CN111560528A

CN111560528A - 顶吹炉的开炉方法

Info

Publication number: CN111560528A
Application number: CN202010441802.1A
Authority: CN
Inventors: 程利振; 王勇; 程宾; 赵斌; 李春玉; 陆逊; 王乾
Original assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Current assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2020-08-21

Abstract

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种顶吹炉的开炉方法，包括如下步骤：(1)阶梯式升温；(2)造熔池；(3)投料开炉；(4)开炉结束。采用上述方案，炉砖升温期间制定了科学的升温曲线，且采用天然气燃料和黑砂，燃烧产物干净清洁，且能完全燃烧，不存在环境污染，所造渣层厚度1000mm左右，喷枪不容易烧损，炉砖挂渣良好，能大大延长炉衬寿命，降低企业生产成本。

Description

顶吹炉的开炉方法

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种顶吹炉的开炉方法。

背景技术

在冶金行业，矿热炉长期停炉或更换炉砖后，使用时需要重新开炉，而开炉过程需要耗费大量电能和燃料，也需要较长时间，且开炉过程也与炉砖的使用寿命密切相关，采用不恰当的开炉方法，生产过程中炉砖剥落严重，需要频繁更换炉砖，不仅影响正常冶炼作业，也大大提高了成本投入。

奥斯麦特炉、艾萨炉均属于顶吹炉，目前关于这两种冶金炉升温开炉技术的研究甚少。相关奥斯麦特炉和艾萨炉升温开炉均采用备用烧嘴和喷枪进行，且升温用燃料为粉煤、重油和柴油，造熔池一般加入铜精矿进行快速造熔池，环境污染严重，且不利于炉衬寿命和喷枪寿命。

关于如何清洁高效进行顶吹炉炉砖的升温开炉，中国专利“一种熔池熔炼快速造熔池的方法”(发明公布号104357650A)公开的方案中，首先在炉底铺设黑砂，然后开始烘炉，烘炉结束直接投料熔炼，时间快，效率高。但这种方法属于快速造熔池范畴，不符合炉砖的升温曲线，极大损伤炉衬寿命，且造熔池阶段直接投铜精矿，环境污染严重。中国专利“一种铜底吹熔炼炉的快速开炉方法”(发明公布号107460340A)公开的方案中，未明确具体的升温和造熔池过程，且开炉过程中需要重新安装调整氧枪，操作繁琐，存在一定的安全隐患。

上述两种方法仅仅介绍了造熔池过程和开炉过程，二者均属于快速提温过程，过程中容易引起炉砖热震，炉砖容易剥落，降低炉衬使用寿命，且过程中燃料和原料含硫高，不利于烟气治理，也不符合我国冶金行业的环保策略。

具实际操作验证，发明人采用上述方法对我公司(铜陵有色金属集团控股有限公司金冠铜业分公司)的奥斯麦特炉进行开炉，炉砖成本约为1300万元人民币，开炉并投入正常使用后炉砖剥落现象时有发生，一年后炉砖数量由六百多减少至二百多，严重影响奥炉的使用，不得不重新更换炉砖。也即是说采用现有技术进行开炉，炉砖使用寿命仅为一年左右，每年都需要在更换炉砖这一项中投入大量成本以维持正常作业。因此需要寻找一种行之有效的开炉方法来延长炉砖使用寿命，以降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶吹炉的开炉方法，可以大大延长炉砖使用寿命，且环境友好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种顶吹炉的开炉方法，包括如下步骤：

(1)阶梯式升温：利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧，对炉砖进行加热升温，至少四次升温、三次恒温交替进行，直至炉砖热电偶温度超过1200℃；

(2)造熔池：向炉内加入黑砂，至熔池冶炼高度达到1000～1200mm后，停止加入黑砂；

(3)投料开炉：向炉内加入高铁高硫铜精矿进行冶炼，控制冰铜品位54～57％、铁/二氧化硅比为1.15～1.3、冶炼温度1180～1250℃；

(4)开炉结束：当炉内熔体液面高度达到1500～1700mm时，将炉内熔体排放至虹吸堰并进入溜槽中，从溜槽中对熔体进行取样化验，化验合格、开炉结束。

采用上述方案，炉砖升温期间制定了科学的升温曲线，且采用天然气燃料和黑砂，燃烧产物干净清洁，且能完全燃烧，不存在环境污染，所造渣层厚度1000mm左右，喷枪不容易烧损，炉砖挂渣良好，能大大延长炉衬寿命，降低企业生产成本。

