諾蘭達(dá)爐熔煉過程的主要控制參數(shù)及控制方法（一）C

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E諾蘭達(dá)爐熔煉過程的主要控制參數(shù)及控制方法諾蘭達(dá)熔煉過程主要控制四項(xiàng)工藝指標(biāo)：銅锍品位、爐溫、渣型和熔體液面，其他參數(shù)為次要因素。其過程采取壓抑性方針，實(shí)行壓升抬降的控制方法，以保持穩(wěn)定的銅锍品位、穩(wěn)定的熔池溫度、正確的渣型、合適的熔體液面。銅锍品位的控制銅锍品位的控制是諾蘭達(dá)爐工藝控制的中心，諾蘭達(dá)爐可產(chǎn)任何品位的銅锍，它能迅速適應(yīng)銅锍品位的變化，

目前典型操作生產(chǎn)的銅锍品位為65%~73%。銅锍品位是由調(diào)節(jié)吹煉所需氧量來控制的，吹煉過程所需氧量可以通過精礦氧化反應(yīng)耗氧量來計(jì)算。銅锍品位的控制A

精礦需氧量需氧量的定義：將單位質(zhì)量的精礦冶煉成某一特定品位的銅锍所需氧量的體積。有時(shí)也以質(zhì)量來表示。爐料需氧量的計(jì)算只考慮鐵和硫的氧化。這里不計(jì)鉛、鋅、鎳等雜質(zhì)的氧化，并假設(shè)爐料中的銅全部變成銅锍。從理論上講，這樣的簡(jiǎn)化處理是不準(zhǔn)確的，但事實(shí)上引起的誤差不大，對(duì)宏觀控制一個(gè)大工業(yè)熔煉爐的需要而言，其精度已足夠。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是兩三種精礦混合在一起加入反應(yīng)爐內(nèi)，各種精礦各自需氧量按在混合精礦中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算出的加權(quán)平均值即為混合精礦的需氧量。銅锍品位的控制在諾蘭達(dá)爐銅锍品位的控制過程中，爐料實(shí)際需氧量與理論計(jì)算需氧量的差異導(dǎo)致了銅锍品位的變化，在過程控制上，“需氧量”有著特定的含義，它是反映熔池內(nèi)锍品位變化時(shí)的需氧量或供氧量的變化。這種變化在輸入氧量保持定值的情況下，可以通過增加或減少精礦量來調(diào)控鐵與硫的氧化數(shù)量，實(shí)現(xiàn)锍品位的控制。另一方面，锍品位變化時(shí)，需氧量或供氧量的變化是受熔池的容積容量影響的。因此，將這種變化關(guān)系稱之為熔池特性，即庫(kù)存銅锍的過剩氧量。B

熔池特性銅锍品位的控制C

銅锍品位控制計(jì)算實(shí)例銅锍品位的控制是以氧平衡為基礎(chǔ)，可以采用改變加料量或鼓風(fēng)量的方法來實(shí)現(xiàn)。任何一種控制調(diào)節(jié)只要與氧平衡有關(guān)，就必須重新進(jìn)行一次氧平衡計(jì)算。氧平衡式表達(dá)為：鼓入總氣量×氧利用系數(shù)=加入精礦量×精礦需氧量+燃料量×燃料需氧量+過剩氧量銅锍品位的控制D

不同銅锍品位控制方式定時(shí)從風(fēng)口取銅锍樣（放銅時(shí)以銅口樣為主），送爐前X熒光分析儀快速分析銅、鐵、硫、二氧化硅及有關(guān)雜質(zhì)元素，根據(jù)結(jié)果判定爐況。有偏差時(shí)，計(jì)算機(jī)提出新的加料速度或新配料比的建議，經(jīng)操作者確認(rèn)后輸入計(jì)算機(jī)執(zhí)行。銅锍品位控制分三種情況作業(yè)：正常、異常和銅锍樣被污染時(shí)。爐溫的控制爐溫是諾蘭達(dá)熔煉工藝重要參數(shù)之一。爐溫過高，耐火材料本身的強(qiáng)度下降，熔體對(duì)爐襯的沖刷、侵蝕加重，并增加能耗；爐溫過低，渣的黏度增加，流動(dòng)性差，難以排放，操作困難，而且爐料入爐反應(yīng)不完全，往往隨渣排出。在保持操作穩(wěn)定和渣能順利排放的情況下，通常維持低溫運(yùn)行，一般控制在1220~1230℃。而銅锍品位的增加會(huì)產(chǎn)生更多的化學(xué)反應(yīng)熱量，因而會(huì)引起爐溫的升高，反之亦然。因此，穩(wěn)定銅锍品位直接影響到爐溫的控制，故每半小時(shí)采集一個(gè)銅锍試樣直接送化驗(yàn)室分析。這樣，操作人員就可以在取樣后15~30min內(nèi)獲得所需結(jié)果。若因某種原因不能進(jìn)行試樣分析，操作人員就可利用前一次試樣的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)，使銅锍品位回到目標(biāo)值，這樣，就可減少過熱意外現(xiàn)象的發(fā)生。爐溫的控制諾蘭達(dá)爐爐溫的測(cè)量可以使用風(fēng)口高溫計(jì)與輻射式高溫計(jì)。輻射式高溫計(jì)只能測(cè)量爐渣的表面溫度，因而用它測(cè)量熔池的表面溫度有局限性，其測(cè)量可能受爐口輻射的影響，還可能受到熔體氧化產(chǎn)生的含重金屬（如鉛）的煙霧以及在熔池表面燃燒的煤和廢金屬物料顆粒的干擾。與此相反，風(fēng)口高溫計(jì)只測(cè)量主要反應(yīng)區(qū)熔池的溫度，生產(chǎn)參數(shù)的變化通過它可以很快地測(cè)知。風(fēng)口高溫計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值直接傳送到DCS控制系統(tǒng)，顯示在操作計(jì)算機(jī)屏幕上。因其測(cè)量的是風(fēng)口區(qū)銅锍的溫度，所以測(cè)得的溫度對(duì)鼓入的富氧濃度很敏感，如富氧濃度為21%時(shí)，測(cè)得的溫度為1180℃，31%時(shí)為1205℃，而38%時(shí)則為1260℃，為防止偏差,

需定時(shí)用快速熱電偶進(jìn)行校正。爐溫的控制調(diào)控爐溫采用如下措施：冷料（返料）率隨爐溫高（低）而增（減）；爐料配比隨爐溫高（低）而減（增）高硫礦比例（此時(shí)若增加高硫精礦比率，則氧濃度就相應(yīng)地上調(diào)）；石油焦加入量隨爐溫高（低）而減（增），同時(shí)調(diào)整氧量；氧濃度隨爐溫高（低）而減（增）；加料端燃油供應(yīng)量隨爐溫高（低）而減（增），同時(shí)調(diào)供風(fēng)、供氧。其中，調(diào)節(jié)冷料（返料）量最為簡(jiǎn)單、快速、有效。諾蘭達(dá)爐熔煉過程的主要控制參數(shù)及控制方法（二）C

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E渣型控制控制合理的渣型是諾蘭達(dá)爐工藝控制的又一重要任務(wù)，因諾蘭達(dá)法能在渣含磁性氧化鐵高的條件下操作。通過改變?nèi)蹌┞蕘砩a(chǎn)Fe/SiO2為1.5~1.9的爐渣，其優(yōu)點(diǎn)在于需要的熔劑少，減少了渣量，從而增加了爐子的處理量，減少了渣中銅損失，并為其后的渣貧化工作減輕負(fù)擔(dān)。在生產(chǎn)中，爐渣Fe/SiO2往往會(huì)偏離標(biāo)定值，須對(duì)加入熔劑率進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)大冶廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鐵硅比每升（降）0.1，熔劑率相應(yīng)增（減）1%。渣型控制渣的流動(dòng)性與原料成分、爐溫、渣成分、爐料中是否摻有煤、氧濃度、爐內(nèi)攪拌程度、渣端燃燒器是否開啟、渣層厚度等因素有關(guān)。當(dāng)渣流動(dòng)性從較好狀態(tài)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，應(yīng)采取措施使其向好的方向發(fā)展，否則渣的性質(zhì)可能會(huì)繼續(xù)惡化渣型控制渣型控制措施：當(dāng)爐溫偏低或Fe/SiO2偏離目標(biāo)值時(shí)，渣流動(dòng)性不好，應(yīng)將爐溫適當(dāng)提高并將Fe/SiO2調(diào)節(jié)到目標(biāo)值，一般渣性可好轉(zhuǎn)。當(dāng)爐溫和Fe/SiO2都正常，但渣流動(dòng)性不好時(shí)，一方面檢查爐渣分析結(jié)果，以理論熔劑率加入石英；另一方面適當(dāng)提高爐溫，增加高硫精礦比例。作為燃燒與還原劑的煤，對(duì)渣流動(dòng)性的影響較大，一般流動(dòng)性好的渣都伴有煤的加入。渣型控制渣端燒嘴的啟用對(duì)改善渣流動(dòng)性有利，但對(duì)爐子壽命的負(fù)面影響較大。渣中微量元素的含量對(duì)渣的性質(zhì)有很大的影響，如PbO對(duì)流動(dòng)性有好處而ZnO則會(huì)使渣流動(dòng)性變差；當(dāng)Al2O3含量小于8%時(shí)對(duì)渣流動(dòng)性有利，反之則有害；

