一種高富氧雙側(cè)吹熔池?zé)掋~裝置及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于銅冶煉設(shè)備與工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從銅礦石中提取銅金屬產(chǎn)出冰銅的熔煉裝置及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)富氧側(cè)吹工藝憑借其投資小、物料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)銅冶煉領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，采用富氧側(cè)吹工藝的銅冶煉企業(yè)已經(jīng)達(dá)到十幾家。富氧側(cè)吹煉銅工藝所使用的裝備主要是富氧側(cè)吹爐及其附屬設(shè)施，其中富氧側(cè)吹爐是由利用耐火材料砌筑而成的爐缸和帶有銅水套的爐體組成。富氧空氣直接吹入熔煉渣層，物料從爐頂投入，在渣層內(nèi)與氧氣完成造渣反應(yīng)，利用富氧空氣的強(qiáng)烈攪拌完成傳質(zhì)傳熱過(guò)程。冰銅和熔煉渣在爐缸內(nèi)經(jīng)初步分離后，分別進(jìn)入爐體兩端的熔煉渣室和冰銅室，然后再分別從爐體兩端放出。
[0003]富氧側(cè)吹煉銅工藝存在的問(wèn)題是，其配備的冰銅吹煉裝置為PS轉(zhuǎn)爐，PS轉(zhuǎn)爐屬于周期性生產(chǎn)設(shè)備，而富氧側(cè)吹煉銅工藝為連續(xù)性生產(chǎn)，為此需要增設(shè)一個(gè)單獨(dú)的冰銅存放容器，如保溫電爐等，這樣勢(shì)必會(huì)造成生產(chǎn)成本增加，占地面積增大；渣和冰銅從爐體兩端放出造成大量熱損失；熔煉渣和冰銅放出過(guò)程中產(chǎn)生大量的外溢煙氣，造成環(huán)境污染，工人操作環(huán)境差；由于爐體采用銅水套，導(dǎo)致熱量損失增加，燃料使用量較底吹爐偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)富氧側(cè)吹爐工藝存在上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N具有操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、空間利用率高、自熱程度高、渣含銅低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)的銅冶煉熔煉裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，研宄人員所設(shè)計(jì)的高富氧雙側(cè)吹熔池?zé)掋~裝置采用大容積的爐缸存放冰銅，熔煉渣和冰銅從爐體一端放出以減少熱量損失，將熔煉渣包和冰銅包存放在半封閉的包房?jī)?nèi)，并在包房?jī)?nèi)增設(shè)吸煙罩，將集散煙氣回收。
[0006]所設(shè)計(jì)的熔煉爐由熔煉爐基礎(chǔ)、爐缸、爐體構(gòu)成。最底部為熔煉爐基礎(chǔ)，由混凝土砌筑而成，在熔煉爐基礎(chǔ)上是由耐火材料砌筑而成的爐缸，爐缸采用圓弧型底面砌筑方法，爐缸沿恪煉爐前端長(zhǎng)度方向有一定長(zhǎng)度的延伸并向上凸起一定高度形成了爐缸延伸部分。爐體座于爐缸之上，由六層共幾十塊水套搭建而成，主要分為爐臺(tái)水套、一層水套、二層水套、三層水套、四層水套和爐頂水套，每一塊水套都有單獨(dú)的水冷管路，其中爐體水套、一層水套、二層水套、三層水套為銅水套，并直接與熔體接觸；四層水套為鐵水套，與爐內(nèi)熔體接觸的側(cè)襯設(shè)置有耐火磚，爐頂水套為鐵水套，且與爐內(nèi)煙氣接觸的側(cè)襯設(shè)置有搗打料。爐臺(tái)水套壓在爐缸上，水平放置，爐體前后兩端面的一至四層水套全部豎直放置；爐體左右兩側(cè)面一層水套和四層水套為豎直放置，二層水套、三層水套逐步向外側(cè)傾斜，傾斜角在30?45°之間。在爐體左右兩側(cè)一層水套上各設(shè)有13個(gè)一次風(fēng)口，一次風(fēng)嘴安裝在一次風(fēng)口內(nèi)，一次風(fēng)嘴外部和彈子閥連接，富氧空氣經(jīng)過(guò)彈子閥進(jìn)入并從一次風(fēng)嘴噴入到熔煉爐內(nèi)。在爐體左、右兩側(cè)傾斜的第三層銅水套上各設(shè)有6個(gè)二次風(fēng)口，在爐體頂部的前側(cè)留有上升煙道接入口，爐頂頂部的其余部位全部被爐頂水套覆蓋，爐頂水套上設(shè)有加料口、三次風(fēng)口。在爐缸延伸部分的向上一定高度的中上部處設(shè)有熔煉渣口、在爐缸延伸部分的下部并與熔煉渣口同側(cè)處設(shè)有冰銅口，在爐缸延伸部分的頂部處設(shè)有電極，電極底部插入爐缸內(nèi)的熔煉渣中，電極通過(guò)銅母線連接到外界電網(wǎng)。在爐缸延伸部分的開(kāi)有熔煉渣口一側(cè)且略高于熔煉渣口的位置處設(shè)有安全口。
