富邦富氧側吹熔池煉銅爐及其操作方法

2023-06-15 20:21:26 4

專利名稱：富邦富氧側吹熔池煉銅爐及其操作方法
技術領域：
本發明涉及有色冶金技術領域的エ藝設備與方法，特別涉及ー種用於從銅精礦中提取金屬銅的熔煉裝置與方法。
背景技術：
在當今的金屬銅火法冶煉エ藝中，熔池熔煉以其原料適應性強、生產效率高、煙塵排放量少、渣中銅殘留量低等優勢，得到了廣泛應用。特別是隨著銅礦入爐品位的逐漸降低、伴生礦多、雜質含量高、銅礦原料不斷貧化現狀的加劇，今後熔池熔煉的優勢還將進ー步得到顯現。上世紀70年代，熔池熔煉開始大規模應用於銅冶煉エ業生產，其中1976年瓦紐科夫熔煉爐在諾裡爾斯克投入生產，1978年艾薩熔煉爐投入エ業試運行，並將氧氣底吹熔煉 法於1981年首先應用於煉銅行業。最近，在瓦紐科夫爐的基礎上國內也相繼開發出幾種新型熔池熔煉爐，但與原有瓦紐科夫爐相比並沒有多少變化。瓦紐科夫爐由爐基礎、爐缸以及銅水套組合而成的爐身等構成，銅精礦、熔劑等由設在爐頂的加料ロ加入爐內，與鼓入爐內的氧氣發生一系列化學反應，反應生成的冰銅和爐渣在爐內完成沉降分離，再分別由處於爐體下部兩端的渣溢出口和冰銅虹吸口放入各自的保溫存儲裝置內。瓦紐科夫爐存在的問題是爐渣和液體冰銅分開存儲的方式勢必造成設備佔地面積大、熱量損失大，且該冶煉エ藝逸散到空氣中的SO2比較多，不僅使得操作環境變得不好，汙染企業周邊的大氣環境，給人和生物的生存帶來不利影響，同時煙氣中的單體硫數量大，對後續的設備危害也非常嚴重；另外，火法冶金煉銅所使用的艾薩熔煉爐及氧氣底吹煉銅爐等設備由於沒有合理的沉降分離空間，其生產產生的爐渣中含銅量偏高，為了回收爐渣中的殘留銅，還需要建造和使用比較龐大的渣選礦廠及設備來處理熔煉渣，經濟方面不合理。國內新開發的熔池熔煉爐型，雖然均不同程度的對上述不足之處有所改進，但對存在的問題仍然未能得到很好的解決。

發明內容
本發明的目的是針對上述已有設備存在的不足，提供ー種操作簡單、能耗低、能有效降低渣中含銅、提高煙氣中SO2的濃度且煙氣中單體硫含量合格的銅熔池熔煉裝置。為實現上述目的，富邦銅業有限公司的發明人員設計出了一種富邦富氧側吹熔池煉銅爐，該煉銅爐共分為兩個單獨爐體，即熔煉爐和保溫電爐，二者之間通過冰銅溜槽和渣溜槽連接在一起，形成了ー個整體，加料皮帶運送爐料至熔煉爐加料ロ，變壓器的輸入端同外界電網相連，其輸出端通過銅母線和電極相連，電極插入到保溫電爐的爐內。所設計的熔煉爐為豎式熔池熔煉爐，底部為爐基礎，其上為耐火磚砌築而成的爐缸，爐缸底部呈高低形設計，數十塊水套組合圍成的爐身座於爐缸之上，爐身的前、後端爐牆和左、右側爐牆均設有冷卻水套，水套內為冷卻循環水，左、右側爐牆水套由立銅水套、兩層斜銅水套和ー層內襯耐火磚的鐵水套共四層水套組成，而前、後端爐牆除第四層為內襯耐火磚的鐵水套外其餘則均由立銅水套構成；第一層左、右側爐牆的立銅水套上開有一次風ロ，単獨製作的水冷銅水套一次風咀安裝在一次風ロ內，風咀外部和彈子閥連接；第三層斜銅水套上設有二次風ロ ；在爐身前端爐牆的第四層鐵水套上設有熔體加入ロ，用於開爐時將在保溫電爐中事先熔化的爐料由此加入ロ加到熔煉爐內；內襯耐火搗打料的鐵水套覆蓋在爐身之上構成爐頂，爐頂設有加料ロ、水冷上升煙道以及三次風ロ ；爐身下部的熔煉室前端設有盛裝爐內連續放渣及冰銅的渣室，渣室通過熔煉爐爐底涵道與熔煉室相連通，在渣室高度中上部設有出渣ロ，出渣ロ同熔煉渣溜槽相通，反應生成的熔煉渣自出渣ロ溢流後排放到熔煉渣溜槽內；在渣室正對爐缸的爐底處還砌有冰銅虹吸ロ，冰銅虹吸ロ穿過爐牆同冰銅溜槽相通，此種結構使得出冰銅口和出渣ロ均處於熔煉爐爐體的同一端面；為保證熔體溫度，渣室的頂端安有燃燒器，為避免爐內液面突然長高而造成大量渣湧出渣室，在渣室右側牆設有安全ロ。