在Fe/SiO2小于1.8時(shí)，加CaO有益于改善渣流動(dòng)性；Na2O對(duì)反應(yīng)造渣有好處,

但Fe/SiO2大于1.6時(shí)對(duì)渣選廠就有很大的影響。通常爐料中微量元素較多時(shí)將Fe/SiO2控制在1.6以下。在熔池熔煉過程中產(chǎn)生的高度氧化的低硅渣含銅量為4%~6%，它取決于熔煉爐生產(chǎn)的銅锍品位，與Fe/SiO2的關(guān)系不大。液面控制在反應(yīng)爐頂部設(shè)有簡(jiǎn)單的液位測(cè)量孔，定時(shí)或根據(jù)需要插入鋼釬進(jìn)行液面測(cè)量。控制銅锍面最低值是為了保證氧氣的利用率并防止風(fēng)口鼓入的風(fēng)直接鼓入渣層，從而引發(fā)噴爐事故；控制最高銅锍面是為了防止銅锍從渣口中放出，造成銅的不必要損失?？?cè)垠w液面控制得好，一方面可以保證爐內(nèi)銅锍-渣-爐料間有充分的傳質(zhì)傳熱空間，銅锍能很好地沉淀，渣能順利放出；另一方面，可以保證發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，反應(yīng)爐風(fēng)口能轉(zhuǎn)出液面，有足夠的空間處理問題，不會(huì)造成風(fēng)口堵死的事故。液面控制大冶廠控制銅锍面為970~1100mm，總液面低于1650mm；霍恩廠控制銅锍面為970~1170mm，總液面低于1500mm。當(dāng)液面波動(dòng)時(shí)可采取的措施有：(1)當(dāng)銅锍面低于970mm時(shí)，馬上停止放銅锍；改變配料比，在保持銅锍品位和爐溫波動(dòng)不大的前提下減少高需氧量物料，增加低需氧量或含銅高的物料比例；在特殊情況下，增大含銅高的高需氧量物料，適當(dāng)降低銅锍品位，增加爐內(nèi)銅锍積蓄量。液面控制當(dāng)銅锍面高于1100mm時(shí)，馬上放銅锍，停止放渣作業(yè)，如遇轉(zhuǎn)爐暫不需要銅锍等特殊情況時(shí)，則降低加料量以控制銅锍量的增加或?qū)t子轉(zhuǎn)到待料位置，保溫等待?？傄好娴目刂埔话悴荒艹^1650mm，當(dāng)超過1600mm時(shí)，必須馬上放渣。視放渣速度，采取措施控制爐內(nèi)液面上漲；當(dāng)總液面已達(dá)到或超過1650mm，且15min內(nèi)由于外因無(wú)法放渣時(shí)則轉(zhuǎn)出，停爐等待。諾蘭達(dá)熔煉常見故障及處理C

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E噴爐噴爐是諾蘭達(dá)反應(yīng)爐最嚴(yán)重的事故。發(fā)生噴爐事故的原因分析如下：(1)銅锍面過低導(dǎo)致大量空氣鼓入渣層內(nèi)，使大量FeO氧化為

爐渣黏度增大，為熔體噴發(fā)準(zhǔn)備了最重要的條件。(2)爐溫過高，則熔體溫度高，銅锍黏度變小，鼓風(fēng)阻力小，風(fēng)口過于暢通。此時(shí)往往供氧量大于爐料需氧量，因此使銅锍品位升高，相應(yīng)地銅锍體積減小，銅锍面下降，造成渣層內(nèi)鼓風(fēng)更加劇烈。噴爐(3)爐渣過吹。由于銅锍面過低，且銅锍黏度小，從風(fēng)口鼓入的氧氣有一部分本應(yīng)在銅锍層中消耗，此時(shí)卻進(jìn)入渣層，與渣中FeO反應(yīng)，使Fe3O4生成速率比正常時(shí)大得多，使渣性變黏，放渣困難，因而渣層越來越厚，渣層內(nèi)儲(chǔ)存的氧越來越多，如此積累到一定程度時(shí)，風(fēng)口鼓入的風(fēng)參與反應(yīng)產(chǎn)生的正常煙氣和渣內(nèi)儲(chǔ)存的氧與硫化物等反應(yīng)產(chǎn)生的額外煙氣同時(shí)釋放出來，噴爐就發(fā)生了。噴爐預(yù)防噴爐事故發(fā)生的措施有：(1)嚴(yán)格控制銅锍面高度和渣層厚度。大冶反應(yīng)爐銅锍面高度嚴(yán)格控制在970~1300mm之間，要求按制度及時(shí)測(cè)量熔體表面高度。若銅锍層與渣層分界線不清時(shí)，應(yīng)重復(fù)測(cè)準(zhǔn)。若銅锍面高度低于970mm，停止放銅锍，同時(shí)適當(dāng)增加高硫精礦的加入比例，或多加些爐料，并相應(yīng)調(diào)節(jié)供氧量；若銅锍面高于1300mm，則應(yīng)多放銅锍。渣層厚度應(yīng)控制在200~350mm之間。低于200mm放渣時(shí)易帶銅锍，使渣含銅增加，降低反應(yīng)爐的直收率；高于350mm時(shí)，應(yīng)多放渣，嚴(yán)禁高液面作業(yè)。噴爐(2)控制好渣型和渣性。爐渣鐵硅比控制在1.6~1.8，嚴(yán)禁鐵硅比小于1或大于2，嚴(yán)格按制度取渣樣分析

Fe/SiO2，若其波動(dòng)較大時(shí)，要適當(dāng)增減石英石的加入量或調(diào)整加入的各種精礦的比例。若爐渣發(fā)黏，在使用空氣槍的情況下仍難放渣時(shí)，可適當(dāng)增加石油焦加入量，提高爐溫，不得已時(shí)，可開啟渣端燃燒器。噴爐(3)注意銅锍品位的變化。若銅锍品位升、降異常，首先要檢查供氧量與加料量是否匹配，同時(shí)按銅锍品位異常時(shí)規(guī)定的運(yùn)作模式處理。(4)嚴(yán)格控制爐溫。嚴(yán)格要求爐溫控制在1220~1230℃作業(yè)，若出現(xiàn)溫度變化異常，首先要及時(shí)校正風(fēng)口高溫計(jì)，若確實(shí)是爐溫變化超過限度，應(yīng)采取增減冷料量等措施。死爐爐渣發(fā)黏很難放出，甚至放不出，而總液面持續(xù)上漲時(shí)，將導(dǎo)致銅锍從渣口流出，最終引起死爐事故的發(fā)生。造成死爐的原因較多，主要有兩種：一是渣性不好，爐渣發(fā)黏，停滯流不動(dòng)，渣表面形成糊狀層。這可能是爐溫過低或爐渣中Fe/SiO2失控；二是停爐保溫時(shí)間過長(zhǎng)，爐溫下降過多，爐渣結(jié)殼而放不出來，或者是渣口被渣塊堵死而造成死爐。死爐當(dāng)一臺(tái)反應(yīng)爐出現(xiàn)種種瀕臨死爐的征兆時(shí)，可以采用以下“急救”措施，可能將其“救活”，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)：爐子不能停風(fēng)，而應(yīng)當(dāng)在加料量減少的情況下，繼續(xù)鼓入適量的風(fēng)，以保持熔體的攪動(dòng)。提高爐溫，采取只加入高硫精礦、適當(dāng)增加石油焦量、開啟渣端燃燒器等提溫措施。調(diào)節(jié)爐渣的Fe/SiO2，使之保持在1.6~1.8之間。開啟最靠近渣端的幾個(gè)風(fēng)口（平常一般關(guān)閉），使其攪動(dòng)放渣端熔體。來回轉(zhuǎn)動(dòng)反應(yīng)爐。死爐預(yù)防死爐的措施有：嚴(yán)格控制爐溫。爐溫偏低時(shí)，減少或停止加入冷料，增加高硫精礦比例；同時(shí)，相應(yīng)提高供氧量，讓爐溫慢慢升高。嚴(yán)格控制一次配料。難熔物較多的銅精礦或煙灰，要均勻配入，避免集中處理；同時(shí)，要保證爐前料倉(cāng)儲(chǔ)存有一定量的高硫精礦，供二次配料調(diào)整爐況時(shí)使用。死爐(3)嚴(yán)格控制渣型。使鐵硅質(zhì)量比在規(guī)定范圍內(nèi)波動(dòng)，并增加石油焦量，改善渣性，均衡控制銅锍面和總?cè)垠w面高度，防止大起大落。(4)在有計(jì)劃的停爐保溫前，要先將渣型調(diào)整好，并保留有一定厚度的渣層，在料面中適當(dāng)多加一些石油焦、加入燒嘴的供油供風(fēng)量。爐體局部燒穿爐體局部燒穿多發(fā)生在作業(yè)尾期。燒穿部位一般在爐底和風(fēng)口區(qū)。由于爐結(jié)存在，爐底磚厚度測(cè)量不準(zhǔn)，易造成爐底局部燒穿；其次，生產(chǎn)過程中，有時(shí)銅锍品位太高，產(chǎn)出粗銅，加劇了耐火磚的蝕損，也易引起局部爐底燒穿。風(fēng)口區(qū)是反應(yīng)中心區(qū)域，是受高溫沖擊、機(jī)械沖刷最嚴(yán)重的部位，該部位耐火磚蝕損嚴(yán)重。到后期，殘磚易脫落，鋼殼易被燒穿。爐體局部燒穿為了避免爐體燒穿，可采取如下措施：在日常生產(chǎn)中，嚴(yán)格按規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)格控制好銅锍品位和爐溫。嚴(yán)格按規(guī)定測(cè)量和記錄爐體鋼殼外壁各點(diǎn)溫度。(3)為了避免爐體局部燒穿，反應(yīng)爐風(fēng)口區(qū)的耐火磚一般每爐期更換一次，爐底磚每?jī)蔂t期更換一次。頂吹浸沒熔煉法概述頂吹浸沒熔煉法頂吹浸沒熔煉技術(shù)是一種典型的噴吹熔池熔煉技術(shù)，其基本過程是將一支經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的噴槍，由爐頂插入固定垂直放置的圓筒形爐膛內(nèi)的熔體中，空氣或富氧空氣和燃料（可以是粉煤、天然氣或油）從噴槍末端直接噴入熔體中，在爐內(nèi)形成劇烈翻騰的熔池，經(jīng)過加水混捏成團(tuán)或塊狀的爐料，可由爐頂加料口直接投入爐內(nèi)熔池。頂吹熔煉法是澳斯麥特熔煉法與艾薩熔煉法的統(tǒng)稱。澳斯麥特法和艾薩法都擁有“賽洛”噴槍浸沒熔煉工藝技術(shù)，按各自的優(yōu)勢(shì)和方向，延伸并提高了該項(xiàng)技術(shù)，形成了各具特色的澳斯麥特法和艾薩法。頂吹浸沒熔煉法這兩種方法在備料上具有共同點(diǎn)，原料均不需要經(jīng)過特別準(zhǔn)備。含水量低于10%的精礦制成顆粒或精礦混捏后直接入爐。當(dāng)精礦水分含量高于10%時(shí)，先經(jīng)干燥窯干燥后，再制粒或混捏，然后通過爐頂加料口加入爐內(nèi)，爐料呈自由落體落到熔池面上，被氣流攪動(dòng)卷起的熔體混合消融。澳斯麥特與艾薩法的主要區(qū)別是：(1)噴槍的結(jié)構(gòu)不同。澳斯麥特噴槍有五層套筒，最內(nèi)層是粉煤或重油，第二層是霧化風(fēng)，第三層是氧氣，第四層是空氣，最外層是用于保護(hù)第四層套筒的套筒空氣，同時(shí)供燃燒煙氣中的硫及其他可燃組分之用，最外層在熔體之上，不插入熔體；艾薩爐噴槍只有三層套筒，第一層為重油或柴油，第二層是霧化風(fēng)，第三層為富氧空氣。頂吹浸沒熔煉法(2)排料方式不同。澳斯麥特爐采用溢流的方式連續(xù)排放熔體；而艾薩爐采用間斷的方式排放熔體。(3)噴槍出口壓力不同。艾薩爐噴槍的出口壓力為

