礦石的方法，所述方法包括如下步驟:造煉，將礦石破碎后再進(jìn)行造煉，形成固體顆粒作為原料；加熱，反應(yīng)開始前，燃?xì)馔ㄟ^燃燒頭與助燃劑混合燃燒以對(duì)所述反應(yīng)器的第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室進(jìn)行加熱；反應(yīng)，所述固體顆粒進(jìn)入第一反應(yīng)室后被從噴射拱上的噴流通道向上噴出的氣體托起而懸浮于所述第一反應(yīng)室發(fā)生第一步反應(yīng)，并且所述燃燒反應(yīng)和所述第一步反應(yīng)通過設(shè)置在所述燃燒室頂部的噴射拱彼此分隔開；和/或所述第一反應(yīng)室生成的中間產(chǎn)物通過上升氣流進(jìn)入第二反應(yīng)室并與從進(jìn)氣管進(jìn)入的原料氣體在高溫下發(fā)生第二步反應(yīng)，并且所述第一步反應(yīng)和所述第二步反應(yīng)通過所述第一反應(yīng)室向上的氣流與所述第二反應(yīng)室進(jìn)入的原料氣體形成穩(wěn)定的氣流界面彼此分隔開；產(chǎn)物收集和排渣，反應(yīng)完后的氣體產(chǎn)物和/或尾氣通過出口管導(dǎo)出爐外，反應(yīng)完后的固體產(chǎn)物和/或尾渣通過排渣管排出爐外。所述造煉可以被稱作原料準(zhǔn)備階段。所述造煉也可以被稱作制粒階段。所述第一反應(yīng)可以被稱作還原反應(yīng)。所述第一反應(yīng)也可以被稱作氧化反應(yīng)。所述第一反應(yīng)還可以被稱作催化反應(yīng)。所述第一反應(yīng)還可以被稱作置換反應(yīng)。所述第二反應(yīng)可以被稱作還原反應(yīng)。所述第二反應(yīng)也可以被稱作氧化反應(yīng)。所述第二反應(yīng)還可以被稱作催化反應(yīng)。
[0019]本發(fā)明提供的利用反應(yīng)器處理礦石的方法，還包括如下步驟:熔融物收集:第一步反應(yīng)和/或第二步反應(yīng)產(chǎn)生的熔融態(tài)物質(zhì)經(jīng)第一截流槽和/或第二截流槽收集。收集至截流槽的熔融態(tài)物質(zhì)由第一截流引出管和/或第二截流引出管導(dǎo)出爐外。
[0020]本發(fā)明提供的流化反應(yīng)器和使用該反應(yīng)器處理礦石的方法至少具有如下優(yōu)勢(shì):
[0021](I)本發(fā)明通過在燃燒室的頂部設(shè)置噴射拱結(jié)構(gòu)，通過噴射拱的噴流通道將燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫氣體噴射入第一反應(yīng)室，可使第一反應(yīng)室的礦石顆粒呈流化狀態(tài)，流化狀態(tài)的礦石顆粒更易于發(fā)生反應(yīng)；通過噴流通道噴入第一反應(yīng)室的高溫氣體流速較大，足以托起第一反應(yīng)室中的礦石顆粒；即使高溫高速氣流無法將部分較大的顆粒托起懸浮于第一反應(yīng)室，也可以通過噴射拱承受其重力，確保礦石顆粒在第一反應(yīng)室發(fā)生反應(yīng)。
[0022](2)本發(fā)明的反應(yīng)器僅有一個(gè)燃燒頭，通過在燃燒頭上均勻布置的噴孔，可使燃燒室內(nèi)的燃?xì)馀c助燃劑空氣混合均勻，燃燒形成短火焰，使得燃料充分燃燒。
[0023](3)本發(fā)明將二次進(jìn)氣管設(shè)置在第二反應(yīng)室，通過進(jìn)氣管進(jìn)入的原料氣體可與同高溫氣流上升的中間產(chǎn)物繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中將富氧空氣管布置在反應(yīng)器下方，難以和中間產(chǎn)物充分反應(yīng)的問題。
[0024](4)本發(fā)明在第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室的下部分別設(shè)置截流槽和截流引出管，通過截流槽將粘流在爐壁的熔融態(tài)物質(zhì)收集，再由截流引出管將收集的熔融態(tài)物質(zhì)導(dǎo)出爐夕卜，避免了熔融態(tài)物質(zhì)對(duì)排渣管造成堵塞。
[0025](5)本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中使用的耐火材料改為組合耐火材料層，不僅可以改善保溫效果，而且可以使保溫材料層的厚度大大降低，增大反應(yīng)器的可用空間。
