一种侧式入粉料顶吹炉及其处理方法
阅读说明：本技术 一种侧式入粉料顶吹炉及其处理方法 (Side type powder feeding top-blown furnace and treatment method thereof ) 是由 宋兴诚 唐都作 张璋 袁海滨 刘庆东 徐万立 张驰 王建伟 陈云 张瑜梅 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种侧式入粉料顶吹炉及其处理方法,所述侧式入粉料顶吹炉包括：圆筒状炉体、粉状物料入炉喷嘴、炉顶样杆、顶吹炉喷枪、皮带输送进料口、分流输送管、定量气力输送装置、粉状物料汇集仓、粉状物料汇集仓进料口、炉顶盖；所述粉状物料入炉喷嘴对称设置在圆筒状炉体的炉壁四周,并处于同一水平面,所述粉状物料入炉喷嘴与炉壁呈45度角,喷嘴中心正对炉底中心线。本发明能够解决锡冶炼流程中,冶炼粉状锡物料存在的运输飞扬损失大、返料量大、操作环境差、危害操作人员身体健康等问题。(The invention discloses a side powder feeding top-blown furnace and a treatment method thereof, wherein the side powder feeding top-blown furnace comprises: the device comprises a cylindrical furnace body, a powdery material charging nozzle, a furnace top sample rod, a top-blown furnace spray gun, a belt conveying feed inlet, a split flow conveying pipe, a quantitative pneumatic conveying device, a powdery material collecting bin feed inlet and a furnace top cover; the powdery material charging nozzles are symmetrically arranged around the furnace wall of the cylindrical furnace body and are positioned on the same horizontal plane, the powdery material charging nozzles form an angle of 45 degrees with the furnace wall, and the centers of the nozzles are opposite to the center line of the furnace bottom. The invention can solve the problems of large transportation flying loss, large material returning amount, poor operation environment, harm to the health of operators and the like in the smelting process of tin for smelting powdery tin materials.)
技术领域
本发明涉及火法熔炼粗锡技术领域，更具体的说是涉及一种侧式入粉料 顶吹炉及其处理方法。
背景技术
大型锡冶炼厂一般选择炉床能力高的顶吹炉作为锡熔炼设备，处理的含 锡物料主要有锡精矿、经焙烧脱砷硫后的锡焙砂、烟化炉烟化挥发低锡物料 后得到的粉状锡烟尘、顶吹炉熔炼过程中在尾气系统中捕集到的粉状锡烟尘 等。其中焙砂与烟尘类物料均粒度较细，水分较低，在转运与投料过程中易 发生飞扬损失。这些粒度小、含水低的物料可统称为粉状锡物料，且这类物 料在锡冶炼系统中占总熔炼投入锡物料的百分比约为40～60％，占比较大， 其处理方法的优化对锡冶炼厂降本增效、改善操作环境具有十分重要的意义， 值得深入探究。