爐身由鋼立柱支撐，鋼立柱與爐身之間由帶螺杆組件的調節杆連接，能對熔煉爐起到很好的固定和調整作用。本發明所設計的保溫電爐，底部為電爐基礎，其上為電爐爐體，電爐爐體的爐牆內部由耐火磚砌築而成，外部由鋼結構包覆，其間鋪設銅冷卻水管；電爐爐體設有放冰銅口和 放渣ロ，其中放冰銅ロ位置在貼近電爐爐體的底部,放渣ロ位置在電爐爐體中間合適高度，上部覆蓋為搗打料砸制的電爐爐頂，電爐爐頂設有電極插入口、上升煙道、冰銅加入ロ、熔煉渣加入ロ，其中熔煉渣加入口和熔煉渣溜槽相通，冰銅加入口和冰銅溜槽相通；通過銅母線與變壓器直接相連的電極直接插入到電極插入口內，以高溫電弧的形式向保溫電爐供給熱能。使用上述設備，在操作方法方面和普通熔煉爐相比進行了相應改進，其中主要包括(I)熔煉爐的出銅口和出渣ロ連續放出冰銅和爐渣至保溫電爐之中，其中出冰銅溫度為1140_1160°C ;出渣溫度為1240_1270°C。(2)厚渣層操作，熔煉爐內的渣層厚度為100-115cm。(3)控制富氧率，使之達到65-80%，噴吹量為800-1000m3/噸冰銅，煙氣中SO2的濃度控制在25% -29%，風溫為10-50°C。(4)控制爐渣中的Fe3O4含量保持在3%-4%，爐渣鐵矽比(Fe/Si02)為I. I I. 2。(5)控制燃料煤量與銅精礦量的比率在3% _4%，使用普通煤質燃料即可滿足生產要求，而餘熱鍋爐結焦不會加重。(6)保溫電爐只需定期放冰銅、放渣，不需加任何貧化劑。工作電流可根據熔煉爐熔體溫度進行調整，正常工作電流為40-50A，在熔體溫度高時甚至可關掉變壓器。本發明具有如下特點(I)冰銅、爐渣從熔煉爐爐體的同一端面連續流出，放至同一保溫電爐內。此種設計改變了瓦紐科夫熔煉爐兩端分別放冰銅和渣的方式，提高了保溫爐的利用率，減少了熱量損失，同時避免了間斷放冰銅造成熔煉爐操作不穩定的不利影響，減輕勞動強度，節餘材料消耗，降低了生產成本；(2)爐頂設置三次風ロ。在靠近爐頂水冷上升煙道處設置四個三次風ロ，三次風的加入，提高了煙氣中的氧勢，為單體硫的充分燃燒提供了必要條件，単體硫少，極大減輕了因単體硫對風機等設備的損害，同時也避免了因単體硫堵塞硫酸浄化系統而造成的停車，提高了硫的回收率。同時，鼓入的三次風形成一道幕牆，阻擋了煙氣將爐料內細小顆粒的帶走，降低了煙塵率；(3)爐渣中含銅量明顯減低。熔煉爐內攪拌強度大，冰銅顆粒有充分的接觸機會長大，同時生產中合適的冰銅層及渣層高度確保了充足的沉降時間和區域。且冰銅顆粒穿過渣層，對渣層有洗滌貧化作用。熔煉渣進入到保溫電爐後可進ー步澄清，從而得到的棄渣中含銅量明顯降低，不加任何貧化劑，所排放爐渣含銅低於0. 45% ；(4)建設投資少，建設周期短。所得熔煉渣含銅低，可直接水淬外售，不需緩冷浮選，省去了緩冷設施以及龐大的渣浮選投資。設備關鍵部件為水冷銅水套，耐高溫、腐蝕和衝刷，爐壽命長，檢修維護成本低。本裝置為裝配組合型爐子，安裝施工方便；(5)綜合能耗低。吹煉渣層，所需一次風壓低，動カ消耗少。富氧濃度高，接近80%，煙氣帶走熱量小，燃料消耗低。煙氣SO2的濃度高，制酸系統可實現三轉三吸，提高硫回收率。保溫電爐功率，根據熔體溫度，可調低變壓器功率甚至關閉變壓器，消耗電能少； (6)生產負荷及冰銅品位可調範圍大。根據生產需要，通過開關一定數目一次風ロ生產負荷可在大範圍內調整。通過調整風料比以及燃料煤量與銅精礦量的比率，冰銅品位可在48%至65%之間快速調節；(7)操作簡單，勞動強度低，安全性高。爐膛較高，熔體噴濺物不會接觸到加料ロ，加料ロ無需清理；吹煉渣層，一次風ロ不粘結，不需清理。冰銅和熔煉渣均連續放出，放出ロ和溜槽不會粘結變小，不需燒氧作業；保溫電爐不僅提供保溫、存儲熔體作用；還可以用於生產出熔煉爐開爐時所必須的熔體，通過銅包吊運加入到熔煉爐內，使熔煉爐開爐變得十分容易。