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澳斯麥特爐噴槍的出口壓力為150~200kPa。頂吹浸沒熔煉法(4)澳斯麥特爐與艾薩爐在爐襯結(jié)構(gòu)上的思路是完全不同的。澳斯麥特爐的思路是讓高溫熔體黏結(jié)在爐壁磚襯上，即使用掛渣的方法對(duì)爐襯進(jìn)行保護(hù)，于是，澳斯麥特爐采用了高熱導(dǎo)率的耐火材料砌筑，并且在爐壁和外殼鋼板之間搗打厚度為50mm左右的高熱導(dǎo)性石墨層，鋼板外殼表面又用噴淋水或銅水套冷卻水進(jìn)行冷卻；艾薩爐除放出口加銅水套冷卻水進(jìn)行冷卻以保護(hù)磚襯外，爐體其余部位不加任何冷卻設(shè)施，耐火磚與爐殼鋼板之間填充一層保溫料。頂吹浸沒熔煉法(5)在爐底結(jié)構(gòu)上，艾薩爐采用封頭形及裙式支座結(jié)構(gòu)，爐底裙式支座平放在混凝土基礎(chǔ)上，用螺栓連接在一起，施工安裝較方便；澳斯麥特爐采用平爐底，爐底與混凝土之間加鋼格柵墊，用螺栓相連，這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工較難。頂吹浸沒熔煉法(6)艾薩爐采用平爐頂，澳斯麥特爐采用傾斜爐頂，平爐頂制造安裝比傾斜爐頂簡(jiǎn)單。澳斯麥特/艾薩法與其他熔池熔煉一樣，都是在熔池內(nèi)熔體-爐料-氣體之間造成的強(qiáng)烈攪拌與混合，大大強(qiáng)化熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的速率，以便熔煉過程能產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。與浸沒側(cè)吹的諾蘭達(dá)法不同，澳斯麥特/艾薩法的噴槍是豎直浸沒在熔渣層內(nèi)，噴槍結(jié)構(gòu)較為特殊，爐子尺寸比較緊湊，整體設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程和操作不復(fù)雜，投資與操作費(fèi)用相對(duì)較低。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程頂吹浸沒熔煉對(duì)于老廠改造有很大的靈活性與適應(yīng)性。一般來說，原先使用電爐熔煉的工廠基本上保持了已有的工序，只是在電爐前面加上澳斯麥特爐或艾薩爐熔煉銅精礦，仍可利用原來的電爐進(jìn)行爐渣貧化。爐料準(zhǔn)備系統(tǒng)也可以不動(dòng)，可保留干燥部分。邁阿密廠和云南銅業(yè)公司就屬于這一類。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程精礦和大部分熔劑在配料車間混合后，用鏟車運(yùn)送到五個(gè)中間儲(chǔ)料倉(cāng)，按需要控制從各中間料倉(cāng)下來的精礦、熔劑、煤和返料的料流量。這些物料經(jīng)過一個(gè)葉片混合器（攪拌機(jī)）混合后，送到制粒機(jī)中進(jìn)行制粒，制好的粒料加入艾薩熔煉爐。從艾薩爐出來的銅锍和爐渣的混合熔體通過溜槽進(jìn)入電爐進(jìn)行沉淀分離。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程氧氣濃度為50%的富氧空氣通過噴槍外管噴入爐內(nèi)，內(nèi)管噴天然氣，噴槍末端有一個(gè)旋流器將兩者混合。天然氣和煤是用來做補(bǔ)充熱源的。艾薩熔煉爐內(nèi)熔池液面距爐底1219~2134mm，每半小時(shí)將熔體排入電爐一次，每次排入時(shí)間約10min。從艾薩爐上部出口出來的煙氣經(jīng)上升煙道的煙罩排出。煙罩由冷凝管構(gòu)成。從上升煙道來的煙氣通過余熱鍋爐的輻射段和對(duì)流段后進(jìn)入靜電除塵器。余熱鍋爐中收集的粗塵經(jīng)粉碎后，用氣動(dòng)輸送裝置送到一臺(tái)精礦儲(chǔ)料倉(cāng)。電收塵的煙塵則由螺旋運(yùn)輸機(jī)送到一個(gè)布袋收塵器中。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程從艾薩爐流出的銅锍和爐渣混合熔體，經(jīng)過溜槽流進(jìn)電爐內(nèi)進(jìn)行貧化。除塵后的艾薩熔煉爐煙氣和轉(zhuǎn)爐煙氣混合在一起，SO2濃度為7.5%，送往雙接觸法制酸廠。酸廠尾氣的煙囪處安裝了一臺(tái)二次蘇打洗滌器，以確保尾氣中SO2濃度達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程華銅公司是典型的澳斯麥特工藝新建廠，其熔煉與吹煉都用澳斯麥特爐。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程金昌冶煉廠澳斯麥特工藝流程圖頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程锍和爐渣的混合熔體，在貧化電爐中按其密度不同而分離為銅锍層和爐渣層。轉(zhuǎn)爐渣由返渣溜槽返回貧化電爐。品位達(dá)51.72%的銅锍通過放出口和溜槽流入銅锍包，并送往轉(zhuǎn)爐吹煉。含銅0.6%的爐渣，水淬后作為棄渣送往渣場(chǎng)堆存或出售。貧化電爐煙氣經(jīng)旋渦收塵器由環(huán)保通風(fēng)系統(tǒng)120m煙囪排入大氣。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程邁阿密廠的熔池溫度控制在1167~1171℃范圍內(nèi)。華銅公司控制的溫度略高一些（在1180±20℃）。銅锍品位一般控制在(60±2.0)%范圍內(nèi)，是通過調(diào)整風(fēng)料比來實(shí)現(xiàn)的。從貧化爐內(nèi)易形成爐結(jié)考慮，熔煉爐渣中的Fe3O4含量應(yīng)限制在10%以下。若熔煉爐中Fe3O4含量控制不當(dāng)，貧化爐內(nèi)的磁性氧化鐵爐結(jié)生成后是很難消除的。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程熔池深度的穩(wěn)定對(duì)熔煉爐的正常操作起著關(guān)鍵的作用。如果熔池高度超過正常高度200mm，必須立刻停止生產(chǎn)，否則會(huì)導(dǎo)致爐子的劇烈噴濺，并在煙氣出口的上部、爐頂、加料口和噴槍孔等處形成渣堆積，此外還會(huì)在熔池面上形成泡沫渣；當(dāng)熔池高度低于正常值200mm時(shí)，需要加入水淬渣熔化，以使熔體高度增加，這種情況在正常生產(chǎn)時(shí)不會(huì)發(fā)生，只有在爐子內(nèi)物料排放完后需要恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)才會(huì)遇到。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程噴槍浸沒深度不合適時(shí)，會(huì)造成熔渣噴濺或噴槍頂部熔化。噴槍從爐頂開口處插入爐內(nèi)，噴槍的頂部以插入熔體層200~300mm處較為合適，以防止插入銅锍層使噴槍頂部被熔化。給料控制系統(tǒng)提供的混合料包括：銅精礦（主要成分為黃銅礦冶煉爐系統(tǒng)的返料、循環(huán)煙塵、熔劑和團(tuán)煤）。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程澳斯麥特熔煉爐采用富氧空氣，吹煉爐只采用壓縮空氣。噴槍的末端插入渣層下200~300mm處，在渣層中熔煉。熔體除受到噴吹氣流的劇烈攪動(dòng)外，由于在管壁間設(shè)有雙螺旋的螺道，還產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。燃煤通過噴槍中心的管子向下供給熔池，并在浸沒于熔池中的噴槍出口處燃燒，而空氣和氧氣則在噴槍出口處混合，將氣體噴射與浸沒燃燒結(jié)合起來。在這個(gè)過程中，通過環(huán)行通道的氣體使噴槍外壁保持較低溫度，以使靠近槍壁的液態(tài)熔渣冷卻而凝結(jié)，在噴槍外壁上形成一層固態(tài)凝渣保護(hù)層，使噴槍免受熔池中高溫熔體的燒損和侵蝕。頂吹浸沒熔煉生產(chǎn)工藝流程噴槍噴入的氣體進(jìn)入熔體，這些充滿了滯留氣泡的熔體不斷地“吞沒”和熔蝕加在熔渣層上面的爐料，實(shí)現(xiàn)硫化物的氧化和造渣等反應(yīng)。因此，噴槍對(duì)熔煉過程的作用決定于噴出氣體在熔體中的行為。研究表明，

從噴槍口每秒鐘噴出的氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為3.4m3在熔池溫度下膨脹為16m3?？梢?，這樣大的體積肯定要導(dǎo)致氣泡從熔池中排出，造成熔池內(nèi)的翻騰，形成如圖2-33所示的5個(gè)不同的反應(yīng)區(qū)。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)頂吹熔池熔煉爐是一種圓筒形豎式爐，鋼板外套，內(nèi)襯耐火材料。澳斯麥特爐的爐頂為一個(gè)斜頂上升段，斜頂設(shè)有加料孔、噴槍孔、輔助燒嘴孔和煙道出口，圓筒爐體底部設(shè)有熔體放出口，如圖2-36所示。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)艾薩爐的結(jié)構(gòu)略有不同，如圖2-34

所示，該爐的噴槍孔位于圓柱體爐體的幾何中心，噴槍從該孔插入，并定位在爐子的中心位置。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)備用燒嘴孔設(shè)于噴槍口旁邊偏中心位置。該備用燒嘴孔是對(duì)準(zhǔn)的，以使燒嘴火焰與垂直位置呈小角度噴入爐內(nèi)。交接的頂蓋封住了該燒嘴孔。加料孔位于與備用燒嘴口相對(duì)的爐頂側(cè)。加料導(dǎo)向設(shè)備位于加料孔上。爐子頂部的煙道出口孔與余熱鍋爐入口處連接，煙氣在余熱鍋爐降溫再經(jīng)電收塵器除塵后送制酸廠。澳斯麥特爐與艾薩爐在爐襯結(jié)構(gòu)上的思路是完全不同的。從使用效果來看，艾薩爐的壽命比澳斯麥特爐長(zhǎng)。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)艾薩熔煉主體設(shè)備有艾薩爐、噴槍、余熱鍋爐、燒嘴、噴槍卷?yè)P(yáng)機(jī)等，輔助系統(tǒng)有供風(fēng)、收塵、鑄渣、鑄鉛、制酸等外圍系統(tǒng)。艾薩熔煉爐是一種豎直狀、鋼殼內(nèi)襯耐火材料的圓筒形反應(yīng)器，由爐體和爐頂蓋兩部分組成，如圖2-34所示。A