在目前的大型锡冶炼厂生产过程中，所有含锡物料均通过皮带输送，从 炉顶投入顶吹冶炼炉内进行还原熔炼产粗锡，水分较低、颗粒度较小的含锡 物料还需要加水制粒，入炉的混合物料水分含量一般需要达到10％左右。入 炉物料中混入大量的水，不仅使冶炼炉床能力降低，还增加了冶炼能耗，并 使得冶炼过程中产出的烟气伴有大量高温蒸汽，进入到后续烟气处理系统中 后，增加了处理难度和处理成本。由于冶炼厂处理的含锡物料种类及成分较 为复杂，通常需要进行炼前预处理，产出各类含锡粉状物料，比如沸腾炉焙 烧产出的含锡粉状物料、烟化炉产出的含锡烟尘、其他冶炼炉产出的含锡烟 尘等含锡粉状物料；上述各类含锡粉状物料需经气力输送或用汽车转运至配 料矿仓内，再经过炉前配料后，经皮带输送至顶吹炉内进行熔炼。因此，各 类含锡粉状物料的倒运过程，难免出现泼洒、漏料、飞扬等损失，含锡粉状 物料在炉顶皮带输送进冶炼炉内的过程中，在冶炼炉内下落行程较长，极易 随炉膛烟气进入尾气收尘系统内，随后又进入配料流程，加大了冶炼过程的 返料量，并在返料过程中加大物料的损失，降低锡冶炼直收率及回收率，提 升冶炼成本，同时还使现场操作环境被粉尘污染。
为解决以上各含锡粉状物料在冶炼生产过程中存在的增加冶炼能耗、增 加尾气处理系统负担、倒运造成烟尘飞扬所带来的金属损失和操作环境差、 降低锡冶炼综合回收率等问题，锡冶炼领域迫切需要研发一种对含锡粉状物 料的分类处置方法，以便达到锡冶炼生产作业环境清洁、锡冶炼直收率高、 绿色节能的效果。
因此，提供一种清洁环保高效的粉状锡物料处理方法，是本领域技术人 员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种侧式入粉料顶吹炉及其处理方法，能够解 决锡冶炼流程中，冶炼粉状锡物料存在的运输飞扬损失大、返料量大、操作 环境差、危害操作人员身体健康等问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种侧式入粉料顶吹炉，包括：圆筒状炉体、粉状物料入炉喷嘴、炉顶 样杆、顶吹炉喷枪、皮带输送进料口、分流输送管、定量气力输送装置、粉 状物料汇集仓、粉状物料汇集仓进料口、炉顶盖；
所述粉状物料入炉喷嘴对称设置在圆筒状炉体的炉壁四周，并处于同一 水平面，所述粉状物料入炉喷嘴与炉壁呈度角，喷嘴中心正对炉底中心线；
所述圆筒状炉体的顶部设置炉顶盖，所述顶吹炉喷枪穿过炉顶盖中心， 伸入圆筒状炉体底部；所述炉顶样杆穿过炉顶盖伸入圆筒状炉体底部；所述 皮带输送进料口开设在炉顶盖上；
所述粉状物料汇集仓顶部设置粉状物料汇集仓进料口，所述粉状物料汇 集仓底部连通定量气力输送装置，所述定量气力输送装置通过分流输送管与 粉状物料入炉喷嘴连通。
优选的，所述粉状物料入炉喷嘴对称相对的个对应喷嘴的垂直位置，设 置在使射流交点在顶吹炉最大处理能力的渣线水平面上。
优选的，所述粉状物料入炉喷嘴的数量，可选择为其他偶数个数。
优选的，所述粉状物料汇集仓进料口接收锡冶炼过程中不同工段的粉状 锡物料及粉煤，若干粉状物料汇集仓进料口分别对应不同来源的粉状物料。
优选的，所述粉状物料汇集仓还设置DCS控制系统，通过设置单位时间、 输送速度，将粉状物料采用定量气力输送的方式送入粉状物料汇集仓中完成 混料。
优选的，所述定量气力输送装置的输送速度为10-35t/h，输送压力为 0.6-0.9MPa。
一种侧式入粉料顶吹炉的处理方法，具体步骤为：设置DCS控制系统的 参数，将锡冶炼过程中不同工段的粉状锡烟尘、粉煤和粉状锡焙砂，采用定 量气力输送的方式，送入粉状物料汇集仓中混料并储存；炼锡的熔炼阶段， 在圆筒状炉体内投入底料，顶吹炉喷枪熔化造熔池，储存于粉状物料汇集仓 中的粉状料，通过DCS控制系统设定单位时间输送量，经过定量气力输送装 置提供动能，通过分流输送管均匀输送至粉状物料入炉喷嘴，再经由粉状物 料入炉喷嘴喷射入圆筒状炉体内熔炼；其他含锡物料、溶剂和还原煤通过开 设在炉顶盖上的皮带输送进料口投入圆筒状炉体内；停止送料，进入还原阶 段，开始对放锡、放渣阶段的判定，通过炉顶样杆在熔炼过程中取渣样分析， 判定熔炼进行程度。
