CN101386917B - 无噪音环保冰铜粒化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无噪音环保冰铜粒化工艺，熔融冰铜由溜槽流出，先由喷气装置向熔融冰铜喷气，喷出的气体将由溜槽流下的熔融冰铜流分散为众多细小的液滴，同时上述气体在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的铜颗粒，铜颗粒在后续下落过程中再经带压冷水进行水淬处理，最后，铜颗粒与带压冷水进入冷水池内进一步冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运至下道工序。它可克服水淬过程中的***现象，阻止水淬过程中的化学反应，降低噪音污染，并且，具有工艺简单、操作方便的优点，可解决冰铜水淬过程中存在的问题。

Description

无噪音环保冰铜粒化工艺
技术领域
本发明涉及冶金行业熔融物料的粒化处理，特别适用于高温熔融冰铜和冶金炉渣的粒化工艺。
背景技术
“双闪”(闪速熔炼+闪速吹炼)炼铜技术是环保、高效的铜冶炼工艺，随着这种工艺的运用、发展和完善，对高温熔融冰铜和吹炼渣的粒化将成为铜冶炼生产中不可缺少的环节。目前所采用的冰铜粒化方法，其工艺过程的基础是用带压的冷水对高温熔融冰铜直接进行水淬，由于高温熔融冰铜与水直接接触，在急速汽化膨胀的同时，还会发生化学反应，水淬的过程中会出现***现象(习惯叫做冰铜放炮)。冰铜放炮会带来许多负面的影响：一是严重威胁作业安全；二是造成噪音污染；三是化学反应产物中的SO2或H2S会使水淬水质恶化，对设备腐蚀严重；四是造成细目冰铜过多，一部分在水***循环磨损设备，甚至会有一部分随排空的蒸汽漂浮损失且污染环境。
发明内容
本发明的目的是，提供一种无噪音环保冰铜粒化工艺，它可克服水淬过程中的***现象，阻止水淬过程中的化学反应，降低噪音污染，并且，具有工艺简单、操作方便的优点，可解决冰铜水淬过程中存在的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：无噪音环保冰铜粒化工艺，熔融冰铜由溜槽流出，先由喷气装置向熔融冰铜喷气，喷出的气体将由溜槽流下的熔融冰铜流分散为众多细小的液滴，同时上述气体在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的铜颗粒，铜颗粒在后续下落过程中再经带压冷水进行水淬处理，最后，铜颗粒与带压冷水进入冷水池内进一步冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运至下道工序。
为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：所述的喷气装置是分散喷头，分散喷头安装于溜槽下部；熔融冰铜经溜槽先导入粒化器，气体通过喷头在粒化器内将熔融冰铜分散，分散后的冰铜经带压冷水水淬后在冷却池内冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运到下道工序。冷却池内安装搅动喷头，搅动喷头喷带压的冷水进行搅动换热，产生的蒸汽由排空烟囱排到大气中。所述的气体是不与熔融冰铜反应的带压气体，带压气体是低压饱和蒸汽。气体压力是0.2MPa-3.0MPa。溜槽底部安装的清扫装置，清扫装置是液压缸，清扫装置还可以是气动装置或电动装置。
上述工艺的原理如下：目前所采用的冰铜粒化方法是将由出铜溜槽排出的高温熔融冰铜用带压的冷水对进行水淬，由于工业冰铜的主要成份是Cu2S和FeS，在高温熔融状态下与水直接接触会发生下列反应：
1.Cu2S+2H2O＝Cu+SO2(g)+2H2(g)     ΔG＝354343-315.06T，J
2.FeS+H2O＝FeO+H2S(g)            ΔG＝91211.2-123.6T，J
3.3FeS+4H2O＝Fe3O4+3H2S(g)+H2(g)  ΔG＝247777-454.1T，J
生成的可燃气体H2S和H2还会和空气中的氧气发生反应：
4.2H2+O2＝2H2O         ΔG＝-503921+117.36T，J
5.H2S+O2＝2H2O+SO2(g)   ΔG＝1125161.3+389.5T，J
以上为放热、增容反应，在高温状况下反应速度极快，由于反应剧烈，释放热能的速度极快，体系不能在有效的时间内将热量散发出去，就会产生剧烈的局部升温；同时，高温熔体与水接触，会造成水急速汽化膨胀。汽化膨胀和反应中瞬间产生的高压气体来不及扩散，在压缩的过程中就会产生巨大的压力，当这种压力使气体以极快的速度扩散时，就会产生高温高压气流在瞬间释放能量的现象—***。***使作业现场附近的噪音超过110分贝，随着冰铜温度的升高，噪音污染越发严重；产生的冲击波对熔融冰铜和已经冷却固化的砂状冰铜都有分散和破碎的作用，使之形成细目的颗粒，造成收集困难，细目的冰铜甚至还会被强气流走，造成物料流失和环境污染；反应产物中的SO2或H2S会使***水质酸化，严重腐蚀设备，需要补充大量的碱来保证水质。
本发明提出的无噪音冰铜粒化技术就是要阻止水淬过程中的化学反应，减弱汽化膨胀，杜绝***的产生，降低噪音污染。在高温熔融冰铜由出铜溜槽排出后，在空中与水接触前，采用低压饱和蒸汽或压缩气体将熔融冰铜流分散为细小的液滴，增大熔融冰铜的散热表面积，延长散热时间，在空中就使冰铜液滴表面固化或降到1200℃，已成雏形颗粒的冰铜落入到由带压的冷水搅动的水池中进行冷却和收集。
由反应式(1)、(2)、(3)中的ΔG可以看出，冰铜温度对反应的方向和速率影响极大，随着温度的降低，ΔG增大，从热力学的角度看，温度的降低不利于反应的进行；从动力学角度看，温度降低反应会减缓，甚至不会产生化学反应。由于冰铜在和水接触前进行了分散和降温，可阻止化学反应的发生；同时冰铜被分散后再落入流动的水中，可增大相对水量，能有效地减小局部汽化膨胀产生***的可能。
本发明的积极效果在于：1、阻止水淬过程中的化学反应，减弱汽化膨胀，杜绝***的产生，降低噪音污染，可将工作现场的分贝降到80分贝以下，优化了作业环境；2、产出的沙状冰铜品质较好，1-5mm的≥85％，200目≤1％；3、工艺简单，操作方便，安全可靠，设备投资少。
附图说明
图1是现有技术的工艺流程图；图2是本发明的工艺流程图；图3是本发明的原理图。图中标号：1第一压力表2安全阀3调压阀组4第二压力表5调节阀6流量计7手动阀8气动阀9溜槽10清扫装置11分散喷头12搅动喷头。
具体实施方式
本发明所述的无噪音环保冰铜粒化工艺，熔融冰铜由溜槽9流出，先由喷气装置向熔融冰铜喷气，喷出的气体将由溜槽9流下的熔融冰铜流分散为众多细小的液滴，同时上述气体在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的铜颗粒，铜颗粒在后续下落过程中再经带压冷水进行水淬处理，最后，铜颗粒与带压冷水进入冷水池内进一步冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运至下道工序。
所述的喷气装置可以是分散喷头11，分散喷头11可以安装于溜槽9下部，也可以安装在熔融冰铜流的下方、两侧和上方，但是，都应保证熔融冰铜在与带压冷水接触前，先被带压饱和蒸汽或压缩气体分散并预冷却；为确保气体分散和预冷却熔融冰铜的效果，熔融冰铜经溜槽9可先导入粒化器，气体通过分散喷头11在粒化器内将熔融冰铜分散，分散后的冰铜经带压冷水水淬后在冷却池内冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运到下道工序。
为加快热交换和防止半熔态的冰铜粒再结合，冷却池内安装搅动喷头12，搅动喷头12喷带压的冷水进行搅动换热，产生的蒸汽由排空烟囱排到大气中。
所述的气体是不与熔融冰铜反应的带压气体，带压气体是低压饱和蒸汽，也可以是压缩空气。
经反复多次实验得知，当低压饱和蒸汽或压缩空气的压力可以是0.2MPa-3.0MPa时，分散和预冷却熔融铜液的效果最好。
生产一定时间后，溜槽9的出口处会出现挂胡现象，即在溜槽9出口处形成与冰柱类似的铜柱，影响正常的生产，因此，可在溜槽9底部安装的清扫装置10，清扫装置10可是液压缸。当溜槽9出口处挂胡较严重时，可启动液压缸将挂于溜槽9处的铜柱推断，恢复正常生产。
通常正常生产的过程如下：熔融冰铜由排放口排出后，经溜槽9导入粒化器内，饱和蒸汽或压缩气体经过调压阀组3减压到0.2MPa-1.6MPa，根据冰铜流量调节饱和蒸汽或压缩气体的流量，例如，当冰铜流量是0.3t/min-10t/min，冰铜温度是1150℃-1350℃时，通过调节阀5将饱和蒸汽或压缩气体流量控制在500Nm/h-5000Nm/h，最终由安装在出铜溜槽底部的分散喷头11喷出，在粒化器内将熔融冰铜分散和预冷却；分散后的冰铜在冷却池内冷却，在冷却池内由带压的冷水进行搅动换热，水压应控制在0.1MPa-0.7MPa，水渣比应是5-20，产生的蒸汽由排空烟囱排到大气中，产出的沙状冰铜由脱水运输***运到下道工序。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (5)

