闪速炉反应塔局部热负荷过高处理实践

闪速炉熔炼法在生产应用过程中，满足了现代工 业对高效率、低能耗等方面的要求，且对环境的负面 影响较其它冶炼方法小，成为了铜冶炼的主流生产工 艺。闪速炉熔炼所用的精矿为含硫量高的黄铜矿、斑 铜矿及黄铁矿，在富氧环境下进行剧烈的氧化反应， 因而反应塔的热负荷高，能达到 １４６５ＭＪ／ｈ·ｍ３以上。 从目前的生产实践来看，反应塔热负荷分布不均是闪 速炼铜法一个较为常见的现象。一旦反应塔局部的 温度过高，为避免超出冷却元件的负荷，保障炉体的 安全，生产单位需要采取降低装入量甚至停炉等被动
图 ２ 佐贺关冶炼厂取样位置与粒子密度及温度分布曲线
精矿在进入风动溜槽后，溜槽的流态化风结合 示。会形成由未完全反应的精矿所组成的粘结，且
重力作用使精矿形成切向等高料层，到达精矿喷嘴 随着时间的推移发展成结瘤，阻碍精矿的分散，导致
入口处时，由平行精矿流动方向的三块等距分料翅 炉况及塔壁温度的异常波动。
喷射式精矿喷嘴，反应塔热负荷由上至下越来越高。 实际生产过 程 中，由 于 无 法 保 证 反 应 过 程 一 直 处 于 理想状态下，反 应 塔 各 区 域 热 负 荷 会 在 一 定 的 范 围 内波动，这属于正常现象。但是，如果出现短时间内 局部区域温度快速升高，超出了控制范围，则可确认 反应塔内的熔炼反应存在异常。下面对造成反应塔 局部热负荷过高的原因进行分析。
手段来强制降低反应塔整体热负荷，导致生产任务计 划受到影响。因此，保证反应塔内热负荷均匀分布、 在出现热负荷集中现象时及时采取有效的前期干预 措施，对维持生产稳定有着重要的意义。
１ 工艺简介
贵溪冶炼厂 ２＃闪速炉为奥托昆普式闪速炉，使用 中央喷射式精矿喷嘴。精矿经过干燥脱水后（含水量 ＜ ０３％）经过计量给料系统，在混料斗与烟灰混合后，由 风动溜槽送入精矿喷嘴入炉反应，如图 １所示，整个过
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以上是导致 入 炉 精 矿 分 布 不 均 的 主 要 因 素，此 外，精矿反应区域偏移（指的是在反应塔内精矿所形 成锥形反应区域较反应塔中心线存在偏移的情况）、 水套冷却水 断 流、塔 壁 挂 渣 脱 落 等 也 是 影 响 反 应 塔 热负荷的重要因素。
３ 反应塔局部热负荷过高处理实践
图 １ 精矿喷嘴系统
作者简介：梁秀秀（１９８８－），女，助理工程师，主要从事有色金属及贵 金属生产管理及技术研究工作。
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梁秀秀：闪速炉反应塔局部热负荷过高处理实践
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程自动化程度高，封闭式输送避免了精矿粉尘外溢。 反应所需要的氧由工业纯氧和空气按一定比例
在空气室混 合 后 以 一 定 速 率 鼓 入 反 应 塔，其 风 速 可 无极调整。此 外，还 有 部 分 氧 气 通 过 中 央 氧 管 鼓 入 反应塔中心，以促进精矿均匀氧化，同时也可为中央 油枪供氧。在 精 矿 喷 嘴 底 部 设 有 喷 射 型 分 配 பைடு நூலகம்，用 于分散铜精矿，使精矿均匀分布以保证其充分反应。
该厂 ２＃闪速炉在实际生产中按中、下层侧壁温 度测点小于 ５００℃控制，超过 ５００℃则由工艺人员 采取干预措施来降低温度过高区域的热负荷。
首先，为防止精矿喷嘴入口翅片被杂物堵塞，工 艺主要采取了降低精矿杂物含量及加强精矿喷嘴入 口日常清理两项措施。２＃闪速炉于 ２０１６年在干燥 流程中增加 了 筛 分 设 备，能 有 效 筛 除 干 燥 后 精 矿 中 的铁丝、结块、编 织 带 等 杂 物，极 大 地 减 少 了 翅 片 上 杂物钩挂的 现 象。 同 时，工 艺 人 员 在 日 常 工 作 中 加 强对风动溜 槽 的 清 理 维 护，定 期 检 查 溜 槽 的 物 料 输 送状态，对杂物及时清理，并用风管对喷嘴的导流翅 片进行吹扫，保证下料的稳定。
致各区域料量发生偏差。
２风动溜槽出现侧倾，溜槽内料层厚度不均，导致
下料不均，此情况在实际生产中较难察觉，易被忽视。
３分配器出风口发生堵塞，导致精矿无法被充
分打散，造成反应塔局部区域颗粒密度过大。
４由于文丘里效应，精矿喷嘴的分散锥附近会
出现回流区，导致调风锥保护水套下沿，如图 ３所
图 ３ 调风锥保护水套
根据佐贺关 冶 炼 厂 的 取 样 测 试 结 果 ［１］，在 精 矿 下料分布不 均 时，低 颗 粒 密 度 的 区 域 其 热 负 荷 反 而 较大，与高颗粒密度区域温度差能达到 ２００℃以上， 如图 ２所示。可见精矿下料状况对反应塔热负荷有 极大的影响。造成上述现象的主要原因是由于精矿 下料不均使得反应塔塔内部分区域的精矿与氧的配 比发生偏差，导致局部热负荷过高。
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ＨＵＮＡＮＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳＭＥＴＡＬＳ
第 ３４卷第 ５期 ２０１８年 １０月
闪速炉反应塔局部热负荷过高处理实践
梁秀秀
（江铜集团贵溪冶炼厂，江西 贵溪 ３３５４００）
摘 要：影响闪速炉反应塔内热负荷分布的因素包括精矿入炉后的分布状态、风氧参数的设定、精 矿喷嘴系统设备工况等。在生产实践中，局部热负荷过高现象十分常见，但是根据不同的影响因素 采取相对应的干预措施，能有效地修正反应塔热负荷分布的偏差，保障炉体的安全。 关键词：闪速炉；热负荷；精矿喷嘴；风动溜槽；反应塔 中图分类号：ＴＦ８０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－５５４０（２０１８）０５－００４２－０３
片将其均分为四等份，经过喷嘴导流翅片入炉后，再
由分配风打散形成颗粒密度均匀的伞状。在实际生
产中，上述过 程 有 以 下 几 个 因 素 会 导 致 最 终 入 炉 精
矿分布不均：
１实际生产中所使用的精矿夹杂有铁丝、编织
带等杂物，经 过 分 料 翅 片 时 会 钩 挂 在 翅 片 迎 料 面 边
缘上，一定时间积累后会出现堵塞下料口的情况，导
２ 反应塔局部热负荷过高原因分析
目前，该厂 ２＃闪速炉处于高装入量、高品位的生 产状态下，反 应 塔 需 要 承 受 熔 炼 反 应 过 程 所 释 放 的 高热量以及反应后所产生的高温熔体及烟气的侵蚀 和冲刷，所以 反 应 塔 内 的 热 负 荷 分 布 情 况 取 决 于 熔 炼反应过程是否按照设计要求进行。由于采用的是