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冶金百科 | 铜冶金-火法炼铜小知识(四)

2023-08-23 10:16:33 来源:中冶有色技术网
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简介:冰铜吹炼制度的选定原则是什么? 答:转炉吹炼制度的选定一般要考虑以下两个原则:(1)由生产任务决定的处理冰铜量,计算出转炉的作业炉次,再根据作业炉次的多少选择吹炼形式; (2)根据转炉必须处理的冷料量的多少来选择。
冰铜吹炼制度的选定原则是什么?

答:转炉吹炼制度的选定一般要考虑以下两个原则:(1)由生产任务决定的处理冰铜量,计算出转炉的作业炉次,再根据作业炉次的多少选择吹炼形式;

(2)根据转炉必须处理的冷料量的多少来选择。

当然,在实际生产中,吹炼形式的选择还应结合转炉的生产状况及上、下工序间的物料平衡来考虑,如贵冶转炉常采用不完全期交互吹炼制度,其依据主要

有:(1)采用不完全期交互吹炼可以按计划完成厂部所定下的矿产粗铜任务;

(2)不完全期交互吹炼的热利用率较高,可以加大含铜废料的处理量,提高了粗铜的年产量;(3)不完全期所需冰铜量有利于生产线的平衡。

冰铜吹炼熔剂的作用及熔剂率的计算方法是什么?

答:冰铜吹炼过程中需添加一定量的熔剂(二氧化硅),与冰铜中的铁反应,生成硅酸铁,利用密度差异与铜相分层,再通过排渣操作清除出炉,使铜得到进一步富集。

在生产过程中必须严格控制二氧化硅加入量,若加入量不足可能导致熔体黏性增强,渣含铜升高等情况,而加入量过多时会腐蚀炉衬,缩短炉寿,增加生产成本。基于此,现场人员根据生产经验,总结了石英熔剂需求量计算公式如下;

F₁=(0.3853-0.00525MGs1)Ws1K1 (3-8)

F₂=(0.3726-0.00508MGs2)Ws2K(3-9)

式中,F₁、F2分别为S1、S₂期熔剂需要量,t;Ws1、Ws2分别为S1、S期冰铜装入量,t;MGs1、MGs2分别为S₁、S₂期冰铜品位,%;K、K均为回归系数。

冰铜吹炼过程中各组分变化规律是什么?

答:(1)FeS是冰铜的主要成分,在造渣期首先被氧化,生成的氧化物与SiO2进一步反应,进入转炉渣中。

(2)Cu₂S在造渣期基本不氧化即便氧化也立即被EeS再硫化,在造铜期(铁已除)

CuS先被氧化成CuO,产生的CuO(1)与CuS(1)不能共存,发生反应成Cu。

(3)Ni3S在高温下较为稳定,在冰铜吹炼过程中很难将其大量除去。

4)CoS在造渣宋期即FeS很少时牙会被氧花造渣,因此,常把最后一批转转炉渣作为提取钴的原料;在造铜期有部分钴可被Cu²O氧化除去。

(5)大部分ZnS(约占冰铜总含锌量的70%~80%)在造渣期氧化成ZnO,然后以硅酸盐或者含锌铁橄榄石的形式进入到渣中;另一部分ZnS(约占15%~20%)以氧化锌或金属锌蒸气状态挥发进入炉气中。

(6)通常在造渣期中,40%~50%的铅挥发,25%~30%的铅进入到炉渣中,25%~30%的铅进入到白冰铜中。

(7)BiS3在吹炼过程中生成金属铋,有95%的铋进入烟尘,少量留在粗铜中。

(8)在吹炼过程中砷和锑的硫化物大部分氧化成AsO和SbO挥发除去,其余以AsO和SbO形式进入炉渣,只有少量以铜的砷化物和锑化物留在粗铜中。

9)硒和碲一部分挥发,一部分进入粗铜中;金银以最大程度地富集在粗铜中。

吹炼风量控制原则是什么?

答:送风量在理论概念上是从零到无限大,但在现实的设备中,是不可能实现的,在正常生产条件下,存在着最佳送风量的问题。而最佳送风量由许多因素决定,即使同一台设备,也要根据所处理的冰铜量不同而变更。决定最佳送风量的主要因素有机械因素、冶金反应学因素、生产计划因素。这三类影响转炉送风量的主要因素中,存在着既限制最大值又限制最小值的两个方面。

(1)限制最大送风量的因素:

1)熔体的喷出。若送风量过大,炉内的熔体被吹溅到炉外,导致转炉的直收率降低,增加生产成本。另外,喷出物在炉后烟罩表面附着堆积,逐渐变成质量达数吨的大块滑落,易砸坏炉后捅风眼机的轨道及引起炉体倾转系统的故障。

2)送风中装入物料被吹出炉外。在转炉作业过程中,须装入熔剂、冷料等,如送风量过大,就会妨碍装入物进入炉内,落到炉子下面或使进入废热锅炉中的烟尘增加。

3)反应速度。为使底渣和各期中装入的冷料完全熔化并进行反应,如果过分地提高送风量,尽管送风效率提高了,熔体和烟气温度也变得很高,但是底渣、大块冷料仍然可能没有充分熔化和反应。

4)内衬耐火砖的性能。送风量大时,耐火砖的损耗和送风量之间的关系,在定性上有如下所述:

