第三次课_鼓风炉熔炼1

14
三、鼓风炉的构造及操作
1、密闭鼓风炉的构造 、 密闭鼓风炉有矩形和椭圆形两种， 密闭鼓风炉有矩形和椭圆形两种，大炉子均为矩形 断面。 断面。 密闭鼓风炉结构如下图所示。 密闭鼓风炉结构如下图所示。
15
图4.2 密闭鼓风炉的构造
1－水套梁；2－顶水套；3－加料斗；4－端水套；5－风口；6－侧水套； －水套梁； －顶水套； －加料斗； －端水套； －风口； －侧水套； 7－山型；8－烟道；9－咽喉口；10－风管 －山型； －烟道； －咽喉口； －
二、密闭鼓风炉熔炼的基本原理
1、密闭鼓风炉的热工特性 、 铜精矿密闭鼓风炉熔炼属于半自热氧化熔炼， 铜精矿密闭鼓风炉熔炼属于半自热氧化熔炼，炉气 中含有较多的游离氧，炉内为氧化性气氛 氧化性气氛。 中含有较多的游离氧，炉内为氧化性气氛。冶炼过程所 焦炭燃烧和冶炼过程本身的放热反应供给 需的热量由焦炭燃烧和冶炼过程本身的放热反应供给。 需的热量由焦炭燃烧和冶炼过程本身的放热反应供给。 密闭鼓风炉的炉料由混捏铜精矿、 密闭鼓风炉的炉料由混捏铜精矿、熔剂和固体转炉 渣。块料的容积比应在50％左右。 块料的容积比应在 ％左右。
17
（2）炉口操作与风口操作的协调 ） 炉口操作包括加料和炉结及故障的处理。 炉口操作包括加料和炉结及故障的处理。 风口操作主要是控制风量和故障处理。 风口操作主要是控制风量和故障处理。 总的要求：在炉况顺行前提下尽量多加料，多供风， 总的要求：在炉况顺行前提下尽量多加料，多供风， 保证合理的风料比；不时将太大的炉结除掉，要保持炉 保证合理的风料比；不时将太大的炉结除掉， 结与料斗的距离大于200mm。 。 结与料斗的距离大于
12
炉内区域划分如图所示。 炉内区域划分如图所示。
13
铜精矿密闭鼓风炉熔炼发生的脱硫作用有下列几方 面： （1）高价硫化物的离解及炉料中的固体硫化物在预 ） 热区的氧化； 热区的氧化； （2）熔融硫化物在焦点区的氧化； ）熔融硫化物在焦点区的氧化； （3）硫化物和氧化物在本床区的相互作用。 ）硫化物和氧化物在本床区的相互作用。
19
3、密闭鼓风炉熔炼的主要技术经济指标 、 密闭鼓风炉的主要技术经济指标是床能率、 密闭鼓风炉的主要技术经济指标是床能率、焦率和 铜的回收率。 铜的回收率。 床能率是以一昼夜内， 床能率是以一昼夜内，在单位风口区面积床面上熔 炼的炉料量（包括铜精矿、熔剂和转炉渣）来表示。它 炼的炉料量（包括铜精矿、熔剂和转炉渣）来表示。 主要取决于入炉风量、炉料的透气性和炉渣成分。 主要取决于入炉风量、炉料的透气性和炉渣成分。 焦率是用焦炭量与干炉料总量之百分比来表示的。 焦率是用焦炭量与干炉料总量之百分比来表示的。 焦率过低或过高均影响冶炼指标， 焦率过低或过高均影响冶炼指标，应在保证热平衡的条 件下，尽力降低焦率。 件下，尽力降低焦率。 下表列出了某些工厂的主要技术经济指标。 下表列出了某些工厂的主要技术经济指标。
18
（3）炉结的防治 ） 中上部炉壁上长炉结是鼓风炉不可避免的现象。 中上部炉壁上长炉结是鼓风炉不可避免的现象。炉 结太大会扰乱气流和炉料的顺行， 结太大会扰乱气流和炉料的顺行，给鼓风炉作业带来很 大的危害。 大的危害。 实践证明，不一定非要把炉结完全打掉， 实践证明，不一定非要把炉结完全打掉，保持适量 的炉结对炉子熔炼过程不会造成更大困难， 的炉结对炉子熔炼过程不会造成更大困难，甚至有利于 炉气的均匀分布。 炉气的均匀分布。 炉口操作必须勤捅小打。 炉口操作必须勤捅小打。
6
由于炉料和炉气分布的不同， 由于炉料和炉气分布的不同，炉内的温度分布也不 同，炉子两侧气流量大，气固接触好，反应强烈，温度 炉子两侧气流量大，气固接触好，反应强烈， 气流量大 较高。 炉子中心部位则相反，温度较低。 较高。而炉子中心部位则相反，温度较低。尤其在炉子 部位则相反 上部，这种温差更大。 上部，这种温差更大。 2、密闭鼓风炉熔炼的物理化学过程 、 密闭鼓风炉内从上到下，大致可分为三个区域，每 密闭鼓风炉内从上到下，大致可分为三个区域， 个区域发生不同的物理化学过程。 个区域发生不同的物理化学过程。
