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1、有色金属冶炼工艺设备(2009-05-11 22:49:08)标签：铜矿冶炼杂谈 分类：铜矿文献 有色冶金设备反射炉一种室式火焰炉。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。就其传热方式而言，很多炉型（如加热炉、平炉等）都可归入反射炉。一般是指有色金属冶炼用的反射炉。反射炉在有色金属冶炼中用途很广，用于干燥、焙烧、精炼、熔化、保温和渣处理等工序。反射炉一直是炼铜的主要设备。图片：图片： 一种室式火焰炉。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。就其传热方式而言，很多炉型（如加热炉、平炉等）都可归入反射炉。一般是指有色金
2、属冶炼用的反射炉。反射炉在有色金属冶炼中用途很广，用于干燥、焙烧、精炼、熔化、保温和渣处理等工序。反射炉一直是炼铜的主要设备。炼铜反射炉采用优质耐火材料砌筑，炉顶有拱式和吊挂式两种：拱式炉顶多用硅砖；吊挂式炉顶和侧墙内衬均用镁砖、镁铬砖、铬镁砖或镁铝砖。炉底用镁铁砂（氧化镁和氧化铁）烧结而成。熔炼反射炉宜于处理充分混合的细碎物料，不宜处理大块物料。它对原料和燃料的适应性强，容易实现大型化，成本低；但燃料消耗高，烟气量大，烟气含二氧化硫浓度低，不易回收利用，污染环境，因此，限制了炼铜反射炉的发展。采用富氧鼓风和减少漏风的办法，或采用氧气喷吹装置将精矿喷入炉内的办法，可提高反射炉的生产能力和烟气（
3、SO2）浓度，使SO2得到利用。有色冶金设备 中频炉 中频炉采用200-2500Hz中频电源进行感应加热,熔炼保温,主要用于熔炼碳钢,合金钢,特种钢,也可用于铜,铝等有色金属的熔炼和提温.设备体积小,重量轻,效率高,耗电少,熔化升温快,炉温易控制,生产效率高。中频炉采用200-2500Hz中频电源进行感应加热,熔炼保温,主要用于熔炼碳钢,合金钢,特种钢,也可用于铜,铝等有色金属的熔炼和提温.设备体积小,重量轻,效率高,耗电少,熔化升温快,炉温易控制,生产效率高. 中频感应热水炉工作原理 本炉使用电源方式不同于工频电锅炉，是将380V的工频交流电源输入中频电源柜（中频电源柜内具有过压保护、过流保
4、护、如有过压、过流现象会自动停机报警），在中频电源柜内将工频交流电源整流为单相直流电，再通过逆变成为单相交流中频电压、电流（单相交流中频电压、电流是安全的），将单相交流中频电压、电流输入加热器产生感应电对锅炉内的水进行感应加热。因此本锅炉的加热过程中水电分离，安全可靠的。 本锅炉还装有以下保护装置。 1、装有温控仪，水控仪，可以自动温调，自动补水，可根据用户需要设定供水温度，回水温度自动调节。供水温度超过设定温度时，自动停机，回水温度低于设定温度时，自动开机。 2、装有液晶数字显示，能准确直观地显示供水温度，回水温度；炉内水位高低，可在水位计上显示，操作人员可以很清楚地掌握锅炉运行情况。 3、
5、水控和传感温调报警均可转入自动保护系统，故障时，相应指示灯闪亮，且自动停机。 有色冶金设备卧式转炉 卧式转炉是一种冶金炉，主要用于有色冶金生产中处理冰铜（金属硫化物）。其特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热支出。冰铜经过吹炼，生成含铜品位高于98%的粗铜. 一种圆筒形卧式回转自热吹炼炉，用于铜、镍等的冶炼。1880年,法国人马内(P.Manhes)和达维德(David)用转炉吹炼冰铜，得到粗铜。1883年马内和达维德建造了第一台卧式侧吹转炉，成为现代炼铜转炉的雏形。当时这种转炉用硅质耐火材料作内衬，吹炼冰铜（见锍）时,造渣所需的SiO2由熔蚀的炉衬供给,因而炉衬寿命短
