CN114857943B - 熔池熔炼冶金系统及该系统的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔池熔炼冶金系统及该系统的运行方法，所述熔池熔炼冶金系统包括冶金炉、第一烟尘仓、烟尘输送装置和喷枪，所述冶金炉具有炉膛，所述炉膛的上端部设有出烟口；所述出烟口与所述第一烟尘仓相连，以便利用所述第一烟尘仓收集烟尘；所述第一烟尘仓与所述烟尘输送装置相连，所述烟尘输送装置与所述喷枪相连，所述喷枪的喷枪出口用于插入所述冶金炉的熔池内，以便所述第一烟尘仓内的烟尘直接喷入所述冶金炉的熔池内。本发明实施例的熔池熔炼冶金系统具有主金属回收率高和生产成本低等优点。

Description

熔池熔炼冶金系统及该系统的运行方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种熔池熔炼冶金系统及该系统的运行方法。

背景技术

在铜、镍等有色金属火法冶炼过程中，产生的烟尘经过后续余热锅炉以及电收尘装置收集下来，直接混入精矿配料。运输过程容易在倒运过程中产生飘散，影响环境和金属回收率，且加入冶金炉内后很容易被烟气直接带走，产生新的烟尘，形成烟尘短路循环，增加了冶炼过程无效负荷以及后续的锅炉和电收尘工作强度。

目前，部分冶金炉采用烟灰制粒或者增湿装置增湿，达到减少烟尘运输过程中的扬尘以及入炉后烟尘直接进入烟气中的比例。上述方法虽然可以比较有效地使烟尘返回冶金炉内，但是制粒或增湿过程均增加了原料中的水分，在冶金炉内水分变成1200℃以上的烟气，增加了冶金炉的能源消耗，增加了生产成本，并且，即使如此，烟尘率降低也很有限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种减少冶金炉烟尘率的方法和熔池熔炼冶金系统，以提高生产效率。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统包括冶金炉、第一烟尘仓、烟尘输送装置和喷枪，所述冶金炉具有炉膛，所述炉膛的上端部设有出烟口；所述出烟口与所述第一烟尘仓相连，以便利用所述第一烟尘仓收集烟尘；所述第一烟尘仓与所述烟尘输送装置相连，所述烟尘输送装置与所述喷枪相连，所述喷枪的喷枪出口用于插入所述冶金炉的熔池内，以便所述第一烟尘仓内的烟尘直接喷入所述冶金炉的熔池内。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统具有主金属回收率高和生产成本低等优点。

在一些实施例中，熔池熔炼冶金系统还包括仓式泵和第二烟尘仓，所述仓式泵与所述第一烟尘仓相连；所述第二烟尘仓与所述仓式泵相连，所述第二烟尘仓与所述烟尘输送装置相连，以便利用所述仓式泵和所述第二烟尘仓中的至少一者对进入其内的烟尘进行缓存。

在一些实施例中，所述熔池熔炼冶金系统还包括烟尘调节罐，所述第二烟尘仓与所述烟尘调节罐相连，所述第二烟尘仓与所述烟尘调节罐之间设有第一调节阀，所述烟尘调节罐与所述烟尘输送装置相连，所述烟尘调节罐与所述烟尘输送装置之间设有第二调节阀。

在一些实施例中，所述炉膛具有用于盛装所述熔池的熔池区，所述喷枪出口位于所述熔池区的上端面的下方，所述喷枪出口和所述熔池区的上端面之间的距离大于等于200mm。

在一些实施例中，所述烟尘输送装置为气力输送装置，所述烟尘输送装置具有用于与气源连通的气体进口。

在一些实施例中，所述喷枪的喷枪进口设有进气支管，所述进气支管用于与气源连通，以便向所述喷枪内连续通入气体。

在一些实施例中，所述出烟口满足：所述出烟口的烟气流量和所述出烟口的截面积的比值为3～6。

在一些实施例中，所述炉膛满足：所述炉膛的烟气流量和所述炉膛的截面积的比值为3～6。

在一些实施例中，所述喷枪设置多个，多个所述喷枪沿所述炉膛的周向间隔布置。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统的运行方法包括以下步骤：利用所述第一烟尘仓储存从所述冶金炉的出烟口流出的烟尘；利用烟尘输送装置将所述第一烟尘仓内的烟尘输送至所述喷枪；利用所述喷枪将所述烟尘直接喷入所述冶金炉的熔池内。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统的运行方法具有主金属回收率高和生产成本低等优点。

