本實用新型涉及燃氣熔分爐，以及利用前述的燃氣熔分爐制備鐵的方法。
背景技術：
目前，我國鐵精礦日趨減少，各種濕法冶金渣、化工渣(即除鐵渣或沉鐵渣)累積很多。這些渣常含有多種有價金屬，也是一種較好的鐵資源。屬于火法冶金工藝的熔池熔煉法很適合回收處理各種濕法冶金渣、化工渣及用于冶煉低品位礦。
濕法鋅占世界鋅總產量的85％以上，至2007年，我國濕法(電解)鋅的產量占全國鋅總產量的65.9％。傳統的濕法煉鋅工藝包括焙燒、浸出、凈化、電積和制酸5個主要過程。濕法煉鋅過程中會產生大量的鋅浸出渣，目前，我國每年產生的鋅浸出渣超過320萬t。鋅浸出渣的主要組成元素是鐵和鋅，此外還含有大量的稀貴金屬銦、銀及有價金屬鉛、鎵和鎘等。鋅浸出渣的礦物學分析表明，渣中鋅、鐵的主要存在形式是鐵酸鋅(ZnFe2O4)，鐵酸鋅穩定的性質增加了鋅、鐵的分離回收難度。
如何對鋅浸出渣中鋅、鉛等有價金屬的回收利用，以及鐵的提取有待進一步研究。
技術實現要素：
本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種燃氣熔分爐，該燃氣熔分爐通過燃氣蓄熱沉降室可回收煙氣中的鉛、鋅、銀和銦等其它金屬，而且有效地防止煙氣中的煙塵堵塞裝置。
因而，根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種燃氣熔分爐。根據本實用新型的實施例，該燃氣熔分爐包括：爐體，所述爐體內設置有熔池，所述爐體具有進料口、鐵出口和排渣口；多組蓄熱沉降燒嘴組件，每組所述蓄熱沉降燒嘴組件具有兩個蓄熱沉降燒嘴單體，每個蓄熱沉降燒嘴單體均具有：燒嘴，所述燒嘴位于所述爐體的側壁上；燃氣蓄熱沉降室，所述燃氣蓄熱沉降室具有燃氣沉降室和燃氣蓄熱體，所述燃氣沉降室和燃氣蓄熱體通過第一通孔相連通，其中，所述燃氣沉降室具有第一氣口、第一空氣進口和第一沉降物出口，所述第一氣口與所述燒嘴相連；所述燃氣蓄熱體內設置有第一蓄熱體，所述燃氣蓄熱體具有位于所述第一蓄熱體下方的燃氣進口。
根據本實用新型實施例的燃氣熔分爐，利用熔池進行熔煉處理得到鐵，以及氣體金屬或金屬氧化物的煙氣，這些含有金屬的煙氣在燃氣沉降室中與冷空氣相遇形成穩定的氧化物，落在燃氣沉降室的底部，從而實現鐵、鉛、鋅、銀和銦等金屬的綜合回收。并且，該設備的結構簡單、投資小、效果好、經濟效益顯著。
任選地，所述蓄熱沉降燒嘴單體進一步包括：空氣蓄熱沉降室，所述空氣蓄熱沉降室具有空氣沉降室和空氣蓄熱體，所述空氣沉降室和空氣蓄熱體通過第二通孔相連通，其中，所述空氣沉降體具有第二氣口、第二空氣進口和第二沉降物出口，所述第二氣口與所述燒嘴相連；所述空氣蓄熱室內設置有第二蓄熱體，所述空氣蓄熱體具有位于所述第二蓄熱體下方的待蓄熱空氣進口。
任選地，所述燃氣沉降室和所述空氣沉降室均呈變徑式。
任選地，所述蓄熱沉降燒嘴組件的兩個蓄熱沉降燒嘴單體呈交替蓄熱燃燒。
任選地，該燃氣熔分爐進一步包括：第一溫度控制器，所述第一溫度控制器位于所述爐體內，控制所述爐體內的溫度為1550℃-1650℃。
任選地，該燃氣熔分爐進一步包括：第二溫度控制器，所述第二溫度控制器位于所述燃氣沉降室內，控制所述燃氣沉降室的溫度為900-1000℃。
任選地，該燃氣熔分爐進一步包括：第三溫度控制器，所述第三溫度控制器位于所述空氣沉降室內，控制所述空氣沉降室的溫度為900-1000℃。
本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
附圖說明
本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1顯示了根據本實用新型一個實施例的燃氣熔分爐的結構示意圖；
圖2顯示了根據本實用新型一個實施例的燃氣熔分爐的俯視結構示意圖；
圖3顯示了根據本實用新型一個實施例的利用燃氣熔分爐制備鐵的方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
在本實用新型的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
需要說明的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進一步地，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種燃氣熔分爐。參考圖1和2，根據本實用新型的實施例，對該燃氣熔分爐進行解釋說明，該燃氣熔分爐包括：爐體100和多組蓄熱沉降燒嘴組件200。
