一种富氧侧吹熔炼装置
阅读说明：本技术 一种富氧侧吹熔炼装置 (Oxygen-enriched side-blown smelting device ) 是由 黄文� 赵海 施建龙 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种富氧侧吹熔炼装置。所述富氧侧吹熔炼装置,包括：炉体；所述炉体为圆筒或矩形竖式本体,炉体内部从上至下依次设置有烟气区、反应区和熔池区,所述炉体顶部与二燃室直接组合形成闭合式侧吹熔炼炉,炉体左上方设置有液压闭合式进料口。富氧浓度控制更高、热利用率高、密闭操作条件好。相对于鼓风炉,热力学及动力学条件更好,炉况调整能力强；操作环境好,烟气CO、二噁英等成分实现高标准排放。相对于侧吹熔池熔炼炉,较好解决炉底金属相冻结及CO控制难度大的问题。同时,所述富氧侧吹熔炼装置还具有原料适应性强,床能力和生产作业率高,有色金属及贵金属回收率高,投资和生产运营成本低等特点。(The invention provides an oxygen-enriched side-blown smelting device. The oxygen-enriched side-blown smelting device comprises: a furnace body; the furnace body is a cylinder or rectangular vertical body, a flue gas area, a reaction area and a molten pool area are sequentially arranged in the furnace body from top to bottom, the top of the furnace body and a secondary combustion chamber are directly combined to form a closed side-blown smelting furnace, and a hydraulic closed feed inlet is arranged above the left side of the furnace body. The oxygen-enriched concentration is controlled to be higher, the heat utilization rate is high, and the closed operation condition is good. Compared with a blast furnace, the method has better thermodynamic and kinetic conditions and strong furnace condition adjusting capacity; the operation environment is good, and high-standard emission of components such as CO and dioxin in the flue gas is realized. Compared with a side-blown molten pool smelting furnace, the method better solves the problems of furnace bottom metal phase freezing and high CO control difficulty. Meanwhile, the oxygen-enriched side-blown smelting device has the characteristics of strong raw material adaptability, high bed capacity and production operation rate, high recovery rate of nonferrous metals and noble metals, low investment and production operation cost and the like.)
