CN102012160A - 冶炼熔炉 - Google Patents

Abstract

冶炼熔炉，包括：气体输送装置、管道、阀门和燃料供给装置，炉室设加热室和熔炼室，加热室下部连通熔炼室，加热室上部设置加热室进料口，加热室上部设置加热室出气口，熔炼室下部设置熔炼室出料口，环绕熔炼室内壁至少设置一条火道，火道侧壁至少设置一条进气通道，进气通道与火道连通。本案节能环保，可冶炼多种金属、合金，可实现火法炼铝，可直接冶炼铝合金。可用任意矿物冶炼，可实现任意金属氧化物的碳热还原，即使用土或垃圾也可炼出合金，可谓点石成金、化土成金，是真正的炼金术。免焦炭，炼铁、炼钢同步完成，炼钢产生的热量充分利用，废气统一处理。可生产玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等。可使用多种原料，可提炼出贵重元素。彻底不产生矿渣，可带来冶金革命，可带来矿产资源革命。

Description

冶炼熔炉

技术领域

本发明涉及高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉等冶金设备、窑炉设备领域，具体是一种冶炼熔炉。

背景技术

现有的高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉等普遍存在排出的烟气温度太高、热能利用率低，能耗大，污染严重。高炉、冲天炉等必须使用焦炭，用焦炭提供热源、作为支撑料柱、过滤熔液材料，焦炭资源有限，价格昂贵，焦炭生产污染环境、增加能耗。冲天炉在使用过程中存在烟气冲天，污染严重，高炉生产中产生大量的高炉煤气，如利用不当必然带来大量的能源浪费。高炉煤气利用设备投资大，利用效益不高。冲天炉烟气中的一氧化碳含量也很高，烟气温度很高，这些都带来大量的能源浪费。高炉炼铁需进行矿石烧结、球团等原料预加工，增加能耗和费用支出；不能直接使用低品位矿石原料，增加原料成本，不能充分利用资源；矿石中的贵重金属无法提取，导致资源浪费，废渣污染环境，占用土地资源。炼铁与炼钢无法同步完成，需进行铁水转移、二次吹炼，增加冶炼成本；炼铝普遍采用电解铝，能耗大，污染严重，废渣赤泥难以处理、利用，占用土地资源，火法炼铝至今仅停留在实验阶段。炼硅只能用电炉，耗能巨大。所有金属冶炼均产生大量废渣，废渣内都含有大量有用资源无法利用，白白浪费掉。玻璃炉、陶瓷熔块炉、泡花碱炉等普遍存在能耗高、不环保等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的冶炼熔炉，可以使用原煤炼铁、炼钢、炼铜、炼铝、炼硅、炼各种合金等，可广泛用于各种火法冶金领域，可带来冶金革命。冶炼过程中基本不再产生废渣，可实现资源充分利用。

本冶炼熔炉可以一炉多用，可替代现有的高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉等，可广泛用于各种金属的冶炼，可广泛应用于炼钢、炼铁、炼铜、炼铝、炼合金、生产工业硅、铸造、冶金等领域。可使用多种矿料，可同步生产多种合金，可基本不产生矿渣，可实现资源充分利用。也可用它生产玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等非金属材料，比现有的窑炉大大降低能耗。也可用它熔化多种物料，包括多种矿石、钢渣、矿渣等。

本冶炼熔炉炼铁不再使用焦炭，免去矿石烧结、球团等原料预加工，可直接采用各种品位矿石炼铁，可直接利用、处理高炉煤气。可大大降低生产成本，可杜绝焦炭生产带来的环境污染和能源浪费。它的能量利用率极高，比传统钢铁生产可大大降低能耗。炼铁时产能可超过现有的所有高炉，可实现炼铁、炼钢同步完成。可充分利用炼钢过程中产生的热量，可将炼铁、炼钢过程中产生的废气统一处理，可更加环保。

本冶炼熔炉可在炼铁、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使金、银等贵重金属来源更加广泛，可将矿石中的贵金属提炼、分离出来，大大提高资源利用率，提高效益，降低主业冶炼成本。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质。可更好地实现精炼，可进一步提高生铁、铜、玻璃、陶瓷熔块等的纯度，降低放射源污染。

本冶炼熔炉可以使燃料燃烧更加充分，能量利用率更高，更加环保，有害气体排放大大减少，更加节能降耗，降低生产成本。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

冶炼熔炉，包括：气体输送装置、管道、阀门和燃料供给装置，其特征在于：炉室设加热室和熔炼室，加热室下部连通熔炼室，加热室上部设置加热室进料口，加热室上部设置加热室出气口，熔炼室下部设置熔炼室出料口，环绕熔炼室内壁至少设置一条火道，火道侧壁设置多条进气道，进气道与火道连通。熔炼室内腔横截面呈圆形，进气道沿熔炼室内腔横截面切线方向设置。进气道下方设置燃料输送管，燃料输送管沿熔炼室内腔横截面径向连接火道。熔炼室炉壁内设多个冷却风道。环绕加热室内壁平行设置多道探出体。探出体内设置多个烟气通道。火道上方炉壁内设置气液通道。环绕加热室内壁设置多道集流槽，集流槽连通集流槽出料口。对应熔炼室出料口设置炉缸，炉缸设炉缸进料口和炉缸出料口。熔炼室下部设置环流槽，环流槽设置环流槽出料口。

本发明的优点在于：本发明冶炼熔炉利用炉壁结构提供燃烧空间、形成涡流燃烧，可以使用多种燃料，可使用多种固体、液体、气体燃料，也可使用多种混合燃料。涡流燃烧使燃料充分燃烧，涡流燃烧可以创造高温，可更好地实现高温碳热还原，可以大大提高窑炉效率。涡流加快了热对流，提高了热还原反应速度，熔炼速度更快。可利用涡流产生高温环境，利用涡流实现炉壁的内壁冷却，在炉内创造出热还原气氛环境区域，解决了高温环境的创造和控制难题。本发明冶炼熔炉就是一台高温物理、化学反应器，可实现诸多高温物理、化学反应。

