CN116182558A - 一种富氧熔池化料炉及热耗型物料熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种富氧熔池化料炉及热耗型物料熔炼方法，涉及熔池熔炼技术领域，用于红土矿、赤泥、含铁废渣等热耗型物料的熔炼。富氧熔池化料炉包括炉体，炉体内具有炉膛，炉膛的底部为熔池区，炉体上安装设置有用于喷吹物料、燃料和富氧空气的喷枪，喷枪的喷吹口朝向熔池区，且喷枪能够升降移动；炉体外还设置有虹吸排渣装置，虹吸排渣装置与熔池区连通以利用虹吸作用将产生的熔渣排出。富氧熔池化料炉的化料效率高，避免熔池冷热不均的问题；喷枪供风量大、布置方式灵活多变；在不堵、不粘结的情况下实现炉渣的溢流连续排放，维持炉内液面的稳定。

Description

一种富氧熔池化料炉及热耗型物料熔炼方法

技术领域

本申请涉及熔炼技术领域，具体而言，涉及一种富氧熔池化料炉及热耗型物料熔炼方法。

背景技术

富氧熔池熔炼技术以富氧熔池化料炉(分为侧吹炉、底吹炉、顶吹炉)为载体，高浓度富氧和浸没燃烧为主要手段，以廉价燃料(煤、煤气等)为主要能源介质，在熔池剧烈搅拌的同时完成化学反应，实现熔炼目的。该技术具有反应动力学条件好、反应效率高、床能率大、作业率高、烟气小、自动化程度高、环保效果好、能耗低等优势，在矿铜镍铅冶炼、废杂料处理等诸多领域都得到了广泛应用。尤其是富氧熔池熔炼侧吹炉，因作业率高、漏风少、炉寿长、作业温度高等诸多优点，已逐渐成为熔池熔炼的主流炉型。

早期的富氧熔池熔炼侧吹炉主要应用于硫化矿冶炼，效果很好，但将其拓展到处理耗热型物料(比如铁矿石、铜泥、红土矿、冶炼弃渣等)时，出现了以下问题：

(1)能耗、成本高。侧吹炉是炉顶加料，需要采用湿物料或者将物料制成粒状焙砂。采用湿物料时，因炉内脱水产生的是1300℃以上的水蒸气，能耗高；若采用焙砂，则需要额外的焙烧工序，增加了成本。

(2)集中加料易出现局部过冷和过热。侧吹炉的加料和燃烧在不同区域，加料区出现局部温度过冷，容易死炉，而燃烧区局部温度过高，喷枪寿命短。

(3)喷枪能力被局限，使用不灵活。侧吹炉大多沿袭P-S转炉风眼结构，喷枪的喷吹口位于熔池面下方，且为固定式，为了便于在故障时堵风眼(防止熔渣倒灌)，喷枪直径被限制，单喷枪供风能力限制在800-1200Nm³/h之间；而处理规模较大时，只能增加喷枪数量，从而导致炉体变长。另外，固定式喷枪在炉子故障时难以为炉内熔池供热，易出现冻炉的现象。

(4)排渣方式存在诸多问题。侧吹炉有两种排渣方法，第一种是排表面渣，采用隔墙+电热前床的结构，不仅需要增加额外的电力消耗，而且隔墙还会出现漏水、粘结等问题，尤其是排表面渣，若隔墙设计不合理、或者过度还原产生金属时，容易造成熔化区炉底冻结。第二种是打眼排渣，打眼排放工作量大，液面波动大，维护工作量大；单口排放量有限，当处理规模大时，需要多个口同时排渣。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种富氧熔池化料炉，用于红土矿、赤泥、含铁废渣等热耗型物料的熔炼，化料效率高，避免熔池冷热不均的问题；喷枪供风量大、布置方式灵活多变；或在不堵、不粘结的情况下实现炉渣的溢流连续排放，维持炉内液面的稳定。

第一方面，本申请实施例提供了一种富氧熔池化料炉，其包括炉体，炉体内具有炉膛，炉膛的底部为熔池区，炉体上安装设置有用于喷吹物料、燃料和富氧空气的喷枪，喷枪的喷吹口朝向熔池区，且喷枪能够升降移动；炉体外还设置有虹吸排渣装置，虹吸排渣装置与熔池区连通以利用虹吸作用将产生的熔渣排出。

