CN85102902A - 沸腾熔炼法 - Google Patents

Abstract

沸腾熔炼法属于铜精矿(或镍精矿等重金属硫化矿精矿)的冰铜熔炼法。炉料中配入补充燃料煤，从炉顶加入，经予热的空气或富氧空气，从浸没在熔体中的风口鼓入，熔体强烈搅动，氧化、燃烧反应在熔体内进行，产生高热强度，为Fe₃O₄还原、造渣反应及冰铜相、渣相的聚集、分离过程创造良好的热力学和动力学条件。生成的冰铜炉渣放入前床。烟气用于制酸。沸腾炉熔炼具有特殊炉型，风口区有高热强度冷却夹套，保证沸腾熔炼炉能在高热强度和高生产能力下长期运行。

Description

沸腾熔炼法是属于铜精矿（或富矿石）、或镍精矿、铜镍精矿、复杂铜铅锌精矿等重金属精矿的冰铜熔炼方法。

附图的简要说明：

图中Ⅰ沸腾熔炼炉，Ⅱ热交换器，Ⅲ前床。三者是沸腾熔炼法的主要设备。精矿、熔剂和补充燃料煤组成的炉料a从炉拱顶加料口1连续加入，熔炼需要全部空气或富氧空气，经热交换器予热后，从沸腾熔炼炉两侧风口2鼓入熔体。风口浸没在熔体液面下。熔炼产出的冰铜和炉渣，从排出口3放入前床Ⅲ。炉渣c从前床连续放出。冰铜b视下工序要求，间断放出。烟气d经上升烟道4进入热交换器，以利用余热（生产规模大时加设余热锅炉）。烟气再经除尘后用以制造硫酸。冰铜吹炼产出的转炉渣，可经溜槽5注入沸腾熔炼炉处理。

大规模生产时，炉渣从排出口3放入前床，冰铜从排出口6定期放出。

Ⅳ铜质冷却夹套由铜夹套7、水管8组成，并连接风口9。

发明内容：

现有的铜精矿或镍精矿等冰铜熔炼方法，存在各自固有缺点，限制熔炼过程强化和生产能力提高。如闪速熔炼法（见GB1507941（75年）;BE831016（75年）;《闪速熔炼文集》，1975年，南昌有色设计院;闪速熔炼法的发展，《硫化物熔炼的发展》，V2，1983，US），炉料在反应塔内高温区（1350～1550℃）熔化和氧化。不可避免的硫化铁粒子被过氧化成磁性氧化铁，增加炉渣粘度，引起沉淀池积铁。这是熔炼过程所不希望的。炉料中难熔组份（如SiO₂、MgO、CaO、Al₂O₃等）粒子通过反应塔不可能熔化、造渣，然后在沉淀池与烟气分离，以固态降落在低温区（1300℃左右）的熔体上，增加熔体粘度。沉淀池的熔体处于相对静止状态，难熔组份的造渣和磁性氧化铁的还原反应，靠缓慢的扩散过程进行。限制了熔炼过程的速度。熔炼生成的硫化亚铜（Cu₂S）、硫化亚铁（FeS）细滴，在相对静止而粘稠的熔体中相的聚集缓慢，冰铜相和渣相分离缓慢。闪速熔炼法这些固有缺点，限制了熔炼速度和生产能力提高。闪速熔炼过程产生大量烟尘，烟尘率≥10%，使余热利用设备和收尘系统复杂化。

其他熔炼方法，如诺兰达法，澳克拉连续炼铜法（见SU510842（81年）;JP53022115（78年）;DS2536-392（76年）;《国外铜冶金文集》1973年，冶金工业出版社），白银炼铜法等是向炉内熔体内部鼓风，使熔体搅动的熔炼方式。在风口区形成局部高温，产生很高的热强度，加之搅动熔体对炉壁耐火炉衬的严重侵蚀，炉体虽然用了耐火砖及局部用低效力水套冷却以抵抗高温，但不能承受更高的热强度和局部高温，以及熔体冲刷侵蚀。所以只能降低鼓风强度，以延长炉寿命，维持低水平生产。

