CN205933981U - 一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置 - Google Patents

Abstract

一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置，属于铜冶炼技术领域。其特征在于所述装置的内管1直径d和外管2直径D之比为1﹕2～1﹕3；内管1的烟气入口5与熔炼炉余热锅炉烟气出口管道相连通；内管1的烟气出口6与除尘器进气管道相连通；外管2的两端完全封闭且开有二次风进口3和二次风出口4，外管直径D与外管长度L之比为1﹕5～1﹕8；以使用该装置并配合工艺方可有效抑制或控制熔炼炉及其余热锅炉内的结焦。

Description

一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置

技术领域

本实用新型属于铜冶炼技术领域，特别涉及一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置。

背景技术

铜冶炼技术在上个世纪快速发展，湿法炼铜工艺在铜金属产能中所占比重正在逐步扩大，但由于火法炼铜技术具有物料适应能力强、产能大，同时还可以回收大量稀贵金属等特点，因此火法炼铜技术仍然处于主导地位。火法炼铜技术主要分为造锍熔炼—铜锍吹炼—火法精炼—电解精炼四个步骤。近两年来也有部分企业采用将铜锍吹炼和火法精炼两个步骤简化为一个步骤的工艺，不过这种工艺在实际生产中应用的并不多。在火法炼铜技术中最重要的一步为造锍熔炼，造锍熔炼炉的炉型有很多，如闪速炉、奥斯迈特炉、富氧侧吹炉、底吹炉、艾萨炉、三菱炉等，它们均属于熔池熔炼炉，虽然它们的工艺方式不同，但其造锍熔炼基本原理是一致的，通过造锍熔炼由熔炼炉产出冰铜、炉渣和烟气；冰铜再进行造锍熔炼，炉渣进行缓冷浮选，烟气经余热锅炉的降温收尘器除尘后用于制酸。

但目前铜冶炼造锍熔炼炉普遍存在的问题是，熔炼炉内上部炉壁以及熔炼炉余热锅炉内炉壁处会产生结焦。熔炼炉内的结焦会随着生产的进行而逐渐增大，严重时炉内结焦会布满整个炉膛上部，当结焦达到一定厚度或由于停炉导致炉内温度变化较大时，所结的结焦就会成块儿脱落到熔池内，为将熔池内的大块儿结焦融化，需要提高熔体温度，该过程可能会持续10h～20h甚至更长，特别严重时必须将炉内熔体放出，停炉降温后人工进入炉内进行清理，严重影响生产的正常作业。当余热锅炉内形成结焦时，结焦增大会导致余热锅炉截面积变小，其他阻力增大，烟气流动不顺畅，最严重时会使余热锅炉内通道近乎于堵死，烟气难以通过，最终导致停产。

在熔炼炉内形成结焦的原因主要是由于炉内喷溅物粘结造成的，生产中为避免单体硫产生，会从炉体顶部鼓入空气即二次风或套筒风等，用于燃烧烟气中残留的单体硫，由于二次风温度较低，在鼓入二次风的区域形成低温区，炉内喷溅物在低温区凝固就会粘结在熔炼炉的内壁上，铜精矿投入过程中也存在上述问题，在下料口周围形成结瘤。余热锅炉内的结焦主要集中在余热锅炉的上升烟道，这是由于烟气中存在熔融状态的铅、锌等金属的氧化物，也包括硅酸盐、硫酸盐等化合物，它们在随烟气运动过程中与余热锅炉碰撞，由于余热锅炉壁相对温度较低，在余热锅炉壁上粘结，并逐步增多导致结焦现象的发生。

为解决熔炼炉及余热锅炉内结焦问题，许多企业采取向熔炼炉内投入结焦抑制剂、对烟气中熔融状态的混合物进行改性等措施，进而避免产生结焦，该方法在应用企业中起到了一定的效果，但只能延长结焦形成的时间，却难以彻底消除，另外结焦抑制剂价格昂贵，这种方法增加了生产费用。此外，在铜冶炼生产过程中熔炼烟气经余热锅炉降温后温度仍可达到350℃～450℃，维持该温度主要为保障电除尘器的工作要求，但该部分热量在烟气进入制酸净化过程中属于附加热，没有任何应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决铜冶炼生产过程中在熔炼炉内和余热锅炉内产生结焦从而影响正常生产的问题，提供了一种相关装置，其具体实用新型内容如下：

