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精矿喷嘴
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  精矿喷嘴是闪速炉的关键部件之一。精矿粉料和工艺风( 富氧空气) 分别通过精矿喷嘴与中央氧管进入反应塔空间,精矿粉料在精矿喷嘴处通过分布风进行分散,在合适的温度下和氧气充分混合。

  它的作用是将炉料与空气充分混合并使其沿塔横截面尽量均匀分布;另外通过喷嘴的高速气流对物料产生引射作用,使下料顺畅。喷嘴的形式与设计,对反应过程速度,熔炼质量,反应塔高度和塔壁侵蚀程度等有很大影响。

  精矿喷嘴是闪速炉的关键设备之一,精矿、石英粉、烟灰等粉状物料及风、氧、油从反应塔顶进入闪速炉时,起着料与风的混合、料的吹散、重油的雾化燃烧等作用,它的结构性能合理与否,直接关系到闪速熔炼的热工制度和反应过程的优劣。精矿喷嘴的形式多种多样,因物料及工艺制度的不同而不同。一般分为中央反调节式精矿喷嘴和精矿单喷嘴。

  中央反调节式精矿喷嘴由喉口、风箱、分料锥、油枪、调节锥、固定料管等组成。

  其原理是,当精矿等物料在进入固定料管后,通过调整活动料管、调节锥、油枪的相对位置,及压缩风、富氧热风、油的配入,加入反应塔并迅速燃烧和熔化。在改变加料量时,需改变喉口部的进风量和风速,此时主要是通过调整在喉口部上活动加料管外侧的风速调节锥的升降实现。同时在活动料管下部有一个设有垂直于加料方向小孔的分料锥,压缩空气从小孔中吹出将精矿等物料吹散,使其与富氧热风更均匀地混合,并因从在加料管中间用压缩空气雾化的油枪喷出的重油燃烧而迅速熔化。

  精矿单喷嘴的配置主要有两部分:风动溜槽和精矿喷嘴。图4-7为风动溜槽和精矿喷嘴的示意图。

  风动溜槽:风动溜槽把混合物料引入下料口,风动溜槽运输机把混合物料给入精矿喷嘴入口,风动溜槽运输方式的优点包括排除小流量的波动并且使物料的薄厚均匀。物料的流态化、平稳乃至物料进入精矿喷嘴的给料截面对操作过程非常重要。

  精矿喷嘴:精矿喷嘴包括一个括风箱、中央喷射分散器( CJD)、一个工艺风流速调节控制设备、分料器、一个中央油枪、一个鸟巢水套、一个环绕水套。冷却水套位于反应塔顶部的精矿喷嘴入口。中央喷射分散器( CJD)位于风箱的中部。

  精矿喷嘴是用来混合和驱散固体物料,富氧工艺风进入反应塔的关键设备。反应塔是反应的主要场所,可以使粒状物料被氧化形成熔化的镍铜。当物料通过精矿喷嘴进入反应塔,将被迅速加热、燃烧,发生氧化反应。当富氧工艺风通过工艺风管吹入时,混合干物料通过风动溜槽进入精矿喷嘴。当没有精矿时冷却风只被用来冷却精矿喷嘴。冷却风顺着精矿喷嘴通过中间氧管、分散风管、风箱进入反应塔。

  工艺风流速在喷嘴出口被流速控制器控制,流速控制器由执行机构、齿轮、轴和一个调整套筒组成。喷嘴出口截面可根据设定速率、工艺风体积和温度来实现。

  目前喷嘴主要有一段收缩式和中央喷射式两类。后者是20世纪年代末至90年代初发展起来的。随着富氧熔炼的发展,生产能力的大型化,许多厂家已将一段收缩式改为中央喷射式喷嘴。

  这种喷嘴的均匀布料性是靠过程空气在喷嘴喉部的高速流动完成。因而,单台喷嘴的生产能力有限,精矿处理量最高达450t/d。喉部流速越高,布料性越好。但过程空气压力损失大。在喷嘴头部一般设有小型布料锥。一段收缩式喷嘴要求过程空气预热,预热温度200—400℃,有的高达800—900℃。

  喷嘴的布料机理是靠压缩空气的喷吹和过程空气的快速喷出共同完成的。曲线形布料锥先将从加料管落下的物料柱分散,再经压缩空气水平喷射,快速进行物料与氧的混合。因而喷嘴生产能力大,单喷嘴处理精矿量达3000—3500t/d,目前最大的闪速炉只安装一个喷嘴。该喷嘴烟尘率低,一般为5%一7%,而一段收缩式烟尘率7%一10%。塔顶只安装一个喷嘴,有利于供料的均匀化,而且易于操作管理,炉顶环境好。中央喷射式喷嘴内不设置油喷嘴,而在塔顶另设氧油烧嘴或天然气烧嘴。

  世界上各闪速炉使用厂家根据各自的使用条件,例如富氧空气含氧量的高低、空气预热温度的高低、精矿喷嘴内是否布置油枪等,研制了各种形状的精矿喷嘴,有单纯收缩式的,有收缩扩张式的,有拉瓦尔管形状的。精矿喷嘴的布置,以前多采用一台闪速炉4个精矿喷嘴,均匀分布在反应塔顶的一个圆周上。芬兰奥托昆普公司又首创用一个大能量的精矿喷嘴代替4个较小的精矿喷嘴,布置在反应塔顶中心的方法。这对于简化闪速炉塔顶的布置、减少上料系统、改善反应塔内的物料反应状况以及增加反应塔的寿命,都有显著的效果。

  精矿喷嘴使用的耐火材料比较简单。常温鼓风的精矿喷嘴完全由金属结构组成,不使用耐火材料。中温(200—450°C)鼓风和高温(450—900℃)鼓风的精矿喷嘴的外壳内需要衬耐火材料,以减少热损失和改善周围的操作环境。为了不使炉料中的硫在中心料管中氧化,高温鼓风的精矿喷嘴的中心料管外部要采用铜管水冷,水冷铜管外再衬耐火材料。因为预热空气的温度在900°C以下,又没有炉料或熔体的冲刷、侵蚀,所以精矿喷嘴的耐火材料一般都选用高铝质耐火浇注料或捣打料。

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