气蓄热沉降室，所述燃气蓄热沉降室具有燃气沉降室和燃气蓄热体，所述燃气沉降室和燃气蓄热体通过第一通孔相连通，其中，所述燃气沉降室具有第一气口、第一空气进口和第一沉降物出口，所述第一气口与所述烧嘴相连；所述燃气蓄热体内设置有第一蓄热体，所述燃气蓄热体具有位于所述第一蓄热体下方的燃气进口。该装置可实现铁、铅、锌、 银 和铟等金属的一次性综合回收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种燃气熔分炉，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 燃气熔分炉及其应用技术领域背景技术[0002] 目前，我国铁精矿日趋减少，各种湿法冶金渣、化工渣(即除铁渣或沉铁渣)累积很多。这些渣常含有多种有价金属，也是一种较好的铁资源。属于火法冶金工艺的熔池熔炼法很适合回收处理各种湿法冶金渣、化工渣及用于冶炼低品位矿。 [0003] 湿法锌占世界锌总产量的85％以上，至2007年，我国湿法(电解)锌的产量占全国锌总产量的65.9％。传统的湿法炼锌工艺包括焙烧、浸出、净化、电积和制酸5个主要过程。 湿法炼锌过程中会产生大量的锌浸出渣，目前，我国每年产生的锌浸出渣超过320万t。锌浸出渣的主要组成元素是铁和锌，此外还含有大量的稀贵金属铟、银及有价金属铅、镓和镉 等。锌浸出渣的矿物学分析表明，渣中锌、铁的主要存在形式是铁酸锌(ZnFe2O4)，铁酸锌稳定的性质增加了锌、铁的分离回收难度。 发明内容[0005] 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，本发明的一个目的在于提出一种燃气熔分炉，该燃气熔分炉通过燃气蓄热沉降室可回收烟气中的铅、锌、银和铟等其它金属，而且有效地防止烟气中的烟尘堵塞装置。 [0006] 因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种燃气熔分炉。根据本发明的实施例，该燃气熔分炉包括：炉体，所述炉体内设置有熔池，所述炉体具有进料口、铁出口和排渣口；多组蓄热沉降烧嘴组件，每组所述蓄热沉降烧嘴组件具有两个蓄热沉降烧嘴单体，每个蓄热沉降烧嘴单体均具有：烧嘴，所述烧嘴位于所述炉体的侧壁上；燃气蓄热沉降室，所述燃气蓄热沉降室具有燃气沉降室和燃气蓄热体，所述燃气沉降室和燃气蓄热体通过第一通孔相连通，其中，所述燃气沉降室具有第一气口、第一空气进口和第一沉降物出口，所述第一气口与所述烧嘴相连；所述燃气蓄热体内设置有第一蓄热体，所述燃气蓄热体具有位于 所述第一蓄热体下方的燃气进口。 [0007] 根据本发明实施例的燃气熔分炉，利用熔池进行熔炼处理得到铁，以及气体金属或金属氧化物的烟气，这些含有金属的烟气在燃气沉降室中与冷空气相遇形成稳定的氧化 物，落在燃气沉降室的底部，从而实现铁、铅、锌、银和铟等金属的综合回收。并且，该设备的结构简单、投资小、效果好、经济效益显著。 [0008] 另外，根据本发明上述实施例的燃气熔分炉还可以具有如下附加的技术特征： [0009] 根据本发明的实施例，所述蓄热沉降烧嘴单体进一步包括：空气蓄热沉降室，所述空气蓄热沉降室具有空气沉降室和空气蓄热体，所述空气沉降室和空气蓄热体通过第二通孔相连通，其中，所述空气沉降体具有第二气口、第二空气进口和第二沉降物出口，所述第二气口与所述烧嘴相连；所述空气蓄热室内设置有第二蓄热体，所述空气蓄热体具有位于 所述第二蓄热体下方的待蓄热空气进口。 [0010] 根据本发明的实施例，所述燃气沉降室和所述空气沉降室均呈变径式。 [0011] 根据本发明的实施例，所述蓄热沉降烧嘴组件的两个蓄热沉降烧嘴单体呈交替蓄热燃烧。 [0013] 根据本发明的实施例，该燃气熔分炉进一步包括：第二温度控制器，所述第二温度控制器位于所述燃气沉降室内，控制所述燃气沉降室的温度为900-1000℃。 [0014] 根据本发明的实施例，该燃气熔分炉进一步包括：第三温度控制器，所述第三温度控制器位于所述空气沉降室内，控制所述空气沉降室的温度为900-1000℃。 [0015] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的燃气熔分炉制备铁的方法。参考图1，根据本发明的实施例，该方法包括将锌浸渣颗粒和还原煤颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料进行压球处理，以便得到混合球团；以及利用前述的燃气熔分炉对所述混合球团进行熔炼处理，以便得到铁产品和含有金属烟尘的烟气，所述金 属烟尘经燃气沉降室与空气接触进行第一氧化沉降，得到第一金属烟尘；所述烟气经燃气 蓄热体与燃气进行第一蓄热换热处理，得到蓄热后的燃气，所述蓄热后的燃气为烧嘴燃烧 提供燃料。 [0016] 根据本发明实施例的利用前述的燃气熔分炉制备铁的方法，利用熔池进行熔炼处理得到铁，以及气体金属或金属氧化物的烟气，这些挥发物在燃气沉降室中与冷空气相遇 形成稳定的氧化物，落在燃气沉降室的底部，从属实现铁、铅、锌、银和铟等金属的综合回收。并且，该设备的结构简单、投资小、效果好、经济效益显著。 [0017] 根据本发明的实施例，所述锌浸渣颗粒和所述还原煤颗粒的粒径均为0.5-3mm。 [0018] 根据本发明的实施例，所述锌浸渣颗粒和所述还原煤颗粒按质量比100：(20-30)进行所述混合处理。 [0019] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括：部分所述含有金属烟尘的烟气经空气沉降体与空气接触进行第二氧化沉降，得到第二金属烟尘；所述烟气经燃气蓄热体与空气 进行第二蓄热换热处理，得到蓄热后的空气。 [0020] 根据本发明的实施例，所述炉体内的温度为1550-1650℃。 [0021] 根据本发明的实施例，所述燃气沉降室的温度为900-1000℃。 [0022] 根据本发明的实施例，所述空气沉降室的温度为900-1000℃。 [0024] 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： [0025] 图1显示了根据本发明一个实施例的燃气熔分炉的结构示意图； [0026] 图2显示了根据本发明一个实施例的燃气熔分炉的俯视结构示意图； [0027] 图3显示了根据本发明一个实施例的利用燃气熔分炉制备铁的方法的流程示意图。 具体实施方式[0028] 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。 [0029] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。 [0030] 需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。进一步地，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。 [0031] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种燃气熔分炉。参考图1和2，根据本发明的实施例，对该燃气熔分炉进行解释说明，该燃气熔分炉包括：炉体100和多组蓄热沉降烧嘴组件200。 [0032] 炉体100：根据本发明的实施例，炉体100内设置有熔池110，该炉体100具有进料口101、铁出口和排渣口(图中未示出)。利用该熔池可以对矿物球团进行熔炼处理，矿物球团在高温条件下熔化，铁的氧化物为还原为铁产品，球团中的铅、锌、银、铟分解成氧化物或者硫化物，氧化锌、氧化铅被还原成单质铅、锌挥发，单质银和铟的沸点很高，所以银和铟都是以氧化物形式挥发，得到含有金属烟尘的烟气。 [0033] 多组蓄热沉降烧嘴组件200：根据本发明的实施例，每组所述蓄热沉降烧嘴组件具有两个蓄热沉降烧嘴单体280，每个蓄热沉降烧嘴单体280均具有：烧嘴210和燃气蓄热沉降室240，其中，烧嘴210位于炉体100的侧壁上，该烧嘴燃烧为熔炼处理提供热量；燃气蓄热沉降室240具有燃气沉降室220和燃气蓄热体230，并且燃气沉降室220和燃气蓄热体230通过 第一通孔201相连通。 [0034] 根据本发明的实施例，燃气沉降室220具有第一气口221、第一空气进口222和第一沉降物223出口，其中，第一气口221与烧嘴210相连，用于给烧嘴210输送燃烧所需的烟气，并将烧嘴210燃烧产生的烟气排出，这些烟气中含有气体金属或金属氧化物，这些含有金属的烟气，在燃气沉降室220中与第一空气进口222进入的冷空气相遇形成稳定的氧化物，落 在燃气沉降室220的底部，由第一沉降物223排出。 [0035] 根据本发明的实施例，燃气蓄热体230内设置有第一蓄热体231，该燃气蓄热体具有位于第一蓄热体231下方的燃气进口232，高温烟气由第一通孔201进入燃气蓄热体230， 并由第一蓄热体231蓄热后降温得到低温烟气排出，待蓄热的燃气由燃气进口232进入，由 第一蓄热体231进行预热，成为高温燃气，使燃气燃烧释放更多的热量，燃气的热利用率高。 [0036] 根据本发明的实施例，蓄热沉降烧嘴单体进一步包括：空气蓄热沉降室250，该空气蓄热沉降室250具有空气沉降室260和空气蓄热体270，空气沉降室260和空气蓄热体270 通过第二通孔202相连通，其中，空气沉降体260具有第二气口261、第二空气进口262和第二沉降物出口263，其中，第二气口261与烧嘴210相连，第二气口261用于给烧嘴210输送燃烧所需的氧气，并将烧嘴210燃烧产生的烟气排出，这些烟气中含有气体金属或金属氧化物，这些含有金属的烟气，在空气沉降室260中与第二空气进口262进入的冷空气相遇形成稳定 的氧化物，落在空气沉降室260的底部，由第一沉降物263排出；空气蓄热室270内设置有第二蓄热体271，该空气蓄热体271具有位于第二蓄热体271下方的待蓄热空气进口272，高温 烟气由第二通孔202进入燃气蓄热体270，并由第一蓄热体271蓄热后降温得到低温烟气排 出，待蓄热的空气由空气进口272进入，由第一蓄热体271进行预热，成为高温空气，使高温空气与燃气混合燃烧释放更多的热量，燃气的热利用率高。 [0037] 根据本发明的实施例，燃气沉降室220和空气沉降室260均呈变径式。由此，含有金属烟尘的烟气进入燃气沉降室和空气沉降室，流速变小，有利于铅锌有价金属被充分氧化。 [0038] 根据本发明的实施例，蓄热沉降烧嘴组件的两个蓄热沉降烧嘴单体呈交替蓄热燃烧。由此，一侧烧嘴燃烧，另一侧烧嘴蓄热，二者交替进行，燃烧效率更高。 [0039] 根据本发明的实施例，该燃气熔分炉进一步包括：第一温度控制器(图中未示出)，该第一温度控制器位于炉体100内，控制该炉体100内的温度为1550℃-1650℃。由此，如果炉体内的温度太低，不能使渣铁分离，而温度太高能耗较高，对设备要求高，利用第一温度控制器将炉体100内的温度控制为1550℃-1650℃时，渣铁分离的效率高、能耗低，并且对设备要求不高。 [0040] 根据本发明的实施例，该燃气熔分炉进一步包括：第二温度控制器(图中未示出)，所述第二温度控制器位于燃气沉降室220内，控制该燃气沉降室220的温度为900-1000℃。发明人发现如果燃气沉降室的温度太低，对于烟气的热利用率低，而温度太高，又不利于金属氧化物的沉积，利用第二温度控制器将燃气沉降室的温度控制为900-1000℃时，烟气的 热利用率高，金属氧化物的沉积效果好。 [0041] 根据本发明的实施例，该燃气熔分炉进一步包括：第三温度控制器(图中未示出)，所述第三温度控制器位于所述空气沉降室内，控制空气沉降室的温度为900-1000℃。发明人发现如果空气沉降室的温度太低，对于烟气的热利用率低，而温度太高，又不利于金属氧化物的沉积，利用第三温度控制器将空气沉降室的温度控制为900-1000℃时，烟气的热利 用率高，金属氧化物的沉积效果好。 [0042] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的燃气熔分炉制备铁的方法。