[实用新型]一种超音速旋转射流氧枪和应用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超音速旋转射流氧枪和应用装置，属于冶金工业生产技术领域。

背景技术

目前熔炼工序主要有闪速熔炼和熔池熔炼两大类，因闪速熔炼具有高效、节能、环保等优点，所以，当今世界60%以上的铜是由闪速熔炼工艺生产的，闪速熔炼工艺原理是:干燥的铜精矿粉颗粒在反应塔内被分布风完全分散悬浮，氧和悬浮的精矿颗粒在反应塔的整个空间内进行反应，这种工艺存在以下问题：一是反应在整个反应塔空间进行，故热负荷大，炉壁冲刷严重，炉寿命短；二是因精矿颗粒存在分散悬浮，故颗粒间碰撞机率小，反应不完全，存在过氧化和欠氧化现象，烟尘发生率高;三是高投料情况下热负荷特别大，一般热负荷超过2200MJ/m³.h时，闪速炉的反应塔承受不了，故限制了单台闪速炉的高产能。四是闪速熔炼由于其自身工艺特点喷吹空气的氧气含量有很大限制，需要喷吹辅助燃料以满足熔炼所需的热量，增加生产成本。同时高速喷吹下燃料的更具腐蚀性，加速氧枪的损耗，频繁的更换氧枪也有碍于生产顺利有序的进行。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种超音速旋转射流氧枪和应用装置。本方法在充分利用氧气与物料颗粒进行化学反应的同时，有效利用炉内可燃气体的燃烧放热，尽可能的利用自热来满足生产所需，同时超音速氧气射流作用在熔池表面能避免高温熔体对冶金炉壁的冲刷腐蚀，熔池溶液内部形成的流场能有效提高反应效率、降低烟尘发生率，旋转氧气射流促进炉膛内可燃气体燃烧，使得烟气内含硫量高，有益于后续制酸工艺。满足现代生产高产能、低能耗、低污染、控制成本的冶炼要求，本方法通过以下技术方案实现。

一种超音速旋转射流氧枪，包括外螺纹1、枪体2、氧气通道3、燃料通道4和水冷通道5，所述枪体2内部中心为中空氧气通道3，氧气通道3采用拉瓦尔喷管，氧气通道3上部内部端口设有外螺纹1，以氧气通道3壁从里至外设有同心燃料通道层、水冷通道层，燃料通道层上设有贯穿枪体2的若干燃料通道4，水冷通道层上设有若干水冷通道5，相邻水冷通道5密封连接。

所述外螺纹1螺距为20～25mm，齿高为15～20mm，螺纹总长度为200～300mm。

所述拉瓦尔喷管为长35～50cm，直径从20至25cm渐扩型直管。

一种超音速旋转射流氧枪的应用装置，包括外螺纹1、枪体2、氧气通道3、燃料通道4和水冷通道5、放渣口6、熔体出口7、排烟道8、加料口9和冶金炉体10，所述枪体2内部中心为中空氧气通道3，氧气通道3采用拉瓦尔喷管，氧气通道3上部内部端口设有外螺纹1，以氧气通道3壁从里至外设有同心燃料通道层、水冷通道层，燃料通道层上设有贯穿枪体2的若干燃料通道4，水冷通道层上设有若干水冷通道5，相邻水冷通道5密封连接，枪体2从冶金炉体10顶部插入，冶金炉体10顶部设有与冶金炉体10相通的排烟道8和加料口9，冶金炉体10下部一侧设有放渣口6，冶金炉体10底部一侧设有熔体出口7。

一种超音速旋转射流氧枪的应用装置的应用方法：

步骤1、首先将枪体2从冶金炉体10顶部插入，并控制距离熔池液面150mm～250mm；

步骤2、将物料从加料口9加入置冶金炉体10内，全氧从枪体2中的氧气通道3、冷却水从枪体2中的水冷通道5通入，若有需求将燃料从枪体2的燃料通道4通入，全氧以超音速状态通过氧枪进入熔池内，形成以轴线为中心的超音速射流，形成以轴线为中心的超音速射流，由于氧气通道3上部内部端口设有外螺纹1，使射流边界层形成旋转射流，并将物料加热到所需的冶炼温度，在此过程中产生的烟气从排烟道8排出，冶炼完成后渣从放渣口7中排出，熔体从熔体出口7排出。由于超音速射流的冲击熔池的作用，搅动射流中心两侧溶液形成稳定流场，促进粒子间的相互碰撞，使得氧气与矿料充分接触反应，同时释放大量热量供给熔池。因外螺纹强化形成的旋转氧气射流搅动炉膛内可燃气体的充分燃烧放热供给熔池。通过良好的动力学条件将矿料中的化学能有效的转化为热能满足熔炼过程所需的热量。整个熔炼过程的热平衡主要靠氧枪喷射出的氧气与精矿发生化学反应所放出的热量以及旋转氧气射流与可燃气体燃烧放出的热量来维持。烟气中SO₂含量平均提高了2.5%，SO₂的瞬时浓度可达7000~10000mg/Nm³，通过该工艺处理生成的高SO₂烟气则由排烟道送到制酸工序。

所述全氧中含氧量为95～99wt%。

本实用新型的有益效果是：