CN210215497U - 一种一步炼铜装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一步炼铜装备，包括由隔墙将反应气氛完全隔开的熔炼区和吹炼区；熔炼区包括带有中央喷嘴的反应塔、带有二次风口的熔炼上升烟道、带有熔炼喷枪的的熔炼熔池，熔炼喷枪水平***熔体渣层中，熔池端墙有用于排放熔炼渣的熔炼渣口；吹炼区储存吹炼渣和粗铜，吹炼区顶部有吹炼烟道、侧墙有粗铜口、端墙有吹炼渣口，吹炼区顶部靠隔墙区域设置垂直***熔体中有用于吹炼冰铜的吹炼氧枪。熔炼、吹炼合并在一座炉内进行，减少冰铜倒运的工作；降低熔炼炉的配置高度，降低熔炼渣包的位置，减少渣包吊装；让热能更加集中的回收，减少了冰铜水淬或转运带来的热能损失；采用高氧势强化冶炼，让烟气中硫的捕集率更高、SO2的排放量进一步降低。

Description

一种一步炼铜装备

技术领域

本实用新型涉及有色冶金火法炼铜领域，具体为一种一步炼铜装备。

背景技术

目前，铜冶炼均是在二个独立的炉子中分别进行熔炼和吹炼过程。由于过程不连续，属间断作业，存在流程长、能耗高和SO2烟气低空污染等重大共性问题。铜冶金科技工作者都在开展铜冶炼连续生产、短流程的炼铜技术的研究开发，力图改善铜锍倒运、低空污染、产能受限等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有熔炼和吹炼功能，使炉料从铜精矿到粗铜在一座炉子中完成的装备，可改善铜锍倒运、低空污染、产能受限。

本实用新型提供的这种一步炼铜装备，包括由隔墙将反应气氛完全隔开的熔炼区和吹炼区；熔炼区包括带有中央喷嘴的反应塔、带有二次风口的熔炼上升烟道、带有熔炼喷枪的的熔炼熔池，熔炼喷枪水平***熔体渣层中，熔池端墙有用于排放熔炼渣的熔炼渣口；吹炼区储存吹炼渣和粗铜，吹炼区顶部有吹炼烟道、侧墙有粗铜口、端墙有吹炼渣口，吹炼区顶部靠隔墙区域设置垂直***熔体中有用于吹炼冰铜的吹炼氧枪。

上述技术方案的一种实施方式中，所述中央喷嘴设置于所述反应塔的顶部中心位置，可同时喷吹富氧空气、铜精矿和还原剂。

上述技术方案的一种实施方式中，所述反应塔为由埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖砌筑成的矩形塔，其长宽高规格为5mx5mx7m或

7mx7mx8m。

上述技术方案的一种实施方式中，所述熔炼熔池为矩形结构，其宽度规格为2～3m，炉墙的炉腹角为7-10°，为埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖加耐火材料砌筑炉墙，熔炼熔池双侧部开有若干风口。

上述技术方案的一种实施方式中，所述熔炼上升烟道为矩形结构，为钢水套内衬耐火砖或铜水套镶嵌耐火砖的形式，熔炼上升烟道出口设置氧气分析仪和温度计，用于检测氧利用率和温度。

上述技术方案的一种实施方式中，所述隔墙为立式平板铜水套，其厚度为150～300mm之间，两侧受热面开有燕尾槽，燕尾槽内镶嵌高强度镁铬砖或铝铬砖，隔墙通过上部的吊杆与钢结构相连，隔墙回水管路安装有热电偶，用于实时监测回水管路水温。

上述技术方案的一种实施方式中，所述吹炼区为矩形结构，其宽度为4m～5m，吹炼区顶部设置有多根耐热不锈钢管的所述吹炼氧枪，吹炼炉顶采用铜水套镶嵌耐火砖或钢水套受热侧浇筑捣打料构成，吹炼氧枪靠近隔墙位置为富氧燃气/富氧粉煤喷枪、靠近端墙粗铜口位置为富氧喷枪。