作为优选方案，所述步骤(1)中，若炉砖是新砌筑完成后第一次使用，则在升温前先在炉底铺设厚度为500～800mm的干燥木柴，且第一次炉砖升温时点燃木柴。

优选的，所述步骤(1)中，利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧，喷枪天然气用量150～1500Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压50～70KPa，以炉砖热电偶温度为基准进行阶梯式升温：升至150℃后恒温60～65h，再升至450℃后恒温35～40h，再升至850℃后恒温18～22h，最后升至炉砖温度超过1200℃。

具体地，第一炉期新砌筑完成后，在炉底铺设干燥木柴，然后利用手持式自动点火器将喷枪点火，将喷枪下降至距离炉底800mm，将木柴点火，此时路转温度缓慢上升，并能开到木柴燃烧。当炉砖热电偶温度达到150℃时，进入第一阶段恒温操作，喷枪的天然气量、燃烧比、风压不变，喷枪头至炉底800～850mm，木柴燃烧基本结束。第一阶段恒温结束后，增加天然气用量250～500Nm³/h，燃烧比和一次风压不变，喷枪头部至炉底850mm，路转温度继续上升，达到450℃后，进入第二阶段恒温操作，此时喷枪天然气量400～500Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压70～90KPa，喷枪头部至炉底950mm，炉砖温度继续上升，达到850℃后，进入第三阶段恒温操作，喷枪天然气量800～1200Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压90～120KPa，喷枪头部至炉底950～1300mm，该恒温阶段结束后，增加天然气用量1200～1500Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压120～130KPa，喷枪头部至炉底1300～1600mm，炉砖温度继续上升，直到炉砖温度超过1200℃，进入造熔池阶段。

优选的，所述步骤(2)中，所述黑砂主要成分为：Cu 0.5～1％、S 0.5～1％、Fe 32～37％、SiO₂ 28～32％、CaO 6～8％、MgO 2～3％、Al₂O₃6～7％、H₂O<20％。

所述步骤(2)中，黑砂入炉速度为5～10t/h，天然气用量1350～1500Nm³/h，燃烧比9:1，一次风压130KPa，二次风量3000Nm³/h，喷枪头部至炉底1600～1900mm。

具体地，进入造熔池阶段后，开启炉顶加料皮带，设定入炉黑砂速度，当熔池冶炼高度达到1000～12000mm时，且从炉口能明显观察到炉内熔体翻滚时，停止加黑砂，进入顶吹炉投料开炉阶段。

优选的，所述步骤(3)中，入炉精矿速度70～90t/h，加入的高铁高硫矿铜精矿中：Cu含量22～24％，Fe含量27～29％，S/Cu比为1.15～1.3，冶炼过程中喷枪氧浓55～60％。

所述步骤(3)中，喷枪天然气量200～500Nm³/h，喷枪一次风量18000～22000Nm³/h，喷枪氧量9000～12000Nm³/h，喷枪一次风压140～160KPa，喷枪二次风量2000～3000Nm³/h，控制喷枪风背压39～44KPa。

具体地，当炉内液面高度达到1500～1700mm时，从炉体外侧将顶吹炉虹吸堰内口烧开，熔体通过排放通道进入虹吸堰内，当堰内熔体高度超过1600mm，熔体进入溜槽中，取样化验Fe/SiO₂、温度，并与设定值比较，Fe/SiO₂比在1.15～1.3、温度在1180～1250℃范围内，开炉结束，进入正常生产阶段。

本发明的有益效果在于：炉砖升温期间制定了科学的升温曲线，可以最大限度的延长炉砖使用寿命；升温阶段、造熔池阶段采用天然气燃料和黑砂，燃烧产物干净清洁，且能完全燃烧，不存在环境污染；所造渣层厚度1000mm左右，喷枪不容易烧损，炉砖挂渣良好，进一步延长了炉衬寿命。本发明的开炉方法适用于绝大部分顶吹炉升温开炉，降低企业生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例中的炉砖升温曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详述。

实施例：一种顶吹炉的开炉方法，具体步骤如下：

1)第一炉期新砖砌筑完成后，在炉底铺设干燥木柴棍，厚度600mm，然后利用手持式自动点火器将喷枪点火，此时喷枪天然气量为150Nm3/h，燃烧比11:1，一次风压50KPa，将喷枪下降至距离炉底800mm，将木柴点火，此时炉砖温度缓慢上升，并能看到木柴燃烧。

2)当炉砖热电偶温度到达150℃时，进入第一阶段恒温操作，此时喷枪天然气量为250Nm3/h，燃烧比11:1，一次风压60KPa，喷枪头部至炉底850mm，木柴燃烧基本结束。