本冶炼熔炉冶炼中产生的煤气以及废气在熔炼室上部充分燃烧，可进一步节约能源，可免去处理煤气的麻烦，同时可使废气中的多种有害成分被高温无害化处理。废气进入加热室对物料进行加热后排出，大大降低了尾气温度，使热能更充分的利用。尾气可集中处理，也可利用尾气制酸、提取化成分等。

本冶炼熔炉可利用高温碳热还原矿料中的多种金属、类金属元素，可充分利用资源，可以基本不产生矿渣。它可以使用多种矿物进行冶炼，可实现多种金属氧化物、类金属氧化物的热还原，可将卤化物分离出来，即使用土或垃圾也可炼出合金。可用它处理垃圾，可用垃圾做矿料。它是真正的炼金术，可谓点石成金、化土成金。可利用多种矿物炼制出铝合金、铁合金、工业硅、轻质金属合金和贵重金属合金。可在炼主金属合金的同时炼出副产品合金。

本冶炼熔炉直接利用炉壁结构实现了支撑料柱、过滤熔液，可使粘稠熔液顺畅流下，使高熔点物质不会影响熔炉运行，避免冻炉、棚炉事故发生。利用炉壁结构实现了降低炉内压力、顺畅排出废气。

本冶炼熔炉炼铁时，单位体积的炉体产能可大大超过高炉单位体积的炉体产能，可对高炉进行改造。炼铁不再使用焦炭，可使用各种煤质的煤粉。可实现炼铁、炼钢窑炉一体化，可使炼钢过程中产生的热量被充分利用，使炼钢过程中产生的废气中的可燃物充分燃烧，使炼钢过程中产生的有害气体被高温无害化处理，被统一处理，可更加节能环保。

本冶炼熔炉不考虑料柱通透性，可使用多种块度的矿料，可更大范围的选择炉体内径大小，可进一步加大炉体内径和高度，可大大提高产能。可直接使用矿石或矿粉为原料直接冶炼、铸造。可免去矿石烧结、球团等原料预加工，可直接使用各种低品位矿料，可大大降低冶炼、铸造成本。

本冶炼熔炉可带来钢铁产业革命；可带来合金生产革命；可带来有色金属冶炼革命；可带来冶金产业革命；可带来材料工业革命；可带来矿产资源革命。可淘汰电解铝生产，可带来铝业生产革命；可带来硅业生产革命，可实现火法炼硅，可直接用石英砂、沙石或土等炼制金属硅，可直接开发利用沙漠作为矿产资源。可在冶炼硅的同时冶炼出多种合金、多种贵重金属，可大大提高金属硅产量，大大降低能耗，降低金属硅成本，可使金属硅成为一种比钢铁还便宜的重要工业材料，使金属硅在各种材料中得到广泛应用。

本冶炼熔炉可提供廉价的各种合金，可处理各种垃圾，可实现资源的循环利用，可充分利用各种矿产资源。它结构简单，制造容易，冶炼工艺简单，可广泛应用于各种火法冶金、铸造、玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等生产中，可实现绝大部分金属、类金属的火法冶炼。

附图说明

附图1是本发明实施例之一的主视结构示意图；

附图2是附图1的A-A向剖视结构示意图；

附图3是本发明实施例之二的主视结构示意图；

附图4是本发明实施例之三的主视结构示意图；

附图5是本发明实施例之四的主视结构示意图；

附图6是本发明实施例之五的主视结构示意图；

附图7是本发明实施例之六的主视结构示意图；

具体实施方式

本发明的主体结构是：冶炼熔炉，包括：气体输送装置3、管道4、阀门5和燃料供给装置7，炉室9设加热室10和熔炼室11，加热室10下部连通熔炼室11，加热室10上部设置加热室进料口14，加热室10上部设置加热室出气口15，熔炼室11下部设置熔炼室出料口6，环绕熔炼室11内壁至少设置一条火道16，火道16侧壁设置多条进气道17，进气道17与火道16连通。

气体输送装置3可根据具体情况使用不同规格型号的风机，可设置多个风机，可使用离心风机、罗茨风机、离心压缩机等多种气体压缩、输送设备，可根据气体温度分别选用不同的耐温风机，可设置引风机输送尾气，对尾气进行处理。可利用变频技术控制风机的风压和风量，更好的控制窑炉运行。可将来自采集尾气余热的气体、冷却炉壁的气体、吹炼过程中产生的废气等多路气体统一输送给风机，可在各路气体管道上安装阀门，利用阀门调配好各路气体的风量。为保证窑炉正常运行，设置备用风机。采用纯氧燃烧时可利用氧气罐或制氧设备作为气体输送装置，直接将氧气输送给冶炼熔炉，纯氧燃烧可更好的提高炉温、降低氮氧化物排放、减少热能流失，可更加节能环保。