3
鼓风炉是一种具有垂直作业空间的冶金设备。 鼓风炉是一种具有垂直作业空间的冶金设备。炉料 和燃料从炉子上部加料口分批加入， 和燃料从炉子上部加料口分批加入，空气或富氧空气从 炉子下部两侧的风口鼓入， 炉子下部两侧的风口鼓入，产出的高温烟气通过炉料与 燃料的空隙而上升，并经炉子上部的烟气出口排出炉外。 燃料的空隙而上升，并经炉子上部的烟气出口排出炉外。
9
（2）焦点区 ） 焦点区是进行激烈化学反应和熔化过程的区段， 焦点区是进行激烈化学反应和熔化过程的区段，一 般位于风口上方一米左右的地方，最高温度达 般位于风口上方一米左右的地方，最高温度达1250 ~ 1350 ℃。 在焦点区内，被氧化的主要是FeS，产出的 在焦点区内，被氧化的主要是 ，产出的FeO与 与 炉料中的SiO2造渣。此外，转炉渣中的 3O4也直接与 造渣。此外，转炉渣中的Fe 炉料中的 SiO2和FeS作用造渣。 作用造渣。 作用造渣 焦炭几乎全部在焦点区被鼓入的空气燃烧： 焦炭几乎全部在焦点区被鼓入的空气燃烧： C + O2 = CO2
11
（3）本床区 ） 本床区位于焦点区下部，是汇集熔体和最后调整熔 本床区位于焦点区下部，是汇集熔体和最后调整熔 体成分的区域 在调整熔体成分的过程中， 的区域。 体成分的区域。在调整熔体成分的过程中，最主要的反 应是溶于炉渣中的少量Cu O被冰铜中的 被冰铜中的FeS再硫化 再硫化。 应是溶于炉渣中的少量Cu2O被冰铜中的FeS再硫化。 调整后的熔体经咽喉口流入前床。 调整后的熔体经咽喉口流入前床。
7
（1）预备区 ） 预备区位于炉子上部，温度大致从 预备区位于炉子上部，温度大致从250~600℃到 ℃ 1000~1100 ℃。两侧料柱温度比中心料柱温度高。 两侧料柱温度比中心料柱温度高。 在这一区域上部主要进行炉料的干燥和预热。 在这一区域上部主要进行炉料的干燥和预热。中心料柱 上部主要进行炉料的干燥和预热 只在中下部位发生炉料的干燥和预热。 只在中下部位发生炉料的干燥和预热。侧料柱中部和下 部，铜和铁的高价硫化物将发生分解。 铜和铁的高价硫化物将发生分解。 预备区为氧化气氛，部分固态硫化物将发生氧化，中心 预备区为氧化气氛，部分固态硫化物将发生氧化， 氧化气氛 料柱的氧化过程只在预备区下部才大量进行。 料柱的氧化过程只在预备区下部才大量进行。
10
对半自热熔炼而言，焦炭只起着供热的作用。一般 对半自热熔炼而言，焦炭只起着供热的作用。 密闭鼓风炉熔炼中，焦炭燃烧热占全部热收入的 密闭鼓风炉熔炼中，焦炭燃烧热占全部热收入的60%左 左 右。 熔融硫化物在焦点区被氧化的程度， 熔融硫化物在焦点区被氧化的程度，在较大范围内 决定于焦率。 决定于焦率。 焦率 工厂常利用此规律， 工厂常利用此规律，采用调整焦率的办法来调节熔 炼过程的脱硫率和冰铜品位。 炼过程的脱硫率和冰铜品位。在熔炼热平衡允许的条件 下，应力求降低焦率，以便增加硫化物的氧化程度，提 应力求降低焦率，以便增加硫化物的氧化程度， 高脱硫率和获得品位较高的冰铜。 高脱硫率和获得品位较高的冰铜。
4
炉料和焦炭由加料斗加入。 炉料和焦炭由加料斗加入。 炉子两侧的块料和焦炭多， 炉子两侧的块料和焦炭多，炉中心为夹有块料和 焦炭的中心精矿料柱， 焦炭的中心精矿料柱，从而形成炉料分布不均匀的状 态。 由于炉内炉料分布的不均匀，导致炉气沿炉子水 由于炉内炉料分布的不均匀， 平断面分布也不均匀。炉子两侧料柱块料多， 平断面分布也不均匀。炉子两侧料柱块料多，对炉气 阻力小，而炉子中心的混捏铜精矿多， 阻力小，而炉子中心的混捏铜精矿多，再加上料斗的 密封料柱的压力，故对烟气的阻力较大。因而炉气由 密封料柱的压力，故对烟气的阻力较大。因而炉气由 炉子两侧流过的多，而流经炉子中心的则极少。 炉子两侧流过的多，而流经炉子中心的则极少。
5
