CN212713698U

CN212713698U - 基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉

Info

Publication number: CN212713698U
Application number: CN202020592023.7U
Authority: CN
Inventors: 王亲猛; 唐鼎轩; 郭学益; 田庆华; 王松松
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2030-04-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉，包括炉体，所述炉体上设有加料口、排渣口、放铜锍口、烟道口和氧枪，所述排渣口的形状为等边三角形。本实用新型通过改变排渣口的形状来实现熔炼渣中含铜量的调控，可减小熔炼渣中含铜量，达到清洁生产的标准，节约了企业的成本。

Description

基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉

技术领域

本实用新型属于铜冶炼领域，尤其涉及一种底吹炉。

背景技术

氧气底吹炼铜工艺是我国具有自主知识产权的铜冶炼技术，自上世纪90年代问世以来，由于其清洁高效的优势快速走向了世界舞台，在冶金行业占有重要的地位。氧气底吹炼铜工艺原料适应性强，反应强度高，产能调节范围大，受到国内大型铜冶炼企业的青睐。至今，国内先后有东营方圆铜业、烟台恒邦、包头华鼎、中原黄金等公司采用底吹熔池熔炼技术进行铜冶炼。

随着氧气底吹炼铜工艺的不断发展，企业生产规模也随之扩大，氧气底吹炉的炉型也不断扩大。如东营方圆铜业使用的底吹炉—“多元炉”，炉型尺寸为φ5.5×28.8m，中原黄金的富氧捕金项目中的底吹炉，炉型尺寸为φ5.8×30m。大型化底吹炉可以满足企业对于特定工艺的生产需求，在日常生产中展现了巨大的优势。但是在底吹炉造锍熔炼的过程中，不可避免的出现了渣含铜量偏高的问题。2018年某厂投入生产的大型化底吹炉渣含铜量平均为5.5%，远高于小型底吹炉渣含铜量平均值2%。

研究人员对降低渣中铜含量进行了大量的探索。中国专利CN103014369A提出了一种侧吹熔池熔炼工艺，该方法通过双侧吹富氧空气，有效降低熔炼渣中铜含量；中国专利CN104032148A提出了一种基于新型熔剂的火法炼铜造锍方法，该方法以石英砂与石膏作为新型熔剂，与铜精矿搭配进入侧吹炉中熔炼，能够大幅降低造锍熔炼渣中的铜含量。上述方法要么对设备改进较大，投资成本高，要么添加了新的添加物，易引入杂质，且复杂化了熔炼过程。

大型化底吹炉处理量大，产生熔炼渣多，寻求一种简单有效的方法减少熔炼渣中的铜含量，对于企业节约成本和清洁生产具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉，该底吹炉减小熔炼渣中含铜量的效果明显。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉，包括炉体，所述炉体上设有加料口、排渣口、放铜锍口、烟道口和氧枪，所述排渣口的形状为等边三角形。

上述底吹炉中，优选的，所述等边三角形的底边（即等边三角形最底部的边，图1中第3种情形）保持水平。

上述底吹炉中，优选的，所述排渣口处设有一挡板，所述挡板由排渣口底部延伸至熔池中。在排渣口处向内设置一挡板，可以改变排渣口前熔体的运动状态，可以阻挡被抬高的铜锍，从而降低虹吸管道作用，从而达到降低渣含铜量的目的。

上述底吹炉中，优选的，所述挡板的长度k为30-40cm，所述挡板的宽度m大于排渣口的宽度n，所述挡板的端部与排渣口端部之间的距离h在10-15cm之间。

上述底吹炉中，优选的，所述挡板倾斜向下设置。

上述底吹炉中，优选的，所述底吹炉的尺寸为φ（4.8-5.8）m×（28.8-30）m（直径×长度），设计年处理量为150-200万吨铜矿。优选的，所述底吹炉内铜锍厚度为1.2-1.3m，排渣口中心与铜锍界面之间的垂直距离为30-40cm。

上述底吹炉中，优选的，所述排渣口的面积为0.1-0.15m²。

本实用新型的原理如下：在排渣口进行放渣的过程中，尽管铜锍的界面远远低于排渣口，但由于熔炼渣与铜锍的界面张力的影响，在排渣口会形成一个铜锍管道，铜锍仍会从这个管道源源不断地排出，这些铜锍的损失是造成大型化底吹炉渣含铜量升高的一个重要原因，这个现象可以称为排渣口“虹吸管道”作用。本实用新型在熔炼过程中将熔池搅拌均匀，渣中铜锍液滴沉降完全，通过降低排渣口“虹吸管道”作用，达到降低熔炼渣中含铜量的效果。具体的，我们研究表明如下：