艾薩爐頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)艾薩爐的爐頂為水平式爐頂蓋，曾采用鋼制水冷套或銅水冷套結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在逐漸改進(jìn)為膜式壁水冷結(jié)構(gòu)，成為與爐頂煙道口相接的余熱鍋爐的一個(gè)組成部分。爐體上部與煙道的接合部設(shè)有水冷銅水套阻濺塊，以防止熔煉過程中的噴濺物直接進(jìn)入煙道，在煙道中黏結(jié)。熔池部位有全襯鉻鎂磚和鉻鎂磚+水冷銅水套兩種結(jié)構(gòu)形式。A

艾薩爐頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)為了檢測(cè)爐底的運(yùn)行情況和熔池溫度，以確保溫度的精確控制，分別在爐底、熔池區(qū)域、爐膛空間和渣-鉛分層面，分別設(shè)置熱電偶。爐膛空間的熱電偶主要用于檢測(cè)升溫情況，正常生產(chǎn)時(shí)使用很少。熔池區(qū)域熱電偶的溫度測(cè)控有助于監(jiān)視作業(yè)情況和爐襯浸蝕情況。A

艾薩爐頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)A

艾薩爐噴槍是艾薩爐的核心技術(shù)。艾薩爐噴槍由三層同心圓管組成，如圖2-35所示。最里層是測(cè)壓管，與外部壓力傳感器相連，用來監(jiān)測(cè)作業(yè)時(shí)噴槍風(fēng)的背壓，以此作為調(diào)整噴槍位置的依據(jù)；第二層是柴油或粉煤的通道，通過控制燃料燃燒可快速調(diào)節(jié)爐溫；最外層是富氧空氣，供艾薩爐熔煉需要的氧氣。為使熔池充分?jǐn)噭?dòng)，噴槍末端設(shè)置有旋流導(dǎo)片，加速反應(yīng)進(jìn)行并減少對(duì)爐襯耐火材料的徑向沖刷力。氣體做旋向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)強(qiáng)化氣體對(duì)噴槍槍體的冷卻作用，使高溫熔池中噴濺的爐渣在噴槍末端外表面黏結(jié)、凝固為相對(duì)穩(wěn)定的爐渣保護(hù)層，延緩高溫熔體對(duì)鋼制噴槍的浸蝕。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)艾薩熔煉爐的輔助燃燒噴嘴長(zhǎng)期置于爐內(nèi)，烤爐和暫停熔煉時(shí)，噴嘴供油供風(fēng)，燃燒補(bǔ)熱。正常作業(yè)情況下，噴嘴停油，但供風(fēng)作為熔煉補(bǔ)充風(fēng)用。艾薩熔煉爐采用間斷排放熔體。艾薩爐的爐襯構(gòu)筑又分兩種形式，一種是芒特艾薩公司的艾薩爐，另一種是美國(guó)塞浦路斯邁阿密冶煉廠的艾薩爐。A

艾薩爐頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)澳斯麥特爐是該熔煉方法的主體設(shè)備，主要由爐體、噴槍及其升降裝置、加料裝置、排渣口、出鉛口、煙氣出口組成，如圖2-36所示。B

澳斯麥特爐頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)B

澳斯麥特爐澳斯麥特爐的內(nèi)襯是讓高溫熔體黏結(jié)在爐壁磚襯上，即用掛渣的方法對(duì)爐襯進(jìn)行保護(hù)。要在爐襯壁上留下一層固體渣，就要求爐壁從爐內(nèi)吸收的熱量及時(shí)向爐殼外傳遞出去，使?fàn)t襯內(nèi)表面的溫度低于熔體的溫度。于是，澳斯麥特爐采用了高熱導(dǎo)率的耐火材料砌筑，并且在爐壁和外殼鋼板之間搗打厚度為50mm左右的高導(dǎo)熱性石墨層。鋼板外殼表面用噴淋水進(jìn)行冷卻。與一般熔煉爐的爐渣和銅锍分開不同，澳斯麥特和艾薩爐的爐渣和銅锍都從矩形排放口一起放出進(jìn)入貧化爐。排放口的襯磚與爐墻相同。放出口周圍的襯磚很容易被熔體沖刷，損耗較快。頂吹浸沒熔煉爐的結(jié)構(gòu)B

澳斯麥特爐澳斯麥特爐的放出口外側(cè)還加了具有虹吸作用的出口堰，這是該爐所特有的。熔體先從爐底部側(cè)墻排放口流到出口堰內(nèi)，在爐內(nèi)熔體的壓力下，出口堰內(nèi)充滿了與爐內(nèi)幾乎相同高度的熔體，然后通過堰上的小溜槽將熔體排出堰外。爐內(nèi)熔體的高度通過堰口小溜槽的高度來控制。當(dāng)排放堰口沒有堵塞時(shí)，爐內(nèi)熔體高度相對(duì)固定，這種情況下噴槍高度不需要調(diào)整。若加料量與排放量不相配合，排放堰口內(nèi)熔體黏結(jié)時(shí)，熔池面會(huì)漲高，此時(shí)要及時(shí)調(diào)整噴槍高度，否則會(huì)將槍口燒壞?？梢?，堰流口用來調(diào)整熔池面的作用是很方便和有效的。頂吹浸沒熔煉爐的正常操作C

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E澳斯麥特爐的操作澳斯麥特爐的操作操作人員必須嚴(yán)格控制，澳斯麥特爐的熔煉溫度為1180℃，渣還原和沉降電爐溫度為1250℃。過高的溫度會(huì)造成耐火材料的磨損加劇，溫度過低會(huì)生成黏性渣，影響渣銅分層，排放也困難，甚至還會(huì)產(chǎn)生結(jié)塊。熔池溫度可以通過改變爐料與團(tuán)煤的加料速率、改變噴槍HFO（重燃油）加油的速率、改變富氧的濃度來調(diào)整。A

熔池溫度的控制澳斯麥特爐的操作B

銅锍品位的控制銅锍品位一般在58%~62%之間。在一定的生產(chǎn)條件下，操作人員需要控制一定的銅锍品位，原因如下：(1)為了滿足吹煉工藝的穩(wěn)定，給料銅锍的成分必須穩(wěn)定。(2)過高的銅锍品位會(huì)導(dǎo)致沉降爐渣銅損失量增加。過高的銅锍品位會(huì)造成渣中磁鐵的含量高，容易析出并產(chǎn)生結(jié)塊，對(duì)操作溫度的要求也會(huì)變高。過低的銅锍品位會(huì)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐的吹煉周期。通過改變?nèi)蹮挿磻?yīng)所需鼓入噴槍熔煉氧的速率來控制銅锍品位。澳斯麥特爐的操作操作人員需要對(duì)熔煉過程的渣成分嚴(yán)加控制，原因如下：黏性渣會(huì)造成渣發(fā)泡，電爐貧化渣的銅損失量也大。)

Fe/

Si

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2

比值高（

大于2

）

會(huì)造成渣中磁鐵含量高；Fe/SiO2比值低（小于1）會(huì)導(dǎo)致二氧化硅飽和，均使渣的黏度上升，致使渣結(jié)塊，這就需要一個(gè)更高的操作溫度來保持渣的流動(dòng)性。一般是通過控制二氧化硅熔劑的加入量來調(diào)整渣成分。C

渣成分的控制澳斯麥特爐的操作給料的速率應(yīng)使?fàn)t子的生產(chǎn)率最大，并確保銅锍的品位控制在58%~62%的范圍內(nèi)，以適應(yīng)吹煉的要求，防止出現(xiàn)任何延誤。如果吹煉運(yùn)行出現(xiàn)了延誤，有必要減少或停止熔煉的給料量，直到吹煉正常運(yùn)行時(shí)才能恢復(fù)正常的給料速率。D

給料速率的控制澳斯麥特爐的操作操作人員需要對(duì)煙氣量和成分加以控制，以保證制酸系統(tǒng)正常生產(chǎn)。如果煙氣量過大，排煙系統(tǒng)能力不足時(shí)，煙氣便會(huì)從熔煉爐中散發(fā)出去，惡化勞動(dòng)條件。整個(gè)操作條件，包括給料速率和噴槍的供氣量，都會(huì)影響煙氣的排放量和成分，必須嚴(yán)格控制操作制度。降低富氧濃度就需要以空氣（O2和N2）來替換氧氣，而這會(huì)增大煙氣量，降低煙氣中SO2濃度而影響制酸系統(tǒng)。E

煙氣量和成分的控制澳斯麥特爐的操作鼓入的套筒風(fēng)應(yīng)保持一定速率，以確保所有煤的揮發(fā)性物質(zhì)和未完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳都在爐內(nèi)充分燃燒。這些產(chǎn)物在煙氣控制系統(tǒng)中的氧化會(huì)導(dǎo)致許多問題的出現(xiàn)，如爆炸、煙氣冷卻裝置和收塵設(shè)備的燒壞。F

套筒風(fēng)速率的控制貧化電爐的操作操作人員對(duì)貧化電爐需要控制的操作條件有：熔池的溫度、銅锍和渣層的深度、磁鐵的結(jié)塊、電極的電源（電流和電壓）。貧化電爐內(nèi)的熔池溫度應(yīng)控制在1250℃左右，溫度過高會(huì)使耐火材料的磨損加??；過低會(huì)產(chǎn)生黏性渣，使排放困難，還會(huì)在爐內(nèi)產(chǎn)生結(jié)塊或集結(jié)物，熔體的混合和渣銅分離的性能差，將增大渣銅損失。貧化電爐的操作操作人員應(yīng)控制爐內(nèi)一定的銅锍和渣層的厚度。銅锍層厚會(huì)使銅入渣損失增加，還會(huì)導(dǎo)致渣水淬時(shí)發(fā)生爆炸。銅锍層薄會(huì)使得沒有足夠的銅锍提供給吹煉爐，從而減少粗銅的產(chǎn)量。若確定的銅锍和渣層的平均厚度分別為350mm和850mm，銅锍和渣的密度分別是4.5t/m3和3.5t/m3,

爐膛區(qū)面積是60m2,

那么銅锍和渣的相應(yīng)質(zhì)量就是94.5t和178.5t。必須穩(wěn)定熔煉爐與貧化電爐之間的熔體流量。操作人員需要密切監(jiān)視貧化電爐中的任何結(jié)塊的產(chǎn)生，因?yàn)榻Y(jié)塊多會(huì)降低爐子的生產(chǎn)能力，所以影響粗銅的產(chǎn)量。貧化電爐的操作磁鐵含量高的渣將需要一個(gè)更高的操作溫度來保持其良好的流動(dòng)性，往貧化電爐內(nèi)加入焦炭、鑄鐵或黃鐵礦會(huì)減少磁鐵的含量，有時(shí)還要調(diào)整熔煉爐熔劑的加入速率，以保持所需的渣成分。監(jiān)測(cè)和控制電極電源，以獲取穩(wěn)定的電極電流，某廠貧化電爐控制操作電源的功率是