[0026](6)本發(fā)明提供的流化反應(yīng)器和使用該反應(yīng)器處理礦石的方法適用于中、低品位礦石的綜合利用，克服了現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)設(shè)備落后造成的高能耗和環(huán)境污染的問題；本發(fā)明尤其對(duì)中、低品位礦石的反應(yīng)狀態(tài)及反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行控制，解決了物料出現(xiàn)熔融、結(jié)焦和堵塞的問題，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的流化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明的噴射拱的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明的燃燒頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；和
[0030]圖4是本發(fā)明的燃燒頭的噴孔位置布置示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記列表
[0032]1:反應(yīng)器10:燃燒室20:第一反應(yīng)室
[0033]30:第二反應(yīng)室40:外殼50:組合耐火材料層
[0034]11:噴射拱12:探測(cè)口13:空氣管
[0035]14:燃燒頭15:燃?xì)膺M(jìn)口管21:進(jìn)料管
[0036]22:第一截流槽23:第一截流引出管24:排渣管
[0037]31:出口管32:進(jìn)氣管33:第二截流槽
[0038]34:第二截流引出管111:噴流通道141:噴孔
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0040]圖1示出了一種流化反應(yīng)器I。如圖1所示，反應(yīng)器I至少具有燃燒室10和第一反應(yīng)室20。燃燒室10和第一反應(yīng)室20通過噴射拱11分隔開。噴射拱11設(shè)置在燃燒室10的頂部。燃燒室10內(nèi)經(jīng)燃燒產(chǎn)生的高溫氣體可以通過設(shè)置在噴射拱11上的噴流通道111噴射入第一反應(yīng)室20。噴射入第一反應(yīng)室20的高溫氣體可以用以將第一反應(yīng)室20的固體顆粒物料托起并進(jìn)行高溫加熱反應(yīng)。本發(fā)明提供的流化反應(yīng)器I通過在燃燒室10的頂部設(shè)置噴射拱11，通過噴射拱11的噴流通道111將燃燒室10內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫氣體噴射入第一反應(yīng)室20，噴入的高溫氣體溫度可高達(dá)1350°c左右，足以使第一反應(yīng)室20的礦石顆粒呈流化狀態(tài)。流化狀態(tài)的礦石顆粒更易于反應(yīng)的進(jìn)行。另外，與平面狀的氣體分布器相比，通過拱形的噴射拱11的高溫氣體流速較大，足以托起第一反應(yīng)室20中的礦石顆粒，確保礦石顆粒在第一反應(yīng)室20發(fā)生反應(yīng)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過氣體分布器的能量不足，難以將還原反應(yīng)區(qū)的礦石托起而均勻分散在整個(gè)還原區(qū)，使得進(jìn)入的礦石大多沉積在還原反應(yīng)區(qū)的中下部，還原效果不理想的問題。即使高溫高速氣流都無法將部分較大的顆粒托起懸浮于第一反應(yīng)室20，也可以通過噴射拱11承受其重力。拱形的噴射拱11較平面的分布器可以承受更重的固體顆粒，具有不易斷裂的優(yōu)勢(shì)。
[0041]圖2示出了本發(fā)明的噴射拱11的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。噴射拱11是由耐火材料制成的拱形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。噴射拱11制成拱形的優(yōu)勢(shì)在于:噴射拱11采用中間高四周低的方式，可使反應(yīng)完后落在噴射拱11上的殘?jiān)w粒滑向反應(yīng)器的排渣口而排出爐外，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。噴射拱11的拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了現(xiàn)有技術(shù)中殘?jiān)w粒堆積在反應(yīng)器中，造成反應(yīng)效率逐漸降低、反應(yīng)不能連續(xù)進(jìn)行的問題。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，噴流通道111均勻設(shè)置在噴射拱11中軸線附近的弧面上。僅將噴流通道111設(shè)置在噴射拱11的中軸線附近的弧面上，可以增大噴出氣體的流速。另外，在遠(yuǎn)離噴射拱11中軸線的弧面上未設(shè)置噴流通道111，也可使得滑向反應(yīng)器排渣口的殘?jiān)w粒順利排出爐外，避免殘?jiān)w粒落入噴流通道111而對(duì)其造成堵塞。噴流通道111的尺寸至少滿足燃燒室10內(nèi)燃料氣體膨脹后的氣體流速。噴流通道11的尺寸根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算，其尺寸大小至少滿足燃燒室10內(nèi)燃料氣體膨脹后的氣體流速，避免燃燒室10內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣體膨脹而造成安全事故。噴流通道111的尺寸還應(yīng)小于第一反應(yīng)室20內(nèi)礦石顆粒的尺寸，避免礦石顆粒對(duì)其造成堵塞。