在上述实现过程中，将物料、燃料和富氧空气一起通过喷枪喷吹入熔池区的熔体内，燃烧、预还原、热分解和化料在同一区域进行，提高了化料效率，避免了由于炉顶加料对物料限制所带来的能耗高、成本高等问题，以及加料而带来的熔池冷热不均等问题；而且加料和燃烧在同一个区域，加入的物料和富氧空气可被预热至500℃以下，降低燃料消耗，适用于各类燃料，而且通过物料吸热降低喷枪口燃烧温度，延长了喷枪寿命。喷枪能够升降移动，供风量大，喷枪布置方式灵活多变，炉宽和炉体形状不受风眼限制；而且方便启炉，同时避免故障时熔渣倒灌堵塞喷枪。虹吸排渣装置的设置能够在不堵、不粘结的情况下实现炉渣的溢流连续排放，维持操作液面的稳定。

在一种可能的实现方式中，炉体包括炉底、炉墙和炉顶，炉底、炉墙和炉顶合围形成炉膛，炉体满足以下至少一个限定要求：

炉底包括由内至外依次叠加设置的耐火材料层、保温材料层、隔热棉层和钢板；

炉墙包括铜水套，铜水套靠近炉膛的一侧设置有隔热材料；

炉墙包括铜水套，铜水套的熔池区靠近炉膛的一侧设置有高5-10mm、直径3-5mm、间距20-40mm的凸起部；

炉顶包括由内至外叠加设置的隔热层和冷却层；

炉顶上开设有排烟口、探测孔。

在上述实现过程中，通过炉体构造形成炉膛，通过铜水套和冷却层维持炉体结构稳定，满足富氧熔池熔炼的温度需求；炉墙设置的凸起部便于挂渣，减少散热。

在一种可能的实现方式中，喷枪由炉顶垂直插入炉体或者由炉墙以30-60°的角度插入炉体，喷枪伸入熔池区内300-800mm，喷枪间距为1-2m。

在上述实现过程中，喷枪伸入熔池区内300-800mm，熔池区内为熔渣，从而能够使喷枪伸入熔渣一定程度：如果伸入熔渣太浅，喷吹口喷出的燃料来不及燃烧就溢出，且喷溅严重；如果伸入熔渣太深，则喷吹压力大，水冷负荷大。

在一种可能的实现方式中，炉膛由下至上分为熔池区和炉膛空间区，熔池区深800-1200mm，炉膛空间区高1000-2000mm。

在上述实现过程中，熔池区深800-1200mm，过浅喷枪会冲刷炉底，过深容易炉底冻结。炉膛空间区高1000-2000mm，足够的炉膛空间区是防止喷溅和二次燃烧所需。

在一种可能的实现方式中，炉体上还安装设置有用于鼓入富氧空气的二次燃烧枪，二次燃烧枪的喷吹口位于炉膛空间区内。

在上述实现过程中，通过二次燃烧枪鼓入富氧空气在炉膛空间区内进行二次燃烧，在高温和氧过剩条件下，将从熔池区溢出的CO等可燃物彻底燃烧干净。

在一种可能的实现方式中，喷枪分为同时喷吹粉煤、富氧空气和粉状物料的粉料喷枪和同时鼓入富氧空气和燃气的燃气喷枪；

和/或，喷枪包括管状枪体，管状枪体埋设有冷却水道，管状枪体的管内空间设置有用于通入物料、燃料和富氧空气中的至少一种的管道，管道与管状枪体之间填充有隔热材料。

在上述实现过程中，通过粉料喷枪将粉状物料、粉煤和富氧空气通过粉料喷枪一起喷吹入熔体，提高了化料效率，降低了烟尘率；通过燃气喷料补充燃气燃料，适用于各类燃料。

在一种可能的实现方式中，喷枪插设炉体上，喷枪位于炉体外的一端通过液压缸与炉体连接，喷枪通过PLC控制升降。

在上述实现过程中，通过液压缸就能够带动喷枪移动，从而实现喷枪升降移动；喷枪通过PLC控制升降，实现自动调节喷吹深度。

在一种可能的实现方式中，虹吸排渣装置包括斜向上的虹吸流道，虹吸流道满足以下至少一个限定要求：

虹吸流道的水平倾角为45-60°；

虹吸流道的虹吸口与熔池区连通，出口水平；

虹吸流道外还设置有钼电极，钼电极插入虹吸流道内且能够与虹吸流道内的熔渣形成通路以加热熔渣实现保温；钼电极通过变压器和可控硅自动调节电压维持排渣温度稳定。

在上述实现过程中，通过虹吸流道排出熔池区产生的熔渣，在排渣过程中，通过钼电极通电，经钼电极和熔渣形成的电回路加热熔渣，以弥补设置虹吸排渣装置的散热导致的温降。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于第一方面提供的富氧熔池化料炉的热耗型物料熔炼方法，其包括以下步骤：