优选的，所述顶吹炉喷枪熔化造熔池，当熔池深度≥500mm后进行投料。
优选的，在使用定量气力输送装置往圆筒状炉体内输送粉状料的同时， 顶吹炉喷枪在熔炼枪位持续不断的为圆筒状炉体内提供热量。
优选的，所述其他含锡物料、溶剂和还原煤加水后，再通过开设在炉顶 盖上的皮带输送进料口投入圆筒状炉体内，直到物料投入总量达到顶吹炉单 次入炉熔炼量设定值，持续熔炼直至炉顶样杆探测不到生料。
优选的，所述停止送料，进入还原阶段的过程中，粉状物料入炉喷嘴停 止往炉内输送粉状料，但粉状物料入炉喷嘴载料风不断，为防止粉状物料入 炉喷嘴被飞溅炉渣堵塞，以最低风流量往炉内喷射，顶吹炉喷枪升至还原枪 位，皮带输送进料口继续投入还原煤。
优选的，在还原一段时间后，炉顶样杆取渣样分析，送去分析，若渣含 锡＜5％，则开始放锡放渣，放出的粗锡送精炼工序处理，炉渣烟化回收锡。
经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种侧式入粉料顶吹炉及其处理方法，本发明将流态化焙 烧炉脱硫产出的粉状锡焙砂，烟化炉烟化富集锡中矿、锡炉渣而产出的粉状 锡烟尘，顶吹炉熔炼过程中在烟气处理系统余热锅炉与电收尘器收集到的粉 状锡烟尘，等数种锡冶炼厂中不同来源的含锡粉状物料，通过气力输送的方 式直接从圆筒状炉体侧壁均匀的送入熔池进行熔炼，而不通过开设在炉顶盖 上的皮带输送进料口自然落入熔池。不同粉状锡物料按比例汇集是同时用定 量气力输送的方式进行输送，这样即可在粉状物料汇集仓通过气流扰动完成 混料过程，实现快速熔炼粉状锡物料。
本发明提供侧式入粉料顶吹炉在整个输送过程实现了料仓与料仓间的密 闭衔接，简化了粉料的运输流程，避免了粉料输送过程中的飞扬损失，极大 改善员工的操作环境。粉状物料汇集仓顶部不同来源的粉料设置有单独的粉 状物料汇集仓进料口，可根据生产需要，通过调整不同粉料的输送流量，在 同时输送的状态下，实现不同粉料按比例在粉状物料汇集仓内利用气流扰动 完成均匀混料过程，方便于熔炼粉料的准确控制与生产管理。
在输送过程中的粉料，通过分流管路均匀的分流至炉体的四个粉状物料 入炉喷嘴中，使料流从不同方位分散入炉，让粉料投料过程不易出现生料堆 积出现的炉结；喷嘴对称布置，也减轻了载料气流对炉壁的冲击磨损，对保 护炉衬有积极作用；喷嘴斜向下布置，且使射流交点位于单炉最大处理能力 渣液面位置，不仅使喷嘴一定程度上远离高温熔炼区，延长喷嘴使用寿命， 还使载料气流对熔池起到与炉体喷枪同向作用力的搅拌作用。
本发明改变了顶吹炉熔炼锡过程中，粉状含锡物料的投料方式。将原本 需要制粒后再用皮带输送进料口转送至圆筒混料机加水后投料的方式，改为 用气力输送将粉状含锡物料直接高速喷入熔池。不仅极大程度避免了从炉顶 投料时粉状物料大量进入收尘系统导致锡熔炼直收率低的现象，而且减少了 水的投入量，省去了烟尘制粒过程，简化了粉状锡物料的投料流程，降低了 顶吹炉系统后续烟气的处理难度，对提升顶吹炉处理能力也有积极作用。另 外，喷射入炉内的粉料中在粉状物料汇集仓内按比例混入了粉煤作燃料，使 得粉料在喷射过程中粉煤燃烧而逐步开始熔化，进一步提升顶吹炉熔炼效率。
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 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明侧式入粉料顶吹炉的结构示意图；
图中：1-圆筒状炉体、2-粉状物料入炉喷嘴、3-炉顶样杆、4-顶吹炉喷枪、 5-皮带输送进料口、6-分流输送管、7-定量气力输送装置、8-粉状物料汇集仓、 9-粉状物料汇集仓进料口、10-炉顶盖。
具体实施方式
下面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
本发明实施例1提供了一种侧式入粉料顶吹炉的处理方法，所述侧式入 粉料顶吹炉如图1所示，侧式入粉料顶吹炉的工作流程如下：