管道4可用铁管或耐高温的不锈钢管。输送高温气体时，裸露的管道外部可以包裹保温材料。输送煤粉时，管道内壁可设置耐磨层。

阀门5可采用各种控制阀控制风量和燃料供给量。可采用电磁阀等实现阀门自动控制。

燃料供给装置7可通过管道4直接连接火道16，使用液体或气体燃料时，燃料供给装置可通过燃料管将加压后的液体或气体燃料直接送入火道内。使用固体燃料时，燃料供给装置可利用气流，通过管道将粉末状固体燃料输送入火道内，可利用风机输送粉末状固体燃料。可使用较粗煤粉，可杜绝煤尘爆炸危险，可更加安全，可用磨煤喷粉机等设备直接喷送煤粉。可利用冶炼熔炉排出的尾气作为输送风穿过磨煤喷粉机，可对原煤进行烘干，可提高磨煤效率，同时可避免煤尘爆炸危险，可简化磨煤设备。特殊需要时，可向火道内同时输入气体燃料和煤粉燃料，使冶炼熔炉使用混合燃料，可更利于提高炉温。炉室可设置活动密封点火孔，可用现有的点火枪点火，点火后将点火枪抽出，将点火孔用密封螺栓密封即可。可以使用气体燃料点火，使用煤粉时可以先使用气体燃料点火，当温度达到一定程度时再供给煤粉。可利用进气道设置点火孔，点火孔可同时作为观火孔使用，可设置玻璃片更方便观察。可采用红外线测温仪、热电偶等测温装置，可与电脑等装置配合自动控制窑炉温度。

炉室9设加热室10和熔炼室11，加热室10下部连通熔炼室11。炉室可根据具体情况选用不同的耐火材料，炉室内部用耐火砖砌成，冶炼熔炉可定期大修，大修时可以将内壁耐火材料修补、更换。炉室9内腔可制成圆桶状，炉室9高度可根据物料的品类、颗粒大小、炉室9的内径大小等来定。炉室可以设置成上细下粗的结构，可使物料更顺畅的沉降，炉室也可设置成上下一样粗的结构，可以使建造简化。炉室内腔也可做成方桶形，缺点是不利于炉内实现热平衡，容易造成气流死角，不易形成涡流，一般不采用。炉室可用铁板密封，外围设混凝土或钢结构支架牢固，可更好的提高炉室密封性和强度。加热室炉壁可增设保温材料层增加保温效果，可用耐火保温砖、耐高温岩棉，外部用铁板密封。熔炼室炉壁可设冷却装置，可采用空冷或水冷，熔炼室底部可采用高炉炉底结构设置，可采用高炉炉底冷却方法，可设置空冷装置；熔炼室侧壁外壁可以设置冷却装置，可更好的提高炉壳强度，提高炉壁承压能力，可采用空冷，可用冶炼熔炉尾气作为冷却风，可将熔炼室底部和周围设置成风箱，风箱内用钢结构设支架，形成多条风道，利用钢结构更好的加固炉壁，利用钢结构更好的散热，冷却风从风箱下部进入风箱，从风箱上部抽出，可作为助燃风吹入炉内，可更充分的利用热量。冷却风可以沿风箱横截面切线方向吹入，可在风箱内形成环形气流，可延长气流运动距离，可更好的采集热量。加热室10高度与加热室内径的比例可以选择1∶0.382，加热室10高度与熔炼室11高度的比例可以选择1∶1或1∶0.618之间，选择1∶0.618的比例可使加热室高度增加，可更充分的利用余热，缺点是增加炉室造价，增加风机阻力。加热室10和熔炼室11可以依据顶部火道为分界线，顶部火道上方为加热室。炉室外部设置操作平台，可以多个炉室并排设置，实现多个冶炼熔炉并排安装，可节省空间，可共用某些设备，将平台连接起来，可更方便操作，更节省材料，可更好的提高整体结构强度。

加热室10上部设置加热室进料口14。可在进料口6上方设置料斗，利用上料装置向料斗内加入物料，利用物料实现进料口密封。可用提升机、输送带等上料，可将料斗封闭，可避免加料时飞灰。

加热室10上部设置加热室出气口15。可在加热室出气口15周围设置环形探出梁，环形探出梁下方的加热室侧壁上设加热室出气口，加热室出气口连接引风机。加热室内径过大时可设置一道或多道交叉横梁形成十字交叉或网状交叉，交叉横梁和环形探出梁可以阻挡物料沉降，在交叉横梁和环形探出梁下方形成空隙，形成气流通道，使废气更好地被引风机吸走。将引风机排出的尾气进行处理后排入大气，可更加环保。引风机可使进料口处形成负压，使加料时不会飞灰，可更加环保。引风机连接尾气处理装置，尾气处理装置可以对尾气除尘、脱硫等，也可以利用尾气制酸、提取化学物质、收集二氧化碳、提取气体卤化物等，脱除的粉尘重新加入加热室即可。为更充分的利用热量，废气可以再通过空气预热器排入大气，助燃气体通过空气预热器后进入气体输送装置，气体输送装置向炉室供给加热过的气体，可以进一步提高热能利用率。

熔炼室11下部设置熔炼室出料口6，可在熔炼室11下部侧壁上设置熔炼室出料口6，在熔炼室底部底部周围开设多个熔炼室出料口，轮流打开熔炼室出料口出料，可以避免高熔点物质颗粒在熔炼室底部沉积。熔炼室底部可做成倾斜状，使熔液更顺畅的流出，避免高熔点物质颗粒在熔炼室底部沉积。熔炼室出料口6可用塞棒、炮泥等堵塞，可设置泥炮和开口机，出料时用开口机打开熔炼室出料口6即可。设置多个熔炼室出料口轮换放熔液，用炮泥堵塞熔炼室出料口实现熔炼室出料口修补，可避免高温熔液对熔炼室出料口的侵蚀。熔炼室出料口6下方可设流道、转运包等将熔液转移，可加大流道深度和长度，在流道内形成沉淀槽，将贵重金属合金沉淀回收，流道上方可密封，避免熔液与空气接触，避免污染环境。

