一種連續(xù)冶金裝置和冶金方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于冶金領域，具體涉及一種具有連續(xù)結構的冶金裝置和冶金方法，可以滿足大部分金屬礦物或二次原料的火法冶煉和精煉要求，對需要經過多級(次)冶煉的金屬特別有效。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的金屬冶煉過程往往需要2個以上的冶煉工序，如煉鋼過程一般需要高爐冶煉、預處理、吹煉以及精煉等工序，每一工序都相對分散。目前的冶金工藝中，在每一工序完成后，需要利用罐車、天車等運輸工具將原料轉運至下一工序。這種傳統(tǒng)的分散冶金工序和轉運過程具有如下弊端:(1)多次轉運過程使得被轉運的熔體熱量被白白耗散，能耗十分巨大；(2)轉運過程需要配備專門的運輸工具以及人力、物力，生產效率低下、成本較大；
[3]轉運過程會造成氣體和粉塵污染，不利于環(huán)境保護和人體健康。(4)轉運過程無法徹底杜絕安全事故的發(fā)生。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明創(chuàng)造為解決現有技術中的問題，提供了一種連續(xù)冶金裝置和冶金方法，能夠打破傳統(tǒng)金屬冶煉相對分散的生產工序，實現金屬冶煉的連續(xù)生產，具有占地少、投資小、能耗低、污染小等優(yōu)勢。
[0004]本發(fā)明創(chuàng)造提供的一種連續(xù)冶金裝置，包括順序連接的若干冶煉室，相鄰冶煉室之間通過豎直設置的閘門間隔，所述閘門能夠在豎直方向運動，從而實現將位于其兩側的相鄰冶煉室進行完全間隔或部分間隔；對于每一所述冶煉室，下部為熔池，熔池中設有至少一個與外界連通的排渣口，上部設有至少一個塊狀物料投料口以及一個煙道；第一冶煉室上還連接有具有下落空間的物料主入口，最后一個冶煉室上還連接有產品出口。其中，所述冶煉室的數量優(yōu)選為3-5個。
[0005]進一步，任意相鄰冶煉室之間呈平行連接或階梯連接，優(yōu)選為階梯連接。作為進一步的優(yōu)選方案，在所述階梯連接中，相鄰冶煉室中位于前面的所述冶煉室的熔池中熔體層的高度位置與位于后面的所述冶煉室的熔池中渣層的高度位置部分重合。
[0006]進一步，所述冶煉室中各自還獨立地設有輔加料口、加熱裝置、底吹噴管、側吹噴管、噴嘴中的一種或多種。
[0007]其中，所述輔加料口可位于其所在的冶煉室的中部頂端；所述加熱裝置可為環(huán)繞其所在的冶煉室的側壁或底部的電磁感應加熱線圈或位于其所在的冶煉室的中部頂端的加熱電極；所述底吹噴管為設置于其所在的冶煉室底部的噴管，所述側吹噴管為沿其所在的冶煉室的熔池平行分布的若干噴管，所述底吹噴管、側吹噴管、噴嘴均能夠向冶煉室中輸入物料或氣體。
[0008]其中，所述熔池用于冶金材料的熔煉。所述閘門能夠根據冶煉的需要，在完全關閉時使冶煉室處于完全獨立的冶煉工序狀態(tài)；或在冶煉過程中處于半開啟狀態(tài)，在部分連續(xù)的冶煉工序中充當隔墻的作用；又或者在某一工序或冶煉室的冶煉完成后開啟，使冶煉原料直接進入下一冶煉室或冶煉工序。所述第一冶煉室物料主入口主要用于粉料、燃料等粉狀或液態(tài)或氣態(tài)物料的加入，投入的物料一般為反應的基礎原料，所述物料主入口一般位于第一冶煉室的最前方。所述塊狀物料投料口主要用于塊狀物料的加入，一般為難以進行破碎處理的物料，或各個工序中需要輔助加入的物料，因而在各個冶煉室均有設置，一般位于各個冶煉室的前方上端，靠近前方閘門的位置。所述煙道用于各個冶煉工序中廢氣的排放，一般位于各個冶煉室的后方上端，靠近后方閘門的位置。
[0009]需要說明的是，本發(fā)明創(chuàng)造中所述的“前” “后” “第一” “第二”等均是根據冶金裝置在冶煉過程中的冶煉的走向方向而描述的。
[0010]本發(fā)明創(chuàng)造連續(xù)冶金裝置一種簡要的冶煉過程為:需要冶煉的礦粉(如果能制粉)與燃料(粉、液、氣)、氣體(如空氣、富氧、純氧或其他氣體)、熔劑等，從物料主入口處噴入第一冶煉室內，利用粉料粒徑小、比表面積大、在高溫下與空間中氣體接觸面積大、反應速度快的特點，通過下落空間的高溫冶金環(huán)境對物料進行首次冶金；不能制成粉料的其他物料從第一冶煉室的塊狀物料投料口處加入爐內(首次投料可以是粉料，也可以是塊料)。物料在落入第一冶煉室的熔池后，繼續(xù)通過底吹噴管、側吹噴管、噴嘴、或塊狀物料投料口加入此階段冶煉所需要的配料，例如:粉煤、氧氣、熱風、粉礦、熔劑、廢金屬、添加劑、塊料等；煙氣從第一冶煉室的煙道排出，熔渣從排渣口排出。可以選擇性在熔池頂部加入電極、或選擇環(huán)爐身或位于爐底的電磁感應加熱。冶煉過程中，根據冶煉需要關閉、或半開啟(如使閘門底端位于第一冶煉室的渣層或熔體層)第一冶煉室和第二冶煉室之間的閘門。