附图说明

图1是本发明一个实施例的熔池熔炼冶金系统的结构示意图。

图2是图1中炉膛的主视图。

图3是图1中炉膛的俯视图。

图4是本发明另一个实施例的熔池熔炼冶金系统的结构示意图。

附图标记：

熔池熔炼冶金系统100；

炉膛1；出烟口101；加料口102；

第一烟尘仓2；第一烟尘仓进口201；第一烟尘仓出口202；

烟尘输送装置3；烟尘进口301；第二烟尘出口302；输送管道303；输送主管3031；第一支管3032；第二支管3033；

仓式泵4；仓式泵进口401；仓式泵出口402；

第二烟尘仓5；第二烟尘仓进口501；第二烟尘仓出口502；布袋收尘器503；

喷枪6；喷枪进口601；喷枪出口602；第一喷枪603；第一喷枪进口6031；第一喷枪出口6032；第二喷枪604；第二喷枪进口6041；第二喷枪出口6042；

连接管7；

烟尘调节罐8；调节罐进口801；调节罐出口802。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1至图4描述本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100包括冶金炉、第一烟尘仓2、烟尘输送装置3和喷枪6，冶金炉具有炉膛1，炉膛1的上端部设有出烟口101，出烟口101与第一烟尘仓2相连，以便利用第一烟尘仓2收集烟尘。第一烟尘仓2与烟尘输送装置3相连，烟尘输送装置3与喷枪6相连。喷枪6的喷枪出口602用于插入冶金炉的熔池内，以便第一烟尘仓2内的烟尘直接喷入冶金炉的熔池内。

例如，第一烟尘仓2具有第一烟尘仓进口201和第一烟尘仓出口202，出烟口101通过余热锅炉与第一烟尘仓进口201相连。以便利用第一烟尘仓2容纳从出烟口101排出的烟尘。

烟尘输送装置3具有烟尘进口301和第二烟尘出口302，烟尘进口301与第一烟尘仓出口202相连。喷枪6具有喷枪进口601和喷枪出口602，第二烟尘出口302与喷枪进口601相连，以便利用烟尘输送装置3将第一烟尘仓2内的烟尘输送至喷枪6内。喷枪出口602用于插入冶金炉的熔池(液态的熔渣)内，以便利用喷枪6将第一烟尘仓2内的烟尘喷入冶金炉的熔池内。

下面参考图1和图4描述本发明实施例的熔池熔炼冶金系统的运行方法：首先，炉膛1内的烟气经出烟口101排出并经过余热锅炉，使得烟气中的烟尘进入第一烟尘仓2内；然后，第一烟尘仓2内的烟气经第一烟尘仓出口202排出并通过烟尘进口301进入烟尘输送装置3内；之后，烟尘输送装置3内的烟尘经第二烟尘出口302排出并通过喷枪进口601进入喷枪6内；最后，喷枪6内的烟尘通过喷枪出口602喷入冶金炉的熔池内。

烟尘直接通过喷枪6进入冶金炉的熔池内，可以有效避免返回冶金炉内的烟尘被烟气直接带走，而形成烟尘短路循环，大大提高烟气中主金属的回收率。此外，与采用烟灰(烟尘)制粒和采用增湿装置增湿的方法相比，避免额外的水分随烟尘进入冶金炉内，从而降低了冶金炉的能耗，降低了生产成本。上述主金属可以理解为目标金属，例如，冶金炉用于铜冶炼，则主金属为铜。

由此，本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100具有主金属回收率高和生产成本低等优点。

在一些实施例中，熔池熔炼冶金系统还包括收尘器，收尘器具有收尘器进口和收尘器出口，收尘器进口通过余热锅炉与出烟口101相连，收尘器出口与第一烟尘仓进口201相连。

从出烟口101排出的烟气，经余热锅炉和收尘器的收尘器进口进入收尘器内，利用收尘器可以对从出烟口101流出的烟尘进行收集，收集的含主金属低的白烟尘可单独处理回收铅锌等有价金属或外售，含主金属高的烟尘可以依次经收尘器出口和第一烟尘仓进口201进入第一烟尘仓2内，最终直接返回冶金炉的熔池内。

可选地，收尘器为电收尘器。

在一些实施例中，烟尘输送装置3为气力输送装置，烟尘输送装置3具有用于与气源连通的气体进口，以便利用输送气体将烟尘输送至喷枪6内。具体地，气体进口与气源连通，从而利用气源向烟尘输送装置3通入输送气体。

烟尘输送装置3采用气力输送装置可以使得第一烟尘仓2到喷枪6的整个烟尘流动路径为封闭路径，避免烟尘与外界接触而产生飘散，有利于进一步提高烟尘中主金属的回收率。

可选地，输送气体为压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气。

烟尘输送装置3可以采用相关技术中用于输送煤粉的煤粉输送装置，此处不再赘述。

喷枪6可以采用相关技术中用于喷射粉状物料的喷枪，此处不再赘述。

可选地，如图1和图4所示，熔池熔炼冶金系统100还包括输送管道303，输送管道303的一端与第二烟尘出口302相连，输送管道303的另一端与喷枪进口601相连，以便烟尘输送装置3通过输送管道303将烟尘输送至喷枪6内。