环绕熔炼室11内壁至少设置一条火道16，火道16侧壁至少设置一条进气道17，进气道17与火道16连通。可设置多条进气道，利用进气道向炉室内送入气体。利用风机对气流加压，使气流冲进火道内。可根据需要在熔炼室内壁上间隔一定距离水平设置多条火道16，火道上方炉壁凸出可以阻挡物料垂直沉降，可在火道上方炉壁下方形成空隙，可利用该空隙形成火道16。火道上方炉壁上方设置成斜面或台阶状，可使物料更顺畅的沉降。火道上方炉壁可以用异型砖或加长耐火砖砌成，火道上方炉壁的凸出长度可根据耐火材料的抗折能力和炉室内经尺寸等具体确定，火道上方炉壁凸出长度不要过长，避免耐火材料断裂，通常情况下凸出长度可采用100mm-1000mm。火道之间可以间隔一定距离，火道相互之间平行设置，可加长高温带，使物料更好的受热，使料柱外周形成高温反应区，使料柱被不断地从外围熔化，可提高反应速度，提高窑炉效率，杜绝棚料事故，使窑炉更稳定的运行。可使冶炼熔炉内径做得很大，可使冶炼熔炉产能大幅提高，产能可超过现有的所有大型高炉产能。

本发明实施例之一的结构是：在主体结构基础上，熔炼室11内腔横截面呈圆形，进气道17沿熔炼室11内腔横截面切线方向设置。进气道17下方设置燃料管25，燃料管25沿熔炼室11内腔横截面径向连接火道16。熔炼室11炉壁内设多个冷却风道26。环绕加热室10内壁平行设置多道探出体19。

本实施例熔炼室11内腔横截面呈圆形，进气道17沿熔炼室11内腔横截面切线方向设置。熔炼室11内腔横截面呈圆形，可使熔炼室11热对流更平衡。燃料管口位置低于进气道17，可使火道上方炉壁处不行成燃料混合气，可更好的利用气流冷却火道上方炉壁。进气道17沿熔炼室11内腔横截面切线方向设置，可使气流在熔炼室11内形成涡流，有利于气流运动。可使火道内形成一个从外围到中心转速递增的涡流，使燃料在火道内更充分的燃烧，从外围到中心转速递增的涡流使气流向涡流中心汇聚，使热气流更好地对物料加热，使物料更好、更快的受热，可加快热还原反应速度，每个火道均形成一个火环，切割舔蚀料柱。涡流内气流受炉壁影响，越远离炉壁，气流运动速度越快，气流内粒子相互之间的相对运动速度越快，粒子相互之间的摩擦越大，使燃料燃烧反应速度越快，使该区域温度越高，该区域的粒子最终撞到了位于涡流中心的矿料，直接将热量传递给了矿料。气流内粒子都在远离炉壁，致使炉壁处温度大大降低，大大减轻了炉壁的烧损，可提高炉内热还原反应区的温度。

本实施例进气道17下方设置燃料管25，燃料管25沿熔炼室11内腔横截面径向连接火道16。使用煤粉作燃料时，燃料管25需采用耐高温耐磨材料，可采用多种材质的陶瓷管(高铝陶瓷管、碳化硅管、刚玉管等)，进气道17下方设置燃料管25，燃料管管口位置低于进气道出气口位置，可使火道上方炉壁处不形成燃料混合气，可更好的利用气流对火道上方炉壁实现冷却，避免火道上方炉壁超温造成烧损。可在进气道17出气口设置耐高温管道，耐高温管道出气端沿熔炼室11内腔横截面切向探入火道16内，可更好地避免火道侧壁挂焦。切向气流与径向气流一个在上一个在下，上下交叉混合，可在火道内形成一层薄薄的混合气层，可使燃料在混合气层内快速混合、快速燃烧，使火道内形成一层薄薄的圆环片状高温区，该高温区舔蚀切割料柱，使该高温区内矿料发生高温热还原反应。设置多条燃料管，使火道侧壁形成并排状或蜂窝状喷燃料口，可更好地降低火道侧壁炉壁温度，避免火道侧壁炉壁挂焦。燃料管出气端探入火道内可更好地避免燃料输送管道口结焦堵塞，更好地避免火道侧壁挂焦。

熔炼室11炉壁内设多个冷却风道26。冷却风道26可更好地实现炉内壁表面空冷，可实现炉壁耐火材料冷却，可提高耐火材料强度，避免耐火材料受高温影响造成承重能力下降。可采用冶炼熔炉尾气作为冷却风，可不必考虑冷却风流量过量，可使冷却风在炉内实现闭式循环，不增加尾气排放量，可实现炉壁可控冷却，将冶炼熔炉尾气采集余热后作为冷却风可增加冷却效果。炉壁可用多孔砖砌成，在多孔砖内设置众多沿熔炼室内腔横截面径向排列的蜂窝状细小冷却风道，利用这些细小冷却风道吹入冷却风，可在炉内壁表面形成进风口，在炉内壁表面形成气幕保护层，可更好地避免炉壁烧损，大大延长窑炉使用寿命。可以沿熔炼室11内腔横截面径向紧贴火道16上方炉壁设置多条高压进气管，向火道上方炉壁喷气，可在火道上方炉壁处形成保护气体层，利用气流冷却火道上方炉壁，避免火道上方炉壁超温造成烧损。也可在磊砌耐火砖时留出砖缝，直接用耐火砖缝作为冷却风道26，可简化结构。

本实施例环绕加热室10内壁平行设置多道探出体19。探出体19可用加长耐火砖砌成环带状，探出长度50mm-200mm即可，探出体19上部可设置成斜面，有利于物料沉降，避免物料沉积。设置多道探出体19，每道探出体19相互之间的上下间隔距离根据需要具体设定。探出体19可以更好的切断热气流沿加热室内壁直线上升，避免热气流在加热室内壁处形成热风隧道，可使物料更好的受热。探出体19可以阻挡物料垂直沉降，探出体19下方可以形成空隙，可减轻料柱周围的上行气流阻力，可使气流沿料柱周围均匀上升。