一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的双层套管换热装置，所述装置主要由内管1和外管2组成，内管1采用耐酸钢材料制备，内管1的轴向中心线和外管2的轴向中心线相重合，内管1的直径d和外管2的直径D之比为1﹕2～1﹕3；内管1的烟气入口5与熔炼炉余热锅炉烟气出口管道相连通；内管1的烟气出口6与除尘器进气管道相连通；外管2的两端完全封闭，外管2的靠近内管1烟气出口6的一端侧面开有二次风入口3，外管2的靠近内管1烟气入口5的一端侧面开有二次风出口4；二次风入口3的直径ф与二次风出口4的直径相等，二次风入口3的直径ф和外管2的直径D之比为1﹕3～1﹕5；外管直径D与外管长度L之比为1﹕5～1﹕8；内管直径d、外管直径D可以根据工艺情况进行调整。

为了使上述双层套管换热装置能够充分发挥其作用，应用时还需采用如下的使用方法，所述方法是：

(1)将上述双层套管换热装置通过内管1的两端分别同熔炼炉余热锅炉烟气出口管道和除尘器进气管道相连通，工作时熔炼炉烟气从熔炼炉余热锅炉烟气出口管道进入双层套管换热装置的内管1中，二次风自外管2的二次风入口3进入由内管1和外管2围成的双层套管换热装置壳层；烟气与二次风隔着内管1的管壁逆向流动，以便在双层套管换热装置内进行热交换，经换热的二次风温度提高到250℃～280℃后再由外管2的二次风出口4流出并鼓入到熔炼炉内；

(2)二次风采用空气与高浓度氧气混合气体，高浓度氧气采用熔炼系统制氧装置产出的高浓度氧气即可，二次风中富氧空气中氧浓度控制在35％～50％；通过调整制氧系统产出的高浓度富氧气与空气的配比，控制熔炼富氧空气中的氧浓度在80％～85％；通过调整冶炼烟气引风机的转速来控制熔炼炉出口烟气压力在0～-50Pa；

(3)调配铜精矿中Pb+Zn的含量，按质量百分数计Pb+Zn的含量≤5％。利用计量皮带在铜精矿投入过程中配入无烟煤，无烟煤使用量按每吨铜精矿配入10千克～15千克，利用无烟煤挥发分低、发热量大的特点，使无烟煤在下料口处充分燃烧，提高炉体上部温度，并根据投入的无烟煤完全燃烧所需要额氧气总量来提高二次风中总氧气量。

本实用新型的优点在于：

1、采用此装置可以充分利用冶炼烟气中的热含量，来提高二次风温度，无需其他加热装置，从而降低能源消耗，避免了二次风温度过低导致熔炼炉顶部产生结焦的问题。

2、利用无烟煤挥发分低、发热量大的特点，在物料中配合少量无烟煤，使其在熔炼炉上部燃烧，提高熔炼炉上部温度，避免熔炼炉上部产生结焦。

3、调整铜精矿成份配比，减少烟气中熔融状态的金属化合物产生；同时提高熔炼富氧浓度，降低烟气量，进而降低随烟气进入余热锅炉的烟尘量，减少余热锅炉内结瘤产生。

4、费用低。仅投入少量无烟煤，相对比采用电炉加热提高二次风温度和采用解决抑制剂的方法运行费用明显降低。

5、适用范围广。在新建、改建熔池熔炼铜冶炼企业能够良好的使用，可以根据企业生产现状通过调整双层套管换热装置长度、二次风中氧气浓度等方式来调整二次风加热后的温度，达到避免结瘤产生的目的。

附图说明

图1为根据本实用新型构思的抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

1为内管；2为外管；3为二次风入口；4为二次风出口；5为烟气入口；6为烟气出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型可应用到投矿量为40吨/h的铜冶炼熔池熔炼炉上。所用的双层套管换热装置主要由内管1和外管2组成，内管1采用耐酸钢材料制备，内管1的轴向中心线和外管2的轴向中心线相重合，内管1的直径d为1600mm，外管2的直径D为3500mm。内管1的烟气入口5与熔炼炉余热锅炉烟气出口管道相连通，内管1的烟气出口6与除尘器进气管道相连通。外管2的两端完全封闭，外管2的靠近内管1的烟气出口6的一端侧面开有二次风入口3，外管2的靠近内管1的烟气入口5的一端侧面开有二次风出口4。二次风入口3的直径ф为800mm，二次风出口4的直径与二次风入口3的直径相等，该双层套管换热装置的外管长度L为22000mm。