参考图3，根据本发明的实施例，该方法包括： [0043] S100混合处理 [0044] 根据本发明的实施例，将锌浸渣颗粒和还原煤颗粒进行混合处理，得到混合物料。由此，利用还原煤颗粒对锌浸渣颗粒中的铁和其它金属氧化物进行还原处理。 [0045] 根据本发明的实施例，锌浸渣颗粒和还原煤颗粒的粒径均为0.5-3mm。发明人研究发现，锌浸渣颗粒和还原煤颗粒的粒径不能太大，粒径太大影响锌浸渣颗粒和还原煤颗粒 在燃气熔分炉中的扩散，同时锌浸渣颗粒和还原煤颗粒的粒径也不能太小，颗粒太小一方 面会增加处理成本，另一方面球团在燃气熔分炉中熔化过程中，锌浸渣颗粒和还原煤颗粒 的粒径过小容易进入熔分炉的沉降室和燃烧室，造成燃烧嘴的堵塞。当锌浸渣颗粒和还原 煤颗粒的粒径均为0.5-3mm，粒径的大小适宜，即保证锌浸渣颗粒和还原煤颗粒在燃气熔分炉中的扩散，有避免锌浸渣颗粒和还原煤颗粒进入熔分炉的沉降室和燃烧室，造成燃烧嘴 的堵塞。 [0046] 根据本发明的实施例，锌浸渣颗粒和还原煤颗粒按质量比100：(20-30)进行所述混合处理。由此，锌浸渣颗粒和还原煤颗粒充分反应，避免反应物过剩，造成原料浪费，并且，产物的杂质含量低。 [0047] 根据本发明的实施例，锌浸出渣含有Fe22-28％、铅3-6％、锌8-17％、银-300g/t和铟-400g/t。由此，该锌浸出渣有较大经济价值，铁和其它金属的回收率高。 [0048] S200压球处理 [0049] 根据本发明的实施例，将混合物料进行压球处理，得到混合球团。由此，将混合物形成粒径适宜的球团，便于后续的熔炼处理。 [0050] 根据本发明的实施例，混合球团的长为45-55mm，宽度为25-35mm，厚度为10-15mm。混合球团在熔分炉中熔化速度快。 [0051] 根据本发明的实施例，混合球团的含水率不大于0.5％。由此，熔炼处理的能耗小。 [0052] S300熔炼处理 [0053] 利用前述的燃气熔分炉对混合球团进行熔炼处理，混合球团在高温条件下熔化，铁的氧化物为还原为铁产品，球团中的铅、锌、银、铟分解成氧化物或者硫化物，氧化锌、氧化铅被还原成单质铅、锌挥发，单质银和铟的沸点很高，所以银和铟都是以氧化物形式挥 发，金属烟尘经燃气沉降室与空气接触进行第一氧化沉降，得到第一金属烟尘；烟气经燃气蓄热体与燃气进行第一蓄热换热处理，得到蓄热后的燃气，蓄热后的燃气为烧嘴燃烧提供 燃料。利用熔池进行熔炼处理得到铁，以及气体金属或金属氧化物的烟气，这些挥发物在燃气沉降室中与冷空气相遇形成稳定的氧化物，落在燃气沉降室的底部，从属实现铁、铅、锌、银和铟等金属的综合回收。并且，该设备的结构简单、投资小、效果好、经济效益显著。 [0054] 根据本发明的一些实施例，炉渣中铅、锌和银的含量小于1％，铁含量小于3％，而铁产品的品位大于97％。利用该方法进行熔炼处理，铁和其它金属的回收率高。 [0055] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括：部分含有金属烟尘的烟气经空气沉降体与空气接触进行第二氧化沉降，得到第二金属烟尘，从而一次性实现锌浸出渣中铁、铅、锌、银、铟等的综合回收。根据本发明的实施例，烟气经燃气蓄热体与空气进行第二蓄热换热处理，得到蓄热后的空气，蓄热后的空气与燃气混合燃烧释放更多的热量，燃气的热利用率高。 [0056] 根据本发明的实施例，炉体内的温度为1550-1650℃。如果炉体内的温度太低，不能使渣铁分离，而温度太高能耗较高，对设备要求高，当炉体100内的温度为1550℃-1650℃时，渣铁分离的效率高、能耗低，并且对设备要求不高。 [0057] 根据本发明的实施例，燃气沉降室的温度为900-1000℃。发明人发现如果燃气沉降室的温度太低，对于烟气的热利用率低，而温度太高，又不利于金属氧化物的沉积，当燃气沉降室的温度为900-1000℃时，烟气的热利用率高，金属氧化物的沉积效果好。 [0058] 根据本发明的实施例，空气沉降室的温度为900-1000℃。发明人发现如果空气沉降室的温度太低，对于烟气的热利用率低，而温度太高，又不利于金属氧化物的沉积，当空气沉降室的温度为900-1000℃时，烟气的热利用率高，金属氧化物的沉积效果好。