阅读说明：本技术 一种锑矿石竖式同心双圆筒旋流闪速熔池冶炼炉及其使用方法 (Antimony ore vertical concentric double-cylinder rotational flow flash melting pool smelting furnace and using method thereof ) 是由 王卫国 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及有色金属锑冶炼技术领域,且公开了锑矿石竖式同心双圆筒旋流闪速熔池冶炼炉,包括外筒炉体及竖直设置在外筒炉体内部中心与其同心的内筒炉体,所述内筒炉体的上下两端均为开口结构,内筒炉体上端从外筒炉体内部延伸出外筒炉体的外部且烟道连接,内筒炉体下端悬在外筒炉体的底部熔池上方,外筒炉体靠近顶部的侧壁两侧分别设置有矿料喷嘴和燃料喷嘴,本发明还公开了锑矿石竖式同心双圆筒旋流闪速熔池冶炼炉的使用方法。本发明能够提高产能降低能耗,富氧供风可提高尾气SO<Sub>2</Sub>浓度实现制酸,解决锑行业废气环保治理难题。(The invention relates to the technical field of non-ferrous metal antimony smelting, and discloses a vertical concentric double-cylinder rotational flow flash molten pool smelting furnace for antimony ore, which comprises an outer cylinder furnace body and an inner cylinder furnace body vertically arranged in the center of the inner part of the outer cylinder furnace body and concentric with the outer cylinder furnace body, wherein the upper end and the lower end of the inner cylinder furnace body are of an open structure, the upper end of the inner cylinder furnace body extends out of the outer cylinder furnace body from the inner part of the outer cylinder furnace body and is connected with a flue, the lower end of the inner cylinder furnace body is suspended above a bottom molten pool of the outer cylinder furnace body, and two sides of the side wall of the outer cylinder furnace body, close to the top, are respectively provided with. The invention can improve the productivity and reduce the energy consumption, and the oxygen-enriched air supply can improve the tail gas SO 2 The concentration realizes the acid preparation, solves the problem of the waste gas of the antimony industry and is environment-friendlyAnd (5) solving the problem.)

一种锑矿石竖式同心双圆筒旋流闪速熔池冶炼炉及其使用 方法

技术领域

本发明涉及有色金属锑冶炼技术领域，特别是一种锑矿石竖式同心双圆筒旋流闪速熔池冶炼炉及其使用方法。

背景技术

传统锑矿石粗炼工艺应用较普及的有直井炉挥发焙烧、平炉底吹挥发焙烧、鼓风炉挥发熔炼三种工艺，其中直井炉挥发焙烧、平炉底吹挥发焙烧因为产能低、人工劳动强度大被国家列为淘汰落后产能。传统的锑矿石粗炼工艺现在主要为锑鼓风炉挥发熔炼工艺，具体方案为将粉矿制球后和块矿一起与焦炭、铁矿石、石灰石等按合适比例配料，分类分批次从炉顶料仓投入炉内，在炉腹水套风嘴区上方炉膛内发生挥发熔炼氧化反应生成氧化锑，氧化锑粉尘烟气通过烟道进入后续冷凝收尘系统，氧化锑粉尘在冷凝收尘系统冷却沉降收集后，通过管道气压输送至下一道锑还原及精炼工序；矿石内脉石与铁矿石、石灰石两熔剂在炉膛内反应生成炉渣后进入炉缸内，通过炉缸渣口排出炉外或通过渣道流入前床再排出炉外。锑矿石粗炼鼓风炉挥发熔炼工艺因具有原料适用性强、处理能力大、机械化程度高等特点，成为现在唯一的广泛推广应用锑矿石粗炼工艺。但鼓风炉挥发熔炼工艺能耗高、尾气SO₂浓度低无法制酸、经济效益不理想，开发已半个世纪几乎无技术升级进步，严重制约了行业发展，与其它有色金属冶炼日新月异的新技术相比已逐渐落伍，与国家提出的环境保护、节能减排工艺要求存在差距。

熔池冶炼工艺为近二十年开发的一项全新的有色金属冶炼技术，已广泛应用于铜、铅、镍、锡等有色金属冶炼生产工艺。熔池冶炼工艺是将炉料直接加入鼓风翻腾的熔体池中，通过向炉内熔体中吹入空气或富氧空气或纯氧气体，使加入的物料在熔池中被气体湍流包裹、搅动，迅速完成气、液、固相间传热传质，并进行激烈的物理化学反应的熔炼方法。精矿在熔池中同时进行加热、熔化、氧化、还原、造锍、造渣等冶金过程。由于这种熔炼方法用压缩空气强烈搅动熔池，使发生在熔体中的氧化或还原反应迅速进行，生产效率高。根据鼓风方式的不同，熔池冶炼工艺可分为顶吹、侧吹、底吹三大类。

