本發明涉及一種尾礦熔爐，尤其是一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐，特別適用于各種金屬及非金屬礦石火法熔融冶煉及工業垃圾低成本無害化處理領域。

背景技術：

在采礦、選礦過程中，目前技術還很難做到‘吃干榨凈’，或多或少留有尾礦殘渣，很多礦區多年來堆積的尾礦殘渣數量驚人，并且其中含有多種有毒的選礦藥劑，一個個巨型的污染源，存在著多種安全隱患；威脅著人們的生產、生活安全。然而尾礦殘渣并不是一無是處，其中所蘊含著巨大的有用的金屬或非金屬材料，只是從經濟效益方面分析得不償失而已；比如煤矸石，據統計目前全國各個煤礦產區煤矸石的堆積量已經超過200億噸，占用耕地堆積、自燃等弊病令企業和周邊居民束手無策；再比如鐵、鋁尾礦壩，揚塵、污染地下水源等等，因其品位較低，企業一味追求經濟效益而被囤積置放。

在這種大的背景環境下，各企業也積極想辦法為尾礦殘渣尋找處理方法，但因為處理成本較高且很難徹底處理干凈，從而挫傷了企業的積極性。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對上述問題，提出一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐，目的是能夠高收益、徹底、無害化處理尾礦殘渣，并且提取出其中有效成分，其余殘留物進而一步加工成微晶玻璃或纖維保溫材料，整個過程全物理化處理方式，并且采用蓄熱式加熱方式，能耗較低，從而為尾礦殘渣的高效益、徹底、無害化處理開拓出一條新思路。

為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案：一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐，包括依次豎直并列的兩個圓形燃燒筒、雙燃燒筒下部聯通的積液池、雙燃燒筒上部安裝的兩個旋流式蓄熱燃燒器、以及四通換向閥、點火燒嘴等附件；在積液池的底部和側壁留有兩個放液孔，燃燒筒的外壁依次是保溫層、隔熱層，最外圍是整個裝置的鋼結構殼體。

所述的燃燒筒具備一定的厚度，其材料為剛玉質的耐高溫、耐沖刷材料，保證在惡劣的工作環境中具有較長的使用壽命。

所述的積液池與燃燒筒下部連接，具有一定容積，其作用是積蓄燃燒筒內壁下流的高溫尾礦殘渣巖漿，積蓄后由于各種金屬液的比重較大，從而分層沉淀到底部，達到一定的量后從底部的金屬放液孔排出鑄錠；側壁的非金屬放液孔則是比重較輕的非金屬高溫巖漿放液孔，其作用是放出非金屬高溫巖漿，然后經過高速離心機甩成無機纖維或做成微晶玻璃板。

所述的旋流式蓄熱燃燒器，為中空柱狀腔體，腔體四周圍繞圓心均布通風孔，通風孔的進出口與腔體內壁形成30-65度角度，其作用是通過蓄熱體換熱后的熱空氣在進入腔體后高速旋轉，從而帶動粉狀尾礦殘渣在燃燒筒內壁由于離心力的作用而沉積并充分燃燒、熔融，進而熔融巖漿順著燃燒筒內壁下流并匯集進入積液池。

所述的旋流式蓄熱燃燒器，頂部安裝有點火燒嘴，其作用是提供熔融物料的熱源，在處理具有一定熱值的尾礦殘渣(如煤矸石)時，起到點火作用，如果尾礦殘渣本身的熱值達不到維持熔爐的正常工作溫度時，燃燒器開始工作，向熔爐內注入燃料以維持爐溫。

