CN205295431U - 一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，包括铜精矿熔炼炉、造铜炉及连接两炉的白冰铜溜槽。(1)铜精矿熔炼炉采用富氧双侧吹鼓风方式，完成铜精矿熔化氧化生成白冰铜和硅酸铁型熔渣的分离产出任务；(2)造铜炉采用富氧旋转悬空顶吹鼓风方式，完成白冰铜氧化生成粗铜的任务；(3)白冰铜、熔炼渣、粗铜、吹炼渣均通过对应溜槽实现转输，溜槽及钢包处的逸散烟气全部收集并汇入制酸系统。本实用新型的连续炼铜设备，床能力宽泛、白冰铜含铜在70～80％之间优化可控，熔炼渣Fe/SiO₂＝2.0～2.5、熔炼渣含铜2.0～3.0％，粗铜含铜大于99％、含硫0.03～0.05％，可实现铜精矿冶炼生产粗铜的清洁高效短流程连续化作业。

Description

一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置

技术领域

本实用新型属于金属冶炼领域，具体涉及一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置。

背景技术

铜冶炼技术正逐渐朝着清洁、高效、短流程和连续化的方向发展，国内外铜冶炼企业积极寻求或开发产能大、投资和运行费用低、操作连续、环境友好的铜冶炼工艺。我国在大中型铜冶炼新建或改造项目中，非常重视熔炼工艺与吹炼工艺的选择与开发，在引进、消化先进技术的同时，着力于开发具有自主知识产权的熔炼技术和连续吹炼技术，以期在工艺开发及装备制造、运行管理等方面逐步缩小与世界先进水平的差距，已成为必然趋势。

目前，国内外采用的较为先进的铜熔炼工艺主要有：闪速炉熔炼、三菱熔炼、瓦纽科夫熔炼、奥斯麦特熔炼、艾萨熔炼、白银法熔炼等；成熟的粗铜吹炼工艺主要有：PS转炉吹炼、闪速吹炼、三菱法吹炼。在熔炼工艺中，对入炉矿料的预处理以及进料和鼓风方式各不相同，深度干燥或造粒等复杂的备料程序无形中增加了能耗和环境治理成本；在冰铜吹炼成粗铜的生产过程中，PS转炉吹炼工艺占绝大部分，冰铜由钢包和桥式起重机倒运；仅有三菱法是一个连续的熔炼和吹炼过程，将三个炉子(S炉+CL炉+C炉)用两个溜槽连接、实现了粗铜的连续生产，但其吹炼过程的造渣反应和造铜反应是在单一空间C炉中同步进行的，粗铜质量不理想。

随着粗铜火法生产工艺的发展，传统的PS转炉吹炼工艺已不适应现代环保的要求。PS转炉吹炼粗铜，间断作业过程难以实现系统密闭，存在着漏风率高、烟气SO₂浓度低、烟气量波动大、逸散烟气造成低空污染严重、耐火材料消耗量大等弊病，将会逐渐被淘汰。目前，国际上比较先进的粗铜吹炼工艺有两种：一是闪速吹炼工艺，二是三菱法吹炼工艺。闪速吹炼工艺是将熔炼产生的冰铜(品位小于70％)水淬后，研磨成细粉再烘干，连同粉状熔剂一起用高压风喷入闪速炉内，经过氧化反应生成吹炼渣、粗铜和高温烟气，该工艺存在着不能消化冷料、综合能耗高、吹炼渣含铜高、直收率低、生产成本高、粗铜含硫高的缺点；三菱法吹炼工艺是将热态冰铜(品位小于68％)通过溜槽直接流入吹炼炉并同时采用风料喷枪向熔体中喷入熔剂和富氧空气，经过氧化反应生成吹炼渣、粗铜和高温烟气；虽然能耗较低，但存在吹炼渣含铜高、直收率低、粗铜含硫及杂质高的缺点。

