1.3 造锍熔炼生产实践解析

铜精矿的密闭鼓风炉熔炼
——密闭鼓风炉炼铜的基本原理（I）
炉料和燃料从炉子上部
加料斗分批加入，空气或富 氧空气从炉子下部两侧风口
密闭鼓风炉内炉料和炉气的 分布状态
鼓入。产出的熔体进入本床，
通过咽喉口流入设于炉外的
前床内进行冰铜与炉渣的澄
清分离。炉气和炉料呈逆流
运动，所以热交换好，热的
直接利用率高达70％以上。 焦点区的温度可达1573K以 上，其值取决于炉渣的熔点。
(1~1.5%) ❖ 烟尘率高，给余热锅炉等的操作带来困难 ❖ 投资大，辅助设备多
闪速熔炼的原理
闪速熔炼的实质是将干精矿与氧气、预热空气 或二者的混合物一起吹入高温反应炉内，硫化 物颗粒立即与周围的氧化性气体发生反应，同 时放出大量的热，利用这个热作为熔炼所需的 大部发生相互反应，完成造冰铜和造渣的过 程，然后分别从放冰铜口和放渣口放出。 目前闪速熔炼法的产铜量占铜总产量的30%以
1.3 造锍熔炼生产实践
掌握造锍熔炼的方 法，各自的原理和 特点以及各自在生 产中的应用。
冰铜熔炼方法
传统熔炼方法 现代炼铜方法
鼓风炉熔炼方法
反射炉熔炼方法
电炉熔炼方法 熔池熔炼方法
诺兰达法 瓦纽科夫法 白银法 奥斯麦特法 三菱法
奥托昆普法 闪速熔炼法
印柯法
造锍熔炼的主要方法
1. 密闭鼓风炉熔炼法 2. 闪速熔炼法 3. 熔池熔炼法
精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s 内就基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过 程。
熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底 部的沉淀池中汇集起来，继续完成与炉渣最终形成 过程，并进行沉清分离。
炉渣在单独贫化炉或闪速炉内贫化区处理后再弃 去。
闪速熔炼有以下的特点： 1.焙烧与熔炼结合成一个过程； 2.炉料与气体密切接触，在悬浮状态下与气相进行传 热和传质； 3.FeS与Fe3O4、FeS与Cu2O(NiO)、以及其它硫化物 与氧化物的交互反应主要在沉淀池中以液—液接触的 方式进行。
铜精矿的密闭鼓风炉熔炼
——密闭鼓风炉炼铜的基本原理（I）
(2) 炉顶温度较高（500～650℃） (3) 炉气穿过料层和炉料不断下移，使传热传质都比反射炉好，
热利用率和脱硫率高 (4)主要氧化反应是铁的硫化物氧化 (5) 鼓风炉的焦炭燃料完全作为加热剂，其燃烧热约占全部热
收入的60%。
铜精矿的密闭鼓风炉熔炼
上
►闪速熔炼法:奥托昆普闪速熔炼和印柯闪速熔炼.