75KW/m2。頂吹浸沒熔煉爐常見工藝故障及處理C

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E熔煉過程中可能發(fā)生的重大事故泡沫渣泡沫渣發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象是：熔池液面上漲，噴槍聲音減小，噴槍劇烈晃動(dòng)，有成團(tuán)狀或片狀泡沫渣噴出爐外；爐負(fù)壓波動(dòng)幅度大，可達(dá)200Pa以上，然后又急劇下降；SO2濃度下降，爐溫有下降趨勢(shì)。引起泡沫渣的原因是長(zhǎng)時(shí)間中斷進(jìn)料，渣層過氧化；在過氧化熔體中突然加入硫化物；渣型惡化使黏度增大等都會(huì)導(dǎo)致渣泡沫化。保證連續(xù)的進(jìn)料，穩(wěn)定控制渣型和爐溫，就能防止泡沫渣的發(fā)生。出現(xiàn)泡沫渣征兆后，要及時(shí)退出熔煉狀態(tài)，降低噴槍供風(fēng)量，加入還原煤或精礦還原過氧化渣后再進(jìn)行熔煉作業(yè)。熔煉過程中可能發(fā)生的重大事故死爐死爐前的現(xiàn)象是：爐溫下降，SO2濃度上升而后快速下降，熔池?cái)嚢锠顩r不好，爐口有細(xì)小顆粒噴濺，爐膛發(fā)暗，溫度急劇下降；噴槍聲音變化明顯，噴槍下降困難并晃動(dòng)劇烈以至于噴槍無(wú)法下降，噴槍相對(duì)靜止；探測(cè)桿測(cè)不著液面，無(wú)液態(tài)熔池。造成死爐的原因有：?jiǎn)?dòng)時(shí)起始渣層太低，翻騰不好，反應(yīng)不好；槍位太高，加料時(shí)熔體沒攪拌翻騰起來；精礦或返渣水分過大，不能維持爐內(nèi)熱平衡；噴槍燒損嚴(yán)重；噴槍風(fēng)壓力太低。預(yù)防及處理措施：將爐溫控制在1200℃左右，如爐溫下降爐況惡化，應(yīng)果斷采取減料、停料等措施；槍位應(yīng)適當(dāng)；爐料太濕時(shí)適當(dāng)降低料速或加大燃煤量；噴槍燒損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即換槍；噴槍風(fēng)壓力太低時(shí)，降低料速或停止作業(yè)。熔煉過程中可能發(fā)生的主要故障夾生料夾生料發(fā)生時(shí)爐內(nèi)出現(xiàn)生料堆；出口堰有生料塊或生料顆粒同熔體一起流出；煙氣中SO2濃度、銅锍品位下降；渣黏度增大。這是由于爐溫偏低，噴槍風(fēng)量或氧氣濃度不夠，反應(yīng)不完全；噴槍燒損或槍位不當(dāng)；物料中夾有粒度大于25mm的大塊所致。預(yù)防處理措施：增大燃料量提高爐溫；增大風(fēng)料比與提高氧濃度；槍位不當(dāng)，做適當(dāng)調(diào)整，若槍燒損，應(yīng)及時(shí)更換；嚴(yán)格爐物料管理，防止大塊料入爐。熔煉過程中可能發(fā)生的主要故障渣黏度大渣黏度大，噴槍質(zhì)量上升速度加快；SO2濃度下降；爐渣有泡沫化跡象；出口堰熔體流動(dòng)困難，溜槽黏結(jié)嚴(yán)重；渣成分失控。其原因是爐溫偏低，熔劑配比不當(dāng)，渣過氧化，磁鐵含量增大，風(fēng)料比不當(dāng)，銅锍品位超標(biāo)；槍位不當(dāng)，噴槍燒損。渣黏度大的預(yù)防處理措施：加大燃燒提高爐溫；采樣送X熒光室快速分析渣組成，調(diào)整熔劑量；加大還原煤以還原渣中磁鐵；根據(jù)銅锍品位變化情況，調(diào)整風(fēng)料比；根據(jù)爐內(nèi)熔池?cái)嚢锠顩r，調(diào)整槍位或換槍。熔煉過程中可能發(fā)生的主要故障噴槍結(jié)瘤噴槍結(jié)瘤的現(xiàn)象是：噴槍載煤風(fēng)與套筒風(fēng)反壓增大，聲音減弱，槍重明顯上升，目測(cè)套筒管下部有大塊結(jié)瘤。其原因是：爐溫低，渣黏度大；對(duì)于槍頭結(jié)瘤可能是噴槍風(fēng)水分太大，粉煤太濕造成的；對(duì)于套筒下部結(jié)瘤，可能是原料水分太大，套筒風(fēng)量太大造成的。噴槍結(jié)瘤的預(yù)防處理措施有：增大燃煤提高爐溫；采樣檢查渣成分，調(diào)整渣型；定期對(duì)載煤風(fēng)儲(chǔ)氣罐排水，對(duì)原料粉煤含水量提出控制要求；控制精礦含水量在8%~10%之間，適當(dāng)降低套筒風(fēng)量；當(dāng)套筒管下部結(jié)瘤過大時(shí)，必須提槍進(jìn)行清槍處理。熔煉過程中可能發(fā)生的主要故障料口卡堵料口卡堵為料口太小或堵塞，影響正常進(jìn)料。造成料口卡堵的原因有：爐溫低或渣發(fā)黏，熔渣濺到料口結(jié)死；熔池液面高，槍位相對(duì)低，噴濺嚴(yán)重；入爐物料太濕；爐負(fù)壓太大，漏風(fēng)嚴(yán)重；料口外冷卻水向爐內(nèi)漏水。預(yù)防處理措施：提高爐溫，采樣分析渣成分，調(diào)整渣型；檢查出口堰流動(dòng)情況，若熔池液面過高，則降低料速，控制液面在正常作業(yè)范圍，并調(diào)整槍位；檢查入爐物料，控制混合精礦水分在8%~10%之間；控制爐負(fù)壓在-5~-10Pa之間；處理料口漏風(fēng)情況，若料口漏水，立即停止冷卻水，對(duì)料口進(jìn)行維修處理。頂吹浸沒熔煉爐常見工藝故障及處理項(xiàng) 目Miami（美）Mountls（澳）華銅金昌云銅工藝流程艾薩熔煉—貧化電爐—PS轉(zhuǎn)爐艾薩熔煉—貧化電爐—PS

轉(zhuǎn)爐澳斯麥特熔煉—貧化電爐—澳斯麥特爐吹煉澳斯麥特熔煉—貧化電爐一PS

轉(zhuǎn)爐艾薩熔煉—貧化電爐—PS轉(zhuǎn)爐精礦成分/%Cu27.5~29.024.515~2820.2720.5~25Fe26~28.525.720~252923~25S31.5~33.2527.623~262723

~25SiO24~516.110~176.18~11水分9.5~10.258~108.108~10燃料率/%煤5.5煤8~10煤7.07煤8.5處理精礦量/t·h-1平均76.46最高95.4698（另加返回料）28

(另加返回料20%)48平均100最高118噴槍供風(fēng)量/m3·min-1425.566840200~260454360~420噴槍供氧量/m3·min-128370145210~240富氧濃度（O2）/%47

~5242~5240~454045~50爐子煙氣量//m3·h池溫度/℃1161~11711180~121011801180~1210爐子作業(yè)率/%>94>90爐壽命/月>15>1828噴槍頭更換周期/d15115~79~15煙氣SO2濃度/%12.47~910.813.18锍品位/%56~5957.855~645052~56爐渣含銅/%0.5~0.80.590.6~0.70.6~0.70.5~0.8表

2-31

國(guó)內(nèi)外銅精礦頂吹浸沒熔煉法生產(chǎn)廠家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程閃速熔煉閃速熔煉不僅可以用做銅精礦的熔煉，而且可以用做鎳和鉛的熔煉；在熔煉產(chǎn)物方面，不僅可生產(chǎn)出高品位的金屬锍，甚至可生產(chǎn)出粗銅；在生產(chǎn)過程控制方面，使用了計(jì)算機(jī)在線控制；在工藝介質(zhì)方面，由原來的使用中高溫空氣熔煉，發(fā)展為如今的常溫富氧甚至純工業(yè)氧的熔煉；閃速熔煉在閃速爐精礦噴嘴的研制發(fā)展方面，更是經(jīng)歷了革命性的變化，對(duì)于基本上同一大小的爐體，僅僅由于精礦噴嘴的優(yōu)化，就可以使閃速爐的生產(chǎn)能力提高3~4倍。特別是由于精礦噴嘴的發(fā)展和水冷金屬構(gòu)件的完善，閃速爐壽命可高達(dá)10年。50多年來，閃速熔煉的發(fā)展本身已經(jīng)證明了該工藝的巨大優(yōu)越性。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程將硫化精礦懸浮在氧化氣氛中，通過精礦中部分硫和鐵的氧化以實(shí)現(xiàn)閃速熔煉，其方式與粉煤的燃燒十分相似。將精礦和熔劑用工業(yè)氧或富氧空氣或預(yù)熱空氣噴入專門設(shè)計(jì)的閃速爐中，用硫和鐵的閃速燃燒獲得熔煉溫度，精礦在閃速燃燒過程中完成焙燒與熔煉反應(yīng)。獲得工業(yè)應(yīng)用的閃速爐有加拿大國(guó)際鎳公司的因科(氧氣)閃速爐和芬蘭奧托昆普公司的奧托昆普閃速爐。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程奧托昆普閃速爐是一種直立的U形爐，包括垂直的反應(yīng)塔、水平的沉淀池和垂直的上升煙道(見圖2-40)。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程干燥的銅精礦和石英熔劑與精礦噴嘴內(nèi)的富氧空氣或預(yù)熱空氣混合并從上向下噴入爐內(nèi)，使?fàn)t料懸浮并充滿于整個(gè)反應(yīng)塔中，當(dāng)達(dá)到操作溫度時(shí)，立即著火燃燒。精礦中的鐵和硫與空氣中的氧的放熱反應(yīng)提供熔煉所需的全部熱量(當(dāng)熱量不足時(shí)噴油補(bǔ)充)。精礦中的有色金屬硫化物熔化生成銅锍，氧化亞鐵和石英熔劑反應(yīng)生成爐渣。燃燒氣體中的熔融顆粒在氣體從反應(yīng)塔中以90°拐入水平的沉淀池爐膛時(shí)，從煙氣中分離出來落入沉淀池內(nèi)，進(jìn)而完成造锍和造渣反應(yīng)，并澄清分層，銅锍和爐渣分別由放锍口和放渣口排出，煙氣通過上升煙道排出。放出的銅锍由溜槽流入銅锍包子并由吊車裝入轉(zhuǎn)爐吹煉，爐渣通過溜槽進(jìn)入貧化爐處理，或經(jīng)磨浮法處理以回收渣中的大部分銅。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程閃速熔煉要求在反應(yīng)塔內(nèi)以極短的時(shí)間(1~2s)基本完成熔煉過程的主要反應(yīng)，因此爐料必須事先干燥使其水分小于0.3%，干燥時(shí)不應(yīng)使硫化物氧化和顆粒黏結(jié)。配料干燥系統(tǒng)是閃速熔煉的準(zhǔn)備工序，可采用倉(cāng)式配料法和氣流三段式干燥或蒸汽干燥。干燥的工藝過程是指配料倉(cāng)按配料單指定的礦種，加入經(jīng)預(yù)干燥且水分小于10%的銅精礦和熔劑。倉(cāng)內(nèi)各種不同的銅精礦按指定的比例同步從各礦倉(cāng)排出并計(jì)量。熔劑比率根據(jù)計(jì)劃的銅锍品位、目標(biāo)鐵硅比、混合礦成分、石英熔劑比率反饋修正值等由計(jì)算機(jī)計(jì)算出來，并自動(dòng)設(shè)定到熔劑倉(cāng)調(diào)節(jié)計(jì)上，進(jìn)行自動(dòng)控制。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程三段氣流干燥的工藝流程是：爐料首先用回轉(zhuǎn)干燥窯進(jìn)行干燥，其次通過鼠籠破碎機(jī)將由于附著水分結(jié)成塊狀物的爐料進(jìn)行破碎，同時(shí)被干燥，再由氣流輸送到氣流干燥管內(nèi)，將水分干燥到0.3%以下。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程三段氣流干燥的干燥率大致是：回轉(zhuǎn)干燥窯