所述的四通換向閥安裝在旋流式蓄熱燃燒器的尾部，通過放置蓄熱材料的蓄熱箱體與燃燒器相連，其作用是通過一定時間的換向動作，改變空氣、煙氣的流向，從而將煙氣中所含的熱量積蓄在蓄熱體內，在下一個換向動作時再將蓄熱體內的熱量置換出去，減少熱損失，降低生產成本。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：連續、穩定性的液態排渣，燃料消耗低并且排放污染物小，使用成本低，比如說在礦物纖維制造領域，現有熔融技術均采用傳統的沖天爐工藝，原材料采用鋼渣，燃料采用焦炭，下部鼓風，直燃直排，生產過程中黑煙滾滾，排煙溫度有時高達一千多度，污染嚴重浪費驚人，成本居高不下，采用本發明以后，原材料利用一千多大卡熱值的煤矸石，產品成本僅為沖天爐工藝的三分之一，污染物排放完全達標，煙氣排放溫度降至一百攝氏度左右；再比如鐵礦尾渣，因含鐵量達不到傳統冶煉的標準而被堆積，采用本發明后，鐵礦尾渣中所含的氧化鐵在爐內高溫還原性氣氛下被直接冶煉為鐵液，剩余的比重較輕的非金屬高溫巖漿離心甩成礦物纖維，其產生的經濟效益甚至超過了鐵液；再比如黃金尾礦，多年來黃金的開采、提取模式是化學堆浸法，利用劇毒的氰化鈉將黃金浸出后，剩余的劇毒尾礦堆積封存，采用本發明后，尾礦中所含的金、銀、銅等有色金屬以銅硫合金的形態排出，剩余的比重較輕的非金屬高溫巖漿離心甩成礦物纖維，煙氣經過處理后達到標準排放，能耗是傳統火法冶煉的三分之一，不但處理了劇毒的黃金尾礦，而且還回收了有色金屬，制作了礦物纖維，產生了良好的社會和經濟效益。

附圖說明

圖1為一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐的結構示意圖；

圖2為一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐的側視及剖視結構示意圖；

圖3為旋流式蓄熱燃燒器的結構示意圖；

圖4為旋流式蓄熱燃燒器的俯視及剖視結構示意圖

附圖標記說明：1-助燃空氣入口；2-點火燒嘴；3-原料入口；4-四通換向閥；5-旋流式蓄熱燃燒器；6-燃燒器腔體；7-燃燒器通風孔；8-排煙口；9-燃料入口；10-蓄熱體腔；11-金屬放液孔；12-非金屬放液孔；13-積液池；14-燃燒筒；15-保溫層；16-隔熱層；17-鋼結構殼體。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的內容做進一步詳細說明。

實施例一：

請參閱圖一所示，一種雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐，包括依次豎直并列的兩個圓形燃燒筒14、雙燃燒筒下部聯通的積液池13、雙燃燒筒14上部安裝的兩個旋流式蓄熱燃燒器5、以及四通換向閥4、點火燒嘴2等附件；在積液池13的底部和側壁留有金屬放液孔11和非金屬放液孔12，燃燒筒的外壁依次是保溫層15、隔熱層16，最外圍是整個裝置的鋼結構殼體17。

所述的旋流式蓄熱燃燒器，頂部安裝有點火燒嘴2，其作用是提供熔融物料的熱源，在處理具有一定熱值的尾礦殘渣(如煤矸石)時，起到點火作用，如果尾礦殘渣本身的熱值達不到維持熔爐的正常工作溫度時，燃燒器開始工作，由燃料入口9向熔爐內注入燃料以維持爐溫；粉狀原料由原料入口3用高壓空氣帶入燃燒筒14。

請參閱圖3所示，旋流式蓄熱燃燒器5內部為中空柱狀燃燒器腔體6，腔體四周圍繞圓心均布燃燒器通風孔7，通風孔的進出口與腔體內壁形成30-65度角度，其作用是通過蓄熱體換熱后的熱空氣在進入腔體后高速旋轉，從而帶動粉狀尾礦殘渣在燃燒筒14內壁由于離心力的作用而沉積并充分燃燒、熔融，進而熔融巖漿順著燃燒筒14內壁下流并匯集進入積液池13。