本实施例可以炼铁、炼铜、冶炼各种金属、铸造，可以生产玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等。炼铁时不用焦炭，可直接用煤粉进行炼铁，可取代高炉，可对高炉进行改造。生产中可直接将熔液运走进行精炼或直接应用。可在熔炼室出料口外设置流道，可加大流道深度和长度，在流道内形成沉淀槽，将贵重金属合金沉淀回收。流道上方可密封，避免熔液与空气接触，避免污染环境。

本实施例涡流转速越快，涡流中心温度越高，涡流外围温度越低。涡流燃烧实现了能量的汇聚，在涡流内创造出了高温环境。涡流燃烧温度可控，可以大幅提高炉温。可通过提高气流速度进一步提高涡流内温度，降低炉壁温度。涡流内大幅提温时，涡流内的某些区域温度可达到2300度以上，甚至可出现更高的温度，可形成位置不断漂移的高温集中区域，该区域靠近矿料，使矿料在高温下快速发生热还原反应，使矿料表面形成气流高速运动的反应膜。在高温环境下，一氧化碳分子运动最活跃，可以快速脱离反应区，致使碳元素与氧的亲和势大于所有金属、类金属元素，使碳元素可以与所有金属氧化物、类金属氧化物发生热还原反应，在氧元素相对充足、活跃的环境下，难以形成碳化物，最终还原出多种金属、类金属。金属、类金属反应后生成的熔液和汽化物内高熔点物质含量很低，汽化物蒸发，受到周围冷却风影响，迅速凝结成熔液。高温熔液流下，受到周围冷却风影响，温度快速下降，熔液温度完全可以控制在合适的范围内，对炉壁不会产生不良影响。涡流边缘区域温度相对较低，完全在耐火材料承受范围内。

本实施例热能通过辐射传递到火道内壁后，被不断吹入火道的气流带走，使火道内壁温度不会很高，热对流的传热方向与气流运动方向同向，热传导的传热速度远远低于气流运动速度，所以热量不断地被吹入火道的气流带走，带入涡流中心，使火道内壁保持相对较低的温度。传统窑炉炉壁冷却一般都采用外壁冷却，通过炉壁传递热量，实现热平衡，造成了大量的能量损耗，也造成了炉壁的烧损，受材料限制使炉内无法实现更高的温度。本发明冶炼熔炉实现了炉壁的内壁表面冷却，避免了能量损耗，避免了炉壁表面烧损，解决了高温环境的创造和控制难题，解决了炉体材料问题。

本实施例冶炼时，可利用高温直接将矿料还原、熔化，可不再使用造渣剂，可进一步提高生产效率，大大提高合金收得率。可以直接还原硅、铝、钛、镁、铍、锂等元素，获得硅、铝、钛、镁、铍、锂金属合金，可采用比重法直接分离各种金属合金，再通过其它的精炼方法即可得到所需金属或合金。可以将矿料中的所有金属、类金属都还原出来，可充分利用资源，大大提高经济效益，可直接将炉渣变废为宝，避免炉渣污染环境。生产中可将浮渣重新装炉继续熔炼，可处理炉渣，基本不再产生炉渣。

本实施例可直接向炉内吹入纯氧，实现纯氧燃烧，实现纯氧熔炼，可进一步提高炉温，可大大降低气体带走热量，更加节能，大大减少氮氧化物、氮化物产生。可直接收集二氧化碳，利用尾气提取化学成份、气体卤化物、制酸等，可大大降低污染，实现清洁排放。

本实施例可使用多种矿料冶炼多种金属或合金，可以直接对各种矿物进行冶炼，可得到各种合金。将各种矿物按比例混配后冶炼，可得到更多种类的合金，这些合金可以直接应用，使合金生产一步到位，可带来材料工业的革命，使各种合金材料变得非常廉价。

本实施例可实现火法炼铝，可直接用铝土矿、铝矾土、铝质岩、粘土、沙石或土等炼制铝合金、工业硅、铁合金等，可根据需要调配好原料，直接炼制所需的合金，该铝合金中含有钛、镁、硅、铍等元素，可大大提高铝合金材质，大大提高铝合金强度、硬度、表面光度、材料耐腐蚀性。可大量生产廉价的铝合金，铝合金材料来源更广泛，资源储量更充足，可用铝合金取代钢铁。熔炼生产时，将熔液转移到精炼包，沉降分离即可获得铁合金、铝合金。硅、铝、铁、镁、钛是广量元素，在各种矿物中储量丰富，可利用多种矿物炼制出铝合金、铁合金，可在冶炼主金属的同时炼制出副产品：铝合金，铁合金、工业硅、轻质金属合金和贵重金属合金。

本实施例可实现火法炼硅，可直接用石英砂、沙石或土等炼制金属硅，可直接开发利用沙漠作为矿产资源。可在冶炼硅的同时冶炼出多种合金、各种贵重金属，可大大提高金属硅产量，大大降低能耗，降低金属硅成本，可使金属硅成为一种比钢铁还便宜的重要材料，使金属硅在各种材料中得到广泛应用，可带来材料工业革命。在铝合金门窗材料或铝合金表面装饰材料中大量添加硅，可大大提高铝合金硬度、光度和耐腐蚀性，使铝合金更美观。可以用硅更多的取代铝，硅资源储量最丰富，冶炼成本更低，本发明冶炼熔炉大量应用后，可以大量开发硅的应用范围和应用量，可用硅铝铁钙钠钾镁钛等元素的多元合金作为结构材料、筋材、板材，可大大提高使用寿命，大大减少钢铁用量。