2

0

%

~

3

0

%

，

鼠籠破碎機(jī)50%~60%，氣流干燥管20%

~30%，爐料水分由10%降至0.3%以下。干礦溫度一般控制在120℃，爐料水分由10%降至0.3%以下，爐料經(jīng)過加料閥進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行蒸汽干燥，干燥后的爐料經(jīng)過出料閥儲(chǔ)存于中間倉(cāng)內(nèi)，干燥機(jī)內(nèi)爐料蒸發(fā)的含塵水蒸氣經(jīng)過頂部布袋收塵器由排氣風(fēng)機(jī)排至大氣，中間倉(cāng)內(nèi)的干爐料經(jīng)兩套交替運(yùn)行的正壓輸送系統(tǒng)，將爐料輸送至礦倉(cāng)內(nèi)，輸送空氣經(jīng)布袋收塵器由排風(fēng)機(jī)排放至大氣中。銅精礦閃速熔煉的工藝流程及生產(chǎn)過程閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)閃速熔煉用富氧空氣或熱風(fēng)，將干燥的精礦、石英熔劑

(一定的比例)通過反應(yīng)塔頂部的精礦噴嘴，以很大的速度

(80~120m/s)噴入閃速爐的反應(yīng)塔空間，使?fàn)t料顆粒懸浮在高溫、氧化性氣流中并迅速氧化和熔化。反應(yīng)塔內(nèi)平均氣流速度為1.4~4.7m/s時(shí)，相應(yīng)的氣體在塔內(nèi)停留時(shí)間為1.4~4.7s。懸浮在氣流中的細(xì)粒精礦流經(jīng)反應(yīng)塔的速度與在塔內(nèi)的停留時(shí)間幾乎與氣流同步。由于反應(yīng)塔內(nèi)精礦顆粒與氣流之間的傳熱、傳質(zhì)條件優(yōu)越，使硫化礦物的氧化反應(yīng)閃速進(jìn)行，并放出大量的反應(yīng)熱。閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)熔煉銅精礦，一般發(fā)生的主要氧化反應(yīng)有：這些反應(yīng)放出大量的熱以加熱、熔化和過熱爐料。由圖2-43

看出，在距入口0.5m附近有燃燒峰面(與現(xiàn)場(chǎng)觀察到的明亮峰面一致)，反應(yīng)一般在離噴嘴1

~5m以內(nèi)迅速進(jìn)行。半工業(yè)試驗(yàn)閃速爐反應(yīng)塔中心線處氣相和顆粒溫度的分布(見圖2-44)表明，硫化礦粒子的反應(yīng)大部分在距入口1.5m以內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)塔上部顆粒溫度比氣相溫度高，提高鼓風(fēng)溫度和富氧濃度可以加速反應(yīng)。由于氧化反應(yīng)迅速，單位時(shí)間內(nèi)放出的熱量多，加快了爐料的熔化速度，強(qiáng)化了生產(chǎn)。閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)由于硫化物粒子的氧化反應(yīng)非常迅速，有一部分FeS氧化為FeO后可進(jìn)一步氧化為Fe2O3和Fe3O4,不可避免地有一部分銅要被氧化為Cu2O。氧化產(chǎn)物中

Fe2O3、Fe3O4

和Cu2O的數(shù)量，取決于銅锍品位與原料中SiO2的含量。生成的Fe2O3在有硫化物存在時(shí)容易轉(zhuǎn)化為磁性氧化鐵：閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)在溫度達(dá)1300~1500℃的反應(yīng)塔內(nèi),

很快被SiO2和FeS所分解:在反應(yīng)塔內(nèi)由于氧化反應(yīng)強(qiáng)烈，爐料在爐內(nèi)停留的時(shí)間很短，各組分之間的接觸不良，F(xiàn)e3O4不能完全被還原，而是溶解于爐渣和銅锍中，一同進(jìn)入沉淀池。少量的硫化亞銅按下列反應(yīng)氧化：閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)當(dāng)有足量的FeS存在時(shí)，Cu2O會(huì)與FeS反應(yīng)生成Cu2S進(jìn)入銅锍。由上述反應(yīng)可看出，爐料中FeS的存在能阻止銅進(jìn)入爐渣。但正如同前述的Fe3O4一樣，由于反應(yīng)塔內(nèi)氧化反應(yīng)強(qiáng)烈，因此仍有少量的Cu2O熔于爐渣。由反應(yīng)塔降落到沉淀池表面的產(chǎn)物是銅锍與爐渣的混合物，在沉淀池內(nèi)進(jìn)行澄清和分離，在分離過程中銅锍中的硫化物與爐渣中的金屬氧化物還進(jìn)行如下反應(yīng)，從而完成造銅锍和造渣過程。Cu2O+FeS=Cu2S+FeO2FeO+SiO2=2FeO·SiO23Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO·SiO2)+SO2閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)的傳輸現(xiàn)象和主要氧化反應(yīng)閃速爐爐渣中含銅高的原因是：(3)閃速爐煙塵率高，熔池表面難免有煙塵夾帶，這無(wú)疑也會(huì)增加渣中含銅量。(1)反應(yīng)塔內(nèi)氧勢(shì)較高，熔煉脫硫率高，產(chǎn)出的銅锍品位高，銅锍品位越高，渣含銅量也越高。

(2)閃速熔煉的原料多為高硫、高鐵精礦，而配加的石英熔劑少，渣中鐵硅比高，這種爐渣密度較大，對(duì)硫化物有較大的溶解能力。奧托昆普閃速爐的爐體結(jié)構(gòu)奧托昆普閃速爐的爐體結(jié)構(gòu)奧托昆普閃速爐（內(nèi)襯耐火材料）閃速爐的外形結(jié)構(gòu)尺寸貴溪冶煉廠奧托昆普閃速爐的主要尺寸如圖2-45

所示。閃速爐的外形結(jié)構(gòu)尺寸貴冶閃速爐的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：反應(yīng)塔頂為平斜結(jié)合拱頂，沉淀池為吊掛拱頂，上升煙道為吊掛頂，由平頂和斜頂組成；反應(yīng)塔壁立體冷卻，反應(yīng)塔與沉淀池的連接部為直筒形。我國(guó)金隆公司閃速爐結(jié)構(gòu)與貴冶閃速爐相似。閃速爐的外形結(jié)構(gòu)尺寸表2-32

世界上幾家閃速冶煉廠爐體結(jié)構(gòu)的特征閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)反應(yīng)塔頂有拱頂和平吊掛頂兩種結(jié)構(gòu)，拱頂又有球拱頂(如漢堡冶煉廠、韋爾瓦冶煉廠等)和平斜結(jié)合頂(金隆公司、貴冶等)，其結(jié)構(gòu)特征見表2-32。拱頂密封性好、漏風(fēng)小，但磚體維修困難，一般壽命為3~5年；吊掛頂密封性較差，但可以在爐子熱態(tài)下更換部分磚體。隨著富氧濃度、下礦裝入量和反應(yīng)塔熱負(fù)荷的提高，越來越多的冶煉廠采用吊掛頂改造拱頂。A

反應(yīng)塔頂閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)反應(yīng)塔壁經(jīng)受帶塵高溫?zé)煔夂透邷厝垠w的沖刷，幾乎沒有任何的耐火材料能夠承受反應(yīng)塔內(nèi)的苛刻條件。為提高爐壽命，各冶煉廠不斷地改進(jìn)反應(yīng)塔的結(jié)構(gòu)，使用優(yōu)質(zhì)耐火材料，并采用水冷卻系統(tǒng)，冷卻強(qiáng)度不斷提高，形成了各自不同的反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)特征。B

反應(yīng)塔壁閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)B

反應(yīng)塔壁反應(yīng)塔冷卻裝置噴淋冷卻立體冷卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它通過外壁淋水冷卻和內(nèi)側(cè)掛磁鐵渣，使?fàn)t襯得到保護(hù)而不被繼續(xù)腐蝕。這種結(jié)構(gòu)便于反應(yīng)塔檢修，爐壽命可達(dá)8年左右。立體冷卻系統(tǒng)由銅水套和水冷銅管組成。反應(yīng)塔壁被銅水套分成若干段，水套之間砌磚，在磚外側(cè)安裝有水冷銅管，形成對(duì)耐火材料的三面冷卻。閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)B

