專利名稱：一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃速爐冶金領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工 藝及裝置。
技術(shù)背景在冶金行業(yè)，尤其是在閃速爐煉銅工藝中，對(duì)物料的要求非常高，閃速熔煉爐入爐的銅精礦粒度70%《200目，閃速吹煉爐入爐的冰銅粉70%《325目， 含水《0.3%，而且氧化反應(yīng)是處于懸浮狀態(tài)，又在瞬間完成，氧化反應(yīng)完成后 的小液滴要靠相互碰撞生成較大液滴后沉降于沉淀池。未沉降的小液滴和欠氧 化的小顆粒夾雜在煙氣中形成煙塵，而且煙塵率非常高， 一般在7.5%左右，在 處理高雜質(zhì)物料時(shí)，煙氣中的煙塵含量更高。這部分煙塵由金屬、非金屬及其 硫化物和氧化物組成，大部分煙塵的熔點(diǎn)都很高，甚至有超過(guò)1200'C的。煙塵 由爐內(nèi)隨煙氣排出，進(jìn)入閃速爐后面的余熱鍋爐，在高溫區(qū)未降溫前處于熔融 和半熔融狀態(tài)，附著在鍋爐管壁上，形成黏結(jié)，甚至很容易相互黏結(jié)形成大的 甚至超大的物料塊。清理困難，造成鍋爐能力下降，甚至毀壞鍋爐爐管。在中 低溫區(qū)的煙塵，雖然己處于固態(tài)，但由于排煙系統(tǒng)采用負(fù)壓操作，不可避免的 會(huì)吸入空氣，而固態(tài)煙塵中欠氧化物質(zhì)的溫度仍在其著火點(diǎn)附近，很容易和吸 入空氣中的氧發(fā)生"二次燃燒"，形成燒結(jié)塊。目前通用的作法是通過(guò)硫酸鹽化使煙塵中的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)松散的硫酸鹽，由于硫酸鹽在機(jī)械外力的作用下很容易清除，因此可以有效防止鍋 爐管壁粘結(jié)，造成鍋爐能力降低，甚至排煙路線堵塞事故的出現(xiàn)。硫酸鹽化的 方法是在鍋爐輻射部的入口段通入適量的空氣，使空氣中的氧與金屬氧化物 發(fā)生如下的硫酸鹽化反應(yīng)，生成硫酸鹽，例如Me0 + S02 + 1/2 02 = MeS04 。但是，由于在閃速爐中，物料在反應(yīng)塔內(nèi)僅需2 3秒就完成化學(xué)反應(yīng)過(guò) 程，物料與氧的接觸時(shí)間很短，反應(yīng)迅速，因此部分物料反應(yīng)不充分，未完全 反應(yīng)的物料以硫化物的形態(tài)進(jìn)入煙塵(這也是閃速爐煙塵率高的原因之一)。 這些未完全反應(yīng)的硫化物，反應(yīng)性強(qiáng)，隨煙氣進(jìn)入鍋爐，很容易與通入的空氣 發(fā)生"二次燃燒"，形成黏結(jié)性強(qiáng)的粘結(jié)物，同時(shí)也額外增加了鍋爐的負(fù)荷。 雖然在實(shí)際生產(chǎn)中通常采取加強(qiáng)精礦噴嘴的檢査、優(yōu)化噴嘴工藝參數(shù)的方法減 少煙塵中硫化物的生成，但煙塵中硫化物的比例仍然很高，在余熱鍋爐內(nèi)仍然 存在"二次燃燒"和煙塵結(jié)大塊的現(xiàn)象。而且余熱鍋爐除降低煙氣溫度和回收 煙氣中的余熱外，還有一個(gè)重要作用就是收集煙塵，即通過(guò)沉降法完成煙塵收 集，所以鍋爐的截面積要比冶金爐的出口煙道大很多倍，這樣在鍋爐的輻射部 入口段通入常溫空氣，無(wú)法保證空氣與煙氣均勻混合。煙氣中含氧量富集區(qū)的 煙塵可以發(fā)生硫酸鹽化反應(yīng)，生成硫酸鹽；而在煙氣中含氧量富貧乏的煙塵因 為缺氧，無(wú)法發(fā)生硫酸鹽化反應(yīng)，煙塵仍以硫化物和氧化物的形態(tài)存在。而且 由于通入的是常溫空氣，流量為實(shí)際需氧量的5倍，可以將與其混合的煙氣降 溫到硫酸鹽化需要的理想溫區(qū)；但由于煙氣中的含氧量不均勻，在含氧富集區(qū)， 硫酸鹽化完成后，仍然有大量的富余氧存在，在鍋爐內(nèi)存在如下反應(yīng)S02 + 1/2 02 = S03尤其在鍋爐低溫段由于煙塵中金屬氧化物的催化作用，so2很容易轉(zhuǎn)化為so3,這將會(huì)導(dǎo)致后段煙道腐蝕加劇，煙氣凈化工序稀酸產(chǎn)出量增大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決余熱鍋爐管壁粘結(jié)不易清除的粘結(jié)物、 