图
图3.1奥托昆普闪速炉
图3.2 INCO闪速炉
炉内主要反应
闪速熔炼是在高温强氧化气氛中进行的，因此反应炉 中依次进行高价硫化物的分解、硫化物的氧化合氧化 物与硫化物的相互反应。 ❖ 分解反应
❖ 氧化反应是闪速熔炼的代表性反应：
❖ 与氧化反应同时进行的还有一部分高价硫化 物直接氧化和造渣的反应：
——密闭鼓风炉构造（II）
1－水套梁；2－顶水套；3－加料斗；4－端水套；5－风口；6－侧水套； 7－山型；8－烟道；9－咽喉口；10－风管
密闭鼓风炉缺点：
物料和炉气在炉内分布不均，妨碍 多相反应的迅速进行，不利于硫化 物的氧化和造渣反应，因此床能率 低
要求处理块矿和使用优质焦炭，不 适应当前浮选技术的发展
0.5~0.6%
Outokump Flash Smelting Process
❖ 采用富氧空气或723~1273K的热风作为氧化 气体。在反应塔顶部设置了下喷型精矿喷嘴。 干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷 入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向 下运动过程中，与气流中的氧发生氧化反应， 放出大量的热，使反应塔中的温度维持在 1673K以上。在高温下物料迅速反应(2~3s)， 产生的熔体沉降到沉淀池内，完成造冰铜和 造渣反应，并进行澄清分离。
铜精矿的密闭鼓风炉熔炼
——密闭鼓风炉炼铜的基本原理（I）
密闭鼓风炉内的冶金反应 特点 (1) 根据炉内温度和物理化学变化鼓风炉从上到下分为
预备区 炉料的预热、干燥、脱水 ；高价硫化物和石灰石 的分解；硫化物的氧化 ；精矿的固结和烧结 焦点区 焦炭的燃烧、炉料的熔化、熔融硫化物的氧化以及 完成造渣和造冰铜过程 本床区 炉渣与冰铜成分相互调整，少量的Cu2O被再硫化
闪速熔炼的优点是： ❖ 充分利用铜精矿表面积，将焙Baidu Nhomakorabea和熔炼(包括部分吹
炼)两个工序在一次作业中完成，流程短，生产率高 ❖ 充分利用硫和铁的氧化热，热效率高，能耗少 ❖ 烟气量小，烟气含SO2高，有利于制造硫酸，减少
污染 ❖ 脱硫率易控制，冰铜品位高(65%)，缩短吹炼时间 缺点： ❖ 精矿要求充分干燥，熔剂必须粉碎 ❖ 氧化气氛强，反应时间短，渣含Fe3O4及铜高
❖ 熔池中的相互反应：
❖ 闪速熔炼在强氧化性气氛中进行，有一部分 FeS氧化为FeO后可进一步氧化为Fe3O4，且 不可避免的有一部分铜要被氧化为Cu2O。当 熔融的氧化物和硫化物落于沉淀池的渣层上 后，被氧化的铜才在FeS的作用下重新变成
Cu2S
❖ 因此，闪速熔炼过程中，通过控制氧料比， 可任意改变产出冰铜的品位，这是反射炉所 不及的。但同时，渣含铜高。
2. 闪速熔炼
闪速熔炼是现代火法炼铜的主要方法。它克服 了传统方法未能充分利用粉状精矿的巨大表面积, 将焙烧和熔炼分阶段进行的缺点，大大减少了能 源消耗,提高了硫利用率，改善了环境。
闪速熔炼是将经过深度脱水（含水小于0.3%） 的粉状精矿，在喷嘴中与空气或氧气混合后，以 高速度（60～70m/s）从反应塔顶部喷入高温 （1450～1550℃）的反应塔内。
1 密闭鼓风炉熔炼
鼓风炉熔炼法炼铜是一种历史悠久的冶炼方法。这种 方法对炉料适应性强，床能率高，所以曾经长期成为世 界上的一种重要炼铜方法。传统的鼓风炉炉顶是敞开式 的，只能处理块状物料，所产烟气SO2浓度很低(约0.5％)， 难以回收，造成烟害。上世纪50年代出现了密闭鼓风炉， 近15年来又出现了富氧密闭鼓风炉。从而克服了上述缺 点。密闭鼓风炉的炉料包括混捏铜精矿、熔剂和固体转 炉渣。
闪速熔炼炉渣处理方法
❖ 磨浮法(选矿法)：将闪速炉渣经8~10h缓冷， 此时渣中的硫化物会析出并聚结成大颗粒。 然后将固化了的炉渣细磨、浮选。浮选出的 渣精矿中铜品位可达20%左右。
❖ 电炉贫化法：利用电炉，在高温 (1250~1300℃)下过热澄清，并加入少量还 原剂与一些硫化剂，使炉渣中的Fe3O4还原 为FeO，而其中的Cu、Cu2O、NiO等被硫 化，产出低品位锍。贫化后的渣含铜为