[0042]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，反應(yīng)器I還具有第二反應(yīng)室30，如圖1所示。第一反應(yīng)室20經(jīng)加熱生成的中間產(chǎn)物可隨高溫氣流上升至第二反應(yīng)室30。中間產(chǎn)物與第二反應(yīng)室30進(jìn)入的原料氣體繼續(xù)進(jìn)行第二步高溫反應(yīng)。通過控制第一反應(yīng)室20上升的高溫氣流與第二反應(yīng)室30進(jìn)入的原料氣流以形成穩(wěn)定的氣流界面。氣流界面將第一反應(yīng)室20與第二反應(yīng)室30分隔開。本發(fā)明的反應(yīng)器I不僅適用于僅需一步反應(yīng)即可完成的工藝，也可適用于需要兩步及以上反應(yīng)才能完成的工藝。通過第一反應(yīng)室20上升的高溫氣流與第二反應(yīng)室30進(jìn)入的原料氣流以形成穩(wěn)定的氣流界面，可將第一反應(yīng)室20與第二反應(yīng)室30分隔開，使兩步反應(yīng)分別在兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間進(jìn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用導(dǎo)熱板將氧化區(qū)和還原區(qū)分開，造成熱量損失和氧化區(qū)不能得到足夠熱量的問題。
[0043]在700?1800°C的高溫下，礦石中的部分成分易形成熔融態(tài)物質(zhì)，如焦炭、硅石、磷礦石等。由于排渣口的溫度稍低于第一反應(yīng)室20和/或第二反應(yīng)室30的溫度，粘流在爐壁上的熔融態(tài)物質(zhì)下降至排渣口時(shí)，溫度的降低極易造成熔融態(tài)物質(zhì)結(jié)焦，進(jìn)而對(duì)排渣口造成堵塞。恪融態(tài)物質(zhì)易對(duì)排渣口造成堵塞，使得反應(yīng)不能連續(xù)進(jìn)行，也需要頻繁清洗反應(yīng)器的技術(shù)問題被本領(lǐng)域技術(shù)人員忽略，目前也還沒有較好的解決方案。再次參見圖1，第一反應(yīng)室20和第二反應(yīng)室30分別具有收集粘流在爐壁上的熔融態(tài)物質(zhì)的截流組件。截流組件分別設(shè)置于第一反應(yīng)室20和第二反應(yīng)室30的底部。將截流組件分別設(shè)置于第一反應(yīng)室20和第二反應(yīng)室30底部的原因是:由于反應(yīng)器I內(nèi)的第一反應(yīng)室20和第二反應(yīng)室30溫度不同，沿爐壁下流的熔融態(tài)物質(zhì)會(huì)隨溫度的改變而改變其狀態(tài)。若僅設(shè)置一個(gè)截流組件，不僅會(huì)增大截流組件的尺寸，還會(huì)造成導(dǎo)出熔融態(tài)物質(zhì)的流速減慢。更重要的是，設(shè)置一個(gè)截流組件不能將熔融態(tài)物質(zhì)及時(shí)收集。例如，若僅在第一反應(yīng)室20設(shè)置一個(gè)截流組件，在第二反應(yīng)室30的熔融態(tài)物質(zhì)流到第一反應(yīng)室20后可能成為凝固態(tài)而非熔融態(tài)，不能被截流組件收集，凝固態(tài)的物質(zhì)下落可能會(huì)造成排渣口的堵塞。反之，若僅在第二反應(yīng)室30設(shè)置一個(gè)截流組件，第一反應(yīng)室20產(chǎn)生的熔融態(tài)物質(zhì)也不能被截流組件即時(shí)收集，使得生成的產(chǎn)物雜質(zhì)較多。如圖1所示，截流組件包括至少一個(gè)第一截流槽22和第一截流引出管23，以及至少一個(gè)第二截流槽33和第二截流引出管34。第一截流槽22和第二截流槽33以徑向向內(nèi)突出的方式內(nèi)嵌于組合耐火材料層50 ο第一截流槽22和第二截流槽33沿爐壁設(shè)置成一圈環(huán)形。第一截流槽22和第二截流槽33的接口向上傾斜，粘流在爐壁的熔融態(tài)物質(zhì)向下流動(dòng)時(shí)可被第一截流槽22和第二截流槽33收集。第一截流引出管23和第二截流引出管34的開口向上傾斜。第一截流引出管23和第二截流引出管34