本发明涉及
有色金属冶金设备及方法技术领域，具体涉及锡精矿的火法冶炼及富锡炉渣烟化贫化设备及方法。
背景技术：
锡精矿冶炼生产粗锡的方法一般分为两个主要冶炼生产工艺步骤，第一步是将锡精矿冶炼为粗锡和富锡的炉渣，第二步是将富锡炉渣烟化贫化回收锡并产生贫炉渣。
传统的锡冶炼工艺为采用
鼓风炉、反射炉、电炉等熔炼锡精矿生产粗锡，同时产出富锡炉渣。熔炼炉富锡炉渣再另外用侧吹烟化炉等烟化贫化回收锡烟尘。鼓风炉熔炼属于落后产能，目前已经基本被淘汰。反射炉和电炉仍然是目前使用较多的锡精矿冶炼设备，特点是工艺方法简单，规模小、能耗高、劳动强度大，生产环节多，环境污染严重，安全风险大。
近20年来，锡精矿强化熔炼取得较大进展，以澳斯麦特顶吹炉炼锡及富氧的加入，大幅度提升了锡冶炼效率。澳斯麦特炉顶吹浸没熔炼法属于熔池熔炼范畴，已广泛用于铜、锡、铅、钢铁等的冶炼，近20年来发展较快。顶吹浸没熔炼法技术具有熔炼浓度高，炉体密封性好，车间环保条件好，结构简单，物料制备简单，投资相对较低等优点。但该方法的缺点是，熔炼产出的炉渣需要经过烟化炉单独处理，生产环节多，工艺及设施复杂，间断作业，生产效率低，能耗高，锡回收率低。
目前锡冶炼富锡炉渣主要使用箱式侧吹烟化炉硫化法烟化挥发贫化回收锡烟尘。箱式侧吹烟化炉也不断朝着大型化的方向发展，由过去的2.6m2炉型为主发展到4m2炉型为主，部分厂家已经在尝试采用8m2炉型的箱式侧吹烟化炉。箱式侧吹烟化炉的主要优点是锡的挥发效率高，速度较快。但主要缺点是间断作业，对熔炼炉产生的炉渣需要间断加入，存在降温、运送、升温等过程，流程长，操作复杂，安全和环保风险大，能耗高。
上述设备和方法不仅设备复杂、规模小、总投资大、工艺复杂，而且都存在一个共同的问题，就是将锡精矿冶炼为粗锡和富锡炉渣以及富锡炉渣烟化的工艺不连续，要经过多步才能完成锡精矿的熔炼和炉渣烟化贫化，熔炼和烟化工艺之间需要经过富锡炉渣降温、运送、烟化炉加入、升温等过程，生产环节多，工艺及设施复杂，间断作业，耗时长，生产效率低，能耗高，锡金属回收率低，劳动强度大，安全和环境污染风险大。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种可连续完成将锡精矿冶炼为粗锡和富锡炉渣、以及富锡炉渣烟化贫化两个冶金过程，且设备结构及操作工艺简单、锡金属回收率高、能耗低、环保、安全的锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉及冶炼方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉，所述冶炼炉是前端顶吹熔炼及后端侧吹烟化的一体式冶金炉，包括有底部连通的前端顶吹熔炼炉和后端侧吹烟化贫化炉；所述前端顶吹熔炼炉包括圆柱形炉体、设置于圆柱形炉体顶部的物料入口、从圆柱形炉体顶部插入炉膛的熔炼喷枪、设置于圆柱形炉体顶部的熔炼烟气出口、设置于圆柱形炉体底部的粗锡放出口；所述侧吹烟化贫化炉包括长方体箱式炉体、设置于长方体箱式炉体顶部的硫化剂加入口、对称设置于长方体箱式炉体下部两侧的向炉内贫炉渣层吹入空气及燃料的喷吹系统、设置于长方体箱式炉体下部的贫炉渣放出口、设置于长方体箱式炉体顶部的烟化烟气出口；所述前端顶吹熔炼炉圆柱形炉体的炉膛下部与侧吹烟化贫化炉长方体箱式炉体的炉膛的底部连通，长方体箱式炉体的炉底为朝圆柱形炉体方向下斜的倾斜炉底。
进一步地，所述长方体箱式炉体的倾斜炉底位置高于圆柱形炉体的炉底。
