[发明专利]双旋流预混型冶金喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工业用的矿料与气体混合的喷嘴。

背景技术

闪速冶炼铜铅镍硫化矿精矿粉料，经济节能环保效益显著。冶金喷嘴是闪速冶炼工艺关键核心设备。喷嘴满足大投料量闪速冶炼需要，充分发挥现有闪速冶炼设备生产潜力，是当今企业提高市场竞争力的关键。在大投料量生产条件下，传统喷嘴（文丘里喷嘴和中央扩散式喷嘴）需要解决工艺风与精矿粉掺混分散不均匀，反应塔温度分布不均匀、局部温度偏低、熔炼反应不充分，氧利用效率低，甚至下“生料”等炉况不正常问题。

文献公布了一些文丘里喷嘴解决气粒混合分散均匀性问题的方法，包括风箱内设置脉动点火源，脉动注入精矿粉，风箱内壁设置工艺风导流片和将工艺风切向送入风箱等四种方式。中国专利号ZL200720195613.0（CN201121204）公布了一种利用漩涡混合和沙丘驻涡原理的中央混合型反调节式文丘里喷嘴，包括风箱和活动料管，活动料管头部设置波瓣形风锥，波瓣形风锥位于风箱喉口区域，活动料管能在微小区域内变化颗粒注入位置。强化气粒两相混合的原理在于：工艺风流过风箱喉口部位时在波瓣形风锥导流作用下形成高强度漩涡以卷吸精矿粉颗粒；活动料管驱动的精矿粉注入点微小变化实现了颗粒脉动注入。中国专利号200920282330.9（CN201548066U）和中国专利号为201020284998.X（CN201787818U），公开了一种脉动旋风文丘里喷嘴，将工艺风切向送入风箱，精矿粉不断地落入向外逐渐扩散衰减的旋流工艺风中，中央点火烧嘴的脉动点火火苗强化着火作用。中国专利号ZL01251991.X（CN2513062Y）公开了一种多腔旋涡式文丘里喷嘴，将风箱划分为多个下部汇合的同心圆漩涡室，精矿粉从漩涡室中心垂直注入到风箱出口，工艺风通过漩涡室后形成漩涡气流，带动粉料呈漩涡状进入塔内。中国专利号ZL03125473.X（CN1246486C）公开了一种中心旋涡柱闪速熔炼工艺，粉物呈漩涡状进入反应塔内，塔中心为粒子、氧气和温度集中的高温反应区，沿旋涡柱到塔壁方向粒子浓度梯度、氧势梯度和温度梯度逐渐减弱以保护反应塔砌体免受高温物料冲刷腐蚀。中国专利申请量号200810225530.0（CN101736165A），公开了一种旋涡柱喷嘴、旋涡柱熔炼设备和旋涡柱熔炼方法，在喉口以下的风箱内壁上设置工艺风漩涡导流片，下料管出口位置抬升至漩涡导流片顶部。工艺风在漩涡导流片作用下形成旋流气流，不断卷吸精矿粉，在塔中心轴线区域形成气粒漩涡柱。

中央扩散式喷嘴闪速炉反应塔内工艺风为垂直向下的环状气流，分散锥和众多小股径向高速分散风射流将精矿粉分散到工艺风气流中，气粒两相在反应塔内混合。实践和实验表明：小投料量时分散风和工艺风动量作用易匹配，精矿粉易于穿透工艺风而掺混到工艺风气流内部，反应塔中心轴线区域气粒混合均匀，但大投料量时工艺风动量作用突出，精矿粉难于穿透工艺风气流而掺混不到工艺风气流内部，以致于反应塔中心轴线区域为明显缺工艺风而精矿粉富集的区域。中国专利号200880105946.7（CN101809175A）和美国专利文献US20100207307A1为强化气粒混合，在传统中央扩散式喷嘴闪速炉空气腔倒圆锥筒内壁上设置旋流导流片，另外将全部工艺风切向进入空气腔中。

上述各专利文献公开的喷嘴都存在气体难以充分与矿料混合的问题，因此，开发结构简单、调控性好、气粒两相混合均匀充分的冶金喷嘴技术和装置，具有良好的经济、节能环保和社会效益。

发明内容

本发明的目的就是提供一种结构简单、调控性好、气粒两相混合均匀充分的闪速冶炼用的喷嘴。

本发明采用的技术方案是：双旋流预混型冶金喷嘴，包括进料管和位于进料管中央的用于进风的中心圆筒，中心圆筒的端部连接有旋流式喷射器，其特征是所述的进料管外依次套装有直径增大的分隔管和风腔管，所述进料管的前端设有旋流混合器，旋流混合器为两个同心环之间设有周向布置的若干个导流片，使进料管与分隔管之间的气流产生旋流排出，所述风腔管的进入炉腔端内壁呈锥形，使流出的气体冲向从进料管进入的物料。

采用上述技术方案，物料从进料管进入，气体从风腔管与分隔管之间和分隔管与进料管之间及中心筒体进入，风腔管与分隔管之间进入的气体遇到旋流混合器将产生旋转并喷向进料管中的物料，使物料与气体产生混合，同时从风腔管与分隔管之间的气体在风腔管锥部改变方向吹向料管中的物料，使气体与料物进一步混合；最后从旋流式喷射器吹出的气体也与物料产生混合，达到最大限度的气体与物料的混合。