技术领域
本发明涉及熔炼炉领域，尤其涉及一种富氧侧吹熔炼装置。
背景技术
熔炼，是将金属材料及其它辅助材料投入加热炉熔化并调质，炉料在高温炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程，炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。
目前火法处理废电路板、铜基固废及危废的方式主要是采用顶吹熔池熔炼炉、鼓风炉或侧吹熔池熔炼炉进行处理。顶吹熔池熔炼炉处理电路板有炉体寿命长、物料适应性与工况调整能力强、有色金属及贵金属回收率高等特点，但是在生产过程中，长时间进料会导致喷枪使用寿命短的问题，影响生产效率，生产和运营成本较高，生产参数调控度小，且顶吹炉炉口由于进料口的设置导致在生产的过程中会喷溅大量熔体及有毒有害烟气，漏风率及热损失较大；鼓风炉处理危废有处理能力强的特点，但鼓风炉存在生产环境差、炉况调整难度大、烟气CO超标排放等特点；侧吹熔池熔炼炉亦存在不易调整炉内冻结、炉况调整难度大及CO控制难等问题。
同时，现有技术中，专利申请号为CN 107726331公开了一种线路板焚烧冶炼炉以及使用该焚烧冶炼炉的线路板焚烧冶炼方法，但目前的方法都存在毒性烟气外溢问题及线路板由于密度较小容易进入烟气系统导致设备损耗大及烟气中CO超标等问题。
因此，有必要提供一种富氧侧吹熔炼装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种富氧侧吹熔炼装置，解决了废线路板熔炼过程常出现的熔炼炉炉底金属相冻结问题、烟气CO超标问题、炉口毒性烟气外溢及熔炼热利用率低等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的富氧侧吹熔炼装置，包括：
炉体；
所述炉体为圆筒或矩形竖式本体，所述炉体内部从上至下依次设置有烟气区、反应区和熔池区，所述炉体顶部与二燃室直接组合形成闭合式侧吹熔炼炉，所述炉体左上方设置有液压闭合式进料口，所述炉体熔池区上方设置有多个侧吹喷枪口，所述侧吹喷枪口上设置有斜向下可为炉体同时提供富氧空气及燃料的侧吹喷枪。
所述炉体的内部且位于所述反应区、熔池区设置有齿形铜水套，所述炉体的右侧且位于所述熔池区位置分别设置有第一放渣口和第二放渣口，所述炉体外部的底部设置有合金熔体排放口，所述炉体熔池区及其他区域设置热电偶。
二燃室，所述二燃室设置于所述炉体的顶部，所述二燃室的顶部固定安装有防爆装置，所述二燃室的右侧由上至下依次设置有烟气出口、补燃喷枪，所述二燃室底部均设置有二次补风口。
优选的，所述炉体与所述二燃室可同时设置为内径不同的圆形或矩形结构，也可分别设置为圆形或矩形的搭配结构，所述二燃室与所述炉体的中心轴线重合。
优选的，所述炉体熔池区上方设置的多个侧吹喷枪口在所述炉体的外部呈圆周均匀分布或矩形对称分布，所述侧吹喷枪口以竖直方向呈45°-90°的角度安装。
优选的，所述侧吹喷枪向所述炉体内部斜向下供富氧空气及燃料，且所述富氧空气的氧含量体积分数为21％-70％，所述侧吹喷枪喷出的燃料包括轻质燃油、普通柴油、重油、粉煤或天然气中的一种或多种。
优选的，所述侧吹喷枪可以插入熔池，也可以脱离熔体。侧吹喷枪可以插入熔池内部进行熔炼，通过调节插入深度提高搅拌效果，熔体在搅拌作用下翻腾，有较好的反应动力学条件，物料能够快速进行物理化学反应；也可将侧吹喷枪提出熔池，在熔池上部进行供风供燃，提高炉渣表面温度，可进行放渣、保温、物料预热等作业。
优选的，所述侧吹喷枪可以是风冷结构，也可以是水冷结构，具有使用寿命长、更换方便等特点。
优选的，所述二燃室补燃喷枪可提供燃料包括轻质燃油、普通柴油、重油、粉煤或天然气中的一种或多种，所述二燃室二次补风口向所述二燃室内部送风形式为环形送风或侧向补风，二次补风口提供富氧空气的氧含量体积分数为21％-60％。所述烟气出口的右端与外部烟气处理系统连接。