上述技术方案的一种实施方式中，其炉底为高低炉缸，炉底最底部为风冷炉底，风道内部设置测温热电偶，通过温度反馈调节风量，确保炉底砖温度保持在铜熔点以下，防止炉底漏铜；炉底砌体由下至上分别由高铝砖、捣打料、永久层、工作层组成，工作层耐火材料选用高强度镁砖或铝铬砖。

本实用新型将熔炼、吹炼合并在一座炉内进行，在生产、设计、能耗和环保等几个方面，都有明显优势。生产上，减少了冰铜倒运的工作，对于双闪技术，更是减少了冰铜水淬、冰铜储运、冰铜磨碎干燥等环节；设计上，针对“底吹熔炼-底吹吹炼-阳极炉精炼”或“侧吹熔炼—多枪顶吹吹炼—阳极炉精炼”的配置，一般熔炼-吹炼-精炼成阶梯设计，以实现热态连续进料，因此熔炼炉配置会很高，本实用新型降低了熔炼炉的配置高度，不但减少了厂房投资，而且降低了熔炼渣包的位置，同时减少了渣包吊装；在能耗上，本实用新型让热能更加集中的回收，减少了冰铜水淬或转运带来的热能损失，连续冶炼过程产生稳定的烟气量，让余热回收更高效，相关辅助设备运行更为高效，能耗水平将处于115kgce/t以下；在环保上，采用高氧势强化冶炼，更进一步提高了SO2浓度，让烟气中硫的捕集率更高、SO2的排放量进一步降低。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种一步炼铜装备，从功能上主要分为反应塔2、熔炼上升烟道4、吹炼区13、吹炼烟道14等功能区，具体结构包括中央喷嘴1、反应塔2、隔墙3、熔炼上升烟道4、熔炼熔池5、熔池渣口6、喷嘴8、吹炼渣口12、吹炼烟道14、吹炼氧枪15、二次风口、炉底17、氧化还原风口18和风冷炉底19、加料口20。

中央喷嘴1设置在反应塔2的顶部中心位置，可以同时喷吹富氧、铜精矿和还原剂，实现在反应塔强氧化、熔池表面弱还原的熔炼气氛，实现熔炼区产出高品位冰铜(70％)和熔炼渣。熔炼区的熔池侧墙上，还装有用于鼓入粉煤(天然气)+富氧或单纯富氧的喷枪，该喷枪实现熔炼过程调控渣型和抑制磁性铁的发生的目的。

反应塔2为矩形结构，其长宽高规格为5mx5mx7m或7mx7mx8m，分别对应10～20万吨/a铜冶炼和30～40万吨/a铜冶炼生产规模，其具体结构为埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖。

熔炼熔池池5为矩形结构，其宽度规格为2～3m，炉墙的炉腹角为7-10°，其具体结构为埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖+耐火材料砌筑炉墙，熔炼熔池5双侧部开有若干风口，风口中安装有喷嘴8，用于鼓入氧浓为50％-90％的富氧空气或用于鼓入氧浓为50％-90％的富氧空气+粉煤(或天然气)，熔炼熔池5端部开有用于放渣的熔池渣口6。

熔炼上升烟道4为矩形结构，其具体结构为钢水套内衬耐火砖或铜水套镶嵌耐火砖的形式，熔炼上升烟道4的两侧开有二次风口16，鼓入富氧(30％-70％)，用于燃烧单质硫等可燃组分，该区域组成熔炼复燃室，熔炼上升烟道出口开有测温孔及烟气取样口，通过温度计和氧气分析仪在线检测温度和氧气含量，精确控制温度和氧利用率，为后续锅炉运行和降低SO3发生率创造有利条件。

隔墙3是熔炼区和还原区的分界线，为立式平板铜水套，其厚度为150～300mm之间，两侧受热面开有燕尾槽，燕尾槽内镶嵌高强度镁铬砖或铝铬砖，隔墙通过上部的吊杆与钢结构相连，隔墙回水管路安装有热电偶，用于实时监测回水管路水温，进水为高压软化水。