本发明所述锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉的冶炼方法，是在同一冶炼炉内连续地将锡精矿还原熔炼成粗锡和富锡炉渣，并将熔炼富锡炉渣进行连续烟化贫化回收锡烟尘并连续放出贫炉渣，具体过程为：将锡精矿熔炼物料从前端顶吹熔炼炉的物料入口连续加入到炉膛内的还原熔炼层位置，通过熔炼喷枪将燃料、氧气和压缩空气喷入还原熔炼层中，搅动熔体，实现锡精矿的还原熔炼；还原熔炼后锡精矿中的氧化锡被还原成粗锡沉降在炉膛底部形成粗锡层，经粗锡放出口从顶吹熔炼炉炉内放出；含低浓度so2的熔炼烟气从熔炼烟气出口排出；熔炼产生的高温液态富锡炉渣层浮于粗锡层上，通过圆柱形炉体的炉膛下部与长方体箱式炉体的炉膛底部之间的通道，进入侧吹烟化贫化炉，形成贫炉渣层，在烟化贫化炉内与从硫化剂加入口加入的硫化剂混合，并与从长方体箱式炉体下部两侧喷吹系统吹入的空气及燃料进行烟化反应；在烟化贫化炉还原后与液态炉渣沉降分离的金属锡沿着长方体箱式炉体的倾斜炉底流到圆柱形炉体底部的粗锡层中汇集；烟化反应产生的含锡烟气经烟化烟气出口排出炉外，烟化后的贫锡炉渣经贫炉渣放出口连续排出炉外。
进一步地，从前端顶吹熔炼炉的熔炼区烟气出口排出的含低浓度so2的熔炼烟气，经余热锅炉回收余热和收尘回收锡烟尘处理后，含低浓度so2的尾气送去制酸系统制取硫酸。
进一步地，从侧吹烟化贫化炉的烟化区烟气出口排出的含锡烟气，通过余热系统回收余热、收尘系统回收二氧化锡烟尘后，含低浓度so2的尾气送去制酸系统制取硫酸。
与其他工艺方法相比，本发明的主要优点在于：
(1)本发明只需要用一座冶金炉就可以连续地完成锡精矿还原熔炼成粗锡、以及炉渣连续烟化贫化两个冶金过程，可一步连续冶炼出含锡大于90％的高质量粗锡，并使含锡约5％左右的锡冶炼富锡炉渣直接流动连续烟化贫化，产出含锡大于45％的富锡烟尘和含锡小于0.2％的贫炉渣，液态炉渣在炉内沉降及烟化过程中还原产生的粗锡汇入熔炼粗锡层得到充分回收，锡的回收率高。
(2)本发明方法省去了熔炼炉炉渣降温、运送、烟化炉加入、升温等过程，生产环节少，作业成本低，安全风险小，熔炼富锡炉渣热量得到充分利用，烟气余热得到充分利用，能耗低，节能效果好。
(3)本发明方法so2浓度波动小，尾气经低浓度so2吸收(解析)后，可以实现连续稳定地制酸，so2的利用率大于98％，环保条件好，最终尾气实现达标排放。
(4)本发明设备简单可靠、制造成本低。生产方法过程中，原料制备简单，烟化部分不需要另外进行原料制备，可大幅降低生产成本，并提高产品质量。
附图说明
图1是本发明冶炼炉的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是图1的俯视图。
图中：1-物料入口，2-熔炼物料，3-熔炼喷枪，4-圆柱形炉体，5-熔炼烟气出口，6-还原熔炼层，7-分隔炉墙，8-富锡炉渣层，9-粗锡层，10-粗锡放出口，11-整体式炉底，12-倾斜炉底，13-冶炼炉外墙，14-喷吹系统，15-贫炉渣放出口，16-贫炉渣层，17-硫化剂，18-长方体箱式炉体，19-烟化烟气出口，20-硫化剂加入口，21-风煤仓，22-压缩风管。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉，所述冶炼炉是前端顶吹熔炼及后端侧吹烟化的一体式冶金炉，该一体式冶金炉的炉底为整体式炉底11，在整体式炉底11上砌筑冶炼炉外墙13。一体式冶金炉包括底部连通的前端顶吹熔炼炉和后端侧吹烟化贫化炉。
所述前端顶吹熔炼炉包括圆柱形炉体4、设置于圆柱形炉体顶部的物料入口1、从圆柱形炉体顶部插入炉膛的熔炼喷枪3、设置于圆柱形炉体顶部的熔炼烟气出口5、设置于圆柱形炉体底部的粗锡放出口10。
所述侧吹烟化贫化炉包括长方体箱式炉体18、设置于长方体箱式炉体顶部的硫化剂加入口20、设置于长方体箱式炉体下部两侧的相对向炉内贫炉渣层16吹入空气及燃料的喷吹系统14、设置于长方体箱式炉体下部的贫炉渣放出口15、设置于长方体箱式炉体顶部的烟化烟气出口19。喷吹系统集成储存燃料的风煤仓21和压缩风管22。长方体箱式炉体便于炉体砌筑和维修维护。