6、。1909年,皮尔斯(W.H.Peirce)和史密斯(E.A.C.Smith)采用以镁砖为内衬的卧式转炉吹炼冰铜,获得成功,造渣所需的SiO2由外加的石英熔剂供给，提高了炉衬寿命。以后，转炉又推广应用于吹炼低冰镍产出高冰镍。现代普遍应用的卧式侧吹转炉仍以皮尔斯和史密斯的姓氏字头命名，称为P-S转炉（见图）。现代大型卧式转炉的壳内直径为4米左右，长9米左右。外壳为45厘米厚的钢板，内衬为镁砖、镁铬砖或铬镁砖；炉体中部设有炉口，用以加料、排烟、排渣和出铜；有的转炉在炉体端壁设置加入石英熔剂的石英枪，但多数从炉口加石英；炉体一侧沿水平方向设置一排风眼，用以鼓入压缩空气。整个炉体架在托滚上，借驱动装置
7、绕横轴成正反向旋转，使炉口转至适于加料、吹炼、排渣和出铜的位置。 卧式转炉技术性能表： 有色冶金设备鼓风炉 鼓风炉是冶金设备中的竖炉。鼓风炉是将含金属组分的炉料（矿石、烧结块或团矿）在鼓人空气或富氧空气的情况下进行熔炼，以获得锍或粗金属的竖式炉。 鼓风炉具有热效率高，单位生产率（床能力）大，金属回收率高，成本低，占地面积小等特点，是火法冶金的重要熔炼设备之一。 分类按熔炼过程的性质鼓风炉熔炼可分为还原熔炼、氧化挥发熔炼及造锍熔炼等。 按炉顶结构特点，它可分为敝开式和密闭式两类。 按护壁水套布置方式可分为全水套式、半水套式和喷淋式。 按风口区横截面形状可分为圆形、椭圆形和矩型炉。 按炉子竖截面形
8、状可分为上扩型、直筒型、下扩型和双排风口椅型炉。 鼓风炉结构 鼓风炉由炉基、炉底、炉缸、炉身、炉顶（包括加料装置）、支架、鼓风系统、水冷或汽化冷却系统、放出熔体装置和前床等部分组成。 炉基用混凝土或钢筋混凝土筑成，其上树立钢支座或千斤顶，用于支撑炉底。 炉底最下面是铸钢或铸铁板，板上依次为石棉板、粘土砖、镁砖。 炉缸水套壁（或砌镁砖）组成（或称本床）。 炉身用若干块水套并成，每块水套宽0.81.2m，高1.65m，用锅炉钢板焊接而成，固定在专门的支架上，风管和水管也布置在支架上。 鼓风炉可用于铜、镍、钴等金属的造锍熔炼（铜、镍、钴火法冶金流程中的一个重要工序）和铅、锌等金属的还原熔炼，还可用于
9、熔化杂铜和处理其他物料。鼓风炉的炉料一般为块状，燃料为焦炭。炉料分批从炉顶加入，形成料柱。空气由下部风口鼓入，焦炭在风口区燃烧，形成高温熔炼区；炉料在此激烈反应，不断熔化。还原熔炼时，熔体在炉缸内澄清，分别放出金属和炉渣，造锍熔炼时，熔体经本床流入前床，澄清分离出冰铜和炉渣。热烟气穿过炉料上升至炉顶排出过程中，使炉料预热（熔炼混捏精矿时，还要使精矿烧结），并发生部分熔炼化学反应。所以鼓风炉的传热传质条件好，热效率高，单位面积日生产能力(即床能率)大。 有色冶金设备闪速炉闪速炉（flash furnace）一种强化生产的熔炼炉。具有巨大表面面积的粉状物料，在炉内充分与氧接触，在高温下，以极高的速
10、度完成硫化物的可控氧化反应。反应放出的大量热，供给熔炼过程,使用含硫高的物料,有可能实现自热熔炼。闪速炉具有生产率高、能耗低、烟气中 SO2浓度高的特点。目前，闪速炉主要用于铜、镍等硫化物精矿熔炼。闪速熔炼是充分利用细磨物料的巨大活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍熔炼（铜、镍、钴火法冶金过程中的一个重要工序）。闪速熔炼脱硫率高，有利于二氧化硫的回收，并可通过控制入炉的氧量，在较大范围内控制熔炼过程的脱硫率。闪速熔炼的主要缺点是渣含主金属较多，须经贫化处理，加以回收。按炉形结构，分为芬兰奥托昆普型（图1）和加拿大国际镍公司（INCO）型（图2），前者由反应
11、塔、沉淀池及上升烟道组成，已为许多工厂采用。反应塔为圆柱体，直立于沉淀池的一端，塔壁用铬镁砖砌成，并设有水套或在外壳喷水以保护炉衬。加料喷嘴安装在反应塔顶，垂直向下。喷嘴数量由反应塔尺寸决定，通常小炉子仅有一个，大炉子多达四个。干燥后的炉料进入喷嘴内管，预热空气（或富氧空气）进入其外管（文氏管型），两者在外管的缩口处相遇并充分混合，使炉料呈悬浮状进入反应塔。反应塔的辅助燃料可以用油、天然气或粉煤。用油时，油管插入加料喷嘴内管中，将油喷进反应塔，也可在反应塔顶单独安设油嘴。用天然气时，将天然气管引入喷嘴外管。用粉煤时，将其预先混入物料中。沉淀池的结构与反射炉相似，采用拱顶或吊顶，炉底为反拱。渣线