[0007]所設(shè)計(jì)的熔煉渣溜槽固定在熔煉渣口處，換向溜槽與熔煉渣溜槽向連通，換向溜槽裝有中間軸，溜槽可繞中間軸左右翻轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整換向溜槽的翻轉(zhuǎn)，調(diào)整熔煉渣流出方向，控制熔煉渣流入位于指定熔煉渣包房?jī)?nèi)的熔煉渣包中，熔煉渣包房?jī)?nèi)鋪設(shè)道軌，道軌上設(shè)有熔煉渣軌道車(chē)，通過(guò)熔煉渣軌道車(chē)將熔煉渣包運(yùn)出或運(yùn)入熔煉渣包房。
[0008]所設(shè)計(jì)的冰銅口設(shè)置在爐缸延伸部分底部，冰銅直接放出，冰銅由冰銅口放出后，通過(guò)冰銅溜槽流入冰銅包房?jī)?nèi)的冰銅包中，冰銅包房?jī)?nèi)鋪設(shè)道軌，道軌上設(shè)有冰銅包軌道車(chē)，通過(guò)冰銅軌道車(chē)將冰銅包運(yùn)出或運(yùn)入冰銅包房。
[0009]所設(shè)計(jì)的冰銅包房?jī)?nèi)、熔煉渣包房?jī)?nèi)以及熔煉渣溜槽、冰銅溜槽和換向溜槽上方均設(shè)有吸煙罩，在冰銅和熔煉渣流入冰銅包和熔煉渣包過(guò)程中以及流入冰銅包和熔煉渣包后產(chǎn)出的集散煙氣，通過(guò)吸煙罩進(jìn)行回收。
[0010]本技術(shù)設(shè)計(jì)發(fā)明具有如下特征；
[0011](I)自熱程度高。富氧空氣中富氧濃度達(dá)80?85%，提高了富氧空氣中有用氣體含量，降低了煙氣量，減少了由煙氣帶走的熱量，熔煉渣和冰銅從同一側(cè)放出，減少了熱損失。燃料使用普通塊煤，投入物料中燃料與銅精礦比例為2%?2.5%，投入燃料量較少。
[0012](2)占地面積小。熔煉渣和冰銅從同一側(cè)放出，降低了熔煉爐的占地面積，同時(shí)冰銅直接存放在熔煉爐內(nèi)，無(wú)需增設(shè)其它臨時(shí)存放冰銅容器，熔煉爐自身可以滿足轉(zhuǎn)爐周期性生產(chǎn)需求，使廠房空間利用率大幅度提高，減少了熔煉廠房固定資產(chǎn)投資，生產(chǎn)成本大幅降低。
[0013](3)溶劑使用量小。產(chǎn)出的熔煉渣采用高鐵低硅渣型，熔煉渣中Fe與S12質(zhì)量之比為1.6?1.8，熔煉爐產(chǎn)出熔煉渣與轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出粗銅重量比僅為2.5?2.8%，而其他富氧側(cè)吹爐熔煉渣中Fe與S12質(zhì)量之比為1.1?1.2，熔煉爐產(chǎn)出熔煉渣與轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出粗銅重量比為3.2?3.5%，熔煉渣產(chǎn)量大幅減少。需要投入石英石數(shù)量大幅度降低，無(wú)需加入石灰石，生產(chǎn)成本得到有效控制。
[0014](4)勞動(dòng)強(qiáng)度低。熔煉渣連續(xù)流出，只需通過(guò)調(diào)整換向溜槽即可以調(diào)整熔煉渣流向，從而實(shí)現(xiàn)了熔煉渣連續(xù)放出，冰銅存放在熔煉爐內(nèi)，放出后直接進(jìn)入PS轉(zhuǎn)爐，避免了冰銅二次放出，使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。
[0015](5)無(wú)環(huán)境污染。冰銅包房、熔煉渣包房、冰銅溜槽、熔煉渣溜槽、換向溜槽上方都設(shè)有吸煙罩，避免了煙氣外溢現(xiàn)象的發(fā)生，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出的集散煙氣得到了有效的治理，做到了無(wú)煙生產(chǎn)。
[0016](6)生產(chǎn)成本低。燃料使用量低；采用高鐵低硅渣型，溶劑使用量低；無(wú)需冰銅臨時(shí)存放設(shè)施，生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用降低。
[0017](7)S02&度高。采用高濃度富氧熔煉，產(chǎn)出SO2濃度達(dá)30%以上，有利于后續(xù)的三轉(zhuǎn)三吸制酸工藝生產(chǎn)。
[0018](8)生產(chǎn)效率高。富氧濃度高，反應(yīng)強(qiáng)度大，反應(yīng)進(jìn)行速度快。富氧空氣直接吹入渣層，對(duì)熔煉渣進(jìn)行強(qiáng)力攪拌，物料在渣層進(jìn)行良好的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程，單位容積的生產(chǎn)能力可達(dá)到80t/d.m2。
