词语大全 > 反射炉熔炼

反射炉熔炼

反射炉熔炼是传统的火法炼铜方法之一,适于处理细粒浮选精矿,对原料适应性强,对燃料种类无严格要求,渣中铜含量低,操作简单,作业率高,生产稳定,炉体寿命长,炉床面积大,适合大规模生产。

反射炉熔炼过程中,主要是在料坡上进行的吸热反应,其次还有生成炉渣的放热反应。熔炼过程的总热平衡中,生成炉渣所放出的热不超过熔炼过程所需热量的6-~8-,如果鼓入的风不预热,反射炉熔炼时所需总热量的85-~90-来自燃料的燃烧,而燃料燃烧产生的热只有小部分消耗于炉料的熔化,大部分随炉气带走和补偿损失二熔炼过程中燃料的实际消耗量,一般为理论需要量的2~3倍。

反射炉熔炼的主要热源是碳质燃料,其在由炉顶、炉墙、料坡和熔池表面组成的炉子空间中燃烧。燃料燃烧产生的大量高温气体,作为主要的载热体把热传给炉顶、炉墙、料坡和熔池表面。燃料连续燃烧,产生的气体不断从炉子的加热端流向炉子的尾部,在流动过程中,气体、炉料、炉墙、炉顶和熔池之间发生热交换。传热的主要方法是辐射和对流,辐射起主导作用。炉料和熔池表面既从气流获得热,也从高温炉顶和上部炉墙获得辐射热。由于炉料的导热性小,向料层深处传热慢,故料层表面被迅速加热到熔点。熔化后的表层炉料沿料坡流入熔池,露出下面的料层,其也从气流、炉顶和上部炉墙获得热,熔化后流入熔池中。因此,反射炉内炉料的熔化过程是在相当薄的料坡表层中进行的,薄层物料不断地依次熔化并流入熔池中。 [1]

炉料加人反射炉后,首先发生脱水、分解过程,然后发生熔化和相互反应。因为反射炉内的氧化气氛不强,故氧化反应不是很显著。

A 分解反应

炉料的脱水和分解过程仅对生精矿的熔炼具有比较大的意义,对于焙烧矿而言,分解反应在焙烧时就已完成。生精矿中高价硫化物的分解反应主要为:

FeS2=FeS+1/2S2

FenSn+1=nFeS+1/2S2

2CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2

2CuS=CU2S+1/2S2

2Cu3FeS3=3Cu2S+2FeS+1/2S2

可见,分解反应能够脱除炉料中的一部分硫。

B 铁的高价氧化物和硫化物之间的反应

铁的高价氧化物会被硫化物还原为低价氧化物,例如:

16Fe2O3+FeS2=11Fe3O4+2SO2

10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO2

这类反应在低温(773~873K)下就开始进行,但是生成的Fe3O4和炉料中原有的Fe3O4是比较稳定的化合物,其不与FeS直接发生反应。但在有二氧化硅存在时,则下列反应很容易进行:

3Fe304+FeS+5SiO2=5(2 FeOSiO2)+SO2

这个反应是反射炉熔炼最有代表性的反应,反J立的完全程度与温度和炉料混合均匀程度有关,温度越高,混合越好,则反应越完全。通常炉料中Fe3O4的还原程度可达70-~85-。

C 铜的氧化物与FeS的反应

在反射炉内部分Cu2S会被氧化成Cu2O,但有FeS存在时,Cu2O又会被硫化成Cu2S:

Cu2O+FeS=Cu2S+FeO

这个反应可保证所有炉料中的铜进入铜锍,因而也是一个重要的反应。而且不论铜的氧化物是否呈结合状态(如Cu2OFe2O3),该反应都能进行。

D 锌化合物的反应

锌化合物的反应也很重要,特别是在熔炼锌含量高的物料时。硫化锌为难熔物质,它与氧化物的相互反应很不彻底,熔炼时硫化锌分配于铜锍和炉渣产品中,它使炉渣熔点升高、黏度增大;它也容易随温度降低而析出结晶,生成炉结和中间层,妨碍铜锍的放出和澄清。

氧化锌在熔炼时进入炉渣中,其危害不是很大,但炉料锌含量高则会增加炉渣的黏度。

从上述反应可见,反射炉炉料中的相互反应也能脱除一部分硫。 [2]

反射炉的尺寸用炉长、炉宽和气流空间高度表示。熔炼空间的大小、熔池的体积及气流的断面决定于这个尺寸。

反射炉的尺寸较大,熔炼量增大,并使铜在渣中的损失减小。大多数反射炉长30~36m,宽7.5~10 m,炉瞠高3.5~4 m。

熔炼不同的炉料时反射炉的宽度有差异。熔炼精矿,料坡的倾角较大,一般为60左右,如只增加炉宽而不增加炉高,炉料受炉气加热的有效表面积并没有增加,但热损失增加了。熔炼焙砂,料坡较倾斜,约30,如炉的宽度较窄,两个对面的料坡会相连,堵塞熔池,使熔炼过程复杂化。因此,熔炼焙砂时,应增大炉宽,使炉料的有效加热表面积增大,从而提高反射炉的生产率。