煙道腐蝕加劇的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種對(duì)閃速爐煙 塵的鹽化處理工藝，在閃速爐的沉淀池區(qū)連續(xù)向煙氣中噴射富氧氣體，噴入的氧氣使煙氣中的煙塵在高溫段發(fā)生氧化反應(yīng)，煙塵中的硫化物轉(zhuǎn)化為氧化物； 煙氣中過(guò)剩的氧氣在余熱鍋爐與煙氣中的S02使煙塵中的氧化物發(fā)生鹽化反 應(yīng)，使煙塵中的氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)松散的硫酸鹽。上述工藝中，噴入的富氧氣體中氧的濃度為25%-98%或?yàn)楣I(yè)純氧。 氧氣在閃速爐的沉淀池區(qū)即噴入到煙氣中，與煙氣中的煙塵充分結(jié)合反應(yīng)。噴入的氧氣量為煙塵中硫化物和氧化物反應(yīng)所需理論計(jì)算量的 105%-120%;噴入的壓力為10-300KPa。本發(fā)明還提供了一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理裝置，包括用于安裝在爐體 內(nèi)壁上的底座、若干噴槍、混氧管道、用于送入富氧空氣的常氧管道和用于送 入工業(yè)純氧的純氧管道，噴槍的一端穿過(guò)爐壁插裝固定在底座上且其中部設(shè)有 噴嘴，噴嘴與爐體中心軸線的夾角為30 90度，噴槍的進(jìn)氣口與混氧管道連 通，混氧管道分別與常氧管道和純氧管道相通，常氧管道和純氧管道上分別設(shè) 有壓力計(jì)、自動(dòng)切斷閥、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。上述裝置中，噴槍的另一端設(shè)有清理口，該清理口上設(shè)有密封堵頭。常氧管道和純氧管道上的自動(dòng)切斷閥分別與閃速爐的排煙風(fēng)機(jī)連鎖。 本發(fā)明通過(guò)在閃速熔煉爐或閃速吹煉爐沉淀池頂噴入純氧或富氧空氣，將 煙塵中硫化物氧化，改變煙塵性質(zhì)，為硫酸鹽化創(chuàng)造條件；同時(shí)通過(guò)純氧或富 氧的噴射，改變煙氣的流場(chǎng)，增強(qiáng)煙塵粒子的碰撞機(jī)率，促使更多的煙塵沉降， 進(jìn)一步降低煙塵發(fā)生率；而且硫酸鹽化需求的氧氣隨煙氣經(jīng)上升煙道進(jìn)入鍋 爐，在鍋爐的中高溫段就開(kāi)始進(jìn)行雜質(zhì)金屬的硫酸鹽化，防止余熱鍋爐管壁粘 結(jié)不易清除的粘結(jié)物和腐蝕煙道。


圖1為本發(fā)明對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出詳細(xì)的說(shuō)明。圖1為本發(fā)明對(duì)閃速爐煙塵鹽化處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該閃速爐主要用 于銅、鎳等硫化物精礦熔煉。如圖l所示，閃速爐煙塵鹽化處理裝置可用于 閃速熔煉爐或閃速吹煉爐，如圖1所示，該裝置包括用于安裝在爐體內(nèi)壁上的 底座14、噴槍4、混氧管道3、用于送入富氧空氣的常氧管道1和用于送入工 業(yè)純氧的純氧管道2，噴槍4的一端穿過(guò)爐壁插裝固定在底座14上且其中部設(shè) 有噴嘴，噴嘴與爐體中心軸線的夾角為30 90度，如該夾角可以為30、 45、 60或90度。噴槍4的進(jìn)氣口與混氧管道3連通，混氧管道3分別與常氧管道 l和純氧管道2相通，常氧管道1和純氧管道2上分別設(shè)有壓力計(jì)、自動(dòng)切斷 閥、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。噴槍的頂端開(kāi)設(shè)清理口 15，清理口在正常工作時(shí)采用堵板或堵頭密封，當(dāng)噴槍的噴口出現(xiàn)粘結(jié)，需要清理時(shí)，關(guān)閉手動(dòng)切斷閥13， 打開(kāi)堵頭，清理粘結(jié)。本發(fā)明中噴槍的數(shù)量不限于上述實(shí)施例中的一個(gè)，可根 據(jù)爐體的大小設(shè)置為多個(gè)，如2個(gè)、3個(gè)、5個(gè)、7個(gè)等。