爐體100：根據本實用新型的實施例，爐體100內設置有熔池110，該爐體100具有進料口101、鐵出口和排渣口(圖中未示出)。利用該熔池可以對礦物球團進行熔煉處理，礦物球團在高溫條件下熔化，鐵的氧化物為還原為鐵產品，球團中的鉛、鋅、銀、銦分解成氧化物或者硫化物，氧化鋅、氧化鉛被還原成單質鉛、鋅揮發，單質銀和銦的沸點很高，所以銀和銦都是以氧化物形式揮發，得到含有金屬煙塵的煙氣。
多組蓄熱沉降燒嘴組件200：根據本實用新型的實施例，每組所述蓄熱沉降燒嘴組件具有兩個蓄熱沉降燒嘴單體280，每個蓄熱沉降燒嘴單體280均具有：燒嘴210和燃氣蓄熱沉降室240，其中，燒嘴210位于爐體100的側壁上，該燒嘴燃燒為熔煉處理提供熱量；燃氣蓄熱沉降室240具有燃氣沉降室220和燃氣蓄熱體230，并且燃氣沉降室220和燃氣蓄熱體230通過第一通孔201相連通。
根據本實用新型的實施例，燃氣沉降室220具有第一氣口221、第一空氣進口222和第一沉降物223出口，其中，第一氣口221與燒嘴210相連，用于給燒嘴210輸送燃燒所需的煙氣，并將燒嘴210燃燒產生的煙氣排出，這些煙氣中含有氣體金屬或金屬氧化物，這些含有金屬的煙氣，在燃氣沉降室220中與第一空氣進口222進入的冷空氣相遇形成穩定的氧化物，落在燃氣沉降室220的底部，由第一沉降物223排出。
根據本實用新型的實施例，燃氣蓄熱體230內設置有第一蓄熱體231，該燃氣蓄熱體具有位于第一蓄熱體231下方的燃氣進口232，高溫煙氣由第一通孔201進入燃氣蓄熱體230，并由第一蓄熱體231蓄熱后降溫得到低溫煙氣排出，待蓄熱的燃氣由燃氣進口232進入，由第一蓄熱體231進行預熱，成為高溫燃氣，使燃氣燃燒釋放更多的熱量，燃氣的熱利用率高。
根據本實用新型的實施例，蓄熱沉降燒嘴單體進一步包括：空氣蓄熱沉降室250，該空氣蓄熱沉降室250具有空氣沉降室260和空氣蓄熱體270，空氣沉降室260和空氣蓄熱體270通過第二通孔202相連通，其中，空氣沉降體260具有第二氣口261、第二空氣進口262和第二沉降物出口263，其中，第二氣口261與燒嘴210相連，第二氣口261用于給燒嘴210輸送燃燒所需的氧氣，并將燒嘴210燃燒產生的煙氣排出，這些煙氣中含有氣體金屬或金屬氧化物，這些含有金屬的煙氣，在空氣沉降室260中與第二空氣進口262進入的冷空氣相遇形成穩定的氧化物，落在空氣沉降室260的底部，由第一沉降物263排出；空氣蓄熱室270內設置有第二蓄熱體271，該空氣蓄熱體271具有位于第二蓄熱體271下方的待蓄熱空氣進口272，高溫煙氣由第二通孔202進入燃氣蓄熱體270，并由第一蓄熱體271蓄熱后降溫得到低溫煙氣排出，待蓄熱的空氣由空氣進口272進入，由第一蓄熱體271進行預熱，成為高溫空氣，使高溫空氣與燃氣混合燃燒釋放更多的熱量，燃氣的熱利用率高。
根據本實用新型的實施例，燃氣沉降室220和空氣沉降室260均呈變徑式。由此，含有金屬煙塵的煙氣進入燃氣沉降室和空氣沉降室，流速變小，有利于鉛鋅有價金屬被充分氧化。
根據本實用新型的實施例，蓄熱沉降燒嘴組件的兩個蓄熱沉降燒嘴單體呈交替蓄熱燃燒。由此，一側燒嘴燃燒，另一側燒嘴蓄熱，二者交替進行，燃燒效率更高。
根據本實用新型的實施例，該燃氣熔分爐進一步包括：第一溫度控制器(圖中未示出)，該第一溫度控制器位于爐體100內，控制該爐體100內的溫度為1550℃-1650℃。由此，如果爐體內的溫度太低，不能使渣鐵分離，而溫度太高能耗較高，對設備要求高，利用第一溫度控制器將爐體100內的溫度控制為1550℃-1650℃時，渣鐵分離的效率高、能耗低，并且對設備要求不高。
根據本實用新型的實施例，該燃氣熔分爐進一步包括：第二溫度控制器(圖中未示出)，所述第二溫度控制器位于燃氣沉降室220內，控制該燃氣沉降室220的溫度為900-1000℃。發明人發現如果燃氣沉降室的溫度太低，對于煙氣的熱利用率低，而溫度太高，又不利于金屬氧化物的沉積，利用第二溫度控制器將燃氣沉降室的溫度控制為900-1000℃時，煙氣的熱利用率高，金屬氧化物的沉積效果好。