反應(yīng)塔壁立體冷卻銅水套和水冷銅管組成冷卻強(qiáng)度大；特點(diǎn)能適應(yīng)富氧濃度、熔煉能力和熱負(fù)荷提高后對(duì)反應(yīng)塔冷卻的要求；熱損失小，操作費(fèi)用低(反應(yīng)塔燃油量降低)，爐壽命長(zhǎng)(可達(dá)10年左右)。玉野閃速爐反應(yīng)塔1993年增加一層銅水套，并用垂直銅水套代替部分水套間銅管。1994年除反應(yīng)塔上部銅管保留外，其余銅管全部改為垂直銅水套，連接部銅管改為垂直銅水套和H梁結(jié)構(gòu)。閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)銅锍和爐渣在沉淀池中儲(chǔ)存并澄清分離；夾帶煙塵的高溫?zé)煔?達(dá)1400℃左右)經(jīng)沉淀池進(jìn)入上升煙道，因此沉淀池的結(jié)構(gòu)必須能夠防止熔體滲漏，同時(shí)有利于保護(hù)爐襯。沉淀池頂一般為平吊掛頂或拱吊掛頂。沉淀池頂?shù)睦鋮s有H梁冷卻和垂直水套冷卻。H梁安設(shè)在砌體中，耐火磚被圈定而不致發(fā)生變形，并能防止磚的脫落。為防止漏水，H梁中的銅管必須是整根的，不得用數(shù)根短管焊接起來。C

沉淀池閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)沉淀池位于反應(yīng)塔正下方部位的側(cè)墻，可以看做是反應(yīng)塔的延長(zhǎng)。這一部位熱負(fù)荷較高，而且沿著磚的表面往下流的高溫熔體量很大。因此，這一部位很容易被侵蝕，

目前，一般在磚體內(nèi)插入水平銅水套冷卻，有的冶煉廠水套與銅管并用，構(gòu)成立體冷卻(如金隆公司、貴冶廠等)，而且水平水套的層數(shù)越來越多。C

沉淀池沉淀池渣線區(qū)域易被熔體侵蝕，受熔體沖刷較大。這一區(qū)域沿沉淀池一周設(shè)垂直銅水套或傾斜水套冷卻。1983年，佐賀關(guān)冶煉廠為了適應(yīng)高富氧熔煉，防止由于沉淀池拐角處耐火磚熔損和爐體膨脹變形而引起熔體泄漏，在沉淀池拐角處的耐火磚處安設(shè)了L形水套(見圖2-50)，強(qiáng)化了以渣線為中心，高度方向約600mm范圍內(nèi)的耐火磚的冷卻。另外，含渣、塵的煙氣在進(jìn)入上升煙道時(shí)對(duì)渣口側(cè)端墻的沖擊使該墻受到機(jī)械損耗，因此，工廠也不斷增設(shè)水套，加強(qiáng)對(duì)該部位砌體的冷卻。閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)為了防止沉淀池底漏銅，減少散熱，人們對(duì)沉淀池底部的耐火材料的選擇都做了研究，而且都筑得很厚，見表2-33。在熔煉銅锍過程中會(huì)生成大量的Fe3O4，為減少散熱，以減少Fe3O4的析出形成爐底結(jié)，爐底要很好地保溫，而且砌得很厚。冶煉廠爐底總厚度鎂鉻磚黏土磚保溫磚韋爾瓦940375115300貴冶1825650230690巴亞馬雷1300770230124金隆1825805113690閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)D

上升煙道上升煙道是閃速爐中夾帶的渣粒、煙塵和高溫?zé)煔獾呐懦鐾ǖ?。?duì)上升煙道結(jié)構(gòu)上的要求是：防止熔體黏附而堵塞煙氣通道；盡量減少沉淀池的輻射熱損失。上升煙道的形狀有垂直圓形

(如猶他閃速爐等)、橢圓形

(如希達(dá)爾哥閃速爐)和斷面為長(zhǎng)方形的傾斜形(東予、佐賀關(guān)、金隆、貴冶等)。上升煙道壁一般不設(shè)冷卻。表2-35貴冶上升煙道側(cè)墻砌筑結(jié)構(gòu)尺寸段

數(shù)每段層數(shù)材質(zhì)耐火磚工作面長(zhǎng)度/mm砌筑高度/mm第1段最上部一段7層RRR-C460700第2~10段5層RRR-C460每段500第11~12段5層RRR-C460每段555閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)貴冶上升煙道后墻（余熱鍋爐側(cè)的沉淀池側(cè)墻頂部至上升煙道開口處）砌筑分三段濕砌，各段砌筑情況見表2-36。后墻最下部沿外殼鋼板處澆注不定形耐火材料，內(nèi)埋8根帶翅片的水冷銅管。

表2-36

貴冶上升煙道后墻砌筑結(jié)構(gòu)

段

數(shù)耐火磚工作面長(zhǎng)度/mm材

質(zhì)砌筑高度/mm傾斜角度第1段最上部一段

SK-3470029°19'第2段350RRR-C1110,

共砌14層12°31'第3段375RRR-C1280,

共砌13層12°31'閃速爐爐體各部位的結(jié)構(gòu)由于高溫火焰和含塵煙氣的沖刷，閃速爐反應(yīng)塔與沉淀池及沉淀池與上升煙道的連接部都易遭到破壞。為提高這些部位的壽命，必須提高其冷卻強(qiáng)度。連接部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各廠也不盡相同，主要結(jié)構(gòu)有：不定形耐火材料中埋設(shè)水銅管、L形水套結(jié)構(gòu)、T形水套結(jié)構(gòu)(見圖2-51)、倒F形水套結(jié)構(gòu)

。E

連接部閃速爐精礦噴嘴類型與結(jié)構(gòu)C

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E閃速爐精礦噴嘴類型與結(jié)構(gòu)在閃速爐中，干燥的銅精礦與熔劑、燃料以及富氧空氣(或預(yù)熱空氣)是通過設(shè)置在反應(yīng)塔上部的精礦噴嘴噴入爐內(nèi)進(jìn)行混合的，若混合不好，就會(huì)有局部未反應(yīng)物料落入沉淀池，影響锍溫度和品位，煙塵量也增大。精礦噴嘴的形式會(huì)影響精礦粉的著火點(diǎn)、反應(yīng)塔內(nèi)的回流量、死區(qū)的位置、結(jié)瘤、灰渣生成以及Fe3O4生成等，即精礦噴嘴的好壞實(shí)際上會(huì)影響整個(gè)熔煉爐的運(yùn)行，因此閃速熔煉從1949

年發(fā)展至今，噴嘴也在不斷地發(fā)展、完善。閃速爐精礦噴嘴類型與結(jié)構(gòu)精礦噴嘴本體4下部有文丘里狀收縮部5，收縮部下面是逐漸擴(kuò)大的圓錐7。精礦噴嘴中心設(shè)置有精礦溜管2，溜管的前端比文丘里狀收縮部的下方稍突出一點(diǎn)。一支重油噴嘴1自精礦溜管的中心貫通而下，其前端一直通到圓錐出口附近。在精礦溜管出口卜萬(wàn)的重油噴嘴上設(shè)置有分散精礦的分散錐6。反應(yīng)用空氣從送風(fēng)管3

供入，在文丘里收縮部增加速度，與精礦粉混合后吹入反應(yīng)塔內(nèi)。閃速爐精礦噴嘴類型與結(jié)構(gòu)噴嘴下部設(shè)置分散錐是為了使?fàn)t料分散更好，與空氣的混合更均勻。而噴嘴中心安裝重油燒嘴，有利于控制反應(yīng)塔內(nèi)部的溫度。有些冶煉廠使用的預(yù)熱空氣溫度高(800℃)，為了防止精礦在噴嘴內(nèi)燒結(jié)，精礦溜管外壁設(shè)有水冷銅管，并用耐火混凝土保護(hù)。整個(gè)精礦溜管還可以在噴嘴內(nèi)上下移動(dòng)調(diào)節(jié)速度。文丘里型精礦噴嘴是利用文丘里管形狀產(chǎn)生紊流，促使空氣和顆?；旌?，因此這種噴嘴只適用于空氣或低濃度富氧空氣閃速熔煉。1971

年，閃速爐開始實(shí)行富氧熔煉，反應(yīng)塔鼓風(fēng)量越少，氣流速度越低，文丘里型噴嘴生成的紊流不足以使富氧空氣和精礦粉充分混合，達(dá)不到富氧熔煉的效果，為此各國(guó)經(jīng)過研究，便開發(fā)出了多種適于富氧熔煉的噴嘴。中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴

(CJD

型)中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴是芬蘭奧托昆普公司研制成功的，其結(jié)構(gòu)示意如圖2-54

所示。該噴嘴不是文丘里管型而是倒錐型，由殼體、料管、風(fēng)管、混合室等組成。爐料從中央料管流入混合室，富氧空氣則從窄氣管以一定的速度噴入混合室內(nèi)，精礦與空氣在此處進(jìn)行充分的混合?；旌鲜页蕡A筒形，其底部在噴嘴的最下端與閃速爐頂相接。在精礦噴嘴中心安裝一根小管，其端部設(shè)有錐形噴頭，噴頭周圍分布有直徑為3.5mm的許多小孔。壓縮空氣由中間小管通入，然后從小孔沿水平方向噴出，將精礦粉迅速吹散到整個(gè)反應(yīng)塔內(nèi)。中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴

(CJD

型)中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴

(CJD

型)中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴是20世紀(jì)70年代后期開始應(yīng)用的，經(jīng)過不斷改進(jìn)，已成為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的一部分。金隆公司采用這種精礦噴嘴的工藝風(fēng)有內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩個(gè)通道，根據(jù)工藝風(fēng)量可以自動(dòng)或手動(dòng)選擇使用三種通道，即內(nèi)環(huán)、外環(huán)和內(nèi)環(huán)+外環(huán)，保證工藝風(fēng)出口速度為80~120m/s。精礦下料管為水套結(jié)構(gòu)(見圖2-55)。中央噴射擴(kuò)散型精礦噴嘴

(CJD

型)玉野廠1994年安裝的CJD

噴嘴結(jié)構(gòu)與金隆公司相同，但該廠進(jìn)行了改進(jìn)，如圖2-56所示。該廠將內(nèi)環(huán)去掉，在外環(huán)內(nèi)壁安裝一塊固定的襯板，并安裝三圈上下移動(dòng)式的滑塊用以調(diào)節(jié)工藝風(fēng)速。這樣可以選擇6級(jí)工藝風(fēng)通道操作，可以根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)溫控制風(fēng)速。分配式噴嘴日本東予冶煉廠從1982

年開始采用富氧熔煉，對(duì)噴嘴進(jìn)行了改造，使它能應(yīng)用富氧送風(fēng)，改造后的噴嘴結(jié)構(gòu)如圖2-57所示。在精礦溜管內(nèi)，除重油噴嘴外，還有呈同心圓設(shè)置的氧氣吹入管。在氧氣吹入管出口部，通過一襯套調(diào)節(jié)其開口面積和氧氣吹出速度。為了克服因鼓風(fēng)量減少而發(fā)生流速降低問題，在噴嘴錐入口處設(shè)置了一個(gè)風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置。風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置由固定在噴嘴本體的吊桿吊起，改變吊桿在噴嘴內(nèi)長(zhǎng)度可使風(fēng)速調(diào)節(jié)錐沿精礦溜管上下移動(dòng)來調(diào)節(jié)噴嘴喉部的有效斷面，以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)速的目的。噴氣流式噴嘴噴氣流式噴嘴是澳大利亞西方礦業(yè)公司