由此，利用输送管道303实现烟尘输送装置3和喷枪6的连接，使得烟尘输送装置3的设置位置不受喷枪6位置的限制，方便烟尘输送装置3的位置选择，从而方便熔池熔炼冶金系统100设计和组装。

在另一些实施例中，第二烟尘出口可以直接与喷枪进口相连。

可选地，输送气体的输送压力的0.3MPa～0.8Mpa，输送管道303内的输送气体和烟尘的比值为1:5(Nm³/kg)～1:15(Nm³/kg)。

需要说明的是，上述1:5(Nm³/kg)～1:15(Nm³/kg)是指，标准状态下输送气体的体积和烟尘质量的比值，即标准状态下输送气体的体积和烟尘的质量的比为1(立方米)：5(千克)～1(立方米)：15(千克)。

由此，烟尘采用浓相输送，在节省输送气体的同时，可以有效保证烟尘返回熔池内，有利于进一步降低生产成本。

当然，在另一些实施例中，输送管道内的输送气体和烟尘的比值可以根据输送气体的输送压力调整为其他值。

可选地，熔池熔炼冶金系统100还包括仓式泵4和第二烟尘仓5，仓式泵4具有仓式泵进口401和仓式泵出口402，第一烟尘仓出口202与仓式泵进口401相连。第二烟尘仓5具有第二烟尘仓进口501和第二烟尘仓出口502，仓式泵出口402与第二烟尘仓进口501相连，第二烟尘仓出口502与烟尘进口301相连，以便利用仓式泵4和第二烟尘仓5中的至少一者对烟尘进行缓存。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法中，第一烟尘仓2内的烟气经第一烟尘仓出口202排出并通过仓式泵进口401进入仓式泵4内；之后，仓式泵4内的烟尘经仓式泵出口402排出并通过第二烟尘仓进口501进入第二烟尘仓5内；第二烟尘仓5内的烟尘经第二烟尘仓出口502排出并通过烟尘进口301进入烟尘输送装置3内；接着，烟尘输送装置3内的烟尘经第二烟尘出口302排出并通过喷枪进口601进入喷枪6内。

由此，在烟尘返回冶金炉的熔池过程中，若烟尘量较少，可以先将烟尘缓存在仓式泵4和第二烟尘仓5的至少一者内，待仓式泵4和第二烟尘仓5至少一者的烟尘较多时再通过喷枪6将烟尘喷入熔池内，有利于提高熔池熔炼冶金系统100的灵活性。

可选地，第一烟尘仓出口202和第二烟尘仓出口502均设有控制阀，设在第一烟尘仓出口202的控制阀用于控制第一烟尘仓2和仓式泵4之间的通断，设在第二烟尘仓出口502的控制阀用于控制第二烟尘仓出口502和烟尘输送装置3之间的通断。

可选地，烟尘输送装置3具有输送腔，烟尘进口301和第二烟尘出口302与输送腔连通，烟尘进口301设有适用于密封的圆顶阀或电动阀，第二烟尘出口302设置可调节式旋转给料装置，可灵活调节烟尘的加入量。

可选地，如图1所示，第二烟尘仓出口502与烟尘进口301通过连接管7相连。

可选地，第一烟尘仓2和第二烟尘仓5上均设有流化管，以防止第一烟尘仓2和第二烟尘仓5内的烟尘出现板结，为后续烟尘的喷吹创造有利条件，同时第一烟尘仓2和第二烟尘仓5均设有称重装置，以便对烟尘进行计量。

可选地，如图1所示，第二烟尘仓5的上部设有布袋收尘器503。以防止第二烟尘仓5内的烟尘流出外界环境，有利于进一步提高烟尘中主金属的回收率。

上述烟尘输送过程中，烟尘输送装置3输送烟尘时，烟尘输送装置3处于带压状态，而第二烟尘仓5始终处于无压状态。烟尘输送装置3内烟尘输送完后，需要排气卸压，然后第二烟尘仓5内的烟尘通过第二烟尘仓出口502经烟尘进口301进入烟尘输送装置3内；待烟尘输送装置3装好烟尘后烟尘进口301密闭，烟尘输送装置3再次进气带压进入下一个烟尘输送周期。整个烟尘的过程没有实现完全连续，第二烟尘仓5向烟尘输送装置3输送烟尘期间，烟尘输送装置3处于停止向喷枪6输送烟尘的状态，这样对冶金炉的炉况稳定有一定影响。

可选地，如图4所示，熔池熔炼冶金系统100还包括烟尘调节罐8，第二烟尘仓5与烟尘调节罐8相连，第二烟尘仓5与烟尘调节罐8之间设有第一调节阀。烟尘调节罐8与烟尘输送装置3相连，烟尘调节罐8与烟尘输送装置3之间设有第二调节阀。