圖I為本發明富邦富氧側吹熔池煉銅裝置平面布置示意圖。圖2為本發明熔煉爐結構示意圖。圖3為本發明熔煉爐的右視剖視圖。圖4為本發明保溫電爐結構示意圖。圖5為本發明保溫電爐的俯視圖。圖中1為熔煉爐，2為保溫電爐，3為冰銅溜槽，4為熔煉渣溜槽，5為加料皮帯，6為變壓器，7為銅母線，8為電極；101為熔煉爐基礎，102為爐缸，103為一次風ロ，104為爐身，105為爐頂，106為加料ロ，107為煙道接ロ，108為爐臺水套，109為鋼立柱，110為二次風ロ，111為熔體加入ロ，112為三次風ロ，113為安全ロ，114為渣室，115為出渣ロ，116為冰銅虹吸口，117為燃燒器，118為高爐底，119為低爐底，120為坡形面，121為調節杆，122為第一層立銅水套，123為第二層斜銅水套，124為第三層斜銅水套，125為第四層鐵水套，126為專用塞杆，127為彈子閥；201為電爐基礎，202為鋼結構，203為冷卻銅管，204為電爐爐體，205為電爐爐頂，206為放冰銅ロ，207為放渣ロ，208為電極插入ロ，209為煙道，210為熔煉渣加入ロ，211為冰銅加入ロ，212為鋼立柱。
具體實施例方式參閱圖I所示，本項發明所設計的富氧側吹熔池煉銅裝置由熔煉爐(I)、保溫電爐
(2)、冰銅溜槽(3)、熔煉渣溜槽⑷、加料皮帶(5)、變壓器(6)、銅母線(7)和電極⑶構成，其中冰銅溜槽(3)和熔煉渣溜槽(4)分別將熔煉爐(I)和保溫電爐(2)連通成ー個整體，加料皮帶(5)運送爐料至熔煉爐加料ロ(106)，變壓器￠)的輸入端同外界電網相連，其輸出端通過銅母線(7)和電極⑶相連，電極⑶插入到保溫電爐⑵的爐內。參閱圖2、圖3所示，熔煉爐主要由熔煉爐基礎(101)、爐缸(102)、爐身(104)和爐頂(105)組成，底部為熔煉爐基礎(101)，其上為耐火磚砌築而成的爐缸(102)，爐缸(102)的爐底分為高爐底(118)和低爐底(119)，高、低爐底由坡形面(120)過渡相連，爐底的高低形設計，提高了爐缸(102)低處的深度，節省了高處冰銅區的空間，減少了爐缸的容積，節約能源並保證了爐內熔體良好的熱交換；數十塊水套組合圍成的爐身(104)座於爐缸
(102)之上，每塊水套走單獨的冷卻水管道；為保證爐缸(102)與爐身(104)之間緊密結 合，在其間平鋪了ー層爐臺水套(108);爐身(104)的前、後端爐牆和左、右側爐牆均設有四層冷卻水套，其中爐身(104)的左、右兩側爐牆的第一層立銅水套(122)上開有一次風ロ(103)，一次風咀安裝在一次風ロ(103)內，一次風咀外部與和彈子閥(127)連接，生產中一次風ロ的使用數量根據處理礦量不同隨時可以調整，利用彈子閥(127)和不鏽鋼材質的專用塞杆(126)可以塞住風ロ使之關閉，在爐身(104)左、右兩側爐牆的第三層斜銅水套(124)上安有二次風ロ(110)，用於燃燒單體硫，其開啟數量可根據在線監測煙氣氧濃調整；在爐身(104)前端爐牆的第四層鐵水套(125)上設有熔體加入ロ(111)，用於開爐時將在保溫電爐中事先熔化的爐料由此加入ロ加到熔煉爐內；內襯耐火搗打料的鐵水套覆蓋在爐身之上構成爐頂(105)，爐頂(105)設有加料ロ(106)、三次風ロ(112)以及上升煙道接ロ(107)，三次風ロ(112)