12、部位的炉墙除采用优质耐火材料外，还装有铜水套以保护炉墙。沉淀池设有冰铜口、渣口和辅助燃烧喷嘴，后者用以补充热量或开炉时使用。 上升烟道竖立于沉淀池的另一端，用以引出烟气。烟道出口处容易结瘤，通常设有燃烧喷嘴及人孔门，以便消除结瘤。 有色冶金设备 电炉 电炉（electric furnace） 利用电热效应供热的冶金炉。电炉设备通常是成套的,包括电炉炉体,电力设备（电炉变压器、整流器、变频器等），开闭器，附属辅助电器（阻流器、补偿电容等），真空设备，检测控制仪表（电工仪表、热工仪表等），自动调节系统，炉用机械设备（进出料机械、炉体倾转装置等）。大型电炉的电力设备和检测控制仪表等一般集中在电炉供电
13、室。同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好等。冶金工业上电炉主要用于钢铁、铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。19世纪末出现了工业规模的电炉，20世纪50年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为电阻炉、感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉等。 电阻炉 以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。按电热产生方式，电阻炉分为直接加热和间接加热两种。在直接加热电阻炉中，电流直接通过物料，因电热功率集中
14、在物料本身，所以物料加热很快，适用于要求快速加热的工艺，例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度，例如碳素材料石墨化电炉，能把物料加热到超过2500。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉，在粉末冶金中，常用于烧结钨、钽、铌等制品。采用这种炉子加热时应注意：为使物料加热均匀，要求物料各部位的导电截面和电导率一致；由于物料自身电阻相当小，为达到所需的电热功率，工作电流相当大，因此送电电极和物料接触要好，以免起电弧烧损物料，而且送电母线的电阻要小，以减少电路损失；在供交流电时，要合理配置短网，以免感抗过大而使功率因数过低。大部分电阻炉是间接加热电阻炉，其中装有专门
15、用来实现电-热转变的电阻体,称为电热体，由它把热能传给炉中物料。这种电炉炉壳用钢板制成，炉膛砌衬耐火材料，内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒。根据需要，炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压220伏或380伏，必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉（10千瓦）单相供电，大型炉三相供电。对于品种单一、批料量大的物料，宜采用连续式炉加热。炉温低于700的电阻炉,多数装置鼓风机，以强化炉内传热，保证均匀加热。用于熔化易熔金属（铅、铅铋合金、铝和镁及其合金等）的电阻炉，可做成坩埚炉；或做成有熔池的反射炉，在炉顶上装设电热体。电渣炉是由溶渣实现电热转变的电阻炉（见电渣重熔）。 感应炉 利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉的基本部件是用紫铜管绕制的感应圈。感应圈两端加交流电压，产生交变的电磁场，导电的物料放在感应圈中,因电磁感应在物料中产生涡流,受电阻作用而使电能转变成热能来加热物料；所以，也可认为感应电热是一种直接加热式电阻电热。 感应电热的