图4.1 密闭鼓风炉中炉料和炉气分布示意图 炉料和燃料从炉子 上部加料斗分批加入， 上部加料斗分批加入 ， 空气或富氧空气从炉子 下部两侧风口鼓入。 下部两侧风口鼓入 。 产 出的熔体进入本床， 通 出的熔体进入本床 ， 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。 渣的澄清分离 。 炉气和 炉料呈逆流运动， 炉料呈逆流运动 ， 所以 热交换好， 热交换好 ， 热的直接利 用率高达70％以上。 用率高达 ％以上。
8
预备区下部温度较高，中心料柱的铜精矿又受到上 预备区下部温度较高， 部较柱的压力作用，且与侧料柱交界的界面上温度很高， 部较柱的压力作用，且与侧料柱交界的界面上温度很高， 从而发生固结和烧结，产出具有一定强度的精矿块。 从而发生固结和烧结，产出具有一定强度的精矿块。 固结和烧结 在预备区石灰石受热发生分解： 在预备区石灰石受热发生分解： CaCO3→CaO + CO2
20
表4-1 铜精矿密闭鼓风炉熔炼的技术经济指标
第三节 铜精矿的密闭鼓风炉熔炼
鼓风炉熔炼方法 传统熔炼方法 反射炉熔炼方法 电炉熔炼方法 熔池熔炼方法 现代炼铜方法 漂浮熔炼方法 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 ຫໍສະໝຸດ Baidu柯法 基夫赛特法
1
造锍熔炼方法炼铜已有200多年的历史，其传统 多年的历史， 造锍熔炼方法炼铜已有 多年的历史 方法最早是鼓风炉熔炼。 世纪末 世纪末， 方法最早是鼓风炉熔炼。19世纪末，由于浮游选矿 技术的开发应用， 技术的开发应用，矿山开始以细粒浮选精矿提供炼 铜浮选精矿作为炼铜原料， 铜浮选精矿作为炼铜原料，从而相继发展了反射炉 熔炼和电炉熔炼， 世纪中叶， 熔炼和电炉熔炼，到20世纪中叶，几乎全世界粗铜 世纪中叶 都是用这三种传统方法生产的。 都是用这三种传统方法生产的。 随着环保、 随着环保、能源形势日趋严峻和科学技术及冶 炼工艺的不断进步，在近半个世纪以来， 炼工艺的不断进步，在近半个世纪以来，传统炼铜 方法逐渐被闪速熔炼和熔池熔炼方法取代。 方法逐渐被闪速熔炼和熔池熔炼方法取代。目前在 我国鼓风炉熔炼仍在一些中、小铜厂还在应用； 我国鼓风炉熔炼仍在一些中、小铜厂还在应用；反 射炉熔炼只在个别厂家应用，且准备改造； 射炉熔炼只在个别厂家应用，且准备改造；电炉熔 炼已成为历史。 炼已成为历史。
2
一、概述
鼓风炉熔炼法炼铜是一种历史悠久的冶炼方法。 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， 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。 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， 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SO 浓度很低(约 ％ ，难以回收，造成烟害。 所产烟气 2浓度很低 约0.5％)，难以回收，造成烟害。 20世纪 年代出现了密闭鼓风炉，近15年来又出现了 世纪50年代出现了密闭鼓风炉 世纪 年代出现了密闭鼓风炉， 年来又出现了 富氧密闭鼓风炉。从而克服了上述缺点。 富氧密闭鼓风炉。从而克服了上述缺点。
16
2、密闭鼓风炉的操作要点 、 （1）加料 ） 对加料作业的要求：严格控制混捏铜精矿的水分， 对加料作业的要求：严格控制混捏铜精矿的水分， 提高混捏质量，在加料时要按规定的配料比例， 提高混捏质量，在加料时要按规定的配料比例，遵循一 定的进料顺序，按照一定的布料方法， 定的进料顺序，按照一定的布料方法，将炉料和焦炭均 匀地、分层加入炉内。 匀地、分层加入炉内。 加料大多采用水平分层加料。 加料大多采用水平分层加料。 水平分层加料 装料的顺序是焦炭 转炉渣 熔剂-混捏铜精矿 装料的顺序是焦炭-转炉渣 熔剂 混捏铜精矿，转炉 焦炭 转炉渣-熔剂 混捏铜精矿， 渣和熔剂加入顺序可颠倒。 渣和熔剂加入顺序可颠倒。 为保证布料均匀，常采用往复布料法。 为保证布料均匀，常采用往复布料法。 往复布料法