2.6熔炼技术-闪速炉熔炼技术(1)[23页]

上升烟道是闪速炉中夹带着渣粒、烟 尘高温烟气的排出通道。
对上升烟道结构上的要求是：防止熔 体粘附而堵塞烟气通道；尽量减少沉 淀池的辐射热损失。
上升烟道有垂直圆形(如犹他闪速炉 等)、椭圆形(如希达尔哥闪速炉)和断 面为长方形的倾斜形(东予、佐贺关、 金隆、贵冶等)。上升烟道壁一般不 设冷却。
获得工业应用的闪速炉有加拿大国际 镍公司的因科(氧气)闪速炉和芬兰奥 托昆普公司的奥托昆普闪速炉
奥托昆普闪速炉，是一种直立的U型炉，包括垂 直的反应塔、水平的沉淀池和垂直的上升烟道
干燥的铜精矿和石英熔剂与精矿喷嘴内的富氧 空气或预热空气混合并从上向下喷入炉内，使 炉料悬浮并充满于整个反应塔中，当达到操作 温度时，立即着火燃烧。
这种喷嘴是芬兰奥托昆普公司研制成功的， 结构示意如图 2-54所示。该喷嘴不是文
丘里管型而是倒锥型，由壳体、料管、风 管、混合室等组成。炉料从中央料管流入 混合室，富氧空气则从窄气管以一定的速 度喷入混合室内，精矿与空气在此处进行 充分的混合。混合室呈圆筒型，其底部在 喷嘴的最下端与闪速炉顶相接。在精矿喷 嘴中心安装一根小管，其端部设有锥形喷 头，喷头周围分布有直径3.5mm的许多
铜锍和炉渣在沉淀池中储存并澄清分离；夹带 烟尘的高温烟气(达1400℃左右)经沉淀池进入
上升烟道，因此沉淀池的结构必须能够防止熔 体渗漏，同时有利于保护炉衬。
沉淀池顶一般为平吊挂顶或拱吊挂顶。
沉淀池位于反应塔正下方部位的侧墙，可以看 作是反应塔的延长。这一部位热负荷较高，而 且沿着砖的表面往下流的高温熔体量很大。因 此，这一部位很容易被侵蚀，目前，一般在砖 体内插入水平铜水套冷却，有的冶炼厂水套与 铜管并用，构成立体冷却（如金隆公司、贵冶 厂等)，而且水平水套的层数越来越多，
由于高温火焰和含尘烟气的冲刷， 闪速炉反应塔与沉淀池及沉淀池与 上升烟道的连接部都易遭到破坏。 为提高这些部位的寿命，必须提高 其冷却强度。
连接部的结构比较复杂，各厂也不 尽相同，主要结构有：不定形耐火 材料中埋设水铜管，“L”形水套结 构，“T”形水套结构(图 2-51)， 倒“F形水套结构(图 2-52)等
这种喷嘴运用了全新的精矿散射方式，在 精矿溜管出口处安置了一个大散射锥，以 便给下落的精矿颗粒一个水平吹力，使之 与空气更好混合。另外喷嘴锥由文丘里型 改为漏斗形。
1、闪速炉的外形结构尺寸
贵溪冶炼厂奥托昆普闪速炉的外形结构如 图
贵冶闪速炉的主要结构特点：反应 塔顶为平斜结合拱顶，沉淀池为吊 挂拱顶，上升烟道为吊挂顶，由平 顶和斜顶组成；反应塔壁立体冷却， 反应塔与沉淀池的连接部为直筒形。 我国金隆公司闪速炉结构同贵冶闪 速炉相似。
反应塔顶有拱顶和平吊挂顶两种结 构，拱顶又有球拱顶(如汉堡冶炼厂、 韦尔瓦冶炼厂等)和平斜结合顶(金隆 公司、贵冶等)，
闪速熔炼生产能力已达到，甚至超过世 界矿铜产量的50％，某些超大型的闪速 炉厂家十年前仅有10多万吨的年产量， 如今已达30～40多万吨。
将精矿和熔剂用工业氧或富氧空气或 预热空气喷入专门设计的闪速炉中， 使硫化精矿悬浮在氧化气氛中，通过 精矿中部分硫和铁的氧化以获得熔炼 温度实现闪速熔炼，完成焙烧与熔炼 反应。
烟气通过上升烟道排出。 放出的铜锍由溜槽流入铜锍包子并由吊车装入
转炉吹炼，炉渣通过溜槽进入贫化炉处理，或 经磨浮法处理以回收渣中的大部分铜。