本发明实施例之二的结构是：在以上实施例的结构基础上，探出体19内设置多个烟气通道23。

本实施例可更好的使烟气上行，探出体19可用耐火砖交错垒砌，耐火砖之间可以留出缝隙形成烟气通道23。垒砌方法如下：第一层耐火砖从炉内壁探出50mm-200mm，耐火砖间留出缝隙，第二层耐火砖与炉内壁平齐，第三层耐火砖从炉内壁探出50mm-200mm，耐火砖间留出缝隙，该缝隙与第一层耐火砖之间的缝隙上下交错排列，可避免粉料沿缝隙漏下，第一层耐火砖与第三层耐火砖之间形成横向通道，层间耐火砖之间形成竖向烟气通道，横向通道与竖向烟气通道形成贯通，使炉壁形成一个紧贴炉壁的网状通道，使废气更顺畅的沿料柱周围上行排出。本实施例冶炼熔炉可使废气更顺畅的排出。

本发明实施例之三的结构是：在以上实施例的结构基础上，火道上方炉壁内设置气液通道36。

本实施例可设置多个气液通道，气液通道可用异型砖制成，气液通道上方设置棚盖，避免矿料沿通道漏下即可。气液通道也可用耐火砖砌成，可将耐火砖交错搭建，形成阶梯状倾斜通道，可避免矿料沿通道漏下，气液通道可使液态熔液顺畅的流下，可更好地实现固液分离，可提高粘稠熔液的沉降能力，避免冻炉发生。气液通道可使部分热气流沿气液通道上行，可降低炉内压力，可降低耐材烧损，提高炉壁安全，可大大降低炉壁厚度，大大降低炉体造价。

本实施例冶炼镍铁或铬铁时，可使粘稠熔液顺畅流下，可解决矿料中铬等高熔点物质含量过高时的冶炼难题，杜绝冻炉、棚炉事故发生。可更好地使料柱外周形成烟气通道，使烟气可以沿料柱外周向上运动，使冶炼熔炉正常工作。可直接使用粉末状原料，可不考虑料柱通透性。

本发明实施例之四的结构是：在以上实施例的结构基础上，环绕加热室10内壁设置多道集流槽20，集流槽20连通集流槽出料口21。

本实施例在加热室10内壁上间隔一定垂直距离设置多道集流槽20，集流槽20可用耐温不锈钢焊成或异型耐火砖砌成，熔炼温度较高时，可以利用集流槽20收集到挥发性或沸点较低的物质，沸点较低的物质在熔炼室的高温下蒸发成气体，气体沿着料柱周围上行，温度逐渐下降，气体冷凝成液体，液体沿炉壁流下，流入集流槽20内收集起来，间隔一定时间，打开集流槽出料口21将液体放出。不同高度的集流槽，可收集到不同沸点的物质，将这些物质进行蒸馏、分馏、分离、萃取、提纯等可获得多种有用化合物，可提取到多种稀有物质。可将卤化物、卤素互化物分离出来，使加热室内壁不结瘤，使冶炼熔炉不产生矿渣。

本发明实施例之五的结构是：在以上实施例的结构基础上，对应熔炼室出料口6设置炉缸12，炉缸12设炉缸进料口1和炉缸出料口2。可利用炉缸分离熔液，分离浮渣，分离合金、吹炼降碳脱硫磷、精炼等，炉缸可根据需要选择不同的耐火材料建造，炉缸内壁可根据不同的需要设置一层相应材质的耐火材料保护层。炉缸也可用现有的转炉代替，缺点是造价高。

本实施例可在炉室周围设置多个炉缸，实现轮流作业，交替作业，轮流维护，保证正常生产。可在熔炼室出料口6下方设置炉缸12，可在炉缸上部、中部或下部设置多个炉缸出料口2。打开熔炼室出料口6使熔液、浮渣均流入炉缸内，直接从炉缸上部出料口排出浮渣和比重较轻的熔液。炉缸出料口2可用塞棒、炮泥等堵塞，炉缸出料口下方可设流道、转运包等将熔液等转移。

本实施例炉缸12可以设置多级炉缸，可使贵重元素在第一级炉缸底部沉淀，间隔一定时间，打开第一级炉缸下部出料口即可卸出贵重金属合金，将该合金进行精炼即可分离出多种贵重元素，贵重金属合金可运走进行二次精练。可在炼铁、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质，可更好地实现钢铁精炼。可提高生铁、铜、玻璃、陶瓷熔块等的纯度，降低放射源污染。可从第二级炉缸开始分成多级、多组炉缸，第一级炉缸也可用加深加长的流道式沉淀漕取代，第一级炉缸可做成沉淀槽型，使熔液不间断的从第一级炉缸流过，使贵重金属元素沉淀在第一级炉缸内，避免第一级炉缸底部熔液发生冻结。也可在炉室周围设置多个第一级炉缸，可实现第一级炉缸轮流维护，轮流作业。炉缸设吹炼装置，利用炉缸进行吹炼、脱硫磷、降碳，实现金属精练。可设置多级、多组炉缸，炉缸可设置成长方池形。