吹炼区13为矩形结构，其宽度为4m～5m，吹炼区顶部设置有6～9根Φ76x10的耐热不锈钢管吹炼氧枪15，吹炼炉顶采用铜水套镶嵌耐火砖或钢水套受热侧浇筑捣打料构成。吹炼氧枪15靠近隔墙位置为富氧燃气或者富氧粉煤喷枪、靠近端墙粗铜口位置为富氧喷枪。

吹炼氧枪15垂直***熔体中，可根据不同区域的需要分别***不同的深度，富氧空气通过吹炼氧枪喷入熔池，冰铜和氧气在吹炼熔池内进行反应，形成粗铜和吹炼渣，吹炼渣通过吹炼渣口排出，经水淬后送熔炼配料，粗铜经过铜口排出，经阳极炉精炼。

高品位冰铜(70％)经过富氧，直接完成造铜反应。靠近隔墙的氧枪，能够喷吹富氧+粉煤，给熔体底部提供热量，提高底部熔体温度，能消除熔体金属相和渣相之间的隔膜层，从而避免复杂铜物料在冶炼过程中隔膜层堵塞隔墙，还能避免金属相的结死问题。为了降低粗铜有害杂质，在吹炼区靠近端墙处，设置氧化还原风口，用于除去粗铜杂质，为阳极炉精炼和电解提供有利条件。

吹炼炉顶设置有加料20，废杂铜可通过此加料口加入吹炼熔池，熔池热平衡及物质平衡通过吹炼氧枪调节。

炉底17为高低炉缸，能够提高渣锍分离效果、降低隔墙堵塞风险。炉底最底部为风冷炉底19，风道内部设置测温热电偶，铜过温度反馈调节风量，确保炉底砖温度保持在铜熔点以下，防止炉底漏铜。炉底砌体由下至上分别由高铝砖、捣打料、永久层、工作层组成。工作层耐火材料选用高强度镁砖或铝铬砖。

炉墙采用铜水套+耐火材料结构形式，铜水套采用埋T1/T2纯铜管浇筑水套，水套受热侧砌筑耐火材料。在侧墙设置富氧粉煤/天然气喷枪或单纯富氧喷枪，喷枪本体通过水冷保护，熔渣能够在喷头处形成渣帽，保护喷枪。炉墙耐火材料为高强度镁铬砖或铝铬砖。

铜精矿(含铜物料)、富氧、还原剂通过设置在反应塔2顶部的中央喷嘴1喷入，铜精矿在反应塔内的强氧化环境内完成氧化脱硫反应，还原剂散落在反应塔正下方的熔池表面上，反应塔内完成后的中间产物通过还原层进行还原，在熔炼熔池内形成冰铜和熔炼炉渣，炉渣通过位于端墙的熔池渣口6排出，经渣缓冷送渣选选矿，冰铜通过隔墙进入吹炼区。

总之，本实用新型一座炉子同时实现了熔炼和吹炼功能，不必单独配置吹炼炉，实现熔渣显热的最大化利用。熔炼过程是典型的闪速强氧化冶金过程，在侧部熔池形成富氧侧吹熔池熔炼过程，在吹炼区形成强氧化顶吹吹炼冶金过程。三种冶金过程相辅相成，过程可控，可实现10万吨/a-40万吨/a生产规模的铜冶炼。

上述装备一步炼铜的具体步骤如下：

(1)铜精矿、熔剂和还原剂混合配料后，干燥至含水1％以下，混合炉料和氧浓75％-90％的富氧空气由中央喷嘴喷入反应塔内，反应塔内发生强氧势脱硫反应，熔炼温度控制在1200℃～1300℃，在反应塔内形成含铜70％以上的铜锍和熔炼炉渣，还原剂散落在熔池表面形成还原层，厚度为150mm～200mm，熔渣和铜锍经过还原层后，发生熔炼渣中铁的还原反应；