1.无噪音环保冰铜粒化工艺，其特征在于：熔融冰铜由溜槽(9)流出，先由喷气装置向熔融冰铜喷气，喷出的气体将由溜槽(9)流下的熔融冰铜流分散为众多细小的液滴，同时上述气体在空中将分散后的小液滴冷却为半熔态或固态的铜颗粒，铜颗粒在后续下落程中再经带压冷水进行水淬处理，最后，铜颗粒与带压冷水进入冷水池内进一步冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运至下道工序。
2.根据权利要求1所述的无噪音环保冰铜粒化工艺，其特征在于：所述的喷气装置是分散喷头(11)，分散喷头(11)安装于溜槽(9)下部；熔融冰铜经溜槽(9)先导入粒化器，气体通过喷头在粒化器内将熔融冰铜分散，分散后的冰铜经带压冷水水淬后在冷却池内冷却，产出的沙状冰铜由脱水运输***运到下道工序。
3.根据权利要求2所述的无噪音环保冰铜粒化工艺，其特征在于：冷却池内安装搅动喷头(12)，搅动喷头(12)喷带压的冷水进行搅动换热，产生的蒸汽由排空烟囱排到大气中。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的无噪音环保冰铜粒化工艺，其特征在于：所述的气体是不与熔融冰铜反应的带压气体，带压气体是压力为0.2MPa-3.0MPa的饱和蒸汽。
5.根据权利要求4所述的无噪音环保冰铜粒化工艺，其特征在于：溜槽(9)底部安装的清扫装置(10)，清扫装置(10)是液压缸。
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