优选的，所述炉体熔池区及其他区域设置热电偶，可全面反馈炉内温度分布情况，通过调整所述侧吹喷枪工艺参数，保证炉内温度平稳控制。
优选的，所述炉体可处理的原料包括电路板、铜基固废、镍基固废、钴基固废、危废、含金属的污泥等，且所述炉体可处理原料的粒径范围为Φ50mm-φ400mm，所述炉体熔炼的温度区间为1200℃-1700℃。
与相关技术相比较，本发明提供的富氧侧吹熔炼装置具有如下有益效果：
本发明提供一种富氧侧吹熔炼装置，结合了顶吹熔池熔炼炉和侧吹熔池熔炼炉的优点，充分利用熔池熔炼良好的热力学和动力学条件。进料时，侧吹喷枪插入熔池内喷入富氧空气和燃料，形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速了传热和传质过程的进行，使落入处于剧烈搅拌的熔池内物料迅速熔化；同时，熔炼烟气及颗粒物竖直向上进入二燃室，通过二燃室补风及补燃机制调控实现完全燃烧，能够很好解决废电路板炉内燃烧不完全、烟气CO排放超标及操作环境恶劣等难题，并提升工艺参数的可控性及有效性，从而实现生产的安全环保与连续稳定。
本发明相对于顶吹熔炼炉，富氧浓度控制更高、热利用率高、密闭操作条件好。相对于鼓风炉，热力学及动力学条件更好，炉况调整能力强；操作环境好，烟气CO、二噁英等成分实现高标准排放。相对于侧吹熔池熔炼炉，较好解决炉底金属相冻结及CO控制难度大问题。同时，本发明还具有原料适应性强，床能力和生产作业率高，有色金属及贵金属回收率高，投资和生产运营成本低等特点。
附图说明
图1为本发明提供的富氧侧吹熔炼装置的结构示意图。
图中标号：
1、炉体；
101、烟气区，1011、进料口，102、反应区，1021、齿形铜水套，1022、第一放渣口，1023、第二放渣口，1024、侧吹喷枪口，1025、侧吹喷枪，103、熔池区，1031、合金熔体排放口；
2、二燃室；
201、防爆装置，202、烟气出口，203、补燃喷枪，204、二次补风口；
301、耐火砖。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1，其中，图1为本发明提供的富氧侧吹熔炼装置的结构示意图。富氧侧吹熔炼装置，包括：
炉体1；
所述炉体1为圆筒或矩形竖式本体，所述炉体1的内部从上至下依次设置有烟气区101、反应区102和熔池区103，所述炉体1顶部与二燃室2直接组合形成闭合式侧吹熔炼炉，所述炉体1左上方设置有液压闭合式进料口1011，所述炉体1熔池区103上方设置有多个侧吹喷枪口1024，所述侧吹喷枪口1024上设置有斜向下可为炉体1同时提供富氧空气及燃料的侧吹喷枪1025。
所述炉体1的内部且位于所述反应区102、熔池区103设置有齿形铜水套1021，所述炉体1的右侧且位于所述熔池区103位置分别设置有第一放渣口1022和第二放渣口1023，所述炉体1外部的底部设置有合金熔体排放口1031，所述炉体1熔池区103及其他区域设置热电偶。
二燃室2，所述二燃室2设置于所述炉体1的顶部，所述二燃室2的顶部固定安装有防爆装置201，所述二燃室2的右侧由上至下依次设置有烟气出口202、补燃喷枪203，所述二燃室2底部均设置有二次补风口204。
所述炉体1与所述二燃室2可同时设置为内径不同的圆形或矩形结构，也可分别设置为圆形或矩形的搭配结构，所述二燃室2与所述炉体1的中心轴线重合。
所述炉体1熔池区103上方设置的多个侧吹喷枪口1024在所述炉体1的外部呈圆周均匀分布或矩形对称分布，所述侧吹喷枪口1024以竖直方向呈45°-90°的角度安装。所述侧吹喷枪口1024为纯铜材质。
所述侧吹喷枪1025向所述炉体1的内部斜向下供富氧空气及燃料，且所述富氧空气的氧含量体积分数为21％-70％，所述侧吹喷枪1025喷出的燃料包括轻质燃油、普通柴油、重油、粉煤或天然气中的一种或多种。