前述的双层套管换热装置需要采用如下的方法进行使用，具体包括：

(1)将上述双层套管换热装置通过内管1的两端分别同熔炼炉余热锅炉烟气出口管道和除尘器进气管道相连通，工作时熔炼炉烟气从熔炼炉余热锅炉烟气出口管道进入双层套管换热装置的内管1中，二次风自外管2的二次风入口3进入由内管1和外管2围成的双层套管换热装置壳层，烟气与二次风隔着内管1的管壁逆向流动，在双层套管换热装置内进行热交换，经换热后，二次风温度提高到250℃～280℃后再由外管2的二次风出口4流出并鼓入到熔炼炉内；

(2)二次风采用空气与高浓度氧气的混合气体，二次风中氧气浓度控制为38％，通过调整制氧系统产出的高浓度富氧气与空气的配比，控制熔炼富氧空气中的氧气浓度为83.5％；通过调整冶炼烟气引风机的转速使熔炼炉出口烟气压力控制在-35Pa；

(3)调配铜精矿中Pb+Zn的含量，按质量百分数计Pb+Zn的含量为3.32％，利用计量皮带在铜精矿投入过程中配入无烟煤，无烟煤使用量按每吨铜精矿配入10千克的标准使用，利用无烟煤挥发分低、发热量大的特点，使无烟煤在下料口处充分燃烧，提高炉体上部温度，并根据投入的无烟煤完全燃烧所需要的氧气总量来提高二次风中总氧气量。

二次风风量为4000Nm³/h。余热锅炉出口烟气温度415℃，总烟气量为19000Nm³/h。余热锅炉出口烟气从烟气入口5进入双层套管换热装置内管1中，氧气浓度为38％的二次风从二次风入口3进入双层套管换热装置外管2内，烟气和二次风逆向流动，并在双层套管换热装置内完成热交换。为避免烟气在双层套管换热装置内形成稀酸对管道造成腐蚀，双层套管换热装置内管1采用耐酸钢管道。经换热后烟气温度降低到295℃，以满足电除尘器工作温度要求，二次风经换热后温度升高到276℃，从二次风出口4排出，再经管道进入熔炼炉内，用于燃烧烟气中的单体硫。

经上述工艺调整后，通过无烟煤在熔炼内上部燃烧，提高了熔炼炉上部温度；另一方面提高二次风中的氧气浓度，从而在二次风总含氧量不变的情况下，减少二次风用量，同时二次风经加热后再进入熔炼炉内，能够有效的避免炉顶出现低温区域进而产生结瘤问题。通过控制熔炼炉出口烟气压力、铜精矿成份以及熔炼内上部温度升高，使烟气中绝大部分易粘结金属元素被氧化，生产氧化物或化合物，进而变成不易粘结的物质，避免了在熔炼炉余热锅炉内产生结瘤。

Claims (1)

1.一种抑制铜冶金熔炼炉产生结焦的装置，其特征在于，所述装置主要由内管(1)和外管(2)组成，内管(1)采用耐酸钢材料制备，内管(1)的轴向中心线和外管(2)的轴向中心线相重合，内管(1)的直径d和外管(2)的直径D之比为1﹕2～1﹕3；内管(1)的烟气入口(5)与熔炼炉烟气出口管道相连通，内管(1)的烟气出口(6)与除尘器进气管道相连通；外管(2)的两端完全封闭，外管(2)的靠近内管(1)烟气出口(6)的一端侧面开有二次风入口(3)，外管(2)的靠近内管(1)烟气入口(5)的一端侧面开有二次风出口(4)，二次风入口(3)的直径ф与二次风出口(4)的直径相等，二次风入口(3)的直径ф和外管(2)的直径D之比为1﹕3～1﹕5；外管直径D与外管长度L之比为1﹕5～1﹕8；内管直径d、外管直径D根据工艺情况进行调整。