例如，烟尘调节罐8具有调节罐进口801和调节罐出口802，调节罐进口801与第二烟尘仓5的第二烟尘仓出口502相连，调节罐进口801与第二烟尘仓出口502之间设有第一调节阀。调节罐出口802与烟尘输送装置3的烟尘进口301相连，调节罐出口802与烟尘进口301之间设有第二调节阀。

由此，利用烟尘调节罐8可以对烟尘进行存储，可以保障烟尘输送装置3内始终有烟尘存在，而不会使烟尘断流，保障烟尘能连续地通过喷枪6喷入熔池内，使冶金炉的运行更稳定。此外，可以通过调节进入喷枪6的烟尘量来平衡各仓(例如第一烟尘仓、第二烟尘仓)、罐(例如烟尘调节罐8)中的烟尘的存量，以实现烟尘输送装置3的稳定运行。具体操作过程为：第二烟尘仓出口502和调节罐进口801之间的第一调节阀开启，第二烟尘仓5的烟尘通过第二烟尘仓出口502、经调节罐进口801进入到烟尘调节罐8内；待烟尘调节罐8装好烟尘后，第二烟尘仓出口502和调节罐进口801之间的第一调节阀关闭，烟尘调节罐8此时进气增压，待烟尘调节罐8与烟尘输送装置3的压力相同后，可以打开烟尘调节罐8与烟尘输送装置3之间设有第二调节阀，使得烟尘调节罐8的烟尘进入到烟尘输送装置3中；待烟尘调节罐8中的烟尘向烟尘输送装置3转移完毕后，可以关闭第二调节阀；把烟尘调节罐8中的压力释放后，可以再次打开第二烟尘仓出口502与调节罐进口801之间的第一调节阀，进入下一个进料周期，如此周而复始。也就是说，在烟尘输送装置3的进料过程中，烟尘输送装置3始终处于带压状态，不影响烟尘的连续输送，利于冶金炉的稳定运行。

可选地，烟尘调节罐8压力释放的排气管可以插入到第二烟尘仓5内。

可选地，炉膛1具有用于盛装熔池的熔池区，喷枪出口602位于熔池区的上端面的下方，喷枪出口602和熔池区的上端面之间的距离大于等于200mm。换言之，利用喷枪6将烟尘喷入冶金炉的熔池内时，喷枪出口602与冶金炉的熔池上表面之间的间距大于等于200mm。

例如，喷枪出口604和熔池区的上端面之间的距离等于300mm。

由此，通过喷枪6返回的烟尘进入熔池上表面以下较深位置，保证了烟尘中的主金属充分反应，有利于进一步提高烟尘中主金属的回收率。

可选地，喷枪6设有多个，多个喷枪6沿炉膛1的周向间隔布置。

例如，多个喷枪6沿炉膛1的周向间隔均布。

由此，通过多个喷枪6可以更均匀的将烟尘喷吹至冶金炉的熔池内，有利于提高熔池熔炼冶金系统100的冶金效率。

当然，在另一些实施例中，也可以仅设置一个喷枪。

可选地，喷枪6的数量为2个～8个。优选地，喷枪数量为2个～8个。

在一些实施例中，喷枪6设在炉膛1的侧壁上，喷枪出口602始终位于冶金炉的熔池内。

例如，如图1和图4所示，多个喷枪6中的一部分喷枪为第一喷枪603，多个喷枪6中的另一部分喷枪为第二喷枪604，第一喷枪603的喷枪进口为第一喷枪进口6031，第一喷枪603的喷枪出口为第一喷枪出口6032，第二喷枪604的喷枪进口为第二喷枪进口6041，第二喷枪604的喷枪出口为第二喷枪出口6042。输送管道303包括输送主管3031、第一支管3032和第二支管3033，输送主管3031的一端与第二烟尘出口302相连，输送主管3031的另一端与第一支管3032的一端和第二支管3033的一端均相连，第一支管3032的另一端与第一喷枪进口6031相连，第二支管3033的另一端与第二喷枪进口6041相连。第一喷枪603设在炉膛1的侧壁上，第一喷枪出口6032位于熔池区内。

由此，熔池熔炼冶金系统100冶金过程中，第一喷枪出口6032始终位于熔池内，可以利用第一喷枪603连续或间断向熔池内喷烟尘。且避免第一喷枪603影响正常加料和生产。

在另一些实施例中，炉膛1的上端部设有加料口102，加料口102和出烟口101间隔设置，喷枪6沿上下方向可移动地设在加料口102处，以便利用喷枪6将烟尘喷入冶金炉的熔池内时，喷枪出口602穿过加料口102并插入冶金炉的熔池内。