[0011]冶煉完畢后，熔渣從排渣口排出，半開啟第一冶煉室和第二冶煉室之間的閘門，關閉第二冶煉室和第三個冶煉室之間的閘門，經第一冶煉提高純度后的熔體經閘門底部流入第二冶煉室熔池，第二冶煉室的底吹噴管、側吹噴管、噴嘴、或塊狀物料投料口加入此階段冶煉所需要的配料。煙氣從第二冶煉室的煙道排出，熔渣從排渣口排出。
[0012]冶煉完畢后，繼續(xù)順序進入后面的冶煉室進行冶煉，在此不再詳述。每一個冶煉室，通過底吹噴管、側吹噴管、噴嘴、或塊狀物料投料口加入不同的原料或輔料，可以提供不同的冶金環(huán)境，使金屬在連續(xù)密閉的容器中逐級提純，直至得到預期的金屬產品。
[0013]本發(fā)明創(chuàng)造的一種具體的連續(xù)冶金方法包括下述步驟:
[0014]S1:第一冶煉室冶煉:關閉所述第一冶煉室閘門，使所述第一冶煉室形成一個獨立的冶金單元，從所述第一冶煉室具有下落空間的物料主入口加入原料，原料在第一冶煉室先經過空間冶煉，再落入熔池進行熔池冶煉，在冶煉過程中，根據實際需要，可通過塊狀物料投料口、輔加料口、加熱裝置、底吹噴管、側吹噴管、噴嘴中的一種或多種方式分時段添加冶煉所必需的輔料、熱量和氣氛，形成良好的冶金環(huán)境，物料在熔池造渣并澄清分層后，形成渣層和富含金屬熔體層。冶煉煙氣從所述第一冶煉室煙道排出，渣從所述第一冶煉室排渣口排出。
[0015]S2:第一冶煉室富含金屬的熔體排放:原料在所述第一冶煉室冶煉完畢后，先關閉所述第二冶煉室閘門，然后提升所述第一冶煉室閘門，使其末端置于富含金屬的熔體層中，讓盡可能多的富含金屬的熔體自流進入第二冶煉室，同時又保證所述第一冶煉室中的煙氣和渣不會進入第二冶煉室，為達到上述目的，在排放過程中，可多次移動所述第一冶煉室閘門末端在富含金屬熔體層的位置。富含金屬的熔體排放完畢后，關閉所述第一冶煉室閘門。
[0016]S3:第二冶煉室冶煉:在富含金屬的熔體進入所述第二冶煉室，隨后關閉第一冶煉室閘門，此時第一冶煉室閘門、第二冶煉室爐壁及閉合的第二冶煉室閘門形成了一個獨立的冶金單元，根據冶煉的實際需要，通過塊狀物料投料口、輔加料口、加熱裝置、底吹噴管、側吹噴管、噴嘴中的一種或多種方式分時段添加冶煉所必需的輔料、熱量和氣氛，形成良好的冶金環(huán)境，以除去富含金屬熔體中的部分雜質，精煉形成的渣從所述第二冶煉室排渣口排出，冶煉煙氣從所述第二冶煉室煙道排出。
[0017]S4:反復采用同步驟S2的熔體排放過程以及同步驟S3的冶煉步驟，使富含金屬的熔體依次在后續(xù)冶煉室完成冶煉，直至在最后一個冶煉室完成冶煉(或精煉)。
[0018]S5:產品的排放:在最后一個冶煉室完成冶煉的金屬熔體從所述產品出口排出爐外。
[0019]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是:(1)本發(fā)明創(chuàng)造的結構和加料方式，可以滿足大部分金屬礦物或二次原料的火法冶煉和精煉要求，對需要經過多級(次)冶煉的金屬，特別有效；(2)原來傳統(tǒng)冶金工藝中離散的各個工序銜接成一個整體，連續(xù)連接狀態(tài)下能夠利用熔體自身重力進行自流，避免了因轉運過程而造成的能量耗散、效率低下以及環(huán)境污染等問題；(3)能充分利用首次冶金的熱量，冶金全過程密閉，氣體和粉塵的無組織排放接近于零，能夠直接獲得預期的金屬產品成品。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明創(chuàng)造一種實施方式的結構示意圖。
[0021]圖中，Tx-冶煉室；Αχ_渣層；Βχ_熔體層；Ζχ_熔池；Κχ_塊狀物料投料口 ；Gx_閘門；Rx_排渣口 ；Yx_煙道；Fx_輔加料口、加熱裝置中的任一種；Dx_底吹噴管；Cx_側吹噴管；FQR-物料主入口 ；0UT-產品出口 ；其中，下標x= 1、2、……、N，分別表示順序連接的冶煉室的順序位置，如X = 2時表示為第二冶煉室或其中的某個結構，特別地，對于閘門Gx的描述，則表示的是第X個冶煉室與第x+1個冶煉室之間的閘門。
【具體實施方式】
[0022]下面通過結合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造進行進一步說明。下面的實施例中描述的具體方案僅是為了說明本發(fā)明創(chuàng)造的內容，并不用于對本發(fā)明創(chuàng)造的限定。
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