本发明的目的是克服现有熔炼方法的缺点，以更良好的热力学和动力学条件，创造高热强度、熔体强烈搅动的强化熔炼过程，获得更高的生产能力。炉料加入沸腾熔炼炉内，立即卷入形若沸腾状态的高温熔体中，炉料粒子分散在熔体内加热熔化。鼓风在熔体中形成气泡，产生巨大的气液界面。硫、硫化铁和煤在气液界面上进行氧化和燃烧反应，瞬间放出大量热能，在熔体内部加热熔体，使炉料熔体，推动反应迅速进行。熔体温度高于液面上烟气温度，获得高热效率。反应生成的氧化亚铁和少量磁性氧化铁被强烈搅动的熔体带到熔池其他部位，磁性氧化铁与硫化亚铁接触反应，还原成氧化亚铁，氧化亚铁与二氧化硅、二氧化硅与钙镁氧化物接触反应，生成低熔点炉渣。过程在良好的动力学条件下迅速进行。熔炼生成的Cu₂S、FeS液态微粒，以及2FeO·SiO₂、CaO·SiO₂炉渣液滴，在强烈搅动下，同相微粒接触几率增大，迅速聚集成大粒。加速冰铜相、渣相的同相聚集和异相分离。熔炼过程中磁性氧化铁还原反应加速，两相聚集、分离过程加快，是沸腾熔炼法能强化生产，达到更高生产能力的基础。

从沸腾熔炼炉两侧风口同时鼓入空气或富氧空气，在风口附近，硫化物和煤等发生剧烈氧化作用，放出大量热量，形成局部高温区，以及熔体冲刷侵蚀炉壁，是本发明解决的另一问题。沸腾熔炼炉的风口区设计了高效力夹套冷却结构，在高热强度下，导出的热量，足以使冰铜和炉渣在夹套的炉内侧面形成稳定的固态层，以承受局部高温和熔体强烈冲刷。所以沸腾熔炼法可以大幅度提高热强度，和高生产能力下长期运行。

沸腾熔炼法具有以下优点和缺点：

1.生产能力高。沸腾熔炼法提高了磁性氧化铁还原速度、造渣反应速度，加快了相的聚集和分离作用。传热过程在熔体内部进行，传热速度快、效率高，降低燃料消耗。烟气中SO₂可以制造硫酸。

2.熔炼反应在熔体内部气液界面上进行，精矿中杂质容易氧化，进入气相或造渣除去。

3.熔炼烟尘率低。熔炼需要补充的燃料煤是配入料中入炉，没有单独的燃料烧咀供热，炉膛上部空间没有附加的横向气流带走烟尘;炉膛空间低，加入炉料立即卷入熔体，进入烟气中尘量少;熔体沸腾状态，飞溅熔体对炉气有洗涤作用;炉体结构有利于烟尘分离。在处理含挥发性杂质少的精矿时，烟尘率≤1%。烟气的余热利用和除尘设施简单。

4.浅熔池熔炼，风口在液面下200～300mm，鼓风压力0.25～0.35kg/cm²，熔炼消耗的电能少。

5.沸腾熔炼过程中，炉内积存的熔体量较少，生产调节控制的滞后时间较短，有利于计算机在线控制。但积存的熔体量少，过程的热惰性小，要求生产操作控制水平较高。

6.沸腾熔炼法是高热强度、高生产能力的冰铜熔炼方法。在用于低热强度和低生产能力时，将会引起燃料消耗增加，烟气中SO₂浓度降低以至不能制酸。

7.沸腾熔炼炉本体结构小，投资少，适宜于大、中、小规模生产。

Claims (2)

1、沸腾熔炼法是铜精矿(或镍精矿等金属硫化矿精矿)的冰铜熔炼法。本发明的特征是：铜精矿(或铜富矿石、镍精矿、铜镍精矿、复杂铜铅锌精矿等重金属硫化矿)、熔剂和补充燃料煤组成的炉料加入沸腾熔炼炉，经予热的全部空气或富氧空气，从浸没在熔体内的风口鼓入，熔体被强烈搅动，形若沸腾，产生高热强度(≥400Mcalm³·hr)。烟气温度低于或接近熔体温度，熔炼过程在高速度下进行，产出冰铜和炉渣，烟尘率≤1%，烟气中SO₂可以制造硫酸。

2、权利要求1中所采用的设备-沸腾熔炼炉是卧式箱形炉型。沿熔炼区顶部设有两列多个（个数由生产规模决定）气封加料口，两侧墙各设有一排风口。风口浸没在熔池内。风口区炉墙下部是高热强度铜质冷却夹套，上部是钢质冷却夹套。铜质冷却夹套为多通道、高流速冷却方式，使熔体在冷却夹套壁上凝结成稳定的固态渣层，以承受熔池内超高热强度和熔体的化学侵蚀、机械冲刷作用。熔池浅（400～600mm）促使熔体循环翻腾加快，降低鼓风压力。熔池一端有一低凹处，在此侧壁上有冰铜放出口。炉顶尾部下压，深向熔池，烟气在此处流速达15m  S或更高，烟尘受离心力和惯性力作用与烟气分离，降低烟气含尘量。

Images