設在爐頂，其氣流可在上升煙道前形成一道氣幕，一定程度上降低了煙塵率，同時和二次風ロ(112) —祥，也可燃燒掉一部分単體硫；爐身(104)下部的熔煉室前端設有渣室(114)，在渣室高度的中上部設有出渣ロ(115)，出渣ロ(115)同熔煉渣溜槽⑷相通，反應生成的熔煉渣自出渣ロ(115)溢流後排放到熔煉渣溜槽⑷內；在渣室(114)正對爐缸(102)的低爐底(119)處砌有冰銅虹吸口(116)，冰銅虹吸口(116)穿過爐牆同冰銅溜槽(3)相通，此種結構使得冰銅出口和出渣ロ均處於熔煉爐爐體的同一端面；為保證熔體溫度，渣室(114)的頂端安有燃燒器(117);為避免爐內液面突然長高而造成大量渣湧出渣室(114)，在渣室右側牆設有安全ロ(113);爐身(104)由鋼立柱(109)支撐，鋼立柱(109)與爐身(104)之間由帶螺杆組件的調節杆(121)連接，能對熔煉爐起到很好的固定和調整作用。參閱圖I、圖4、圖5所示，保溫電爐主要由電爐基礎(201)、電爐爐體(204)以及電爐爐頂(205)組成，電爐爐體(204)的爐牆內部由耐火磚砌築而成，外部由鋼結構(202)包覆，其間鋪設數十根銅冷卻水管(203)，電爐爐體(204)的底部設有兩個放冰銅ロ(206)，電爐爐體(204)高度約中部位置設有兩個放渣ロ(207);電爐爐頂(205)靠近熔煉爐位置設有熔煉渣加入ロ(210)以及冰銅加入ロ(211)，其中熔煉渣加入ロ(210)和熔煉渣溜槽(4)相通，冰銅加入ロ(211)和冰銅溜槽(3)相通；在電爐爐頂(205)中間部位設有呈直線排列的三個電極插入口(208)，遠離熔煉爐位置設有煙道(209)，保溫電爐的熱能提供裝置變壓器(6)被安放在安全的獨立空間內，三根電極⑶吊裝在爐頂(205)爐頂(205)上方，變壓器(6)與電極⑶通過銅母線(7)連接。使用上述設備進行銅的冶煉生產，重點控制的操作參數如下(I)採取連續放出冰銅和爐渣至保溫電爐之中，其中出冰銅溫度為1140_1160°C ；出渣溫度為1240-1270°C ；(2)熔煉爐內的渣層厚度為100-115cm ；(3)控制富氧率，使之達到65-80%，噴吹量為800m-1000m3/噸冰銅，煙氣中SO2的濃度控制在25% -29%，風溫為10-50°C ；(4)控制爐渣中的Fe3O4含量保持在3% _4%，爐渣鐵矽比(Fe/Si02)為I. I I. 2 ； (5)控制燃料煤量與銅精礦量的比率在3% -4% ;(6)保溫電爐定期放冰銅、放渣，不加任何貧化劑，工作電流電流為40-50A。
權利要求
1.一種富邦富氧側吹熔池煉銅爐，其特徵在於該煉銅爐由熔煉爐(I)、保溫電爐(2)、冰銅溜槽(3)、熔煉渣溜槽(4)、加料皮帶(5)、變壓器￠)、銅母線(7)和電極(8)構成，其中冰銅溜槽(3)和熔煉渣溜槽(4)分別將熔煉爐(I)和保溫電爐(2)連通成ー個整體，カロ料皮帶(5)運送爐料至熔煉爐加料ロ(106)，變壓器￠)的輸入端同外界電網相連，其輸出端通過銅母線(7)和電極⑶相連，電極⑶插入到保溫電爐(2)的爐內。
2.根據權利要求I所述的ー種富邦富氧側吹熔池煉銅爐，其特徵在於該煉銅爐中的熔煉爐由熔煉爐基礎(101)、爐缸(102)、爐身(104)和爐頂(105)組成，底部為熔煉爐基礎(101)，其上為耐火磚砌築而成的爐缸(102)，爐缸(102)的爐底分為高爐底(118)和低爐底(119)，高、低爐底由坡形面(120)過渡相連；數十塊水套組合圍成的爐身(104)座於爐缸(102)之上，每塊水套走單獨的冷卻水管道；爐缸(102)與爐身(104)之間平鋪了ー層爐臺水套(108);爐身(104