冶金煙塵硫酸鹽化處理裝置由供風(fēng)機(jī)提供的富氧空氣經(jīng)常氧管道1、第一 自動(dòng)切斷閥6、第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7進(jìn)入混氧管道3;工業(yè)純氧經(jīng)純氧管道2、第 二自動(dòng)切斷閥10、第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥11進(jìn)入混氧管道3,常氧管道1上分別安 裝壓力計(jì)5和流量計(jì)8，純氧管道2上同樣分別安裝壓力計(jì)9和流量計(jì)12。在 正常生產(chǎn)時(shí)，第一自動(dòng)切斷閥6、第二自動(dòng)切斷閥10處于打開(kāi)狀態(tài)，按照冶金 計(jì)算，常氧空氣由第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)流量后和由第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié) 流量后的工業(yè)純氧在混氧管道3中均勻混合為需要的富氧，再通過(guò)各分支管分 配到噴槍4內(nèi)，通過(guò)噴槍將混合后的富氧噴射到煙氣中。當(dāng)需要使用工業(yè)純氧 單獨(dú)完成硫酸鹽化處理時(shí)，關(guān)閉第一自動(dòng)切斷閥6和第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7，工業(yè) 純氧通過(guò)純氧管道2、第二自動(dòng)切斷閥10、經(jīng)第二自動(dòng)調(diào)節(jié)陶11調(diào)節(jié)流量后 進(jìn)入混氧管道3，經(jīng)噴槍噴射到爐內(nèi)煙氣中。當(dāng)冶金爐處于停產(chǎn)保溫狀態(tài)，關(guān) 閉第二自動(dòng)切斷閥10和第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥11，常氧空氣通過(guò)常氧管道1、第一 自動(dòng)切斷閥6、經(jīng)第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7調(diào)節(jié)流量后進(jìn)入混氧管道3，對(duì)噴槍進(jìn)行 冷卻，以防止?fàn)t內(nèi)高溫?zé)龎膰姌?，冷卻風(fēng)的流量一般控制在每支噴槍50 -100NmVh。在正常生產(chǎn)中，如果出現(xiàn)異常狀況，(如排煙風(fēng)機(jī)跳車(chē))需要停止 向爐內(nèi)供風(fēng)，以減輕爐內(nèi)正壓的危害時(shí)，關(guān)閉第一自動(dòng)切斷閥6和第二自動(dòng)切 斷閥10,可以將第一自動(dòng)切斷閥6和第二自動(dòng)切斷閥IO與排煙風(fēng)機(jī)的啟停設(shè) 置連鎖。底座14可以為爐體的一部分，采用耐火材料預(yù)制或采用水冷冷卻水套；在底座上預(yù)留可以安裝噴槍的通孔，開(kāi)孔的角度為與爐體的中心軸線呈30° 90° ;噴槍的一端通過(guò)底座的預(yù)留孔插入位于爐體內(nèi)的底座上，插入的深度一 般不超出底座；在噴槍的中間部分開(kāi)設(shè)旁通管，通過(guò)管道與分支管連接；在噴 槍的頂端開(kāi)設(shè)清理口 15，清理口在正常工作時(shí)采用堵板或堵頭密封，當(dāng)噴槍的 噴口出現(xiàn)粘結(jié)，需要清理時(shí)，關(guān)閉手動(dòng)切斷閥13，打開(kāi)堵板，清理粘結(jié)。
本發(fā)明還提供了一種閃速熔煉爐和閃速吹煉爐煙塵鹽化處理工藝，該工藝 為在閃速爐的沉淀池區(qū)連續(xù)向煙氣中噴射富氧氣體，噴入的氧氣使煙氣中的煙 塵在高溫段發(fā)生氧化反應(yīng)，煙塵中的硫化物轉(zhuǎn)化為氧化物；煙氣中過(guò)剩的氧氣 在余熱鍋爐與煙氣中的S02使煙塵中的氧化物發(fā)生鹽化反應(yīng)，使煙塵中的氧化 物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)松散的硫酸鹽。噴入的富氧氣體可以為工業(yè)純氧或富氧空氣，富 氧空氣中氧的濃度為25%-98%，例如25%、 40%、 60%、 75%或98%;噴入 的氧氣量為煙塵中硫化物和氧化物反應(yīng)所需理論計(jì)算量的105%-120%，如105 %、 110%、 115%或120%;噴入的壓力為10-300Kpa，如10、 50、 100、 150、 200或300 Kpa。氧氣在閃速爐的沉淀池區(qū)即噴入到煙氣中，與煙氣中的煙塵 充分結(jié)合反應(yīng)。