例如，如图1和图4所示，加料口102和出烟口101沿左右方向间隔设置，第二喷枪604沿上下方向可移动地设在加料口102处，第二喷枪出口6042从加料口102的上部插入熔池内。加料口102可以为常开的加料口，即熔池熔炼冶金系统100冶金过程中，加料口102始终处于开启状态，以便通过加料口102向炉膛1内加料。第二喷枪604的入炉管道与第二支管3033之间采用耐磨金属软管连接，第二喷枪604可以通过卷扬机、钢丝绳吊杆等传动装置实现起升。

由此，利用第二喷枪604进行喷吹作业时第二喷枪604进入炉膛1内，第二喷枪604停止喷吹作业时，可以将第二喷枪604吊出炉膛1，间断作业，避免影响正常加料和生产。

当然，在另一些实施例中，喷枪可以全部设在炉膛的侧壁上，喷枪也可以全部设在加料口处。

可选地，喷枪6的喷枪进口601设有进气支管，进气支管用于与气源连通，以便向喷枪6内连续通入气体。

例如，喷枪6采用套筒形式，喷枪6具有内层通道和外层通道，外层通道的进口与补充气体的气源相连，通过外层通道向喷枪6内补充一定的补充气体，以保证喷枪6内有足够的气体流量和压力；一方面，利用补充气体降低烟尘浓度，从而降低喷枪6的磨损；另一方面，在喷枪出口602插入冶金炉的熔池内时，连续向喷枪6内通入补充气体，特别是烟尘不是连续输送时，可以避免输送气体不输送烟尘时，喷枪6被熔体倒灌和堵塞。

可选地，补充气体可以为压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气。

在铜、镍等有色金属火法冶炼过程中，原料中未反应的细小颗粒、熔池表面喷溅形成的固体颗粒、气相反应中产生的固体微粒以及后续收尘器、第一烟尘仓收集的烟尘等形成冶炼烟尘，随着烟气流动进入后续烟气处理系统。冶炼烟尘主要成分为未完全反应的细小固态物料、高熔点的渣相、易挥发的低熔点金属硫化物或氧化物等。烟气中携带的大量烟尘在后续烟气流动过程中，遇到低温区域迅速凝固并粘结在部件表面形成烟尘粘结物。例如，炉膛与余热锅炉之间因漏风导致的出烟口粘结、余热锅炉上升烟道粘结、锅炉对流管束结焦等。这些烟尘粘结物会导致烟道减小、锅炉换热效率下降等，最终导致生产负荷降低，对生产的正常运行造成了很大的约束和影响。

实际生产中往往需要增加爆破、烧嘴融化甚至人工清理等措施去除烟尘粘结物，不仅额外增加了生产成本，而且大大降低了生产效率。此外，烟尘率(烟气中烟尘的含量)高时，烟尘中含有的铜或镍等主金属含量也高，降低了主金属的直收率和回收率。

冶金炉的炉膛(烟气区)截面积的大小决定了炉膛内烟气流速的快慢。炉膛内烟气流速越慢，其携带的烟尘中未反应的原料，容易在气相反应时形成熔体落入熔池，而喷溅产生的细微颗粒也具有更大的机会沉降落入熔池内，从而降低炉膛中的烟尘率。更主要的是出烟口处截面积越大，烟气流速越低，则出烟口的烟尘率也越低，出烟口大小是决定冶金炉烟尘率高低的最关键因素。

在一些实施例中，出烟口101满足：出烟口101的烟气流量和出烟口101的截面积的比值为3～6。

本领域技术人员可以理解的是，出烟口101的烟气流量和出烟口101的截面积的比值，实际为出烟口101处烟气的流速。通过增加出烟口101的截面积，可以减少出烟口101处烟气的流速，使得出烟口101处烟气的流速为3m/s～6m/s，从而减少出烟口101处烟气的烟尘率。

例如，如图2和图3所示，出烟口101的截面积为L1和L2的乘积，其中，L1为出烟口101的长度，L2为出烟口101的宽度。冶金炉的出烟口101的大小决定了出烟口处烟气流速的快慢。同等烟气量的情况下，出烟口处截面积越大，烟气流速越低，则出烟口的烟尘率也越低。

由此，通过减少出烟口101处烟气的流速，出烟口101的烟尘中未反应的原料，容易在气相反应时形成熔体落入熔池内，而喷溅产生的细微颗粒也具有更大的机会沉降落入熔池内，从而降低出烟口101处烟气的烟尘率。一方面，提高了烟气中主金属的直收率和回收率；另一方面，通过降低出烟口101处烟气的烟尘率，可以大大减少出烟口粘结、余热锅炉上升烟道粘结、锅炉对流管束结焦的风险，大大提高了生产效率。