3)恒温阶段结束后，增加天然气用量350Nm3/h，燃烧比11:1，一次风压70KPa，喷枪头部至炉底850mm，炉砖温度继续上升。

4)当炉砖热电偶温度到达450℃时，进入第二阶段恒温操作，此时喷枪天然气量为500Nm3/h，燃烧比11:1，一次风压80KPa，喷枪头部至炉底900mm。

5)恒温阶段结束后，增加天然气用量750Nm3/h，燃烧比11:1，一次风压90KPa，喷枪头部至炉底950mm，炉砖热电偶温度继续上升。

6)当炉砖热电偶温度到达850℃时，进入第三阶段恒温操作，此时喷枪天然气量为1000Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压100KPa，喷枪头部至炉底1200mm。

7)恒温阶段结束后，增加天然气用量1400Nm³/h，燃烧比11:1，一次风压120KPa，喷枪头部至炉底1400mm，炉砖热电偶温度继续上升，直到炉砖温度超过1200℃进入造熔池阶段。

8)开启炉顶加料皮带，设定入炉黑砂量5～10t/h，天然气用量1450Nm³/h，燃烧比9:1，一次风压130KPa，二次风量3000Nm³/h，喷枪头部至炉底1750mm。其中所用黑砂的成分及含量见表1：

表1黑砂的成分及含量分析数据

H<sub>2</sub>O(％)	Cu(％)	S(％)	Fe(％)	SiO<sub>2</sub>(％)	CaO(％)	MgO(％)	Ai<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)	Pb(％)	As(％)
										13.65	0.70	0.55	35.37	29.48	6.76	2.27	6.82	0.06	0.04

9)当熔池冶炼高度达到1100mm时，且从炉口能明显观察到炉内熔体翻滚时，停止加黑砂，进入顶吹炉投料开炉阶段。

10)按生产要求设定奥炉参数和原料配方，入炉精矿量80t/h，加入高铁、高硫矿，精矿Cu含量23％，Fe含量28％，S/Cu1.2，喷枪氧浓58％，控制冰铜品位55％，Fe/SiO₂比为1.2，冶炼温度1215℃。

11)按照奥炉参数，通过冶金计算确定喷枪流体参数，设定喷枪天然气量250Nm³/h，喷枪一次风量20000Nm³/h，喷枪氧量9500Nm³/h，喷枪一次风压150KPa，喷枪二次风量3000Nm³/h，控制喷枪风背压44KPa。

12)当炉内液面高度达到650mm时，从炉体外侧将顶吹炉虹吸堰内口烧开，熔体通过排放通道进入虹吸堰内，当堰内熔体高度超过1600mm，熔体进入溜槽中，取样化验Fe/SiO₂比为1.20、温度为1205℃，符合Fe/SiO₂为1.15～1.3、温度1180～1250℃的设定值，开炉结束，进入正常生产阶段。

Claims

1.一种顶吹炉的开炉方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(1)中，若炉砖是新砌筑完成后第一次使用，则在升温前先在炉底铺设厚度为500～800mm的干燥木柴，且第一次炉砖升温时点燃木柴。

3.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧，喷枪天然气用量150～1500Nm³/h，燃烧比11:1，以炉砖热电偶温度为基准进行阶梯式升温：升至150℃后恒温60～65h，再升至450℃后恒温35～40h，再升至850℃后恒温18～22h，最后升至炉砖温度超过1200℃。

4.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述黑砂主要成分为：Cu 0.5～1％、S 0.5～1％、Fe 32～37％、SiO₂ 28～32％、CaO 6～8％、MgO 2～3％、Al₂O₃ 6～7％、H₂O<20％。

5.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(2)中，黑砂加料速度为5～10t/h，天然气用量1350～1500Nm³/h，燃烧比9:1，一次风压130KPa，二次风量3000Nm³/h，喷枪头部至炉底1600～1900mm。

6.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(3)中，入炉精矿速度70～90t/h，加入的高铁高硫矿铜精矿中：Cu含量22～24％，Fe含量27～29％，S/Cu比为1.15～1.3，冶炼过程中喷枪氧浓55～60％。

7.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(3)中，喷枪天然气量200～500Nm³/h，喷枪一次风量18000～22000Nm³/h，喷枪氧量9000～12000Nm³/h，喷枪一次风压140～160KPa，喷枪二次风量2000～3000Nm³/h，控制喷枪风背压39～44KPa。

8.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法，其特征在于：所述步骤(4)中，从溜槽中取样化验时，熔体的Fe/SiO₂比在1.15～1.3、温度在1180～1250℃范围内，开炉结束。