本实施例炼钢时，可取消转炉，可大大降低炼钢设备整体造价，可以使炼铁、炼钢同步作业。炉缸可以设置多组、多级炉缸，炉缸可用现有的炼钢转炉材料制造，设置内衬材料，可利用高炉喷涂修补设备对内衬材料进行快速修补。炉缸内设的吹炼装置可用现有的炼钢吹炼装置，可设置底吹、顶吹、侧吹等复吹装置，可通过吹炼装置吹入保护性气体进一步提高合金收得率。可利用顶部喷吹装置向炉缸中喷入各种造渣剂或合金调料等。可以设置底部喷吹装置，可在炉缸底部均匀设置多个喷嘴，可使铁水均匀翻滚，缩短炼钢时间。利用喷吹装置吹入O2、CO、碳粉或石灰等，可底喷也可顶喷，可缩短冶炼时间，改善脱硫、脱磷操作，提高金属和合金收的率。可设置检测装置，随时监测温度、气体成分、钢水成分等，更好的控制吹炼。特殊需要时，炉缸可以做得很大，可以超过平炉炼钢的单炉钢水产量，可使钢水材质更稳定一致，可生产更大的铸件。炉缸上部可设置盖板封闭起来，盖板可用长条耐火砖设置，耐火砖上部可设保温材料增加保温性，保温材料上部用铁板密封。通过炉缸进料口向炉缸内加入石灰等，在炉缸顶部设置维修口，平时密封，维护时打开。炉缸进料口可通过管道连接风机进气口，管道上设置风门，用风门来调节气流量，可在炉缸进料口上方设置吸管，利用吸管将吹炼时产生的废气吸走，送入风机即可。可使炉缸内产生的高温废气被吸入风机，废气被风机作为助燃风吹入上部火道内，进行高温无害化处理，使高温废气内携带的可燃物充分燃烧，使高温废气所携带的热量被利用，使炼钢产生的废气得到统一处理，避免废气直接排入大气，使炼钢生产过程更加环保。炼钢过程中产生的废渣漂在炉缸上部，钢水沉淀在炉缸下部，从炉缸底部放钢水，炼钢时可设置多级、多组炉缸实现多种合金精炼分离。

本实施例炼钢作业时：1、将浮渣、铁水、放入第一级炉缸，熔液达到一定水位时，浮渣、铁水从第一级炉缸上部出料口流出，流入第二级炉缸，贵重金属合金沉淀在第一级炉缸底部，第一级炉缸也可用加深加长的流道式沉淀漕取代。可在第二级炉缸中设置吹炼装置，铁水达到一定水位时，浮渣、比重较轻的熔液从第二级炉缸上部出料口流出，流入第三级炉缸。可在第三级炉缸中吹炼分离出铝硅钛镁等元素的合金，可炼出铝合金等，可在第三级炉缸内完成吹炼后，使熔液静置一段时间，利用沉降法分离各种合金。在炉缸底部设置炉缸出料口，用塞棒控制炉缸出料口，依次放出：铝合金、金属硅和轻质合金等，浮渣可回炉再次熔炼，可基本不产生矿渣，达到资源充分利用。2、第二级炉缸内铁水快要漫到炉缸上部出料口下沿时，停止放铁水。3、封堵对应该组炉缸的第一级炉缸上部出料口，打开另一个第一级炉缸上部出料口，向另一组炉缸开始放铁水。4、向第二级炉缸内加入石灰等，吹炼、脱氧、加入合金调料等直至完成吹炼。5、打开第二级炉缸下部出料口把钢水放出。6、钢水基本放完时，将渣水混合物放入旋转抬包，然后将第二级炉缸下部出料口封堵，将旋转抬包内渣水混合物重新倒入第二级炉缸内。如果渣水混合物较少时，可直接将第二级炉缸下部出料口带渣封堵，可更加省事。7、打开第一级炉缸上部出料口向第二级炉缸放入熔液进行下一轮吹炼。

本实施例冶炼其它金属时与炼钢作业程序大同小异，炉缸可设置多级炉缸，使熔液逐级流入各级炉缸，可对各种金属进行多级精炼，可利用炉缸进行吹炼，脱硫磷、降碳，实现金属精练。可利用沉降法自然沉降分离各种不同比重的合金，可获得铁合金、铝合金等。可在第一级炉缸内获得贵重金属合金，在第二级炉缸内获得铁合金，在第三级炉缸内获得多种合金，可在第三级炉缸内完成精炼后，利用沉降法分离各种合金，在炉缸底部设置炉缸出料口，用塞棒控制炉缸出料口，依次放出：铝合金、金属硅和轻质合金等。冶炼过程中产生的废气重新送入火道内高温处理后与尾气统一净化、处理、回收。冶炼过程中产生的浮渣重新加入冶炼熔炉再次熔炼，可基本不产生矿渣，达到资源充分利用。

本实施例生产陶瓷熔块、玻璃、泡花碱、熔化物料等时，炉缸内可设置倾斜出料通道，倾斜出料通道进料端设在炉缸中部或中下部，倾斜出料通道出料端高度与炉缸上沿几乎平齐，出料时使炉缸内熔液始终保持蓄满状态，使熔液在炉缸内可以完成各种复杂的熔融反应。在炉缸底部设置下部炉缸出料口，平时密封，停炉时打开将熔液全部放尽。生产陶瓷熔块、泡花碱等产品以及熔渣水淬处理时，炉缸出料口下方可设置水淬装置。生产矿渣棉时，炉缸出料口下方可设置喷吹或摔丝装置，可将熔液直接制成丝棉状。

本实施例可使用多种矿料冶炼多种金属或合金，可完成多种金属的吹炼，实现脱硫磷、降碳，可使吹炼过程中产生的高温废气被吹入火道内，进行高温无害化处理，使高温废气内携带的可燃物充分燃烧，使高温废气所携带的热量被利用，使吹炼产生的废气得到统一处理，使吹炼生产过程更加环保。可以设置多组、多级炉缸，可提取各种合金，可实现多级精练，可获得多种贵重金属合金、铁合金、铝合金、工业硅、轻质金属合金，可大大提高资源利用率。本实施例也可用于铸造，生产陶瓷熔块、玻璃、泡花碱、熔化物料等。

本发明实施例之六的结构是：在以上实施例的结构基础上，熔炼室下部设置环流槽37，环流槽37设置环流槽出料口38。

本实施例可使贵重金属元素在环流槽37内沉淀，间隔一定时间打开环流槽出料口38放出贵重金属溶液和沉淀物即可。环流槽37底部可设置成倾斜状，可使沉淀物顺畅流出，避免沉积造成堵塞。