根據本實用新型的實施例，該燃氣熔分爐進一步包括：第三溫度控制器(圖中未示出)，所述第三溫度控制器位于所述空氣沉降室內，控制空氣沉降室的溫度為900-1000℃。發明人發現如果空氣沉降室的溫度太低，對于煙氣的熱利用率低，而溫度太高，又不利于金屬氧化物的沉積，利用第三溫度控制器將空氣沉降室的溫度控制為900-1000℃時，煙氣的熱利用率高，金屬氧化物的沉積效果好。
為了便于理解前述的燃氣熔分爐，在此提供了一種利用前述的燃氣熔分爐制備鐵的方法。參考圖3，根據本實用新型的實施例，該方法包括：
S100混合處理
根據本實用新型的實施例，將鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒進行混合處理，得到混合物料。由此，利用還原煤顆粒對鋅浸渣顆粒中的鐵和其它金屬氧化物進行還原處理。
根據本實用新型的實施例，鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒的粒徑均為0.5-3mm。發明人研究發現，鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒的粒徑不能太大，粒徑太大影響鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒在燃氣熔分爐中的擴散，同時鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒的粒徑也不能太小，顆粒太小一方面會增加處理成本，另一方面球團在燃氣熔分爐中熔化過程中，鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒的粒徑過小容易進入熔分爐的沉降室和燃燒室，造成燃燒嘴的堵塞。當鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒的粒徑均為0.5-3mm，粒徑的大小適宜，即保證鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒在燃氣熔分爐中的擴散，有避免鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒進入熔分爐的沉降室和燃燒室，造成燃燒嘴的堵塞。
根據本實用新型的實施例，鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒按質量比100：(20-30)進行所述混合處理。由此，鋅浸渣顆粒和還原煤顆粒充分反應，避免反應物過剩，造成原料浪費，并且，產物的雜質含量低。
根據本實用新型的實施例，鋅浸出渣含有Fe22-28％、鉛3-6％、鋅8-17％、銀-300g/t和銦-400g/t。由此，該鋅浸出渣有較大經濟價值，鐵和其它金屬的回收率高。
S200壓球處理
根據本實用新型的實施例，將混合物料進行壓球處理，得到混合球團。由此，將混合物形成粒徑適宜的球團，便于后續的熔煉處理。
根據本實用新型的實施例，混合球團的長為45-55mm，寬度為25-35mm，厚度為10-15mm。混合球團在熔分爐中熔化速度快。
根據本實用新型的實施例，混合球團的含水率不大于0.5％。由此，熔煉處理的能耗小。
S300熔煉處理
利用前述的燃氣熔分爐對混合球團進行熔煉處理，混合球團在高溫條件下熔化，鐵的氧化物為還原為鐵產品，球團中的鉛、鋅、銀、銦分解成氧化物或者硫化物，氧化鋅、氧化鉛被還原成單質鉛、鋅揮發，單質銀和銦的沸點很高，所以銀和銦都是以氧化物形式揮發，金屬煙塵經燃氣沉降室與空氣接觸進行第一氧化沉降，得到第一金屬煙塵；煙氣經燃氣蓄熱體與燃氣進行第一蓄熱換熱處理，得到蓄熱后的燃氣，蓄熱后的燃氣為燒嘴燃燒提供燃料。利用熔池進行熔煉處理得到鐵，以及氣體金屬或金屬氧化物的煙氣，這些揮發物在燃氣沉降室中與冷空氣相遇形成穩定的氧化物，落在燃氣沉降室的底部，從屬實現鐵、鉛、鋅、銀和銦等金屬的綜合回收。并且，該設備的結構簡單、投資小、效果好、經濟效益顯著。
根據本實用新型的一些實施例，爐渣中鉛、鋅和銀的含量小于1％，鐵含量小于3％，而鐵產品的品位大于97％。利用該方法進行熔煉處理，鐵和其它金屬的回收率高。
根據本實用新型的實施例，該方法進一步包括：部分含有金屬煙塵的煙氣經空氣沉降體與空氣接觸進行第二氧化沉降，得到第二金屬煙塵，從而一次性實現鋅浸出渣中鐵、鉛、鋅、銀、銦等的綜合回收。根據本實用新型的實施例，煙氣經燃氣蓄熱體與空氣進行第二蓄熱換熱處理，得到蓄熱后的空氣，蓄熱后的空氣與燃氣混合燃燒釋放更多的熱量，燃氣的熱利用率高。