[0019](9)渣含銅低。爐缸較深，使?fàn)t內(nèi)熔煉渣和冰銅具有較長(zhǎng)的沉淀分離時(shí)間，熔煉渣中銅金屬殘余可以得到有效控制，熔煉渣含銅可控制在0.65%以下。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的高富氧雙側(cè)吹熔池?zé)掋~爐裝置平面布置圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的熔煉爐沿長(zhǎng)度方向的垂直剖視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明的熔煉爐側(cè)視圖。
[0023]在附圖中:001為熔煉爐，002為爐缸，003為熔煉渣溜槽，004為冰銅溜槽，005為換向溜槽，006為熔煉渣包房，007為冰銅包房，008為冰銅軌道車(chē)，009為冰銅包，010為熔煉渣包，011為道軌，012為熔煉渣軌道車(chē)，013為上料皮帶，014為吸煙罩；101為熔煉爐基礎(chǔ)，102為爐體，103為爐臺(tái)水套，104為一次風(fēng)口，105為一層水套，106為二層水套，107為三層水套，108為四層水套，109為爐頂水套，110為加料口，111為三次風(fēng)口，112為上升煙道接入口，113為二次風(fēng)口，114為一次風(fēng)嘴，115為彈子閥，116為鋼立柱，117為調(diào)節(jié)桿；201為電極，202為熔煉渣口，203為冰銅口，204為安全口。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，本項(xiàng)發(fā)明設(shè)計(jì)出一種高富氧雙側(cè)吹熔池?zé)掋~裝置，該裝置主要由熔煉爐001、爐缸002、熔煉渣溜槽003、冰銅溜槽004、換向溜槽005、熔煉渣包房006、冰銅包房007、冰銅軌道車(chē)008、冰銅包009、熔煉渣包010、道軌011、熔煉渣軌道車(chē)012、上料皮帶013、吸煙罩014、熔煉爐基礎(chǔ)101、爐體102、爐臺(tái)水套103、一次風(fēng)口 104、一層水套105、二層水套106、三層水套107、四層水套108、爐頂水套109、加料口 110、三次風(fēng)口 111、上升煙道接入口 112、二次風(fēng)口 113、一次風(fēng)嘴114、彈子閥115、鋼立柱116、調(diào)節(jié)桿117、電極201、熔煉渣口 202、冰銅口 203和安全口 204組成。其中，熔煉爐001最底部是由混凝土砌筑而成的熔煉爐基礎(chǔ)101，在熔煉爐基礎(chǔ)101上是由耐火材料砌筑而成的爐缸002。爐缸002采用楔形磚砌筑為呈圓弧型，爐缸002在熔煉爐001前端沿其長(zhǎng)度方向延伸約熔煉爐總長(zhǎng)度的1/3?1/4，形成了爐缸002的延伸部分，且爐缸002的延伸部分向上高出熔煉爐001高度的1/3形成一定空間。爐體102位于爐缸002之上，由六層共幾十塊銅水套分層搭建而成，自下而上分別安裝有爐臺(tái)水套103、一層水套105、二層水套106、三層水套107、四層水套108和爐頂水套109，每一塊水套都有單獨(dú)的水冷管路。其中，爐臺(tái)水套103、一層水套105、二層水套106、三層水套107為銅水套，銅水套直接與爐內(nèi)熔體接觸，無(wú)須任何內(nèi)襯耐火材料，避免熔體沖刷而造成的耐火材料消耗，并利用爐渣在水套表面掛渣，形成一層保護(hù)膜，避免銅水套受熔體沖刷而損壞；四層水套108為鐵水套，且其鐵水套與爐內(nèi)熔體接觸的側(cè)襯設(shè)置有耐火磚，可降低熱損失，爐頂水套109為鐵水套，且其鐵水套與爐內(nèi)煙氣接觸的側(cè)襯設(shè)置有搗打料。爐臺(tái)水套103壓在爐缸002上，水平放置，防止?fàn)t缸002內(nèi)耐火材料脫落，爐體102前后兩端面水套全部豎直放置。爐體102左右兩側(cè)面一層水套105、四層水套108為豎直放置，二層水套106和三層水套107均需向外側(cè)傾斜，傾斜角在30°?45°之間，使熔煉爐001上部空間逐步擴(kuò)大，降低煙氣速度，進(jìn)而降低煙塵產(chǎn)量。在爐體102左右兩側(cè)一層水套105上設(shè)有13個(gè)一次風(fēng)口 104，一次風(fēng)嘴114安裝在一次風(fēng)口104內(nèi)，一次風(fēng)嘴114外部和彈子閥115連接，富氧空氣從一次風(fēng)嘴114噴入熔煉爐OOl內(nèi)，在使用過(guò)程中，根據(jù)入爐風(fēng)量及壓力進(jìn)行開(kāi)、關(guān)調(diào)整。在爐體102左、右兩側(cè)第三層銅水套107上各安有6個(gè)二次風(fēng)口 113，用于燃燒在熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的單體硫，通過(guò)調(diào)整二次風(fēng)口113開(kāi)、關(guān)情況，調(diào)整二次風(fēng)量，從而調(diào)整煙氣中氧氣