熔池冶炼工艺通过近二十年开发，因为具有能耗低、产能高、尾气可制酸、自动化程度高等优点，得以快速发展，衍生了许多熔池熔炼新方法，其中包括诺兰达法、三菱法、特尼恩特法、白银炼铜法、氧气底吹炼铅法、瓦纽科夫熔炼法、顶吹旋转转炉法、艾萨熔炼法、转炉直接炼铜法等。国内有代表性的富氧熔池冶炼工艺厂家有湖南水口山、河南豫光金铅、河南济源金利、河南万洋、云南铜业、云南锡业等等。

闪速熔池冶炼是当今铜镍等重有色金属冶炼最先进的生产工艺之一。基本工艺原理为：矿石磨至规定粒度以下，干燥至规定水分以下，通过喷嘴喷入闪速炉内反应室，使矿粒悬浮在高温氧化性气流中，迅速发生硫化矿物的氧化反应，并释放出大量热能。铜镍闪速熔炼工艺燃料消耗只有传统冶炼工艺的50％左右。闪速熔炼工艺具有能耗低、床能力大、自动化程度高、清洁生产环境等优点。

锑矿石非闪速型的熔池熔炼工业化试验，行业内曾经有过几次尝试，终因炉渣含锑过高而终止。

在对此方法的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：锑矿石粗炼生产工艺目的为硫化矿物氧化反应生产氧化锑，锑矿石性质极易挥发氧化，非常适合进行闪速熔池熔炼，保证矿粒在高温氧化性气流中足够的悬浮时间，让其充分完全反应，可使炉渣含锑降至理想水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锑矿石旋流闪速熔池冶炼用竖式同心双圆筒闪速炉及其使用方法，以达到提高生产效率、降低能耗、清洁生产的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锑矿石旋流闪速熔池冶炼用竖式同心双圆筒闪速炉，包括外筒炉体及竖直设置在外筒炉体内部中心与其同心的内筒炉体，内筒炉体的上下两端均为开口结构，内筒炉体上端从外筒炉体内部延伸出外筒炉体的外部且烟道连接，内筒炉体下端悬在外筒炉体的底部熔池上方，外筒炉体靠近顶部的侧壁两侧分别设置有矿料喷嘴和燃料喷嘴。

进一步的，矿料喷嘴的前端及燃料喷嘴的前端分别伸入外筒炉体内，且平行于内筒外圆周的切线方向。

进一步的，外筒炉体的底部设置有高温熔池；高温熔池的上部设置有渣口，底部设置有锑锍虹吸口。

优选的，外筒炉体和内筒炉体分别采用耐火材料制成。

优选的，矿料喷嘴的数量设置为一个或多个，燃料喷嘴的数量设置为一个或多个。

本发明还公开了一种锑矿石旋流闪速熔池冶炼用竖式同心双圆筒闪速炉的使用方法：

将锑矿石及熔剂分别磨粉并干燥，然后按设定比例均匀混合后，用高压空气或富氧空气将均匀混合后的矿料混合物通过矿料喷嘴呈切线方向高速喷射入双圆筒夹层炉膛反应室，同时将供热燃料通过燃料喷嘴呈切线方向高速喷射入双圆筒夹层炉膛反应室燃烧供热；火焰在双圆筒闪速炉夹层高温炉膛空腔内围绕内筒圆周旋转向下运行，物料在双圆筒闪速炉夹层高温炉膛空腔内围绕内筒圆周旋转向下运行，同时迅速在高温炉膛空腔中发生闪速熔炼氧化反应；闪速熔炼氧化反应生成的氧化锑粉尘随烟气在双圆筒夹层炉膛反应室内围绕所述内筒炉体外旋转向下运行至悬空内筒炉体底部后，进入双圆筒闪速炉内筒炉体中，竖直向上运行进入烟道，再进入后续冷凝收尘系统；锑矿石及熔剂物料脉石杂质在双圆筒闪速炉夹层高温炉膛空腔内与熔剂反应生成炉渣后，沉落进入外筒炉体底部熔池内，通过熔池上部渣口排出炉外，反应生成的部分锑锍通过熔池下部虹吸口排出炉外。