所述前端顶吹熔炼炉圆柱形炉体4的炉膛下部与侧吹烟化贫化炉长方体箱式炉体18的炉膛的底部连通，长方体箱式炉体的炉底为朝圆柱形炉体方向下斜的倾斜炉底12。所述长方体箱式炉体的倾斜炉底12位置高于圆柱形炉体的炉底。圆柱形炉体4和长方体箱式炉体18的上部之间由分隔炉墙7隔开。
本发明所述锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉的冶炼方法，不再需要经过熔炼炉间断地熔炼锡精矿、间断地放出粗锡和熔炼富锡炉渣，再把熔炼富锡炉渣转运到烟化炉间断地烟化和放出贫炉渣，而是在同一冶炼炉内熔炼区连续地将锡精矿还原熔炼成粗锡和富锡炉渣，熔炼富锡炉渣自然流动到烟化反应区进行连续烟化贫化，回收锡烟尘并连续放出贫炉渣。具体过程为：将锡精矿、还原剂及熔剂等熔炼物料2从前端顶吹熔炼炉的物料入口1连续加入到炉膛内熔炼区的还原熔炼层6位置，通过熔炼喷枪3将燃料、氧气和压缩空气喷入还原熔炼层6中，搅动熔体，实现锡精矿的还原熔炼。还原熔炼后锡精矿中的氧化锡被还原成粗锡沉降在炉膛底部形成粗锡层9，经粗锡放出口10从顶吹熔炼炉炉内放出。含低浓度so2的熔炼烟气从熔炼烟气出口5排出，通过余热系统回收余热、收尘系统回收二氧化锡烟尘后，含低浓度so2的尾气送去制酸系统制取硫酸。熔炼产生的高温液态富锡炉渣浮于粗锡层9上形成富锡炉渣层8，通过圆柱形炉体4的炉膛下部与长方体箱式炉体18的炉膛底部之间的通道，自动流入侧吹烟化贫化炉，在侧吹烟化贫化炉炉底形成贫炉渣层16。将硫化剂17从硫化剂加入口20加入将在烟化贫化炉内，与贫炉渣混合，并与从长方体箱式炉体下部两侧喷吹系统14吹入的空气及燃料进行硫化法烟化反应，高温液态富锡炉渣被还原，还原后与液态炉渣沉降分离的金属锡沿着长方体箱式炉体的倾斜炉底12流到圆柱形炉体4底部的粗锡层9中汇集。烟化反应产生的含锡烟气经烟化烟气出口19排出炉外，通过余热回收、烟尘氧化并回收锡烟尘后，含低浓度so2的尾气交制酸系统制取硫酸。烟化后的贫锡炉渣经贫炉渣放出口15连续排出炉外。长方体箱式炉体的炉底设置为倾斜状并且倾斜炉底12位置高于圆柱形炉体的炉底，可以确保前端顶吹熔炼炉熔炼产生的高温液态富锡炉渣层8能够自动流入侧吹烟化贫化炉，并且使得在侧吹烟化贫化炉还原后与液态炉渣沉降分离的金属锡能够自动回流到前端顶吹熔炼炉底部被排出。
本发明设备和方法只需要用一座冶金炉就可以连续地完成锡精矿还原熔炼成粗锡，以及炉渣连续烟化贫化两个冶金过程，一步连续冶炼出高质量的粗锡，并使锡冶炼炉渣直接流动连续烟化贫化，省去了熔炼炉炉渣降温、运送、烟化炉加入、升温等过程，生产环节少，作业成本低。液态炉渣在炉内沉降及烟化过程中还原产生的粗锡也得到充分回收，锡的回收率高；熔炼富锡炉渣热量得到充分利用，节能效果好。
技术特征：
1.锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉，其特征在于，所述冶炼炉是前端顶吹熔炼及后端侧吹烟化的一体式冶金炉，包括有底部连通的前端顶吹熔炼炉和后端侧吹烟化贫化炉；所述前端顶吹熔炼炉包括圆柱形炉体(4)、设置于圆柱形炉体顶部的物料入口(1)、从圆柱形炉体顶部插入炉膛的熔炼喷枪(3)、设置于圆柱形炉体顶部的熔炼烟气出口(5)、设置于圆柱形炉体底部的粗锡放出口(10)；所述侧吹烟化贫化炉包括长方体箱式炉体(18)、设置于长方体箱式炉体顶部的硫化剂加入口(20)、设置于长方体箱式炉体下部两侧的向炉内贫炉渣层(16)吹入空气及燃料的喷吹系统(14)、设置于长方体箱式炉体下部的贫炉渣放出口(15)、设置于长方体箱式炉体顶部的烟化烟气出口(19)；所述前端顶吹熔炼炉圆柱形炉体(4)的炉膛下部与侧吹烟化贫化炉长方体箱式炉体(18)的炉膛的底部连通，长方体箱式炉体的炉底为朝圆柱形炉体方向下斜的倾斜炉底(12)。