本发明冶炼熔炉开炉时，首先对炉室进行烘炉，烘炉后点火，点火后逐渐加入物料。生产时，可以将矿料装入加热室，炉室点火后，向下部火道内喷入过量煤粉等，使下部火道内形成缺氧燃烧，形成大量的一氧化碳还原性气体，还原性气体、碳粒子与矿料发生热还原反应，熔液流出。调节好炉内温度，更好的调节好熔液温度，更好的调节热还原反应。向下部火道内喷入一定量的水蒸气，在炉内制造出一部分氢气和更多的一氧化碳，可提高熔炼速度。向上部火道内喷入少量煤粉，使上部火道内维持燃烧，同时形成过氧燃烧，使熔炼室内形成的煤气在熔炼室上部充分燃尽。最上方的火道内甚至可以不喷碳粉，只吹入氧气，可以使煤气充分燃尽。最底部火道也可以不喷燃料或少喷燃料，可吹入适量的冶炼熔炉尾气对熔液降温，可避免熔液温度过高造成耐火材料烧损。

本发明冶炼熔炉熔液可从熔炼室出料口流入转运包运走。可利用多级炉缸对熔液进行沉降法分离、吹炼，可分离、精炼出各种贵重金属合金、铁合金、铝合金、工业硅和轻质金属合金。这些合金可以直接应用，使合金生产可以一步到位，可带来材料工业的革命，可使各种合金材料变得非常廉价。可实现火法炼铝、火法炼硅。

本发明冶炼熔炉可直接用铁矿石进行铸造生产，可取代现有的高炉和冲天炉，可免去焦炭生产。可大大降低炼铁、炼钢、铸造成本。用本发明冶炼熔炉直接炼钢避免了铁水的搬运，可进一步节能，可使炼铁、炼钢同步进行，可进一步提高产量。可用铁矿石或铁矿粉直接铸造，可大大降低铸造成本。

本发明冶炼熔炉可使炼钢过程中产生的高温废气被高温处理，使废气中的有害成分进一步被处理，使废气中的可燃物二次燃烧，使废气携带的热量被充分利用，使炼钢过程更加节能、环保。

本发明冶炼熔炉可在炼铁、炼钢、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质，可更好地实现精炼，可带来材料革命。贵重金属合金可运走进行精练。

本发明冶炼熔炉可用垃圾作为矿料，可处理垃圾，可实现资源的循环利用。处理时可将垃圾在竖窑、回转窑或锅炉内纯氧燃烧烘干，将燃烧产生的尾气直接用风机送入上部火道内，将燃烧产生的灰渣装入本发明冶炼熔炉进行熔炼即可提炼出各种合金。整个过程没有二恶英、氮氧化物、硫化氢等有害气体排放，将热能充分利用，将垃圾提炼成各种有用合金，将尾气中的硫化物、卤化物等进行回收、处理利用。将各种建筑垃圾或矿料也采用此方法处理一下再装入冶炼熔炉冶炼，可避免二恶英等有害气体产生，可更加环保。

本发明冶炼熔炉可采用纯氧燃烧，大大减少氮氧化物排放，可以将二氧化碳回收利用，可更加环保，增加效益。随着技术进步，用分离技术将二氧化碳分离成碳和氧，可实现清洁排放，碳可以循环利用，用神奇的碳元素创造出纯净的多彩世界，用能量创造资源、实现资源的循环利用。

本发明冶炼熔炉也可采用现有的造渣熔炼工艺，可加入各种熔剂造渣，使用方法大同小异，只是降低了炉内反应区温度，缺点是造成资源浪费，降低综合经济效益，造成废渣、废气污染环境。

本发明冶炼熔炉中的各风机流量可以根据温度传感器来编排电脑程序，可在炉室内多个部位设置测温点，设置测温装置。可用变频技术控制风机风量和风压，可以电脑控制燃料流量，电脑控制加热室以及熔炼室温度，可使用电脑技术对设备进行微机化管理。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.冶炼熔炉，包括：气体输送装置(3)、管道(4)、阀门(5)和燃料供给装置(7)，其特征在于：炉室(9)设加热室(10)和熔炼室(11)，加热室(10)下部连通熔炼室(11)，加热室(10)上部设置加热室进料口(14)，加热室(10)上部设置加热室出气口(15)，熔炼室(11)下部设置熔炼室出料口(6)，环绕熔炼室(11)内壁至少设置一条火道(16)，火道(16)侧壁设置多条进气道(17)，进气道(17)与火道(16)连通。

2.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：熔炼室(11)内腔横截面呈圆形，进气道(17)沿熔炼室(11)内腔横截面切线方向设置。

3.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：进气道(17)下方设置燃料管(25)，燃料管(25)沿熔炼室(11)内腔横截面径向连接火道(16)。

4.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：熔炼室(11)炉壁内设多个冷却风道(26)。

5.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：环绕加热室(10)内壁平行设置多道探出体(19)。

6.根据权利要求5所述的冶炼熔炉，其特征在于：探出体(19)内设置多个烟气通道(23)。

7.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：火道上方炉壁内设置气液通道(36)。

8.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：环绕加热室(10)内壁设置多道集流槽(20)，集流槽(20)连通集流槽出料口(21)。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8任一项所述的冶炼熔炉，其特征在于：对应熔炼室出料口(6)设置炉缸(12)，炉缸(12)设炉缸进料口(1)和炉缸出料口(2)。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8任一项所述的冶炼熔炉，其特征在于：熔炼室下部设置环流槽(37)，环流槽(37)设置环流槽出料口(38)。

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