增加出烟口101的截面积包括：保持出烟口101的烟气流量不变，根据公式Q₁＝S₁*V₁＝S₂*V₂，计算出S₁。

其中，Q₁为出烟口101的烟气流量；S₁为增加出烟口的截面积后出烟口101的截面积；V₁为增加出烟口的截面积后出烟口101处烟气的流速，V₁为3～6，即V₁为3m/s～6m/s。S₂为出烟口的初始截面积；V₂为出烟口处烟气的初始流速。

需要说明的是，S₂为出烟口的初始截面积可以理解为：对冶金炉进行改进前冶金炉的出烟口的截面积，即现有技术中冶金炉的出烟口的截面积。V₂为出烟口处烟气的初始流速可以理解为：对冶金炉进行改进前冶金炉的出烟口处烟气的流速，即现有技术中冶金炉的出烟口处烟气的流速。现有技术中冶金炉的出烟口处烟气的流速通常为8m/s～10m/s，即V₂为8m/s～10m/s。由上述公式可得S₁/S₂＝V₂/V₁，并由上述V₁和V₂的值，可以得到出烟口的截面积的增加倍数，即S₁与S₂的比值，由于S₂为已知，从而可以得到S₁。

由此，利用上述方法方便对现有技术中的冶金炉进行改造计算，从而便于减少冶金炉的烟尘率。

可选地，本发明实施例的冶金炉的出烟口101的截面积是现有技术中冶金炉的出烟口的截面积的1.5倍到2倍，即S₁与S₂的比值为1.5～2。

例如，冶金炉的烟气流量为310000m³/h(工况)，出烟口的初始截面积(改进前的截面积)为10.77㎡，增加出烟口的截面积后出烟口101的截面积为19.95㎡，使得出烟口101处的烟气流速为4.32m/s；又如，冶金炉的烟气流量为195000m³/h(工况)，出烟口的初始截面积(改进前的截面积)为6.78㎡，增加出烟口的截面积后出烟口101的截面积为13.5㎡，使得出烟口101处的烟气流速为4.02m/s。上述工况可以是烟气温度为1200℃。

可选地，冶金炉可以为侧吹炉、底吹炉、多枪顶吹炉和转炉等。冶金炉可以用于铜冶炼，也可以用于镍冶炼。

在一些实施例中，炉膛1满足：炉膛1的烟气流量和炉膛1的截面积的比值为3～6。

本领域技术人员可以理解的是，炉膛1的烟气流量和炉膛1的截面积的比值，实际为炉膛1处烟气的流速。通过增加炉膛1的截面积，可以减少炉膛1内烟气的流速，使得炉膛1处烟气的流速为3m/s～6m/s，从而减少炉膛1内烟气的烟尘率。

例如，如图2和图3所示，炉膛1的截面积的截面积为h1和L3的乘积，h1为炉膛1内的熔池上表面与炉膛1的顶部之间的距离，L3为炉膛1的宽度。需要说明的是，出烟口101靠近炉膛1的左侧设置，炉膛1内烟气的流动方向为自右向左。冶金炉的炉膛1截面积大小决定了炉膛1内烟气流速的快慢。炉膛1截面积越大，烟气流速越低，则炉膛1内烟气的烟尘率也越低。

由此，通过减少炉膛1内烟气的流速，炉膛1内的烟尘中未反应的原料，容易在气相反应时形成熔体落入熔池内，而喷溅产生的细微颗粒也具有更大的机会沉降落入熔池内，从而降低炉膛1内烟气的烟尘率。一方面，进一步提高了烟气中主金属的直收率和回收率；另一方面，通过降低炉膛1内烟气的烟尘率，可以进一步大大减少出烟口粘结、余热锅炉上升烟道粘结、锅炉对流管束结焦的风险，大大提高了生产效率。

增加炉膛1的截面积包括：保持炉膛1的烟气流量不变，根据公式Q₂＝S₃*V₃＝S₄*V₄，计算出S₃。

其中，Q₂为炉膛1的烟气流量；S₃为增加炉膛的截面积后炉膛的截面积；V₃为增加炉膛的截面积后炉膛处烟气的流速，V₃为3～6，即V₃为3m/s～6m/s。S₄为炉膛的初始截面积；V₄为炉膛处烟气的初始流速。

需要说明的是，S₄为炉膛的初始截面积可以理解为：对冶金炉进行改进前冶金炉的炉膛的截面积，即现有技术中冶金炉的炉膛的截面积。V₄为炉膛处烟气的初始流速可以理解为：对冶金炉进行改进前冶金炉的炉膛处烟气的流速，即现有技术中冶金炉的炉膛处烟气的流速。现有技术中冶金炉的炉膛处烟气的流速通常为8m/s～10m/s，即V₄为8m/s～10m/s。由上述公式可得S₃/S₄＝V₄/V₃，并由上述V₃和V₄的值，可以得到炉膛的截面积的增加倍数，即S₃与S₃的比值，由于S₄为已知，从而可以得到S₃。