2.根据权利要求1所述的锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉，其特征在于，所述长方体箱式炉体的倾斜炉底(12)位置高于圆柱形炉体的炉底。
3.如权利要求1或2所述的锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉的冶炼方法，其特征在于，熔炼方法是在同一冶炼炉内连续地将锡精矿还原熔炼成粗锡和富锡炉渣，并将熔炼富锡炉渣进行连续烟化贫化回收锡烟尘并连续放出贫炉渣，具体过程为：将锡精矿熔炼物料(2)从前端顶吹熔炼炉的物料入口(1)连续加入到炉膛内的还原熔炼层(6)位置，通过熔炼喷枪(3)将燃料、氧气和压缩空气喷入还原熔炼层(6)中，搅动熔体，实现锡精矿的还原熔炼；还原熔炼后锡精矿中的氧化锡被还原成粗锡沉降在炉膛底部形成粗锡层(9)，经粗锡放出口(10)从顶吹熔炼炉炉内放出；含低浓度so2的熔炼烟气从熔炼烟气出口(5)排出；熔炼产生的高温液态富锡炉渣层(8)浮于粗锡层(9)上，通过圆柱形炉体(4)的炉膛下部与长方体箱式炉体(18)的炉膛底部之间的通道，进入侧吹烟化贫化炉，形成贫炉渣层(16)，在烟化贫化炉内与从硫化剂加入口(20)加入的硫化剂(17)混合，并与从长方体箱式炉体下部两侧喷吹系统(14)吹入的空气及燃料进行烟化反应；在烟化贫化炉还原后与液态炉渣沉降分离的金属锡沿着长方体箱式炉体的倾斜炉底(12)流到圆柱形炉体(4)底部的粗锡层(9)中汇集；烟化反应产生的含锡烟气经烟化烟气出口(19)排出炉外，烟化后的贫锡炉渣经贫炉渣放出口(15)连续排出炉外。
4.根据权利要求3所述的锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉的冶炼方法，其特征在于，从前端顶吹熔炼炉的熔炼区烟气出口(5)排出的含低浓度so2的熔炼烟气，经余热锅炉回收余热和收尘回收锡烟尘处理后，含低浓度so2的尾气送去制酸系统制取硫酸。
5.根据权利要求3或4所述的锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉的冶炼方法，其特征在于，从侧吹烟化贫化炉的烟化区烟气出口(19)排出的含锡烟气，通过余热系统回收余热、收尘系统回收二氧化锡烟尘后，含低浓度so2的尾气送去制酸系统制取硫酸。
技术总结
锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉及冶炼方法，所述冶炼炉包括有底部连通的前端顶吹熔炼炉和后端侧吹烟化贫化炉；所述前端顶吹熔炼炉包括圆柱形炉体(4)、炉顶的物料入口(1)、从炉顶插入的熔炼喷枪(3)、设置于炉顶的熔炼烟气出口(5)、设置于炉体底部的粗锡放出口(10)；所述侧吹烟化贫化炉包括长方体箱式炉体(18)、炉顶的硫化剂加入口(20)、对称设置于炉体下部两侧的向炉内吹入空气及燃料的喷吹系统(14)、设置于炉体下部的贫炉渣放出口(15)、设置于炉体顶部的烟化烟气出口(19)；长方体箱式炉体的炉底为倾斜炉底(12)。本发明可一步完锡精矿连续熔炼成粗锡和熔炼富锡炉渣连续硫化法烟化贫化两个冶金过程，流程短，作业成本低，锡的回收率高，节能效果好。
技术研发人员：宋兴诚
受保护的技术使用者：云南锡业股份有限公司铜业分公司
技术研发日：2020.04.15
技术公布日：2020.06.23
声明：
“锡精矿连续熔炼粗锡和炉渣连续烟化的冶炼炉及冶炼方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：云南锡业股份有限公司铜业分公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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