所述侧吹喷枪1025可以插入熔池，也可以脱离熔体。侧吹喷枪1025可以插入熔池内部进行熔炼，通过调节插入深度提高搅拌效果，熔体在搅拌作用下翻腾，有较好的反应动力学条件，物料能够快速进行物理化学反应；也可将侧吹喷枪1025提出熔池，在熔池上部进行供风供燃，提高炉渣表面温度，可进行放渣、保温、物料预热等作业。所述侧吹喷枪1025可以是风冷结构，也可以是水冷结构，所述侧吹喷枪1025具有使用寿命长、更换方便等特点。
所述二燃室2的补燃喷枪203可提供燃料包括轻质燃油、普通柴油、重油、粉煤或天然气中的一种或多种，所述二燃室2的二次补风口204向所述二燃室2内部送风形式为环形送风或侧向补风，二次补风口204提供富氧空气的氧含量体积分数为21％-60％。所述烟气出口202的右端与外部烟气处理系统连接。
所述炉体1熔池区103及其他区域设置热电偶，可全面反馈炉内温度分布情况，通过调整所述侧吹喷枪1025的工艺参数，保证炉内温度平稳控制。
所述炉体1可处理的原料包括电路板、铜基固废、镍基固废、钴基固废、危废、含金属的污泥等，且所述炉体可处理原料的粒径范围为φ50mm-φ400mm，所述炉体熔炼的温度区间为1200℃-1700℃。
在熔炼炉工作的过程中，炉体1内部齿形铜水套1021通入循环水，保证熔炼炉使用寿命，熔炼完成后，熔炼产生的炉渣从第一放渣口1022及第二放渣口1023排出，含有金属相的熔体从合金熔体排放口1031排出形成合金锭。
本申请提供的富氧熔池熔炼装置，熔炼渣型可为CaO-SiO2-A12O3-FeO四元系渣型，也可处理三元系渣型，具体根据实际处理的物料情况进行调节。
本申请中“复杂物料”包括铜基、镍基、钴基固危废，包含废电路板、电镀污泥及含铜、镍、钴烟灰等，且富氧熔池熔炼装置所能提供的反应温度为1200℃-1700℃，二燃室反应温度为1100℃以上，此温度区间适合处理目前大多数复杂物料。
本申请中“物料的进料方式”可根据原料的具体情况设定，若原料成分单一，形状大小及密度都正常可设置为连续性进料；若原料成分复杂，密度小、烟尘大、块状大等，则根据实际熔炼情况及烟气情况设置为周期性进料。
本发明提供的富氧侧吹熔炼装置的工作原理如下：
炉体1在工作时，物料通过进料口1011进入炉体1的内部，待进料时间达到设定值时，进料口1011上的液压门自动关闭，侧吹喷枪斜向下1025插入熔池区103供富氧空气及燃料，物料在侧吹喷枪1025的作用下剧烈沸腾燃烧，完成一系列的物理化学反应过程，熔炼产生的有毒有害烟气(如二噁英、CO等)及未完全燃烧的物料进入二燃室2，此时二燃室2二次补风口204向二燃室2内切向或中心位置送风，补燃喷枪203提供燃料使得未完全燃烧的物料及烟气充分二次燃烧，达标后烟气通过二燃室2上的烟气出口202进入烟气处理系统。
本发明提供的富氧侧吹熔炼装置具有如下有益效果：
本发明提供一种富氧侧吹熔炼装置，结合了顶吹熔池熔炼炉和侧吹熔池熔炼炉的优点，充分利用熔池熔炼良好的热力学和动力学条件。进料时，侧吹喷枪1025可斜向下插入熔池区103喷入富氧空气和燃料，形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速了传热和传质过程的进行，使得炉体1内反应的温度范围能够达到1200℃-1700℃，使落入处于剧烈搅拌的熔池内物料迅速熔化，通过调节侧吹喷枪1025插入熔池的深度防止炉底形成金属相冻结；也可根据炉况将侧吹喷枪1025提出熔池，在熔池上部进行供风供燃，提高炉渣表面温度，可进行放渣、保温、物料预热等作业。同时，炉体1顶部与二燃室2直接组合形成闭合式侧吹熔炼炉，熔炼产生的烟气及颗粒物竖直向上进入二燃室2，通过二燃室2补风及补燃机制控制二燃室2反应温度达到1100℃以上，烟气及颗粒物实现完全燃烧，从而实现烟气CO、二噁英等成分的高标准排放。本发明能够很好解决火法处理废电路板过程中存在的熔炼炉炉底金属相冻结问题、烟气CO超标问题、炉口毒性烟气外溢及熔炼热利用率低等问题，并通过提升工艺参数的可控性及有效性，实现生产的安全环保与连续稳定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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