由此，利用上述方法方便对现有技术中的冶金炉进行改造计算，从而便于减少冶金炉的烟尘率。

可选地，本发明实施例的冶金炉的炉膛1的截面积是现有技术中冶金炉的炉膛1的截面积的1.5倍到2倍，即S₃与S₄的比值为1.5～2。

下面参考图1至图4描述本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法。

如图1至图4所示，本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法包括以下步骤：

利用第一烟尘仓2储存从冶金炉的出烟口101流出的烟尘；

利用烟尘输送装置3将第一烟尘仓2内的烟尘输送至喷枪6；

利用喷枪6将烟尘直接喷入冶金炉的熔池内。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法，通过将烟尘直接喷入冶金炉的熔池内，可以有效避免返回冶金炉内的烟尘被烟气直接带走，而形成烟尘短路循环，大大提高烟气中主金属的回收率。此外，与采用烟灰(烟尘)制粒和采用增湿装置增湿的方法相比，避免额外的水分随烟尘进入冶金炉内，从而降低了冶金炉的能耗，降低了生产成本。上述主金属可以理解为目标金属，例如，冶金炉用于铜冶炼，则主金属为铜。

因此，本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法具有主金属回收率高和生产成本低等优点。

下面参考图1至图4、以冶金炉为侧吹炉为例，描述本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100的运行方法：

运行方法一，参考图1，通过收尘器收集的烟尘进入第一烟尘仓2，第一烟尘仓2内的烟尘采用仓式泵4输送至第二烟尘仓5。烟尘输送装置3设在第二烟尘仓5下方，第二烟尘仓5内的烟尘进入烟尘输送装置3内。烟尘输送装置3的输送气体采用压力为0.3MPa～0.8MPa的压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气，烟尘输送装置3和第一喷枪603之间的输送管道3采用耐磨铸铁管道。烟尘输送装置3内的烟尘从侧吹炉炉膛1的侧壁进入熔池内。具体操作是烟尘输送装置3内的烟尘通过气力输送方式，利用第一喷枪603把烟尘鼓入熔池内，该第一喷枪603的高度可以与冶炼生产工艺的风口同高，烟尘可以通过一个喷枪进入炉内，也可以通过几个喷枪同时进入炉内。

运行方法二，参考图1，通过收尘器收集的烟尘进入第一烟尘仓2，第一烟尘仓2内的烟尘采用仓式泵4输送至第二烟尘仓5。烟尘输送装置3设在第二烟尘仓5下方，第二烟尘仓5内的烟尘进入烟尘输送装置3内。烟尘输送装置3的输送气体采用压力为0.3MPa～0.8MPa的压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气，烟尘输送装置3和第二喷枪604之间的输送管道3采用耐磨铸铁管道。烟尘输送装置3内的烟尘从侧吹炉炉膛1的顶部进入熔池内。具体操作是从炉膛1顶部插入第二喷枪604，该第二喷枪604的入炉管道与输送管道3之间采用耐磨金属软管连接，第二喷枪604可通过卷扬、钢丝绳吊杆等传动装置实现起升，喷吹作业时插入熔池内，停止作业时可以将第二喷枪604吊出，间断作业，避免影响正常加料和生产。

运行方法三，通过收尘器收集的烟尘进入第一烟尘仓2，第一烟尘仓2内的烟尘采用烟尘输送装置3直接从侧吹炉炉膛1的侧壁喷入熔池内，不需要仓式泵和第二烟尘仓。烟尘输送装置3的输送气体采用压力为0.3MPa～0.8MPa的压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气，烟尘输送装置3和喷枪之间的输送管道采用耐磨铸铁管道。

运行方法四，参考图4，通过收尘器收集的烟尘进入第一烟尘仓2，第一烟尘仓2内的烟尘采用仓式泵4输送至第二烟尘仓5。烟尘调节罐8设在第二烟尘仓5下方，第二烟尘仓5内的烟尘进入烟尘调节罐8内，烟尘调节罐8的烟尘进入烟尘输送装置3内。烟尘输送装置3的输送气体采用压力为0.3MPa～0.8MPa的压缩空气、压缩氮气或压缩富氧空气，烟尘输送装置3和第一喷枪603之间的输送管道303采用耐磨铸铁管道。烟尘输送装置3内的烟尘从侧吹炉炉膛1的侧壁进入熔池内。具体操作是烟尘输送装置3内的烟尘通过气力输送方式，利用第一喷枪603把烟尘鼓入熔池内，该第一喷枪603的高度可以与冶炼生产工艺的风口同高。