通过喷枪往熔池区持续喷吹热耗型物料、燃料和富氧空气，混合物料在熔池区进行燃烧、分解、熔融和造渣，控制富氧空气和燃料的比例，维持熔池区的氧过剩系数为0.8-1.05；

通过虹吸排渣装置持续将熔池区的熔渣排出，渣温控制在1300-1600℃之间。

在上述实现过程中，对热耗型物料的化料效率高，在不堵、不粘结的情况下实现炉渣的溢流连续排放，维持炉内液面的稳定；在熔炼过程中，控制氧过剩系数为0.8-1.05，过剩系数太低，气体中CO比例高，燃料利用率低，二次燃烧温度太高；过剩系数太高，熔渣中以Fe₃O₄形式存在的Fe占比高，熔渣熔点高，且会增加后续还原负荷。

在一种可能的实现方式中，单枪喷枪粉料的输送量为1-30t/h，富氧空气的输送量为150-300Nm³/t，富氧空气的压力为0.2-0.4MPa，温度<500℃，气流速度为150-250Nm³/h，富氧浓度为30-90％。

在一种可能的实现方式中，燃料包括粉煤，粉煤由无烟煤、烟煤、电煤或褐煤等煤种经磨粉干燥后制得，粉煤采用氮气或者压缩空气输送，输送气量为150-300Nm³/t，输送气压力为0.2-0.4Mpa。

在一种可能的实现方式中，在熔炼过程中，控制喷枪伸入熔池区的熔渣内300-800mm。

在上述实现过程中，喷枪伸入熔池区的熔渣内300-800mm，如果伸入熔渣太浅，喷吹口喷出的燃料来不及燃烧就溢出，且喷溅严重；如果伸入熔渣太深，则喷吹压力大，水冷负荷大。

在一种可能的实现方式中，通过二次燃烧枪鼓入富氧空气在熔池区上方的炉膛空间区内进行二次燃烧，二次燃烧后干烟气含氧大于6％，温度1100-1600℃之间。

在上述实现过程中，二次燃烧枪喷射富氧空气将二次燃烧的热量反馈给熔池，大幅度提高还原热利用率。

在一种可能的实现方式中，热耗型物料包括红土矿、赤泥、含铁废渣中的至少一种，物料粒度<5mm，物料温度<500℃。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种富氧熔池化料炉的结构示意图；

图2为图1另一视角的结构示意图；

图3为一种喷枪的剖面结构示意图；

图4为图3的喷枪另一剖面的结构示意图；

图5为另一种喷枪的剖面结构示意图；

图6为喷枪升降机构的结构示意图；

图7为喷枪升降机构的工作控制示意图；

图8为虹吸排渣装置的结构示意图；

图9为图8另一视角的结构示意图；

图10为虹吸排渣装置的工作控制示意图。

图标：111-炉底；112-炉墙；113-炉顶；114-排烟口；121-熔池区；122-炉膛空间区；130-喷枪；131-管状枪体；132-冷却水道；133-粉料管道；134-燃料管道；135-隔热棉；140-虹吸排渣装置；141-虹吸流道；142-外壳；143-钼电极；150-二次燃烧枪；161-液压缸；162-底座。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参看图1和图2，本实施例提供的一种富氧熔池化料炉，主要用于红土矿、赤泥、含铁废渣等热耗型物料进行熔炼，富氧熔池化料炉的结构包括炉体、喷枪130、喷枪升降机构、二次燃烧枪150和虹吸排渣装置140。

炉体

炉体通常为方型或者圆型结构，图1示意了为方型、侧墙喷吹的结构。炉体包括炉底111、炉墙112、炉顶113和钢框架，炉底111、炉墙112和炉顶113合围形成炉膛。炉膛分为熔池区121和炉膛空间区122(熔池区121为底部区域，具体是指用于容纳产生的熔渣的区域；炉膛空间区122为上部区域)，熔池区121深800-1200mm，炉膛空间区122高1000-2000mm。