)的前、後端爐牆和左、右側爐牆均設有四層冷卻水套，其中爐身(104)的左、右兩側爐牆的第一層立銅水套(122)上開有一次風ロ(103)，一次風咀安裝在一次風ロ(103)內，一次風咀外部和彈子閥(127)連接，在爐身(104)左、右兩側爐牆的第三層斜銅水套(124)上安有二次風ロ(110);在爐身(104)前端爐牆的第四層鐵水套(125)上設有熔體加入ロ(111);內襯耐火搗打料的鐵水套覆蓋在爐身之上構成爐頂(105)，爐頂(105)設有加料ロ(106)、三次風ロ(112)以及上升煙道接ロ(107);爐身(104)下部的熔煉室前端設有渣室(114)，在渣室高度的中上部設有出渣ロ(115)，出渣ロ(115)同熔煉渣溜槽⑷相通；在渣室(114)正對爐缸(102)的低爐底(119)處砌有冰銅虹吸口(116)，冰銅虹吸口(116)穿過爐牆同冰銅溜槽⑶相通適室(114)的頂端安有燃燒器(117)適室右側牆設有安全ロ (113);爐身(104)由鋼立柱(109)支撐，鋼立柱(109)與爐身(104)之間由帶螺杆組件的調節杆(121)連接。
3.根據權利要求I所述的ー種富邦富氧側吹熔池煉銅爐，其特徵在於該煉銅爐中的保溫電爐由電爐基礎(201)、電爐爐體(204)以及電爐爐頂(205)組成，電爐爐體(204)的爐牆內部由耐火磚砌築而成，外部由鋼結構(202)包覆，其間鋪設數十根銅冷卻水管(203)；電爐爐體(204)的底部設有兩個放冰銅ロ(206)，電爐爐體(204)高度約中部位置設有兩個放渣ロ(207);電爐爐頂(205)靠近熔煉爐位置設有熔煉渣加入ロ(210)和冰銅加入ロ(211)，其中熔煉渣加入ロ(210)和熔煉渣溜槽⑷相通，冰銅加入ロ(211)和冰銅溜槽(3)相通；在電爐爐頂(205)中間部位設有呈直線排列的三個電極插入口(208)，遠離熔煉爐位置設有煙道(209)。
4.ー種使用如權利要求I至權利要求3中的任意一項的富邦富氧側吹熔池煉銅爐進行銅冶煉的方法，其特徵在於該方法包括 (1)採取連續放出冰銅和爐渣至保溫電爐之中，其中出冰銅溫度為1140-1160°C，出渣溫度為 1240-1270。。； (2)熔煉爐內的渣層厚度為100-115cm； (3)控制富氧率，使之達到65-80%，噴吹量為800m-1000m3/噸冰銅，煙氣中SO2的濃度控制在25% -29%，風溫為10-50°C ； (4)控制爐渣中的Fe3O4含量保持在3%-4%，爐渣鐵矽比(Fe/Si02)為I. I I. 2 ; (5)控制燃料煤量與銅精礦量的比率在3%-4% ； (6)保溫電爐定期放冰銅、放渣，不加任何貧化劑，工作電流電流為40-50A。
全文摘要
本發明公開了一種富邦富氧側吹熔池煉銅爐及其操作方法。其特徵在於該種富邦富氧側吹熔池煉銅爐由熔煉爐和保溫電爐組成，冰銅溜槽和熔煉渣溜槽分別將其連通成一個整體，其中熔煉爐設有三次風口和熔體加入口，熔煉室前端設有渣室和出渣口，渣室正對低爐底處砌有冰銅虹吸口，保溫電爐單獨加溫；採取連續放出冰銅和爐渣至保溫電爐中，控制爐渣中的Fe3O4含量保持在3％-4％，爐渣鐵矽比為1.1～1.2，保溫電爐不加任何貧化劑。採用本設備和方法進行生產其所排放爐渣的含銅將低於0.45％，並能明顯減輕勞動強度，節約材料消耗，降低了生產成本和新廠建設投資。
文檔編號C22B15/00GK102851518SQ20121030364
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者周玉軍, 羅銀華, 王志超, 賓萬達, 藺公敏 申請人:赤峰富邦銅業有限責任公司