(2)为进一步控制炉温和调节热平衡和渣型，以及降低磁性氧化铁产生和降低渣含铜，将位于熔炼熔池侧部的风口开启，提供富氧空气和还原剂，熔炼烟气通过上升烟道排出，烟气中的可燃组分通过二次风口燃烧，之后通过余热锅炉送制酸；上升烟道下部熔池侧墙两侧的熔炼喷嘴喷吹氧气或氧气+粉煤/天然气，熔炼渣经过上升烟道下部的熔池区进一步调控渣型，渣含铜进一步降低，熔炼渣通过熔炼渣口排出送渣缓冷后，渣选回收渣中的铜，尾渣送水泥厂外售；

(3)熔炼区的高品位冰铜通过隔墙进入吹炼区，由吹炼区炉顶***熔体中的吹炼氧枪提供富氧后，冰铜中的硫进一步脱除，粗铜开始产生，吹炼渣进入吹炼熔池，经过设置在侧部的氧化还原风口，实现粗铜提纯，粗铜经过位于侧部的粗铜口进入阳极炉，吹炼渣经吹炼渣口，经风淬/水淬后，送熔炼配料，吹炼烟气经余热回收后送制酸；

(4)废杂铜可通过位于吹炼区炉顶的加料口加入吹炼区；熔炼烟尘和吹炼烟尘汇集后，送熔炼配料。

Claims (8)

1.一种一步炼铜装备，其特征在于：它包括由隔墙将反应气氛完全隔开的熔炼区和吹炼区；熔炼区包括带有中央喷嘴的反应塔、带有二次风口的熔炼上升烟道、带有熔炼喷枪的熔炼熔池，熔炼喷枪水平***熔体渣层中，熔池端墙有用于排放熔炼渣的熔炼渣口；吹炼区储存吹炼渣和粗铜，吹炼区顶部有吹炼烟道、侧墙有粗铜口、端墙有吹炼渣口，吹炼区顶部靠隔墙区域设置垂直***熔体中有用于吹炼冰铜的吹炼氧枪。

2.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述中央喷嘴设置于所述反应塔的顶部中心位置，可同时喷吹富氧空气、铜精矿和还原剂。

3.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述反应塔为由埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖砌筑成的矩形塔，其长宽高规格为5mx5mx7m或7mx7mx8m。

4.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述熔炼熔池为矩形结构，其宽度规格为2～3m，炉墙的炉腹角为7-10°，为埋纯铜管铜水套内嵌高强度镁铬/铝铬耐火砖加耐火材料砌筑炉墙，熔炼熔池双侧部开有若干风口。

5.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述熔炼上升烟道为矩形结构，为钢水套内衬耐火砖或铜水套镶嵌耐火砖的形式，熔炼上升烟道出口设置氧气分析仪和温度计，用于检测氧利用率和温度。

6.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述隔墙为立式平板铜水套，其厚度为150～300mm之间，两侧受热面开有燕尾槽，燕尾槽内镶嵌高强度镁铬砖或铝铬砖，隔墙通过上部的吊杆与钢结构相连，隔墙回水管路安装有热电偶，用于实时监测回水管路水温。

7.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：所述吹炼区为矩形结构，其宽度为4m～5m，吹炼区顶部设置有多根耐热不锈钢管的所述吹炼氧枪，吹炼炉顶采用铜水套镶嵌耐火砖或钢水套受热侧浇筑捣打料构成，吹炼氧枪靠近隔墙位置为富氧燃气/富氧粉煤喷枪、靠近端墙粗铜口位置为富氧喷枪。

8.如权利要求1所述的一步炼铜装备，其特征在于：其炉底为高低炉缸，炉底最底部为风冷炉底，风道内部设置测温热电偶，通过温度反馈调节风量，确保炉底砖温度保持在铜熔点以下，防止炉底漏铜；炉底砌体由下至上分别由高铝砖、捣打料、永久层、工作层组成，工作层耐火材料选用高强度镁砖或铝铬砖。

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