其中，炉底111采用常规的绝热型结构，包括由内至外依次叠加设置的耐火材料层、保温材料层、隔热棉层和钢板。

炉墙112由护板围合而成，护板采用铜水套+镶嵌耐火砖(或者捣打料)的结构，铜水套为埋管铜水套结构，铜水套靠近炉膛的一侧设置有隔热材料(耐火砖或者捣打料)，位于铜水套的熔池区121靠近炉膛的一侧设置有高5-10mm、直径3-5mm、间距20-40mm的凸起部，凸起部是在浇注形成铜水套的时候形成。炉墙112上可以开设喷枪口，以安装喷枪130满足侧墙喷吹时的需求。

炉顶113包括由内至外叠加设置的隔热层和冷却层，隔热层采用一体式捣打料或者吊挂耐火砖结构，冷却层采用水冷结构，炉顶113上开设有排烟口114、探测孔。炉顶113上还可以开设喷枪口，以安装喷枪130满足垂直喷吹时的需求。

喷枪130

喷枪130安装于炉体上，用于喷吹物料、燃料和富氧空气，喷枪130的喷吹口朝向熔池区121。喷枪130可采用顶部垂直喷吹入炉或者侧墙以30-60°的角度喷吹，即喷枪130由炉顶113垂直插入炉体或者由炉墙112以30-60°的角度插入炉体。喷枪130侧墙入炉时，适合炉膛宽度在3-4m(单边喷吹)、4-6m(双侧喷吹)或者直径4-6m(圆周喷吹)之间的情况。喷枪130伸入熔池区121内(伸入熔池区121的喷枪130的喷吹口距离熔池区121顶面的距离)300-800mm。相邻的喷枪130的间距在1-2m之间，是指相邻的两个喷枪130的喷吹口的间距在1-2m之间。

请参看图3和图4，喷枪130通常为套筒结构，内部为喷料管道，外部为水冷套管，水冷套管为埋管铜水套结构，套在喷料管道外部。具体地，喷枪130包括管状枪体131，通常采用耐高温合金制成，管状枪体131埋设有冷却水道132，管状枪体131的管内空间设置有用于通入热耗型物料、燃料和富氧空气中的至少一种的喷料管道，喷料管道与管状枪体131之间填充有隔热材料。管状枪体131外，尤其是喷枪130位于熔池区121的管状枪体131外侧浇铸形成有高5-10mm、直径3-5mm、间距20-40mm的凸起便于挂渣。

本实施例中，喷枪130可分为同时喷吹粉煤(粉状燃料)、富氧空气和粉状物料的粉料喷枪和同时鼓入富氧空气和燃气的燃气喷枪。粉料喷枪的喷料管道通常设置为两根，分别为粉料管道133和燃料管道134，可以设计为2种结构：一种是并行结构，即粉料管道133和燃料管道134并排位于管状枪体131的管内空间，水冷套管和粉料管道133、燃料管道134之间采用隔热棉135隔开；请参看图5，另一种是同心套管结构，燃料管道134和粉料管道133内外套设在一起，位于外部的粉料管道133和水冷套管之间采用隔热棉135隔开。本实施例中，粉料喷枪的喷料管道为同心套管结构，其中粉煤和载气(氮气)走中间的燃料管道134，粉状物料(比如干红土镍矿)和富氧空气走外通道。

粉料管道133和法兰板焊接，通过法兰板与远端的输送软管相连，粉料管道133采用耐高温合金制成，厚度5-10mm，外径18-159mm，法兰板为不锈钢材质，厚度8-20mm。燃料管道134和另外的法兰板焊接，通过法兰板与远端的输送软管相连，燃料管道134采用耐高温合金制成，厚度3-5mm，外径12-30mm，法兰板为不锈钢材质，厚度8-20mm。

喷枪升降机构

请参看图6和图7，为了使喷枪130能够升降移动，喷枪130配套设置有喷枪升降机构，喷枪升降机构可以为液压结构，升降范围0-1000mm，正常生产时位于300mm左右，开炉时位于0-300mm，故障时升至1000mm(脱离熔池区121)。从结构上看，喷枪升降机构包括液压缸161、底座162、液压站、电磁阀和PLC控制系统。喷枪130插入炉体上，位于炉体外的一端通过液压缸161与炉体连接，喷枪130通过PLC控制升降，自动调节喷吹深度。具体地，液压缸161通过顶部托板与喷枪130的水冷套管的法兰板相连，底部固定在底座162上，底座162焊接在炉体上。一台化料炉共用1个液压站，1根总进油和1根总回油管道，通过PLC和电磁阀启闭来控制各个喷枪130对应的液压缸161上下活动，从而带动各个喷枪130移动，液压缸161上设有限位装置。

