0417-3907766

有色金属冶炼用转炉的分类、耐火材料选择及冶炼特点

发表时间:2023-02-17 访问量:21668

      有色金属冶炼用转炉,根据其特点可分为卧式转炉、虹吸式转炉、斜吹氧气转炉三种。

1)卧式转炉:该转炉的特点是:处理量大,反应速度快,氧利用率高;可充分利用铁、硫等的反应热,不需要外加燃料;但烟气量波动大,烟气中SO2的浓度低,不利于制酸和环保。图1示出了最常用的P-S型卧式转炉的结构图。江苏转炉用耐火材料

100915261.png

图1φ4000mm×11700mm卧式转炉结构示意图


2)虹吸式转炉(霍勃肯转炉):该转炉的特点是:空气利用率高;烟气量仅为卧式转炉的30%-50%,烟气中SO2浓度可达8%~%,有利于制酸和环保;但其占地面积大,投资多。

3)斜吹氧气转炉(TBRC转炉):又称卡尔多炉。该炉的特点是:炉温高,吹炼速度快,烟气量较卧式转炉减少80%左右;SO2浓度高,有利于制酸和环保。

转炉的主要化学反应

      吹炼的目的是利用空气中的氧将冰铜中的铁和熔锍几乎全部氧化除去,并除去部分其它杂质,以得到粗铜。转炉吹炼是一个强烈的自热过程,不仅不需要补充热量,有时还需要加入适量的冷料,用来调节炉温。转炉吹炼是一个周期性作业过程,可以将作业周期分为两个阶段,个阶段常称为造渣期,该过程主要进行硫化亚铁的氧化和造渣反应,是一个脱铁的过程,其主要化学反应如下:


100953791.png


      第二个阶段为造铜期,主要进行的是硫化亚铜的氧化及硫化亚铜与氧化亚铜的相互反应,最终获得粗铜,是一个脱硫的过程。其主要化学反应有:

101000111.png

转炉用耐火材料

      铜锍吹炼转炉的炉衬,由于吹炼过程中需经受高温熔体剧烈的机械冲刷、炉渣和石英熔剂的严重侵蚀以及炉温周期性的波动、炉口清理和风眼维护时的机械碰撞和磨损等等,作业条件极为恶劣,特别是炉口、风跟和端墙渣线三部分既是耐火材料最易损部位,又是砌体结构强度最薄弱的环节,还是筑炉施工中要求技术含量更高的部位。这三部分的同步寿命在很大程度上代表着转炉的炉龄。因此目前转炉内衬均普遍采用高温强度高、抗渣性和抗热震性好的镁铬质耐火材料砌筑,在筒体和端墙部位的内衬选用普通烧成镁铬砖砌筑,炉口和风眼部的内衬选用直接结合镁铬砖或电熔再结合镁铬砖砌筑,而内衬与锅壳之间一般捣打50mm厚的镁质捣打料作为炉衬。

      我国贵溪冶炼厂铜锍吹炼转炉自1990年以来耐火材料全部采用国产砖;1990年和1994年又先后两次对三台φ4m×9m转炉进行扩容改造,单炉处理量由145t增加到177t;1992年又进行了富氧吹炼,解决了高品位铜锍吹炼热量不足的问题。由于管理水平的不断提高,吹炼技术的不断改进,修筑炉技术的不断完善和发展,使转炉炉龄由开始的106炉提高到242炉,吨铜的耐火材料单耗降到1.932kg,达到世界先进水平。

      日本铜锍吹炼转炉筒体和端墙内衬一般采用烧成镁铬砖砌筑,风口及渣线部位采用直接结合镁铬砖或熔铸镁铬砖砌筑。砌砖前,先用卤水结合镁砂捣打料捣打衬,厚度50~100mm。

      西欧一些的铜锍吹炼转炉内衬一般也采用镁铬砖砌筑,同时还试用了焦油结合镁铬砖和氧化钙砖等,衬一般采用粘土砖砌筑或用碱性耐火捣打料捣打,厚度为25~125mm。筒体内衬厚度为250~375mm。风口砖厚度为350~550mm,端墙内衬厚度300~500mm。风口砖的寿命与筒体砖寿命之比一般为1:3~1:6。为了提高风口砖的寿命,试用了电熔镁铬颗粒制成的镁铬砖和熔铸镁铬砖,取得了较明显的效果。

冶炼特点

      钢铁工业所用的矿石为氧化铁矿,金属熔体为Fe—C熔体,熔渣为CaO-SiO2-Al2O3或CaO-SiO2-FeO渣系,冶炼中产生大量的CO气体。而炼铜和炼镍工业所用到的矿石多为含铜镍甚低的硫化物矿,因此,冶炼中所遇到的气体和熔体都与钢铁有很大的差异,其主要特点如下:

1) 气氛中有大量的SO2气体。由于矿石为硫化矿物,冶炼中的中间产品为硫化物熔体,因此在熔炼和吹炼中要产生大量的SO2气体。

2) 遇到的熔体不仅有氧化物熔渣、金属熔体、还有硫化物熔体冰铜或冰镍(铜锍或铜镍);而且这些熔体的温度比钢铁工业遇到的熔体要低的多,但流动性却很好。

3) 熔渣为FeO-SiO2系渣,而且渣量大。由于硫化物矿与冰铜或冰镍中含有大量的硫化铁,为了除去铁,在熔炼与吹炼过程中要将FeS氧化成FeO,因此必须加入SiO2造渣。所以,不管是反射炉熔炼、电炉熔炼与闪速炉熔炼铜和镍,或是转炉吹炼冰铜或冰镍,其熔渣成分主要是FeO和SiO2。此外,由于矿石与锍中含铜和镍都不甚高,因此熔炼与吹炼时渣量都很大。

4) 有色金属冶炼炉多为连续式生产设备。但转炉为间断式生产。间断式生产设备波动大,风口处温度波动更大,更频繁。50t炼铜转炉,吹炼一炉大约为8小时,吹炼温度为1300℃~1500℃,分7~8次加入冰铜与石英造渣剂,倒渣7~8次。炼一炉,出粗铜约50t,出渣约130t。因此耐火材料,特别是风口与风口区耐火材料所处的条件十分恶劣。

相关标签:

移动端网站