专利号ZL200820135242.1实用新型专利一种铜镍矿熔炼炉形成的富氧双侧吹熔池熔炼工艺经过鉴定，冶金炉呈长方形，整个炉体沿长度方向分为熔炼反应区和电炉区。从高度方向冶金炉包括：炉基础、耐火材料炉底、炉缸、炉膛下部、炉膛上部、炉顶；炉膛下部整个用上下两段铜冷却壁围成、座在用耐火材料砌的炉缸壁上端，两段铜冷却壁以上部分是炉膛上部，其四壁全用耐火材料砌筑、直到炉顶；炉顶为铜冷却壁内嵌耐火材料的复合结构、架设于炉膛上部侧墙的上端面、炉顶铜水套上留有加料口，靠近电极渣室侧的炉顶处设置烟气出口；熔炼区和电极渣室之间由铜水套和耐火材料组成的复合挡墙隔开。熔炼区和电极渣室由固定通道连成一体；复合挡墙以上为烟气出口通道的下端墙；电极渣室的三面用耐火材料砌筑而成，渣室顶部由嵌有耐火材料的铜水套封闭、铜水套上留有电极孔和液面测量孔；石墨电极从电极孔中插入到渣室熔池中，电极通过把持器、短网与电源相接，电极的升降调节由卷扬机构完成；炉底从电极渣室端墙处到铜锍放出口留有2％的坡度，铜锍出口低于电极渣室端墙处，电极渣室仅设放渣口和安全口。该炉型出产的冰铜品位为45～60％，熔渣铁硅比控制在1.2左右，在熔炼区除了完成造渣造铜反应、同时在较深的炉缸内完成渣和铜锍的分离，每小时可处理铜镍精矿60～80t/h，尤其对含硫含铁较高、造渣造锍反应过程自热程度较高的精矿适应性较好。但存在炉体散热损失较大、炉渣贫化电耗高、熔渣经电炉贫化水淬后铜损失高的不足，以及开炉作业复杂、需要制造熔体的辅助设施。

专利号ZL201320644501.4实用新型专利双炉双侧吹造渣顶吹造铜连续吹炼炉，包括造渣炉和造铜炉，造渣炉为长方形、采用双侧吹鼓风方式、在炉体两侧墙体上对称设置通风孔，在炉顶的设有熔剂加料口、烟气出口，在炉体两端设有冰铜进口、白金属排放口、排渣口；造铜炉为长方形，采用顶吹鼓风方式，在炉顶设置喷枪管插入口、熔剂加料口、烟气出口，在炉体两端设有白冰铜进口、粗铜排放口、排渣口，在炉体侧墙体上设置残阳极加入口。双炉连续吹炼炉较好地完成了吹炼任务，但流程较长、造铜炉内熔体与喷入富氧空气的接触不够充分、造铜炉结构不尽合理，尚需优化改进。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其具有冶炼效率高、热损失小、热稳定性好等特点。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，包括熔炼炉和造铜炉，所述熔炼炉包括相互连通的熔炼反应炉体和小渣室，所述熔炼反应炉体自上而下分为炉膛区和炉缸区，所述熔炼反应炉体上设置有加料口、烟道口、安全口、一次鼓风孔和二次鼓风孔，所述小渣室的底面高度高于所述炉缸区的底面高度；所述熔炼反应炉体和所述造铜炉通过溜槽连通。

进一步的，所述炉膛区的侧墙为砖墙，所述砖墙内有多个铜水套，多个所述铜水套沿所述砖墙的高度方向布置，任意两个相邻的所述铜水套间的距离相等。

进一步的，所述熔炼炉的烟道包括铜水套部和砖墙部，所述铜水套部的底端与所述熔炼炉的烟道口连接，所述铜水套部的顶部与所述砖墙部连接。

进一步的，所述炉膛区内设有挡墙，所述挡墙竖直设置，所述挡墙的顶端连接于所述烟道口，底端与所述炉缸区的底面间隔设置，所述挡墙的中部还开设有缺口。

进一步的，所述一次鼓风孔设置于所述炉膛区与所述炉缸区的交接处，且一次鼓风孔水平布置，且烟道下方对应的侧墙位置不设置一次鼓风孔。

进一步的，所述二次鼓风孔设置于所述口的下方，且所述二次鼓风孔水平布置在所述炉膛区的侧墙和/或炉膛区的端墙上。

进一步的，所述炉缸区包括内墙，所述内墙为砖墙，所述内墙外侧包裹有外墙，所述外墙为铜水套。

进一步的，所述造铜炉的横截面为圆形、长圆形或椭圆形。

进一步的，所述造铜炉的残阳极加入口设置在所述造铜炉的炉顶上。

进一步的，所述造铜炉的端墙上设置至少两个粗铜排放口，两个所述粗铜排放口水平平行设置；所述端墙的最底部还设置有造铜炉安全口。

本实用新型的有益效果为：备料简单、冶炼效率高、热损失小、热稳定性好、过程连续易操作，减少生产环节和设施、可实现自造熔池开炉，能有效避免SO₂有害烟气逸散造成的低空环境污染、环保效果理想，生产安全稳定，粗铜质量优，耐火材料使用寿命较长，烟气量小且连续稳定、SO₂浓度高，余热回收利用效果好，总硫回收率高，熔炼渣实现浮选贫化、炉渣资源化利用、弃渣含铜低、直收率高，综合技术经济指标优良的从铜精矿到粗铜的短流程、清洁、高效、生产连续化的炼铜装置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中熔炼炉的侧视图；

