[发明专利]一种矢量精矿喷嘴及其工作方法

说明书

本发明涉及一种矢量精矿喷嘴及其工作方法，包括由内往外依次套设布置且同轴的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒和轴流风筒，旋流风筒上端侧部设有工艺风入口，旋流风筒下端出口处沿周向分布有若干角度可调的叶片；所述下料筒上端设有下料口，下料筒上端内部在下料口下方设有流化器，下料筒上部靠近流化器位置的侧壁上设有二次分散风入口；所述轴流风筒上端部侧壁设有轴流风入口，所述工艺风入口、二次分散风入口和轴流风入口三者的进风方向分别与旋流风筒、下料筒和轴流风筒相切。该矢量精矿喷嘴保证物料出喷嘴前沿圆周方向分布均匀，可实现铜冶炼反应塔内精矿燃烧火焰方向、形状可控，对混合旋流气流进行有效约束，对稳定火焰起到重要作用。

技术领域

本发明涉及铜冶炼领域，特别是涉及一种矢量精矿喷嘴及其工作方法。

背景技术

铜冶炼火法工艺涉及熔池熔炼与闪速熔炼两大类，闪速熔炼以奥托昆普闪速熔炼为代表，相应的冶炼设备以奥托昆普闪速炉应用最为广泛。闪速炉一般以精矿喷嘴、反应塔、沉淀池、上升烟道等4个部分组成，精矿喷嘴是其核心部件。喷嘴的作用是将混合铜精矿及工艺风均匀的喷入炉内，混合铜精矿与工艺风在反应塔内燃烧反应生成冰铜、炉渣、烟气，风、料混合均匀程度是反应充分的重要条件之一，但目前使用的喷嘴对布料均匀、保证充分反应及火焰控制的手段仍然不足。

目前，铜冶炼企业使用的精矿喷嘴大多是中央扩散型精矿喷嘴，如图1所示，该喷嘴由中央氧枪、分散风、分料锥、调风锥组成，通过调节调风锥来控制工艺风出风速度，使工艺风与精矿混合后反应。但随着投料量的增加，生产中物料偏析、反应塔局部过热、下生料的发生率显著增加。现有技术存在的问题：

（1）物料在物料出喷嘴前沿圆周方向分布不均匀；

（2）在总工艺风量不变的情况下，对风、料进入反应塔后过度扩散问题无有效控制手段；

（3）针对由于炉内负压波动（实际是物料偏析反应不均匀充分所导致）、炉子结构决定的流场特性、喷嘴粘结等问题导致的火焰不稳、偏移的问题无有效控制措施；

（4）存在过度扩散导致的反应塔高温区域过于偏下问题；

（5）无法控制工艺气体的方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种设计合理，实用性强的矢量精矿喷嘴及其工作方法，保证物料出喷嘴前沿圆周方向分布均匀，可实现燃烧火焰方向、形状可控，并能有效稳定火焰。

本发明采用以下方案实现：一种矢量精矿喷嘴，包括由内往外依次套设布置且同轴的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒和轴流风筒，所述旋流风筒上端侧部设有工艺风入口，所述旋流风筒下端出口处沿周向分布有若干角度可调的叶片；所述下料筒上端设有下料口，下料筒上端内部在下料口下方设有流化器，下料筒上部靠近流化器位置的侧壁上设有二次分散风入口；所述轴流风筒上端部侧壁设有轴流风入口，所述工艺风入口、二次分散风入口和轴流风入口三者的进风方向分别与旋流风筒、下料筒和轴流风筒相切。

进一步的，所述天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒和轴流风筒上端高度由内往外逐级递减。

进一步的，所述轴流风筒内部设有环形格栅，所述环形格栅由若干沿轴向均布的格栅板构成，每个格栅板所在平面均穿过轴流风筒的轴心线。

进一步的，所述下料筒内侧设有外套在旋流风筒外围的保护筒，所述保护筒和旋流风筒之间设有用以控制叶片角度的液压控制装置。

进一步的，所述液压控制装置包括外套在旋流风筒下端部外侧并能上下运动和偏摆的集合环以及多个沿周向分布在保护筒上端的液压缸，各个液压缸和集合环之间连接有竖向液压连杆，竖向液压连杆上端与液压缸的伸缩杆连接，所述叶片上部铰接于旋流风筒下端，叶片和集合环之间连接有连杆，连杆上端铰接于集合环上、下端铰接于叶片外侧。

进一步的，所述旋流风筒外侧壁固定连接有用以竖向液压连杆上下运动导向的竖向限位管，所述竖向液压连杆从竖向限位管中穿过。