将在锡冶炼系统中，流态化焙烧炉脱硫产出的粉状锡焙砂Sn 35wt.％、S1.1wt.％、As 0.8wt.％、H2O≤3wt.％，烟化炉烟化富集锡中矿、锡炉渣而产出 的粉状锡烟尘Sn 45wt.％、Pb 0.2wt.％、S 0.9wt.％、As 1.5wt.％、Fe 2wt.％、 H2O≤4.5wt.％，顶吹炉熔炼过程中在烟气处理系统余热锅炉与电收尘器收集 到的粉状锡烟尘Sn 38wt.％、Pb1.0wt.％、S 0.75wt.％、As 1.8wt.％、Fe 3wt.％、 H2O≤4.5wt.％，等数种锡冶炼厂中不同来源的粉状锡物料以及粉煤，通过对 应定量气力输送装置同时送入粉状物料汇集仓8中，完成混料，其中粉状锡 焙砂占比40％，粉状烟化炉烟尘占比30％，粉状顶吹炉烟尘占比20％，粉煤 占比10％。
在规格Φ5m顶吹炉投料阶段，首先用皮带输送进料口5输送物料投入底 料，然后下顶吹炉喷枪4熔化底料造熔池，当熔池深度达500mm后，开始进 入正常投料阶段。调整定量气力输送装置7的输送压力为0.7MPa，单位输送 量为30t/h，料流经分流输送管6分流后，分别通过四个粉状物料入炉喷嘴2 喷射进入熔池熔炼。其他含锡≥35wt.％的物料、还原煤、溶剂经配料后，通 过DCS控制系统控制进料速度，用皮带输送进料口5投入炉中，整个投料过 程，顶吹炉喷枪4均处于熔炼枪位持续为炉内提供热量。
当所有含锡物料的累计投料量达90t后，单次投料过程结束，停止气力输 送投送粉状锡物料与皮带输送进料口5投送其他锡物料，顶吹炉进入熔炼阶 段。但喷嘴依旧处于不载料的喷射状态，喷射风量调至最小值。在熔炼过程 中，继续通过控制皮带输送进料口5进料速率持续投入还原煤保持炉内还原 气氛，并间隔一定时间下炉顶样杆3，通过观察炉顶样杆3带出的渣样夹带生 料情况判定进入强还原阶段的时机。进入强还原阶段后，加大还原煤投入量， 还原一定时间后，下炉顶样杆3取渣样，快速分析渣中含锡量，当取出的渣样含Sn＜5％时，进入放锡放渣阶段，单炉熔炼过程完成，之后进入下一个炉 期。
实施例2
本发明实施例2提供了一种侧式入粉料顶吹炉的处理方法，工作流程如 下：
将在锡冶炼系统中，流态化焙烧炉脱硫产出的粉状锡焙砂Sn 38wt.％、S0.86wt.％、As 1.0wt.％、H2O≤2wt.％，烟化炉烟化富集锡中矿、锡炉渣而产出 的粉状锡烟尘Sn 42wt.％、Pb 0.5wt.％、S 0.8wt.％、As 2.0wt.％、Fe 3.5wt.％、 H2O≤4.0wt.％，顶吹炉熔炼过程中在烟气处理系统余热锅炉与电收尘器收集 到的粉状锡烟尘Sn40wt.％、Pb 2.1wt.％、S 0.68wt.％、As 1.5wt.％、Fe 3.6wt.％、 H2O≤5wt.％，等数种锡冶炼厂中不同来源的粉状锡物料以及粉煤，通过对应 定量气力输送装置同时送入粉状物料汇集仓8中，完成混料，其中粉状锡焙 砂占比45％，粉状烟化炉烟尘占比25％，粉状顶吹炉烟尘占比22％，粉煤占 比8％。
在规格Φ5m顶吹炉投料阶段，首先用皮带输送进料口5输送物料投入底 料，然后下顶吹炉喷枪4熔化底料造熔池，当熔池深度达500mm后，开始进 入正常投料阶段。调整定量气力输送装置7的输送压力为0.8MPa，单位输送 量为20t/h，料流经分流输送管6分流后，分别通过四个粉状物料入炉喷嘴2 喷射进入熔池熔炼。其他含锡≥35wt.％的物料、还原煤、溶剂经配料后，通 过DCS控制系统控制进料速度，用皮带输送进料口5投入炉中，整个投料过 程，顶吹炉喷枪4均处于熔炼枪位持续为炉内提供热量。
当所有含锡物料的累计投料量达60t后，单次投料过程结束，停止气力输 送投送粉状锡物料与皮带输送进料口5投送其他锡物料，顶吹炉进入熔炼阶 段。但喷嘴依旧处于不载料的喷射状态，喷射风量调至最小值。在熔炼过程 中，继续通过控制皮带输送进料口5进料速率持续投入还原煤保持炉内还原 气氛，并间隔一定时间下炉顶样杆3，通过观察炉顶样杆3带出的渣样夹带生 料情况判定进入强还原阶段的时机。进入强还原阶段后，加大还原煤投入量， 还原一定时间后，下炉顶样杆3取渣样，快速分析渣中含锡量，当取出的渣样含Sn＜5％时，进入放锡放渣阶段，单炉熔炼过程完成，之后进入下一个炉 期。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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