优选的，锑矿石、熔剂及固体燃料干燥后的颗粒直径小于10mm，含水量小于15％。

优选的，锑矿石、熔剂及固体燃料的喷射动力为通过空气或富氧空气或纯氧气体输送，喷射方式的连续喷射或间隔喷射，喷射流速为0.1米/秒～100米/秒，喷射流量为1克/秒～10000克/秒。

优选的，供热燃料为气体燃料或液体燃料，气体燃料或液体燃料通过燃料喷嘴呈切线方向高速喷射入双圆筒夹层炉膛反应室供热。

优选的，供热燃料为固体燃料，固体燃料经磨粉干燥后通过燃料喷嘴呈切线方向高速喷射入双圆筒夹层炉膛反应室供热。

本发明中的锑矿粉平行于内筒的切线方向高速喷射入双圆筒闪速炉体内部，在内部夹层高温炉膛空腔内迅速发生闪速熔炼氧化反应，由于锑矿粉在炉体内围绕内筒炉体外圆周旋转向下流动，大幅度地延长了矿粒在高温氧化性气流中的悬浮时间，因此能使锑粉矿得以充分完全氧化反应，有效地降低了炉渣含锑值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为竖式同心双圆筒闪速炉结构示意图；

图2为图1的横向剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1、图2所示，包括外筒炉体1，外筒炉体1为上下两端封闭的竖直空心圆筒炉，外筒炉体1的内部中心竖直设置有与其同心的内筒炉体2，内筒炉体2的上下两端均为开口结构，其上端从外筒炉体1内部延伸出外部与烟道3连接，其下端悬在外筒炉体1的底部上方；位于外筒炉体1靠近顶部的侧壁上设置有矿料喷嘴4和燃料喷嘴5，矿料喷嘴4的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向，燃料喷嘴5的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向；外筒炉体1的底部设置有高温熔池6；高温熔池6的上部设置有渣口7，底部设置有锑锍虹吸口8。

矿料喷嘴4和燃料喷嘴5在炉体1的侧壁上对称设置；矿料喷嘴4的外形为直圆筒形、锥圆筒形，矿料喷嘴4的直径为10毫米～1000毫米，所述矿料喷嘴安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，矿料喷嘴4数量设置有一个或多个；燃料喷嘴5外形为直圆筒形或锥圆筒形，燃料喷嘴5的直径为10毫米～1000毫米，燃料喷嘴5安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，燃料喷嘴5的数量设置有一个或多个。

外筒炉体1和内筒炉体2分别采用耐火材料制成；外筒炉体1的外径为5米，高度为12米，壁厚为0.5米；内筒炉体2的外径为3米，在外筒炉体1空间内部分高度为9米，壁厚为0.5米。

使用方法：将锑矿石、熔剂铁矿石和石灰石分别磨粉并干燥，然后均匀混合，将均匀混合后的矿料混合物用高压空气通过矿料喷嘴4喷射进入外筒炉体1内；同时将气体燃料天然气通过燃料喷嘴5喷射进入外筒炉体1内部；矿料混合物和气体燃料进入外筒炉体1内后沿内筒炉体2外壁旋转向下流动，矿料混合物同时在内部夹层高温炉膛空腔内迅速发生闪速熔炼氧化反应，反应生成的氧化锑粉尘烟气围绕内筒炉体2外壁旋转向下流动至内筒炉体2底部，并从内筒炉体2下端进入内筒炉体2中，然后沿内筒炉体2内壁竖直向上流动，并从内筒炉体2上端流出进入烟道3，再进入后续冷凝收尘系统；锑矿石杂质在内部夹层高温炉膛空腔内与铁矿石、石灰石两熔剂反应生成炉渣后，沉落进入外筒炉体1底部的高温熔池6内，最后通过高温熔池6上部的渣口7排出炉外，反应生成的部分锑锍通过高温熔池6下部的虹吸口8排出炉外。

实施例2

如图1、图2所示，包括外筒炉体1，外筒炉体1为上下两端封闭的竖直空心圆筒炉，外筒炉体1的内部中心竖直设置有与其同心的内筒炉体2，内筒炉体2的上下两端均为开口结构，其上端从外筒炉体1内部延伸出外部与烟道3连接，其下端悬在外筒炉体1的底部上方；位于外筒炉体1靠近顶部的侧壁上设置有矿料喷嘴4和燃料喷嘴5，矿料喷嘴4的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向，燃料喷嘴5的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向；外筒炉体1的底部设置有高温熔池6；高温熔池6的上部设置有渣口7，底部设置有锑锍虹吸口8。

