粗铜反射炉精炼工艺

1、 反射炉精炼工艺.1反射炉结构 反射炉是传统的火法精炼设备，是一种表面的膛式炉，结构简单，操作方便。这种反射炉与造锍熔炼反射炉在结构与尺寸上都有所不同，因为火法精炼过程是周期性的，过程要求的温度较熔炼炉低，但熔体温度应保持均匀一致，炉内物料与熔炼炉的物料也完全不同。为了在精炼时使各部分熔体的温度保持均匀，从而使熔体各部分的杂质(特别是气体)含量及浇铸温度均匀，炉子作业空间不能太长以免发生温度降，为使熔池温度趋于一致，精炼炉特别设有l.52m的燃烧前室，而且把炉顶做成下垂式，保证炉尾温度与炉子中央的温度相近。云铜已将传统的燃烧前室取消，炉子容积由设计时的160t扩至200t。 由于精炼产出的渣量

2、不多，且铜与渣的密度差别大，故精炼炉不需要澄清分离区。现代精炼反射炉的作业空间长度一般为1015m，宽度45m，炉长与炉宽之比为1.73.5，其容量为5400t，精炼炉的熔池深为0.61.2m，以便在炉内维持一定的热量储备，可在一定程度内补偿炉内作业空间温度的波动。我国一些精炼反射炉的主要尺寸见表5-4。表5-4我国一些精炼反射炉的主要结构尺寸名 称工 厂四五六炉子容量/t160100120904030熔池面积/m22719.4220.719.49.510.34熔池深度/m1.10.740.950.510.60.47炉膛宽度/m3.192.63.073.02.61.68炉膛长度/m10.O67

3、.837.657.244.355.31炉膛高度/m2.441.862,291.81.31.13图5-4给出了精炼反射炉的的垂直和水平剖面。 精炼反射炉的炉墙用镁砖、铝镁砖或铬镁质砌筑，炉顶用铝镁或铬镁砖砌筑。传统的大型炉子采用固定在炉体立柱上端的吊挂炉顶，采用此种吊挂系统，炉子安装复杂，且备件费用高。云铜经过长期的生产实践，通过改变炉顶砖的结构形式及材质，已成功地取消了传统炉顶吊挂系统。 反射炉是一种对燃料适应性较强的炉子，固体、液体和气体燃料都可以使用，对燃料的要求是：含硫小于2，而以小于l较为理想，因为含硫的燃料燃烧时，在炉内生成大量的S02易被铜液吸收，致使铜液内残硫过高，影响铜的质量，

4、煤的灰分含量小于15，发热值要高。 无论采用固体、液体或气体燃料，燃烧过程的好坏是决定反射炉供热状况的首要条件。燃烧过程与烧嘴构造、烧嘴性能、燃烧条件以及操作等因素有关。诸如燃料与空气混合均匀、燃料入炉的扩散角适当、入炉后能尽快着火、及合理的火焰长度和温度等，都是保证燃料有效燃烧的重要条件。 采用预热空气燃烧，可以使燃料预热，提前着火，促进燃料充分燃烧，特别是对着火点较高的粉煤尤有好处。预热空气带进的物理热，可提高燃料燃烧温度，降低燃料消耗。空气在烟道中预热至300500，燃烧温度可提高l00200，燃料消耗可降低1020。 图5-4 120t精炼反射炉1-排烟口；2-扒渣口；3-操作炉门；4

5、-燃烧器口；5-出铜口；6-加料炉门.2反射炉精炼作业实践 精炼作业包括加料、熔化、氧化，还原和浇铸等操作，各操作过程的总时间，依炉料成分、处理方法及炉子大小的不同而变化，且与操作技术的好坏有关。 液态粗铜从特设的溜槽倒入炉内。有些大型反射炉为缩短作业时间，将液态铜料分两次加入，两次铜料加入之间相隔12h，可在此时间内提前进行氧化作业。 进入精炼炉的冷料有电解返回的残极、废阴极、紫杂铜及其他废铜返回品等。冷料一般用加料机加入，某些小冶炼厂仍采用人工加料方式。先装细料，后装粗料，炉头多加、炉尾少加。加冷料时要使铜料距炉顶及烟道口有一定距离，以保证燃料燃烧和炉气流动的顺畅。加冷料的批次各厂根据自己