本发明实施例的熔池熔炼冶金系统100具有以下优点：

(1)返回的烟尘直接通过管道输送鼓入冶金炉的高温熔体内进行冶炼反应。一方面，大幅减少烟尘通过皮带输送和料仓配料过程的扬尘逸散，取消了烟尘制粒等设备投资；另一方面，大幅降低烟尘从炉口加入后大部分又随着烟气进入收尘系统的现状，根据生产实践数据，通过炉口加入的烟尘有65％-90％随炉膛内的高温烟气重新进入收尘系统，造成了烟尘的短路循环。此外，烟尘直接喷入熔池改变了反应条件，从而优化部分杂质元素分配。

(2)通过增加出烟口101的宽度和长度以及增加炉膛1的高度和宽度，降低烟气流速，增加原料与高温烟气及高温熔体反应时间，增加烟尘沉降率，可以从源头上大大降低冶金炉的烟尘产生比例。

(3)通过采取降低烟气流速和烟尘直接输送到熔体内两种措施，总烟尘率可以从2.5％降低到1.5％以下，烟尘中机械携带尘大幅减少，大部分为挥发尘。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种熔池熔炼冶金系统，其特征在于，包括：

冶金炉，所述冶金炉具有炉膛，所述炉膛的上端部设有出烟口和加料口，所述加料口和所述出烟口间隔设置；

第一烟尘仓，所述出烟口与所述第一烟尘仓相连，以便利用所述第一烟尘仓收集烟尘；以及

烟尘输送装置和喷枪，所述第一烟尘仓与所述烟尘输送装置相连，所述烟尘输送装置与所述喷枪相连，所述喷枪的喷枪出口用于插入所述冶金炉的熔池内，以便所述第一烟尘仓内的烟尘直接喷入所述冶金炉的熔池内；所述第一烟尘仓具有第一烟尘仓进口和第一烟尘仓出口，所述出烟口通过余热锅炉与所述第一烟尘仓进口相连，所述烟尘输送装置具有烟尘进口和第二烟尘出口，所述烟尘进口与所述第一烟尘仓出口相连；所述喷枪设置多个，多个所述喷枪沿所述炉膛的周向间隔布置，多个喷枪中的一部分喷枪为第一喷枪，多个喷枪中的另一部分喷枪为第二喷枪，所述第一喷枪的喷枪进口为第一喷枪进口，所述第一喷枪的喷枪出口为第一喷枪出口，所述第二喷枪的喷枪进口为第二喷枪进口，所述第二喷枪的喷枪出口为第二喷枪出口，所述第一喷枪出口始终位于熔池内，所述第二喷枪沿上下方向可移动地设在所述加料口处，所述第二喷枪出口从所述加料口的上部插入熔池内；

输送管道，所述输送管道包括输送主管、第一支管和第二支管，所述输送主管的一端与所述第二烟尘出口相连，所述输送主管的另一端与所述第一支管的一端和所述第二支管的一端均相连，所述第一支管的另一端与所述第一喷枪进口相连，所述第二支管的另一端与所述第二喷枪进口相连。

2.根据权利要求1所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，还包括：

仓式泵，所述仓式泵与所述第一烟尘仓相连；和

第二烟尘仓，所述第二烟尘仓与所述仓式泵相连，所述第二烟尘仓与所述烟尘输送装置相连，以便利用所述仓式泵和所述第二烟尘仓中的至少一者对进入其内的烟尘进行缓存。

3.根据权利要求2所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，还包括烟尘调节罐，所述第二烟尘仓与所述烟尘调节罐相连，所述第二烟尘仓与所述烟尘调节罐之间设有第一调节阀，所述烟尘调节罐与所述烟尘输送装置相连，所述烟尘调节罐与所述烟尘输送装置之间设有第二调节阀。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，所述炉膛具有用于盛装所述熔池的熔池区，所述喷枪出口位于所述熔池区的上端面的下方，所述喷枪出口和所述熔池区的上端面之间的距离大于等于200mm。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，所述烟尘输送装置为气力输送装置，所述烟尘输送装置具有用于与气源连通的气体进口。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，所述喷枪的喷枪进口设有进气支管，所述进气支管用于与气源连通，以便向所述喷枪内连续通入气体。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，所述出烟口满足：所述出烟口的烟气流量和所述出烟口的截面积的比值为3～6。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的熔池熔炼冶金系统，其特征在于，所述炉膛满足：所述炉膛的烟气流量和所述炉膛的截面积的比值为3～6。

9.一种采用权利要求1-8中任一项所述熔池熔炼冶金系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用所述第一烟尘仓储存从所述冶金炉的出烟口流出的烟尘；

利用烟尘输送装置将所述第一烟尘仓内的烟尘输送至所述喷枪；和

利用所述喷枪将所述烟尘直接喷入所述冶金炉的熔池内。