本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作 出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工藝，其特征在于在閃速爐的沉淀池區(qū)連續(xù)向煙氣中噴射富氧氣體，噴入的氧氣使煙氣中的煙塵在高溫段發(fā)生氧化反應(yīng)，煙塵中的硫化物轉(zhuǎn)化為氧化物；煙氣中過(guò)剩的氧氣在余熱鍋爐與煙氣中的SO2使煙塵中的氧化物發(fā)生鹽化反應(yīng)，使煙塵中的氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)松散的硫酸鹽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工藝，其特征在 于噴入的氧氣是工業(yè)純氧或混合后的富氧，富氧濃度為25%-98%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工藝，其特征在于氧氣在閃速爐的沉淀池區(qū)即噴入到煙氣中，與煙氣中的煙塵充分結(jié)合反應(yīng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理工藝，其特征在于噴入的氧氣量為煙塵中硫化物和氧化物反應(yīng)所需理論計(jì)算量的105%-120%;噴入的壓力為10-300KPa。
5、 一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理裝置，其特征在于包括用于安裝在爐體 內(nèi)壁上的底座，該底座用耐火材料預(yù)制或?yàn)樗淅鋮s水套；若干噴槍，噴槍的 一端穿過(guò)爐壁插裝固定在底座上且其中部設(shè)有噴嘴，噴嘴與煙氣流的夾角為 30 90度；混氧管道，其出口與噴槍的進(jìn)氣口連通；常氧管道和純氧管道相通，分別與混氧管道的入口連通，常氧管道和純氧管道上分別設(shè)有壓力計(jì)、自動(dòng)切 斷閥、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理裝置，其特征在 于噴槍的另一端且設(shè)有清理口且位于爐體外部，該清理口上設(shè)有密封堵頭； 噴槍與爐內(nèi)煙氣的夾角為30° -90° 。
7、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種對(duì)閃速爐煙塵的鹽化處理裝置，其特 征在于常氧管道和純氧管道上的自動(dòng)切斷閥分別與閃速爐的排煙風(fēng)機(jī)連鎖。
全文摘要
本發(fā)明涉及閃速爐冶金領(lǐng)域，是一種閃速爐煙塵鹽化處理工藝及裝置，所述裝置包括底座、噴槍、混氧管道、常氧管道和純氧管道，噴槍的一端插裝固定在底座上且其中部設(shè)有噴嘴，噴嘴與爐體中心軸線的夾角為30～90度，噴槍的進(jìn)氣口與混氧管道連通，混氧管道分別與常氧管道和純氧管道相通，常氧管道和純氧管道上分別設(shè)有壓力計(jì)、自動(dòng)切斷閥、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。本發(fā)明通過(guò)在高溫區(qū)噴入純氧或富氧空氣，將煙塵中硫化物氧化，促使更多的煙塵沉降，進(jìn)一步降低煙塵發(fā)生率，且鹽化需求的氧氣隨煙氣經(jīng)上升煙道進(jìn)入鍋爐，在鍋爐的中高溫段就開(kāi)始進(jìn)行雜質(zhì)金屬的鹽化，防止余熱鍋爐管壁粘結(jié)不易清除的粘結(jié)物和腐蝕煙道。
文檔編號(hào)C22B15/00GK101660058SQ20091017782
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 周松林, 松 胡, 葛哲令 申請(qǐng)人:陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司