下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。 [0059] 实施例1 [0060] 利用本发明实施例的燃气熔分炉对锌浸出渣进行熔炼处理，该锌浸出渣含有Fe23.58％，铅3.82％，锌12.36％，银103g/t，铟267g/t。具体方法如下： [0061] (1)将锌浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉进行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分湿混10min，混合好的物料用对辊压球机进行压球，球团尺寸为50mm左右，宽度控制在30mm左右，厚度10-15mm。 [0062] (2)将球团水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球团。 [0063] (3)将烘干后的球团加入到燃气熔分炉中，熔分炉温度1560±10℃，经过90min熔炼，有价金属铅、锌、银，铟挥发，铁被还原。通过排渣口和出铁口放出渣和铁。最终通过沉降室收集到品位66.5％的氧化锌粉尘，铁的品位97％，含有铁2.7％，铅0.8％，锌0.6％，银 46g/t，铟83g/t的熔分炉渣。 [0064] 实施例2 [0065] 利用本发明实施例的燃气熔分炉对锌浸出渣进行熔炼处理，该锌浸出渣含有Fe25.62％，铅4.38％，锌16.27％，银208g/t，铟322g/t。具体方法如下： [0066] (1)将锌浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉进行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分湿混10min，混合好的物料用对辊压球机进行压球，球团尺寸为50mm左右，宽度控制在30mm左右，厚度10-15mm。 [0067] (2)将球团水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球团。 [0068] (3)烘干后的球团加入到燃气熔分炉中，熔分炉温度1610±10℃，经过100min熔炼，有价金属铅、锌、银，铟挥发，铁被还原。通过方渣口和出铁口放出渣和铁。最终通过沉降室收集到品位68.7％的氧化锌粉尘，铁的品位97％，含有铁2.5％，铅0.7％，锌0.5％，银 63g/t，铟89g/t的熔分炉渣。 [0069] 实施例3 [0070] 利用本发明实施例的燃气熔分炉对锌浸出渣进行熔炼处理，该锌浸出渣含有Fe27.11％，铅5.29％，锌17.08％，银279g/t，铟386g/t，具体方法如下： [0071] (1)将锌浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉进行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分湿混10min，混合好的物料用对辊压球机进行压球，球团尺寸为50mm左右，宽度控制在30mm左右，厚度10-15mm。 [0072] (2)将球团水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球团。 [0073] (3)将烘干后的球团加入到燃气熔分炉中，熔分炉温度1640±10℃，经过120min熔炼，有价金属铅、锌、银，铟挥发，铁被还原。通过放渣口和出铁口放出渣和铁。最终通过沉降室收集到品位68.7％的氧化锌粉尘，铁的品位97％，含有铁1.8％，铅0.5％，锌0.4％，银 72g/t，铟80g/t的熔分炉渣。 [0074] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。 |
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