矿料喷嘴4和燃料喷嘴5在炉体1的侧壁上对称设置；矿料喷嘴4的外形为直圆筒形、锥圆筒形，矿料喷嘴4的直径为10毫米～1000毫米，所述矿料喷嘴安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，矿料喷嘴4数量设置有一个或多个；燃料喷嘴5外形为直圆筒形或锥圆筒形，燃料喷嘴5的直径为10毫米～1000毫米，燃料喷嘴5安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，燃料喷嘴5的数量设置有一个或多个。

外筒炉体1和内筒炉体2分别采用耐火材料制成；外筒炉体1的外径为7米，高度为15米，壁厚为0.6米；内筒炉体2的外径为4米，在外筒炉体1空间内部分高度为11米，壁厚为0.5米。

使用方法：将锑矿石、熔剂铁矿石和石灰石分别磨粉并干燥，然后均匀混合，将均匀混合后的矿料混合物用富氧空气通过矿料喷嘴4喷射进入外筒炉体1内；同时将液体燃料重油通过燃料喷嘴5喷射进入外筒炉体1内部；矿料混合物和液体燃料进入外筒炉体1内后沿内筒炉体2外壁旋转向下流动，矿料混合物同时在内部夹层高温炉膛空腔内迅速发生闪速熔炼氧化反应，反应生成的氧化锑粉尘烟气围绕内筒炉体2外壁旋转向下流动至内筒炉体2底部，并从内筒炉体2下端进入内筒炉体2中，然后沿内筒炉体2内壁竖直向上流动，并从内筒炉体2上端流出进入烟道3，再进入后续冷凝收尘系统；锑矿石杂质在内部夹层高温炉膛空腔内与铁矿石、石灰石两熔剂反应生成炉渣后，沉落进入外筒炉体1底部的高温熔池6内，最后通过高温熔池6上部的渣口7排出炉外，反应生成的部分锑锍通过高温熔池6下部的虹吸口8排出炉外。

实施例3

如图1、图2所示，包括外筒炉体1，外筒炉体1为上下两端封闭的竖直空心圆筒炉，外筒炉体1的内部中心竖直设置有与其同心的内筒炉体2，内筒炉体2的上下两端均为开口结构，其上端从外筒炉体1内部延伸出外部与烟道3连接，其下端悬在外筒炉体1的底部上方；位于外筒炉体1靠近顶部的侧壁上设置有矿料喷嘴4和燃料喷嘴5，矿料喷嘴4的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向，燃料喷嘴5的前端穿透进入外筒炉体1内，并平行于内筒炉体2外圆周的切线方向；外筒炉体1的底部设置有高温熔池6；高温熔池6的上部设置有渣口7，底部设置有锑锍虹吸口8。

矿料喷嘴4和燃料喷嘴5在炉体1的侧壁上对称设置；矿料喷嘴4的外形为直圆筒形、锥圆筒形，矿料喷嘴4的直径为10毫米～1000毫米，矿料喷嘴安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，矿料喷嘴4数量设置有一个或多个；燃料喷嘴5外形为直圆筒形或锥圆筒形，燃料喷嘴5的直径为10毫米～1000毫米，燃料喷嘴5安装设置的喷射角与水平面的夹角为0°～180°，燃料喷嘴5的数量设置有一个或多个。

外筒炉体1和内筒炉体2分别采用耐火材料制成；外筒炉体1的外径为8米，高度为16米，壁厚为0.6米；内筒炉体2的外径为5米，在外筒炉体1空间内部分高度为12米，壁厚为0.6米

使用方法：将锑矿石、熔剂铁矿石和石灰石分别磨粉并干燥，然后均匀混合，将均匀混合后的矿料混合物用纯氧气体通过矿料喷嘴4喷射进入外筒炉体1内；同时将固体燃料焦粒磨粉并干燥后通过燃料喷嘴5喷射进入外筒炉体1内部；矿料混合物和固体燃料进入外筒炉体1内后沿内筒炉体2外壁旋转向下流动，矿料混合物同时在内部夹层高温炉膛空腔内迅速发生闪速熔炼氧化反应，反应生成的氧化锑粉尘烟气围绕内筒炉体2外壁旋转向下流动至内筒炉体2底部，并从内筒炉体2下端进入内筒炉体2中，然后沿内筒炉体2内壁竖直向上流动，并从内筒炉体2上端流出进入烟道3，再进入后续冷凝收尘系统；锑矿石杂质在内部夹层高温炉膛空腔内与铁矿石、石灰石两熔剂反应生成炉渣后，沉落进入外筒炉体1底部的高温熔池6内，最后通过高温熔池6上部的渣口7排出炉外，反应生成的部分锑锍通过高温熔池6下部的虹吸口8排出炉外。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。