二次燃烧枪150

炉体上还安装有用于鼓入富氧空气的二次燃烧枪150，二次燃烧枪150的喷吹口位于炉膛空间区122内。本实施例中，二次燃烧枪150由炉顶113垂直入炉。

虹吸排渣装置140

请参看图8-图10，炉体外设置有虹吸排渣装置140，虹吸排渣装置140与熔池区121连通以利用虹吸作用将产生的熔渣连续排出。从结构上看，虹吸排渣装置140包括虹吸流道141、外壳142和保温装置。虹吸流道141是沿径向的截面为长方形(长100-150mm，宽50-100mm)的斜向上流道，水平倾角45-60°；虹吸流道141的虹吸口位于熔池区121，具体位于炉底111以上300-500mm，沿径向的截面为长方形(长100-150mm，宽50-100mm)；出口水平，底部低于渣面200-300mm；虹吸流道141的外壳142用耐火材料+隔热材料+钢板维护，最外侧的钢板温度＜100℃，尽量避免散热导致温降。保温装置由钼电极143、变压器和可控硅组成，变压器通过可控硅连接各组钼电极143，设若干组(通常3-4组，根据虹吸流道141长度确定)钼电极143，钼电极143插入虹吸流道141(熔渣)内20-50mm且每组钼电极143能够与虹吸流道141内的熔渣形成通路以加热熔渣实现保温；钼电极143通过变压器和可控硅自动调节电压维持排渣温度稳定。本实施例中，钼电极143共设置了A、B、C、D、E五组，每组包括两个钼电极143，分别为A1和A2、B1和B2、C1和C2、D1和D2、E1和E2。使用时，外部电压经变压器变压至30V左右，可控硅整流后分配给各组钼电极143，然后经钼电极143和熔渣形成的电回路加热熔渣，给熔渣补热以弥补排渣装置的散热导致的温降。

本实施例还提供一种基于上述的富氧熔池化料炉的热耗型物料熔炼方法，其包括：

通过喷枪130往熔池区121持续喷吹热耗型物料、燃料和富氧空气，使混合物料在熔池区121进行燃烧、分解、熔化和造渣，通过虹吸排渣装置140持续将熔池区121的熔渣排出。在熔炼过程中，通过排渣控制熔池区121内的熔渣面不超过熔池区121顶面，通过排渣和喷枪130伸缩控制喷枪130伸入熔池区121的熔渣内(插入熔渣的喷枪130的喷吹口距离熔渣面的距离)300-800mm。

处理的物料为热耗型物料，包括红土矿、赤泥、含铁废渣中的至少一种，物料粒度<5mm，物料温度<500℃。粉料喷枪和燃气喷枪中的燃料可以使用粒度200目左右，低发热值4500kcal/kg以上的粉煤(无烟煤、烟煤、电煤、褐煤等煤种经磨粉干燥后制得)、天然气、煤气(焦炉煤气、高炉煤气等)和热解气。使用燃气作为燃料时，要求燃气压力在0.2-0.4Mpa之间(背压)。使用粉煤作为燃料时，采用氮气或者压缩空气输送，输送气量150-300Nm³/t(粉煤)，输送气压力0.2-0.4Mpa。

单枪喷枪130粉料输送量为1-30t/h，富氧空气输送量为150-300Nm³/t(粉料)，富氧空气压力为0.2-0.4MPa，温度<500℃，气流速度为150-250Nm³/h，富氧浓度为30％-90％。燃料量和富氧浓度根据化料热平衡计算需要确定，控制富氧空气/燃料比例，富氧空气量按照维持熔池区的氧过剩系数在0.8-1.05之间。富氧空气和粉料的温度在500℃以下。熔池区121温度高出渣熔点50℃-100℃，通常在1300-1600℃之间。

通过二次燃烧枪150鼓入富氧空气在熔池区121上方的炉膛空间区122内进行二次燃烧，在高温和氧过剩条件下，将从熔池中溢出的CO等可燃物彻底燃烧干净，二次燃烧后干烟气含氧大于6％，温度1100-1600℃之间。

综上所述，本申请实施例的富氧熔池化料炉化料效率高，避免熔池冷热不均的问题；喷枪供风量大、布置方式灵活多变；在不堵、不粘结的情况下实现炉渣的溢流连续排放，维持炉内液面的稳定。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种富氧熔池化料炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体内具有炉膛，所述炉膛的底部为熔池区，所述炉体上安装设置有用于喷吹物料、燃料和富氧空气的喷枪，所述喷枪的喷吹口朝向所述熔池区，且所述喷枪能够升降移动；所述炉体外还设置有虹吸排渣装置，所述虹吸排渣装置与所述熔池区连通以利用虹吸作用将产生的熔渣排出。