奥托昆普闪速炉由反应塔、沉淀池和上升 烟道三部分组成，内衬耐火材料。最初的 闪速炉耐火材料因没有冷却装置，其寿命 仅8周左右。随着水冷的应用，闪速炉炉 期已达10年左右
小孔。压缩空气由中间小管通入，尔后从 小孔沿水平方向喷出，将精矿粉迅速吹散 到整个反应塔内。
中央喷射扩散型精矿喷嘴是20世纪70年
代后期开始应用的，经过不断的改进，已
1-重油喷嘴；2-氧气 管；3-固定件；4-吊 杆；5-精矿溜管；6调节衬套；7-精矿 喷嘴本体；8-风速 调节装置；9-文丘 里状收缩部；10-精 矿喷嘴圆锥；11-精 矿分散锥；12-送风 管
精矿中的铁和硫与空气中的氧的放热反应提供 熔炼所需的全部热量(当热量不足时喷油补充)。 精矿中的有色金属硫化物熔化生成铜锍，氧化 亚铁和石英熔剂反应生成炉渣。
燃烧气体中的熔融颗粒在气体从反应塔中以 90°角拐入水平的沉淀池炉膛时从烟气中分离 出来落人沉淀池内，进而完成造锍和造渣反应， 并澄清分层，铜锍和炉渣分别由放锍口和放渣 口排出。
文丘里型精矿喷嘴
1-重油喷嘴；2-精矿溜管；3-送风管；4-精矿 喷嘴本体；5-文丘里状收缩部；6-精矿分散锥 ；7-精矿喷嘴圆锥
精矿喷嘴本体4下部有文丘里状收缩部5， 收缩部下面是逐渐扩大的圆锥7。精矿喷 嘴中心设置有精矿溜管2，溜管的前端比
文丘里状收缩部的下方稍突出一点。一支 重油喷嘴1自精矿溜管的中心贯通而下，
自从1949年芬兰第一座奥托昆普闪速炉和 1953年加拿大国际镍公司因科闪速炉工业 应用50多年来，闪速熔炼已发展为：
不仅可以作铜精矿的熔炼， 而且可以作镍和铅的熔炼； 在熔炼产物方面， 不仅可生产出高品位的金属锍， 甚至可生产出粗铜。
在生产过程控制方面，使用了计算机在线控 制
在工艺介质方面，由原来的使用中高温空气 熔炼，已发展为如今的常温富氧甚至纯工业 氧的熔炼。
拱顶密封性好，漏顶密封性较差，但可以在炉子 热态下更换部分砖体。随着富氧浓 度、下矿装入量和反应塔热负荷的 提高，越来越多的冶炼厂采用吊挂 顶改造拱顶。
(2)反应塔壁
反应塔壁使用优质耐火材料，并采用水冷 却系统，冷却强度不断提高，形成了各自 不同的反应塔结构特征。
精矿溜管外壁设有水冷铜管，并用耐火混 凝土保护。整个精矿溜管还可以在喷嘴内 上下移动调节速度。
文丘里型精矿喷嘴是利用文丘里管形状产 生紊流，促使空气和颗粒混合，故这种喷 嘴只适用于空气或低浓度富氧空气闪速熔 炼
1-加料管(2根)；2-压缩空气管；3-支风管(6根)；4-环形 风管；5-反应塔顶；6-喷头
在闪速炉精矿喷嘴的研制发展方面，更
是经历了革命性的变化，对于基本上同
一大小的炉体，仅仅由于精矿喷嘴的优 化，就可以使闪速炉的生产能力提高3～ 4倍。特别是由于精矿喷嘴的发展和水冷 金属构件的完善，闪速炉寿命可高达10 年。
到1999年的不完全统计，全世界有27个 国家已建成和将建设的闪速炉共56座， 其中奥托昆普型炼铜炉41台炼镍炉7台、 处理黄铁矿炉一台、Inco型炼铜炉7台。
其前端一直通到圆锥出口附近。在精矿溜 管出口下方的重油喷嘴上设置有分散精矿 的分散锥6。反应用空气从送风管3供入，
在文丘里收缩部增加速度，与精矿粉混合 后吹入反应塔内。
喷嘴下部设置分散锥是为了使炉料分散更 好，与空气的混合更均匀。而喷嘴中心安 装重油烧嘴，有利于控制反应塔内部的温 度。有些冶炼厂使用的预热空气温度高 (800℃)，为了防止精矿在喷嘴内烧结，