的Kalgoor-lie冶煉廠開發(fā)的，其結(jié)構(gòu)如圖2-58

所示。這種噴嘴運(yùn)用了全新的精礦散射方式，

在精礦溜管出口處安置了一個(gè)大散射錐，

以便給下落的精礦顆粒一個(gè)水平吹力，

使它與空氣更好混合。另外，

噴嘴錐由文丘里型改為漏斗形。閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理C

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E閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理閃速熔煉生產(chǎn)的正常運(yùn)行和良好指標(biāo)的取得依賴于設(shè)備完好狀態(tài)和各種條件的精確控制，而生產(chǎn)技術(shù)管理則是這兩個(gè)關(guān)鍵的保障基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)工藝相比，閃速熔煉要復(fù)雜和嚴(yán)格得多。由于各閃速爐熔煉廠家的爐型、原料成分、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)指標(biāo)要求、能源種類、富氧濃度、設(shè)備性能、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及上下游工藝與設(shè)備各方面的差異，因此管理中的側(cè)重點(diǎn)各有所不同，而基本原則是相同的。閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理精礦噴嘴是閃速爐的核心設(shè)備。近年來，多數(shù)廠家都采用了中央噴射型噴嘴。這種噴嘴具有熔煉能力大、反應(yīng)性能好、對(duì)塔壁損害小、煙塵率小、燃料消耗少等優(yōu)點(diǎn)，是目前最為流行的噴嘴形式。生產(chǎn)實(shí)踐表明，如果噴嘴的參數(shù)控制不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生一系列問題，多數(shù)廠家都在摸索符合本廠情況的精礦噴嘴的管理經(jīng)驗(yàn)，涉及的因素有工藝風(fēng)速、分布風(fēng)流量與中央氧槍氧氣流量。精礦噴嘴的管理工藝風(fēng)速是使物料在塔內(nèi)軸向上盡量分布均勻的動(dòng)力。它受投礦量的制約，投礦量大時(shí)，風(fēng)速應(yīng)大些，反之可小些。一般情況下，風(fēng)速可基本穩(wěn)定在100~150m/s之間。對(duì)于一個(gè)給定的噴嘴，也可以把分布風(fēng)流量看做分布風(fēng)速的等效參數(shù)。它是使物料在塔內(nèi)呈徑向分布的主要?jiǎng)恿ΑＴ搮?shù)的選定要考慮投礦量與工藝風(fēng)速的變化。中間氧槍的氧是工業(yè)氧(95%左右)，其主要作用是防止塔體中心軸區(qū)域由于過密的物料而得不到充足的反應(yīng)氧，其氧量主要受投礦量的制約，應(yīng)保持一定氧料比。閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理反應(yīng)塔連續(xù)產(chǎn)出的大量熔體落入沉淀池內(nèi)，在繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)，渣與锍借助于密度差相互分離。顯然，沉淀池是熔煉產(chǎn)物最終形成的場(chǎng)所。沉淀池的這種作用，要求它必須保持有一定的工作容積，以便為大量銅锍與渣的分離提供充分時(shí)間，這是沉淀池管理的首要任務(wù)；其次是必須使沉淀池中的熔體保持足夠的溫度，為渣、锍的分離創(chuàng)造條件。沉淀池的管理閃速爐沉淀池的工作容積和熔體溫度是由其自身的特點(diǎn)決定的。沉淀池是屬于一種平靜的熔池類型。熔體保溫及其過熱所需的熱量主要依靠從反應(yīng)塔來的高溫?zé)煔獾膶?duì)流與輻射傳熱，因此，在熔體層內(nèi)都存在著較大的溫度梯度。減小溫度梯度，合理控制熔體溫度，減輕黏渣危害是沉淀池技術(shù)管理的關(guān)鍵問題。目前閃速熔煉都傾向于閃速爐高投料量、高熱負(fù)荷、高熔體溫度操作，對(duì)沉淀池燃燒重油的管理不太重視，甚至不燒重油，也能控制爐底上漲。芬蘭奧托昆普公司也采用提高目標(biāo)銅锍溫度的方法，使熔體過熱，防止?fàn)t底上漲。閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理一般閃速爐都要燃燒一定量的重油以補(bǔ)充不足的熱量，重油的品質(zhì)對(duì)爐況的控制有重要意義。一般從煉油廠出來的重油其化學(xué)成分變化不大，但重油進(jìn)入冶煉廠后，還將經(jīng)過油水分離-現(xiàn)場(chǎng)小油罐-泵-計(jì)量系統(tǒng)，才進(jìn)入爐子。重油脫水問題是生產(chǎn)運(yùn)行的必要前提。含水多的重油進(jìn)入系統(tǒng)后，產(chǎn)生很多不良影響，使?fàn)t況無(wú)法控制甚至造成停爐。重油霧化不良影響燃燒效果，一般要求霧化風(fēng)壓高于油壓0.05MPa，霧化風(fēng)溫度控制在180~220℃之間。重油的管理閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理冷卻水為閃速爐的長(zhǎng)壽命提供了可靠保證。冷卻水給水溫度最好控制在25℃以上，生產(chǎn)中給水溫度定在30~40℃之間。工廠將排水溫度控制在60℃以下，給水、排水溫度差依爐內(nèi)掛渣狀況而波動(dòng)，一般溫度差控制在3~8℃之間。冷卻水管理閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理閃速爐的爐內(nèi)壓是靠排煙機(jī)的轉(zhuǎn)速和沉降室前的壓力調(diào)節(jié)閥開啟度來控制的。正常生產(chǎn)時(shí)，是將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到使調(diào)節(jié)閥開啟度為70%左右的情況下運(yùn)行。爐內(nèi)壓的設(shè)定是在不使煙氣外逸的前提下，盡量減少環(huán)境空氣的吸入。正常生產(chǎn)時(shí)設(shè)定為-30Pa左右的微負(fù)壓。除了負(fù)壓控制外，應(yīng)保證上升煙道開口部正常工作時(shí)，有合理的排煙截面積，一般為設(shè)計(jì)值的2/3左右。爐內(nèi)壓管理閃速熔煉作業(yè)的技術(shù)管理閃速爐保溫期前，即閃速爐停料之前一周，其控制參數(shù)應(yīng)做以下變化：降低銅锍品位,

最低達(dá)45%左右；提高銅锍溫度到1215~1220℃;

提高渣中m(Fe)

/m(SiO2)至1.25~1.30。改變參數(shù)的目的是使?fàn)t壁掛渣變薄，不至于在降溫時(shí)由于較厚的掛渣脫落帶下耐火材料，此期間沉淀池內(nèi)需加入生鐵，讓爐底沉結(jié)物盡量溶解，以便在最末一次排銅锍時(shí)，盡可能多地排出爐內(nèi)殘余物，保持熔池有效容積。保溫期間的重點(diǎn)是防止?fàn)t溫較大的波動(dòng)，保護(hù)好耐火材料，不致由于劇烈熱脹冷縮造成爐體損傷。閃速爐的保溫閃速熔煉的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)C

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E干礦水分一般來說，爐料從精礦噴嘴加入到落入沉淀池，在反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間大約為2s左右，如果爐料含水分高，爐料中的水分從物料內(nèi)部運(yùn)行到顆粒表面，進(jìn)而從表面蒸發(fā)出去，此時(shí)，爐料尚未及時(shí)與空氣或富氧空氣反應(yīng)就已經(jīng)落入沉淀池內(nèi)，造成生料堆積。所以，在生產(chǎn)中常把干礦的水分控制在0.3%以下。但是，干礦水分太低時(shí)(低于0.1%)，精礦中的硫會(huì)在干燥過程中與氧反應(yīng)造成燃燒著火。干礦水分爐料中的水分與沉塵室的煙氣溫度有相應(yīng)的關(guān)系

(見表2-38)，一般沉塵室煙氣溫度控制在80℃左右，則干礦水分可控制在0.3%左右。在正常生產(chǎn)操作過程中，如果沉塵室溫度穩(wěn)定在80℃，而干礦水分不能達(dá)到要求，則有可能是沉塵室溫度測(cè)點(diǎn)或信號(hào)轉(zhuǎn)換等方面發(fā)生了故障，應(yīng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)儀表維護(hù)人員檢查、校核，盡快恢復(fù)正常狀況。也有可能是風(fēng)礦比偏小，在氣流干燥過程中無(wú)足夠的空氣脫除精礦攜帶的水分。表

2-38沉塵室煙氣溫度與爐料含水量的關(guān)系溫度/℃7080859095100含水量/%0.5~0.60.270.220.160.110.05銅锍品位一般冶煉廠閃速爐銅锍品位控制在50%~65%之間。某一特定熔煉作業(yè)條件下的銅锍品位，可根據(jù)以下要求來確定：(1)最大限度地利用Fe和S在閃速爐內(nèi)氧化所放出的熱量。(2)冶煉廠要最大限度地回收SO2。(3)下道工序轉(zhuǎn)爐作業(yè)要求銅锍保留足夠的燃料-Fe和S。(4)避免生成過多的Cu2O和高熔點(diǎn)的Fe3O4爐渣。(5)S和Fe在閃速爐大量氧化有利于滿足(1)、(2)兩項(xiàng)要求

(穩(wěn)定的閃速爐煙氣流與間斷的轉(zhuǎn)爐煙氣流相比，SO2的回收率要高些)。(6)在閃速爐銅锍中保留適量的FeS有利于滿足(3)、(4)兩項(xiàng)要求。銅锍中的FeS即是轉(zhuǎn)爐吹煉的燃料，也能抑制Cu2O的形成。爐渣含銅閃速爐爐渣是金屬氧化物和硅酸鹽的熔體，含有少部分硫化物、硫酸鹽。主要成分有Fe和SiO2，F(xiàn)e/SiO2一般為1.15~1.25,渣中含Cu0.8%

~1.5%,須貧化處理后方可廢棄。表

2-39一些銅廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)指標(biāo)名稱貴溪冶煉廠金隆公司佐賀關(guān)冶煉廠東予冶煉廠精礦處理量/t·d?

1331472t/h38402303鼓風(fēng)含氧量/%40~6052~5770~8540~50銅锍品位/%58.63586560~64入爐干礦水分/%<0.3<0.30.2<0.2煙塵率/%6.564~54.5渣含銅/%1~20.8~1.40.80.8~1.5煙氣SO?

含量/%11

11.5電耗

(干礦)

/kW·h·t-1①45

30①1t干礦所需電耗。閃速熔煉的“四高”發(fā)展趨