根據本實用新型的實施例，爐體內的溫度為1550-1650℃。如果爐體內的溫度太低，不能使渣鐵分離，而溫度太高能耗較高，對設備要求高，當爐體100內的溫度為1550℃-1650℃時，渣鐵分離的效率高、能耗低，并且對設備要求不高。
根據本實用新型的實施例，燃氣沉降室的溫度為900-1000℃。發明人發現如果燃氣沉降室的溫度太低，對于煙氣的熱利用率低，而溫度太高，又不利于金屬氧化物的沉積，當燃氣沉降室的溫度為900-1000℃時，煙氣的熱利用率高，金屬氧化物的沉積效果好。
根據本實用新型的實施例，空氣沉降室的溫度為900-1000℃。發明人發現如果空氣沉降室的溫度太低，對于煙氣的熱利用率低，而溫度太高，又不利于金屬氧化物的沉積，當空氣沉降室的溫度為900-1000℃時，煙氣的熱利用率高，金屬氧化物的沉積效果好。下面參考具體實施例，對本實用新型進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本實用新型的限制。
實施例1
利用本實用新型實施例的燃氣熔分爐對鋅浸出渣進行熔煉處理，該鋅浸出渣含有Fe23.58％，鉛3.82％，鋅12.36％，銀103g/t，銦267g/t。具體方法如下：
(1)將鋅浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉進行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分濕混10min，混合好的物料用對輥壓球機進行壓球，球團尺寸為50mm左右，寬度控制在30mm左右，厚度10-15mm。
(2)將球團水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球團。
(3)將烘干后的球團加入到燃氣熔分爐中，熔分爐溫度1560±10℃，經過90min熔煉，有價金屬鉛、鋅、銀，銦揮發，鐵被還原。通過排渣口和出鐵口放出渣和鐵。最終通過沉降室收集到品位66.5％的氧化鋅粉塵，鐵的品位97％，含有鐵2.7％，鉛0.8％，鋅0.6％，銀46g/t，銦83g/t的熔分爐渣。
實施例2
利用本實用新型實施例的燃氣熔分爐對鋅浸出渣進行熔煉處理，該鋅浸出渣含有Fe25.62％，鉛4.38％，鋅16.27％，銀208g/t，銦322g/t。具體方法如下：
(1)將鋅浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉進行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分濕混10min，混合好的物料用對輥壓球機進行壓球，球團尺寸為50mm左右，寬度控制在30mm左右，厚度10-15mm。
(2)將球團水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球團。
(3)烘干后的球團加入到燃氣熔分爐中，熔分爐溫度1610±10℃，經過100min熔煉，有價金屬鉛、鋅、銀，銦揮發，鐵被還原。通過方渣口和出鐵口放出渣和鐵。最終通過沉降室收集到品位68.7％的氧化鋅粉塵，鐵的品位97％，含有鐵2.5％，鉛0.7％，鋅0.5％，銀63g/t，銦89g/t的熔分爐渣。
實施例3
利用本實用新型實施例的燃氣熔分爐對鋅浸出渣進行熔煉處理，該鋅浸出渣含有Fe27.11％，鉛5.29％，鋅17.08％，銀279g/t，銦386g/t，具體方法如下：
(1)將鋅浸出渣烘干破碎至3mm以下，配入粒度3mm以下的煤粉進行混料，煤粉固定碳82％，混料10min以后加入10％的水分濕混10min，混合好的物料用對輥壓球機進行壓球，球團尺寸為50mm左右，寬度控制在30mm左右，厚度10-15mm。
(2)將球團水分烘干至0.5％以下，得到烘干后的球團。
(3)將烘干后的球團加入到燃氣熔分爐中，熔分爐溫度1640±10℃，經過120min熔煉，有價金屬鉛、鋅、銀，銦揮發，鐵被還原。通過放渣口和出鐵口放出渣和鐵。最終通過沉降室收集到品位68.7％的氧化鋅粉塵，鐵的品位97％，含有鐵1.8％，鉛0.5％，鋅0.4％，銀72g/t，銦80g/t的熔分爐渣。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。