图3为图1中熔炼炉的俯视图；

图4为图1中造铜炉的侧视图；

图5为图1中造铜炉的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，铜精矿熔炼炉35和造铜炉36通过溜槽装置19连接，实现白冰铜的均衡连续转输。

熔炼炉的结构为：

如图2、3所示，熔炼炉的炉体呈长方体，沿其长度方向分为相互连通的熔炼反应炉体和小渣室，熔炼反应炉体自下而上分为炉缸区、炉膛区。炉缸区由耐火材料砌成的炉缸端墙3和炉缸侧墙4组成，其中，炉缸侧墙4的耐火材料外设垂直的外壁39，此外壁为铜水套冷却壁。炉缸区的底部为耐火材料砌成的炉底2，炉底2下方为炉基础1。炉缸端墙5上设置由耐火材料砌筑白冰铜虹吸排放口10，此排放口10与小渣室相对设置在炉体的两端。

炉膛区由耐火材料砌筑而成，其包括竖直的炉膛端墙5和固定倾角的炉膛侧墙6，炉膛侧墙6内等间距交错内嵌有平板铜水套。炉膛区顶部安装有拱形的炉顶7，其由若干块内嵌耐火材料的拱形铜水套组成，炉顶7上开设有多个加料口8。炉顶7上还连通有用于导出烟气的烟道9，且烟道9靠近小渣室一侧设置。炉膛区内还设置有挡墙11，挡墙11竖直设置于烟道9的下方，挡墙11由耐火材料砌成，并在耐火材料中镶嵌铜水套。挡墙11并不是连续的墙体，中部设有一缺口。炉底、挡墙11与炉缸侧墙4形成一个固定流道，炉渣和白冰铜由该流道进入小渣室、沉降分离的白冰铜流回炉缸内。

在小渣室的端墙上设置用于溢流炉渣的排渣口12，小渣室的顶端为嵌有耐火材料的水平铜水套顶盖13，小渣室底部高于炉缸底部。

炉体内还设置有一次鼓风孔15和二次鼓风孔16。一次鼓风孔15水平布置在炉缸侧墙4和炉膛侧墙6的交界处，且烟道下方对应的侧墙位置不设置一次鼓风孔，风嘴之间由水平的铜水套和耐火材料砌筑而成，风嘴外接三通、风支管、总风管形成完整的富氧空气供给系统。二次鼓风孔16位于烟道9的正下方，分别水平设在在炉膛侧墙6和炉膛侧墙5上，且炉膛侧墙5上的二次鼓风孔16为上下设置的两排。炉缸侧墙4的底部还设有两个安全口17，两个安全口17上下垂直布置。

造铜炉的结构为：

如图4、5所示，熔炼炉炉体与造铜炉炉体通过溜槽19直接连通，即熔炼炉中产出的白冰铜经由溜槽19直接转运至造铜炉36内。造铜炉36包括炉基础20、炉底21、造铜炉端墙22、造铜炉侧墙23和造铜炉顶24。造铜炉顶24上连通有造铜炉烟道25，造铜炉烟道25靠近粗铜排放口31设置。同时，造铜炉顶24设有氧枪插入口26，喷枪管27(配有策动装置和卷扬提升装置的旋转氧枪)自氧枪插入口26垂直插入炉内。在造铜炉顶24上还设有残阳极加入口28、钙质熔剂加入口29。造铜炉端墙22上设置至少两个粗铜排放口31，此面造铜炉端墙22的最底部的靠近炉底处设置造铜炉安全口33。