2.根据权利要求1所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述炉体包括炉底、炉墙和炉顶，所述炉底、所述炉墙和所述炉顶合围形成所述炉膛，所述炉体满足以下至少一个限定要求：

所述炉底包括由内至外依次叠加设置的耐火材料层、保温材料层、隔热棉层和钢板；

所述炉墙包括铜水套，所述铜水套靠近炉膛的一侧设置有隔热材料；

所述炉墙包括铜水套，所述铜水套的熔池区靠近所述炉膛的一侧设置有高5-10mm、直径3-5mm、间距20-40mm的凸起部；

所述炉顶包括由内至外叠加设置的隔热层和冷却层；

所述炉顶上开设有排烟口、探测孔。

3.根据权利要求2所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述喷枪由所述炉顶垂直插入所述炉体或者由所述炉墙以30-60°的角度插入所述炉体，所述喷枪伸入所述熔池区内300-800mm，所述喷枪间距为1-2m。

4.根据权利要求1所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述炉膛由下至上分为所述熔池区和炉膛空间区，所述熔池区深800-1200mm，所述炉膛空间区高1000-2000mm。

5.根据权利要求4所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述炉体上还安装设置有用于鼓入富氧空气的二次燃烧枪，所述二次燃烧枪的喷吹口位于所述炉膛空间区内。

6.根据权利要求1所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述喷枪分为同时喷吹粉煤、富氧空气和粉状物料的粉料喷枪和同时鼓入富氧空气和燃气的燃气喷枪；

和/或，所述喷枪包括管状枪体，所述管状枪体埋设有冷却水道，所述管状枪体的管内空间设置有用于通入物料、燃料和富氧空气中的至少一种的管道，所述管道与所述管状枪体之间填充有隔热材料。

7.根据权利要求1或6所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述喷枪插设所述炉体上，所述喷枪位于所述炉体外的一端通过液压缸与所述炉体连接，所述喷枪通过PLC控制升降。

8.根据权利要求1所述的富氧熔池化料炉，其特征在于，所述虹吸排渣装置包括斜向上的虹吸流道，所述虹吸流道满足以下至少一个限定要求：

所述虹吸流道的水平倾角为45-60°；

所述虹吸流道的虹吸口与所述熔池区连通，出口水平；

所述虹吸流道外设置有钼电极，所述钼电极插入虹吸流道内且能够与所述虹吸流道内的熔渣形成通路以加热熔渣实现保温；所述钼电极通过变压器和可控硅自动调节电压维持排渣温度稳定。

9.一种基于如权利要求1所述的富氧熔池化料炉的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，其包括：

通过所述喷枪往所述熔池区持续喷吹热耗型物料、燃料和富氧空气，混合物料在熔池区进行燃烧、分解、熔融和造渣，控制富氧空气和燃料的比例，维持所述熔池区的氧过剩系数为0.8-1.05；

通过所述虹吸排渣装置持续将所述熔池区的熔渣排出，熔渣温度为1300-1600℃。

10.根据权利要求9所述的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，单枪喷枪粉料的输送量为1-30t/h，富氧空气的输送量为150-300Nm³/t，富氧空气的压力为0.2-0.4MPa，温度<500℃，气流速度为150-250Nm³/h，富氧空气的氧浓度为30-90％。

11.根据权利要求9所述的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，所述燃料包括粉煤，所述粉煤由无烟煤、烟煤、电煤或褐煤经磨粉干燥后制得，所述粉煤采用氮气或者压缩空气输送，输送气量为150-300Nm³/t，输送气压力为0.2-0.4Mpa。

12.根据权利要求9所述的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，在熔炼过程中，控制所述喷枪伸入所述熔池区的熔渣内300-800mm。

13.根据权利要求9所述的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，通过二次燃烧枪鼓入富氧空气在熔池区上方的炉膛空间区内进行二次燃烧，二次燃烧后干烟气含氧大于6％，温度为1100-1600℃。

14.根据权利要求9所述的热耗型物料熔炼方法，其特征在于，所述热耗型物料包括红土矿、赤泥、含铁废渣中的至少一种，物料粒度<5mm，物料温度<500℃。

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