四通換向閥4安裝在旋流式蓄熱燃燒器5的尾部，通過放置蓄熱材料的蓄熱體腔與燃燒器相連，其作用是通過一定時間的換向動作，改變空氣、煙氣的流向，配合原料入口3的控制閥門開合，使得兩個旋流式蓄熱燃燒器替換工作，即四通換向閥換向時，一個燃燒器進原料并工作燃燒，另一個切斷原料進入并排煙；一定時間后，四通換向閥動作換向，變為上一個工序中進原料工作的開始排煙，而上一個工序中排煙的開始進原料并工作燃燒，周而復始循環，從而將煙氣中所含的熱量積蓄在蓄熱體內，在下一個換向動作時再將蓄熱體內的熱量置換出去，減少熱損失，空氣由助燃空氣入口1進入，帶走蓄熱體的熱量后進入燃燒筒，煙氣則由排煙口8排放出去。

以下簡述本實施例雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐的工作過程：

一種適用于各種金屬及非金屬礦石火法熔融冶煉及工業垃圾低成本無害化處理領域的雙筒結構的蓄熱式尾礦熔爐，粉狀原料給入量每小時1.5-2噸，總高度4米，外部橢圓狀，寬度3.2米，厚度2米，上部安裝兩個旋流式蓄熱燃燒器5，燃燒器腔體6四周圍繞圓心均布燃燒器通風孔7，通風孔的進出口與腔體內壁錐度角a形成30度角度；在空載預熱時，常溫空氣由助燃空氣入口1進入四通換向閥4的一側通道，與這一側通道相連的燃燒器點火燒嘴2開始工作點火，同時燃料由這一側燃料入口9進入燃燒器腔體6開始燃燒預熱爐膛，與此同時，另一側的燃料關閉，產生的高溫煙氣進入另一側燃燒器和蓄熱腔體，被吸熱的低溫煙氣由四通換向閥4的另一側通道經排煙口8排放出去；一定時間后，四通換向閥動作換向，變為上一個工序中工作燃燒的開始排煙蓄熱并關閉燃料，而上一個工序中排煙蓄熱的開始進入燃料和空氣并工作燃燒，開始迅速預熱爐膛；當爐膛溫度升至1400℃以上時，指令打開原料放料閥，粉狀鐵礦尾渣原料由原料入口3用高壓空氣帶入燃燒器腔體6，由于經過蓄熱體腔10內放置的蓄熱體放熱的空氣溫度高達1300℃以上，原料迅速熔融，并形成小的液態料滴，隨著通過燃燒器通風孔7的高溫旋轉氣流下降到一側的燃燒筒14內，由于高速離心力的作用而粘附在燃燒筒的內壁，在重力作用下流入積液池13匯集、沉淀分層，此時另一側的燃料、原料關閉，燃燒器執行排煙任務并且積蓄熱量以待四通換向閥換向后工作。

隨著粉狀原料不斷熔融，巖漿積蓄到一定高度后，金屬液由于比重大而沉淀在積液池13底部，每隔一段時間由金屬放液孔11排出鑄錠，非金屬液比重較輕，源源不斷地由非金屬放液孔12排出，進而經過高速離心機甩成無機纖維或做成微晶玻璃板。

實施例二：

請參閱圖4所示，燒器通風孔7的進出口與燃燒器腔體6內壁錐度角a形成45度角度，原料變為低熱值的煤矸石粉，預熱爐膛溫度至800℃時，指令打開原料放料閥，粉狀煤矸石由進入燃燒器腔體6，由于經過蓄熱體腔10內放置的蓄熱體放熱的空氣溫度高達700℃以上，煤矸石粉迅速燃燒、熔融，由于高速離心力的作用而粘附在燃燒筒的內壁并下流至積液池13匯集，由于煤矸石粉自身帶有熱值，所以只需要補充很少的燃料即可維持所需爐溫，形成的熔巖巖漿經非金屬放液孔12排出，進而經過高速離心機甩成無機纖維或做成微晶玻璃板。

本實施例處理其它尾礦殘渣方式與爐體結構與實施例一相同，在此不再詳述。

上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。