本实用新型的生产过程如下：

将铜精矿、石英石熔剂、焦粉、重烟尘、黑铜粉、冷料等分别按配料比例、准确计量、混配均匀，经由胶带输送机直接从熔炼炉的加料口8送入炉内，通过一次鼓风孔15连续鼓入富氧空气。矿石在炉内发生化学反应，生成熔炼渣、白冰铜和含SO₂的高温烟气。白冰铜沉降在熔体下层，利用虹吸作用通过溜槽19连续均衡地排到造铜炉内。熔炼渣经小渣室进一步沉降分离，从排渣口12连续溢流排出，经过熔炼渣溜槽进入渣包、缓冷，送至选矿厂浮选贫化。从二次鼓风孔16连续鼓入的空气与熔炼反应生成的高温烟气中的单体硫进一步反应后、经过竖直烟道进入余热锅炉回收废热、再经过电收尘进入制酸系统。

正常工况时，补充燃料可以采用原煤、焦粉、天然气，床能力可在60～110t/m2·d，烟气SO₂浓度22～31％、作业率99～100％。富氧空气鼓入熔池内白冰铜与熔炼渣的混合层，操作温度1220～1290℃，炉龄可达2年以上。熔炼反应过程的鼓风为含氧60～90％的富氧空气，白冰铜为含铜70％～80％的铜铁硫化合物，熔炼渣连续溢流排出，熔炼渣Fe/SiO₂＝2.0～2.5、含铜2.5～3.0％。

流入造铜炉内的白冰铜、钙质熔剂(由钙质熔剂加入口29均衡加入)、富氧空气(通过喷枪管27连续喷入)发生化学反应，生成粗铜、微量的吹炼渣和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和粗铜在炉内沉降分离，吹炼渣(含铜20～30％)漂浮在熔体的上层，定期从溢流排渣口经溜槽排至吹炼槽坑、急冷破碎后返回熔炼炉作为冷料。沉降在熔体下层的粗铜(含铜>98.5％、含硫<0.03％的粗铜)，经粗铜排放口31进入粗铜包或阳极炉。含SO₂的高温烟气经过造铜炉烟道25进入余热锅炉回收废热、再经过电收尘进入制酸系统。残阳极通过炉顶专设的加料口、视造铜炉内吹炼反应温度情况均衡适量投加。所有重烟尘返回熔炼炉、余热锅炉所产饱和中压蒸汽用于余热发电；所有溜槽和渣包处的逸散烟气由设置的集烟罩100％收集、统一汇入冶炼烟气制酸系统。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，包括熔炼炉和造铜炉，所述熔炼炉包括相互连通的熔炼反应炉体和小渣室，所述熔炼反应炉体自上而下分为炉膛区和炉缸区，所述熔炼反应炉体上设置有加料口、烟道口、安全口、一次鼓风孔和二次鼓风孔，其特征在于：所述小渣室的底面高度高于所述炉缸区的底面高度；所述熔炼反应炉体和所述造铜炉通过溜槽连通。

2.根据权利要求1所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述炉膛区的侧墙为砖墙，所述砖墙内有多个铜水套，多个所述铜水套沿所述砖墙的高度方向布置，任意两个相邻的所述铜水套间的距离相等。

3.根据权利要求2所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述熔炼炉的烟道包括铜水套部和砖墙部，所述铜水套部的底端与所述熔炼炉的烟道口连接，所述铜水套部的顶部与所述砖墙部连接。

4.根据权利要求3所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述炉膛区内设有挡墙，所述挡墙竖直设置，所述挡墙的顶端连接于所述烟道口，底端与所述炉缸区的底面间隔设置，所述挡墙的中部还开设有缺口。

5.根据权利要求1所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述一次鼓风孔设置于所述炉膛区与所述炉缸区的交接处，且一次鼓风孔水平布置。

6.根据权利要求1所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述二次鼓风孔设置于所述烟道口的下方，且所述二次鼓风孔水平布置在所述炉膛区的侧墙和/或炉膛区的端墙上。

7.根据权利要求1所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述炉缸区包括内墙，所述内墙为砖墙，所述内墙外侧包裹有外墙，所述外墙为铜水套。

8.根据权利要求1～7任一项所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述造铜炉的横截面为圆形、长圆形或椭圆形。

9.根据权利要求8所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述造铜炉的残阳极加入口设置在所述造铜炉的炉顶上。

10.根据权利要求9所述的铜精矿连续生产粗铜的二连炉装置，其特征在于：所述造铜炉的端墙上设置至少两个粗铜排放口，所述粗铜排放口水平平行设置；所述造铜炉的端墙的最底部还设置有造铜炉安全口。