①单位间产生的热量增大,风口周围的温度上升,会使风口耐火砖损耗加快;

②送风空气吹入速度大,反应的中心离风口前端远,对耐火砖有利;

③因吹入空气动压大,熔体和气泡群的机械运动激烈,冲刷耐火砖的力也强;

④因为在送风时的风口许可的动阻力增大,进行捅风眼的频率大,加剧耐火砖的损耗。因箭,从上综合来看,送风量大对耐火砖不利。

(2)限制最小送风量因素:

1)送风压力。转炉送风吹炼,是通过埋浸在熔体一定深度的风口送风来实现的。所以必须保持一定的送风量,使得送风压力大于熔体静压力,以引起炉内熔体的充分搅拌,才能进行正常的吹炼作业。

2)单位时间必要的反应热量。吹入转炉内反应用的空气,作为氧化剂引起炉内物料的反应,同时起着把反应热供给到熔体中的传递作用,另外,由于空气和熔体有温度差,也具有使熔体冷却的作用,且转炉在送风中和停风中,要散失热量,这些热量都必须通过反应热来弥补。因而,送风量低于一定量时,就不能弥补这些散失的热量,冶炼反应就不可能继续。

总之,转炉最佳送风量的选择,除要综合考虑上述因素外,还需考虑生产计划因素,如必要的冰铜处理量、每炉次的冰铜处理量、送风形式、必要的停风间、单位冰铜的必要送风量以及单位时间的送风量等。

什么叫炉次和炉寿?

答:炉次是指同一个转炉从开始进料、吹炼到出完粗铜为止的整个过程。炉寿是指转炉炉子的寿命又称炉龄,炉龄是转炉工作好坏的一项重要技术经济指标。转炉炉龄以炉衬安全损坏情况下能吹炼的炉数来表示,即修砌一次炉衬的吹炼炉数。

提高转炉寿命的措施有哪些?

答:炉龄的长短与温度控制、冰铜品位、送风量、富氧率、熔剂含量、耐火材料质量、砌筑质量、操作方式等有关。为提高转炉炉寿,在冰铜吹炼过程中,主要从以下几个方面进行管理:

(1)炉渣中SiO含量的控制。为了得到合理的渣型,国内转炉渣含SiO量,一般控制在21%~24%。这种SiO₂含量较低的渣型可减少熔体对炉衬的侵蚀,另外生成较多的FeO4,在操作中可出现"挂炉"现象,有利于延长炉衬寿命。

选择好渣型,确定渣中SiO含量是一个方面,而另一方面则要选择适宜的SiO的加入制度。

(2)熔体温度的控制。转炉炉衬损坏的三种主要原因都与温度有关。如温度越高,这三种作用力使耐火材料的性能降低就越显著;如果温度偏低,则这三种作用力都减弱,可延长炉子的寿命。

一般转炉规定:炉内温度1200℃±50℃,放渣温度1250℃±10℃,出铜温度1180℃±50℃。控制炉温主要是控制冷料的加入量,冷料的需求量由回归经验式计算,并由莫里克秤和包子吊车的电子秤计量,严格控制冷料的装入量,确保炉温控制在1200℃±50℃范围之内。

(3)建立完善的作业制度;

1)采用期交互吹炼法,取消筛炉作业,减少了炉温高(1300℃左右)和含SiO高(28%以上)的炉渣对炉衬的严重侵蚀,且保持了两台作业炉子的热状态的作业制度,使炉体热量收支尽量达到均衡。

2)确认液面角,大大地改善冷风对炉温的影响,提高了风口砖的使用寿命。

3)安装了风口消音器,这不仅减少了噪声和漏风,而且可减少捅风眼次数,使风口砖受冲击频率降低。

4)改善筑炉修炉质量。

冰铜吹炼如何减少不必要的热消耗?

答:(1)转炉渣倒出后,最大限度地减少转炉的停风时间,作业开始时更是如此;

(2)吹炼开始时,加料速度要尽可能快,减少熔体温度波动范围;

3)当转炉尺寸和炉料成分一致时,选择一个最低限度的鼓风量,避免由于风量不足使熔体温度剧烈降低。

冰铜吹炼过程中产生的FeO有什么利弊?

答:FeO的特点是熔点高、稳定性好。为了保护炉衬,在吹炼过程中不加入石英熔剂,特意造含FeO高的炉渣,并且转动炉体,使其均匀地黏附在炉衬上,形成一层FeO的保护膜,以此延长炉子寿命。

但是,FeO若进入到转炉渣中,使得渣黏度和密度增大,流动性变差,导致转炉渣含铜过高。

吹炼过程如何防止炉子过冷和过热?

答:过冷即反应放热满足不了热损失,炉温逐渐下降,熔体凝结。表现为炉口火焰暗红,炉内熔体黏稠,炉渣不易分离,严重时石英熔剂被渣夹杂,局部有凝结现象。原因是造渣期加入冷料过多,或者停风时间过长,鼓风量不足。可以加入热冰铜,加强鼓风提温。

过热即反应放热大于热损失,炉温逐渐上升,熔体沸腾。表现为炉口火焰白亮,炉壁砌砖明显暴露,砖缝呈明显的沟状。原因是鼓风量过大,或者熔剂、冷料加入不及时和加料量不足。可以迅速向炉内加入冷料和适量的熔剂。
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