6、的作业特点及原料构成而变化。加料时要保证炉膛有足够高的温度，一般应达到1300以上，炉内应保证零压或微负压。 熔化作业系在氧化气氛下进行，一般炉膛温度保持在13001400以加速冷铜料的熔化，在熔化过程中定期向炉内已熔化的铜液中插入一根风管，鼓入压缩空气剧烈地搅动熔体以加速熔化过程，这时也会有部分杂质氧化，形成炉渣浮于熔体表面，待熔体大部分熔化完并扒出炉渣后，即可进行氧化操作。 反射炉精炼的氧化操作要点是增大烟道抽力(-80-lOOPa)，提高空气过剩系数(=1.21.4)，使炉内成氧化性气氛，并用直径为1850mm的钢管23根向熔体内鼓入030.5MPa的压缩空气进行氧化。为增加氧的利用率，

7、钢管应尽可能深插，插入角度为4560O，插入深度为铜熔体深度的2/3。氧化期的炉膛温度在1250左右，以保证铜液温度为11501180，此时熔体中已饱和氧化亚铜(Cu2O 8l0)，有利于杂质的氧化。 粗铜杂质含量低时，火法精炼的主要任务是脱硫。扒渣后取样观察铜水含氧量及含硫量，含氧量在0.4左右时可以结束氧化。断面有硫孔、硫丝，应排除S02。采用停火作业，能有效地脱除S02，通入0.30.5MPa的压缩风，在激烈的搅拌下能达到迅速脱硫的目的。排硫结束时，铜水温度为11501180，炉内压力为零压或微负压。 粗铜杂质含量高时，需加熔剂除杂质。砷、锑、镍高时，加碱性熔剂(苏打和石灰)；铅、锡高时

8、，加酸性熔剂(石英砂)；两者都高时，先加碱性熔剂，后加酸性熔剂。 加入熔剂的方法有两种：加在熔池表面和用喷吹媒介喷人熔体内部。喷射入熔体内部的熔剂，能够与杂质充分接触，反应强烈，可提高熔剂的利用率。表面加入时，熔剂与杂质的接触几率小，反应不强烈，且一部分熔剂被炉气所带走，熔剂利用率低。 在杂质含量过高时，采用多次造渣、多次扒渣。第一次造渣加入熔剂总量的4050，第二次造渣加入熔剂总量的3040，第三次加入余量。多次造渣的目的，是降低渣中杂质浓度，改变杂质在渣与铜之间的平衡关系，以达到降低铜液中杂质含量，提高降杂的效果。 多次造渣耗费时间较长，铜液容易过度氧化。含氧过高时，在两次造渣之间应适当还

9、原12次，以将铜液含氧量降到0.5以下，减少Cu20的造渣损失。 氧化初期炉渣主要是杂质氧化物，呈黑色，随着过程不断进行，氧化亚铜进入炉渣，逐渐变为棕褐色与红色，氧化一直进行到炉渣停止生成，并在熔体表面生成Cu20油光薄层为止。 在氧化阶段，应多取样以便准确判断氧化终点，铜氧化后的试样断面为柱状结晶，略呈砖红色时表示氧化程度已够。处理含杂质高的铜料时应加深氧化程度，应氧化至试样断面呈方块状结晶，深砖红色，这种判断方法需有一定的经验。现代工厂已使用固体电解质(Zr02+Ca0/MgO)浓差电池定氧法来判断氧化程度。氧化结束后，铜熔体中已饱和溶解有多量的Cu20，为了将它还原成金属铜。目前国内外普

10、遍采用重油、液化石油气、氨或其他还原性物质(如天然气、丙烷等)作还原剂。采用重油还原，用铁管向熔池内导入(1.52)×105Pa大气压的重油(含硫量应小于0.5)，并用2×103Pa的压缩空气(或35×105Pa的过热蒸汽)雾化，铜液温度应控制在11501180，以减少氧、氢及S02等气体在铜中的溶解度。炉内必须维持还原气氛，可将烟道闸门减小，使炉内液面为零压，烟道抽力为1030Pa，并加一层木炭或不含硫的碎焦覆盖铜液。为了充分利用还原剂和加快还原速度，铁管应深插入熔池，并不断地移动位置，还原时间约053h。 还原剂的还原效率，除与使用方式、操作技术、还原剂种类有关外，还与铜液含氧量有关。还原终点的含氧量，对还原剂的消耗影响较大。还原终点一般控制铜液含氧量为0.050.2。 还原后期应经常取样判断其进行程度。随着