反射炉气流空间高度根据炉气的平均速度来选择。炉气平均速度一般在5~8 m/s,大于此范围,会使炉气带走的烟尘量增加。反射炉气流空间的高度一般为3~4 m。

反射炉本体由炉基炉底炉墙炉顶及加固支架等组成。还包括转炉渣注入口、铜锍放出口、放渣口、排烟道等。

(1)炉基

反射炉是一个沉重的建筑物,仅筑炉材料总重量就达1500~3000 t,地面的负荷很大,须有良好的炉基,使负荷均匀地传到地面,否则可能发生炉子局部下沉,使砖砌体产生裂缝。

炉基应比炉子宽和长,便于有扩建的可能。

(2)炉底

炉底长期处于高温作用下,承受巨大压力,不断受到熔体的冲刷和化学侵蚀。因此,应选择适当的耐火材料构筑炉底以延长炉子寿命,提高生产力。

炉底通常用石英烧结,即用磨碎的石英石或天然河沙砌筑,其粒度不大于2mm,SiO2含量不小于92-~96-。

(3)炉墙

炉墙直接砌筑在炉基上,一般用硅砖砌成,由于硅砖易受炉渣的侵蚀,故渣线以下的炉墙内侧用镁砖、铬镁砖或镁铝砖衬里,砌黏土砖或硅砖。炉子前墙设有安装燃烧器的矩形道,炉尾侧墙中部设铜锍放出道,放渣道设于炉尾端墙或炉尾侧墙,转炉渣注入道设在炉头端墙或侧墙。

(4)炉顶

反射炉的炉顶有拱式顶和吊式顶两种。

拱式顶一般由3~7 m长的几个拱段构成,靠近炉头的拱段因处于高温区,较短且厚,炉子尾部拱段较头部拱段长,各拱段间留有50~70 mm的膨胀缝。拱式顶一般用硅砖砌成。硅砖炉顶重量较轻,成本较镁砖低、但硅砖易受碱性料尘的侵蚀,故限制了炉子的宽度。

吊式顶在4~8块砖之间嵌入2~3 mm厚的铁板连接成一个砖组,炉顶受热时,铁板熔化,使各块砖彼此黏结。砖组用重量较大、耐火度高的镁砖、铬镁砖或镁铝砖,所有砖组独立挂在横铁架上,炉的宽度较拱式顶宽。

(5)加固支架

炉子的加固支架由立在炉子四周的支柱和横贯于炉顶上方及炉子以下的拉杆组成。用二字钢或槽钢支柱成对组合,炉子加热时,及时旋转拉杆上的螺帽调节拉力,以免支柱和砖砌体变形。支柱与炉墙之间通常留25 mm的缝隙,供砖砌体受热膨胀之用。

(6)排烟道

排烟道设于炉尾,有直升炯道和斜烟道两种形式,后者对气流的阻力较小,烟尘能在此沉降,减少烟尘率。烟道的侧壁用耐火砖砌成,顶部也有用吊顶的。为减少烟道故障,通常将烟道建得宽而短,为调节气流,烟道中设有闸门。 [1]

在正常情况下,反射炉熔炼的主要技术经济指标如下:

(1)床能力。床能力为每昼夜1m2炉床面积处理的炉料量。对于焙烧矿,为4~6.5t/(m2d);对于生精矿,为2~4t/(m2d)。

(2)燃料消耗。对粉煤而言,熔炼焙烧矿时为炉料量的9.5-~14-,熔炼生精矿时为14-~20-;对重油而言,熔炼焙烧矿时为7-~12-,熔烁生精矿时为10-~16-。

(3)铜的回收率。铜的回收率因精矿品位的不同而不同,富精矿(Cu 30-~40-)为98-~99-,中等品位精矿(Cu 10-~20-)为94-~97-,而贫精矿(Cu 2-~5-)为80-~90-。

反射炉炼铜法存在的主要问题是硫化铜精矿的潜热利用差,熔炼所需热量主要依靠燃料的燃烧供给,而燃料燃烧的热利用率又只有25-~30-,因此燃料消耗多,产出的烟气量大;且其中的SO2浓度低,回收利用困难,环境污染严重,在能源价格不断上涨和环境保护法规日益严格的形势下,反射炉炼铜法应用的局限性已变得越发明显。因此,国际上不少反射炉炼铜厂曾寻求过改造反射炉的途径,如用预热空气和富氧燃烧、研制新型燃烧器以强化熔炼、在炉顶试验氧气顶吹和加热等。由于闪速熔炼和熔池熔炼技术的进步和工艺的日趋完善,自20 世纪70年代以来这些方法已在一些工厂取代了反射炉法,其趋势日渐增强。然而在一些特定的地区,反射炉炼铜法仍在继续发挥作用,在世界铜产量中仍占有重要的地位。 [2]

词语大全 8944.net

copyright ©right 2010-2021。
词语大全内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com