对于相同厚度渣层的情况，排渣口的形状对放渣有较大的影响。对于孔口流动，在孔前存在有明显流速的区域，而在该区域外的流速很小。故在底吹炉自由排渣的过程中，可以将流体简化分成一个半球形，在这个半球形中的能量损失能代表整个流体的能量损失，这样一个简化的物理模型可以称为“孔前区”。能量损失大，“孔前区”大，“虹吸管道”作用明显，渣中含铜量增加。反之，渣中含铜量降低。经过我们模拟研究，如图1所示，图1中各线代表着“孔前区”的大小，线的区间越大，说明“孔前区”越大，“虹吸管道”效应也越明显。由图1可知，各种形状的排渣口的“孔前区”大小依次如下：圆形>直角三角形（图1中第5种形状）>矩形>等边三角形，等边三角形对熔池内铜锍的牵引效果最小。并且，图1中第3种情形，即等边三角形的底边保持水平时，排渣口的“孔前区”最小，对熔池内铜锍的牵引效果最小，渣中含铜量最小。

本实用新型中，底吹炉熔炼阶段中，排渣口用黄泥将其堵塞牢靠，等底吹炉熔炼至一定阶段开始放渣时，只需现场工人使用铁棍等将黄泥堵住的排渣口打开。故改变排渣口的形状，只需现场操作工人控制打开黄泥口的形状即可，不需要重新改变底吹炉的结构，操作简单。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过改变排渣口的形状来实现熔炼渣中含铜量的调控，可减小熔炼渣中含铜量，达到清洁生产的标准，节约了企业的成本。

2、本实用新型不改变现有底吹熔炼的工序以及炉型，不额外添加熔剂，工艺简单，操作难度低，生产成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中不同形状排渣口放渣过程“孔前区”大小的示意图。

图2为本实用新型在排渣口增加挡板后的底吹炉的结构示意图。

图3为图2中A-A面的剖切视图（未视出壁厚）。

图例说明：

1、加料口；2、挡板；5、烟道口；6、炉体；7、放铜锍口；8、氧枪；9、排渣口。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。

除非另有特别说明，本实用新型中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

如图2和图3所示，本实施例的基于降低熔炼渣含铜量的底吹炉，包括炉体6，炉体6上设有加料口1、排渣口9、放铜锍口7、烟道口5和氧枪8，排渣口9的形状为等边三角形，且等边三角形的底边保持水平。

本实施例中，排渣口9处设有一挡板2，挡板2由排渣口9底部延伸至熔池中。本实施例中更优选的情况是，挡板2倾斜向下设置。

本实施例中，挡板2的长度k为30-40cm（上述范围均可），挡板2的宽度m大于排渣口9的宽度n，挡板2的端部与排渣口9端部之间的距离h在10-15cm（上述范围均可）之间。

本实施例中，底吹炉的尺寸为φ（4.8-5.8）m×（28.8-30）m，设计年处理量为150-200万吨铜矿。

本实施例中，排渣口9的面积为0.1-0.15m²（上述范围均可）。

为了更好的说明本实施例中排渣口9与挡板2的作用，下面给出具体的实验过程说明如下。

国内某厂规格为φ5.8×30m的大型化底吹炉，设计年处理量为200万吨多金属复杂矿料（即铜矿），采用现有常规操作方式，经测定表明，当熔炼渣渣层厚度为80cm时，熔炼渣含铜量为5.5%。

在底吹炉排渣过程中，控制熔炼渣渣层厚度控制为60cm，改变排渣口的形状，具体的，熔炼渣渣层厚度控制为60cm，排渣口采用的形状为矩形（图1中第1种形状）、直角三角形（图1中第5种形状）、等边三角形（图1中第3种形状）带挡板、等边三角形（图1中第3种形状）、直角三角形（图1中第6种形状），排渣口的面积约为0.1m²，铜锍厚度为1.3m，排渣口中心与铜锍界面之间的垂直距离为30cm。

经测定，矩形（图1中第1种形状）排渣口熔炼渣含铜量降低至3.8%。直角三角形（图1中第5种形状）排渣口熔炼渣含铜量降低至4%。等边三角形（图1中第3种形状）带挡板排渣口熔炼渣含铜量降低至3.3%。等边三角形（图1中第3种形状）排渣口熔炼渣含铜量降低至3.5%。直角三角形（图1中第6种形状）排渣口熔炼渣含铜量降低至4.5%。

Claims

1.一种基于降低熔炼渣含铜量的新型底吹炉，包括炉体（6），所述炉体（6）上设有加料口（1）、排渣口（9）、放铜锍口（7）、烟道口（5）和氧枪（8），其特征在于，所述排渣口（9）的形状为等边三角形。

2.根据权利要求1所述的新型底吹炉，其特征在于，所述等边三角形的底边保持水平。

3.根据权利要求1所述的新型底吹炉，其特征在于，所述排渣口（9）处设有一挡板（2），所述挡板（2）由排渣口（9）底部延伸至熔池中。

4.根据权利要求3所述的新型底吹炉，其特征在于，所述挡板（2）的长度k为30-40cm，所述挡板（2）的宽度m大于排渣口（9）的宽度n，所述挡板（2）的端部与排渣口（9）端部之间的距离h在10-15cm之间。

5.根据权利要求3所述的新型底吹炉，其特征在于，所述挡板（2）倾斜向下设置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的新型底吹炉，其特征在于，所述底吹炉的尺寸为φ（4.8-5.8）m×（28.8-30）m，设计年处理量为150-200万吨铜矿。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的新型底吹炉，其特征在于，所述排渣口（9）的面积为0.1-0.15m²。