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收藏词条   编辑词条 闪速熔炼

创建时间:2008-08-02

将干而细的硫化精矿、熔剂与氧气或富氧空气或预热空气一起喷入赤热的炉膛内,使炉料在飘悬状态下迅速氧化和熔化的熔炼方法。由于细颗粒炉料在悬浮分散状态下氧化和熔化,得以充分利用其巨大的颗粒表面进行反应而大大强化熔炼过程。与传统的反射炉熔炼相比,闪速熔炼的特点有:熔炼强度高,设备能力大,床能力为反射炉和电炉的2~4倍;能量利用率好,燃料消耗少;能产出高品位的锍或粗金属;烟气含s0。量高达10%~80%,便于综合利用。缺点是渣含主金属高,须经贫化处理予以回收。适用于硫化物原料的造锍、吹炼、造渣和直接熔炼等过程。

原理

熔炼过程的化学反应与传统工艺没有实质的区别,只是通过熔炼设备和熔炼工艺上的改进来改善硫化精矿与强氧化性气体之间的多相反应动力学条件,达到强化熔炼的目的。闪速熔炼的特征是:(1)细颗粒物料悬浮于紊流中,气一固一液三相的传质传热条件好,化学反应以极高的速度进行;(2)喷入的细粒干精矿具有很大的比表面,氧化性气体与硫化物的反应速度由于随接触面积增大而显著提高;(3)增加反应气相中的氧浓度,有助于炉料反应速度和氧化程度的提高,导致精矿中更多的铁和硫氧化。喷入反应塔中的精矿虽然只停留2~3s,反应的高速度也能保证反应进行到需要控制的任何程度。由于反应速度快,单位时间内放出的热量多,使燃料消耗降低,从而减少因燃料燃烧带入的废气量,结果提高了烟气中的SO2含量,为烟气综合利用创造了条件。

方法

主要有奥托昆普(Outokumpu)型和国际镍公司因科(Inco)型两类方法。另外,基夫赛特(Kiveet)法(见基夫赛特炼铅法)和氧气喷撒熔炼(OSS)法也属于闪速熔炼的范畴。

奥托昆普法是芬兰奥托昆普公司(OutukumpuOy)哈贾瓦尔塔(Harjavalta)冶炼厂在1949年首先用来熔炼铜精矿,1959年开始用于熔炼镍精矿,1962年用来从黄铁矿精矿生产元素硫。奥托昆普法的特点是将炉料垂直喷入炉膛,用预热空气或预热富氧空气氧化和熔炼精矿,其工作原理见图1。

    图1  奥托昆普法原理
1一硫化精矿;2一熔剂;3一精矿喷嘴;4一余热锅炉
5一换热器;6一炉渣}7一铜镜;8一烟尘;9冷空气
    10一静电除尘器和H2SO4回收

继奥托昆普法之后,加拿大铜崖(Copper Cliff)冶炼厂于1952年开始采用国际镍公司的因科法熔炼铜精矿。因科法的特点是将炉料水平喷入炉膛,而采用不预热的工业氧来氧化熔炼精矿,其原理如图2。

    图2  因科法原理图
  1一硫化精矿和熔剂;2一空气;
3一氧气;4一铜锍;5一炉渣;6一废气

氧气喷撒熔炼是在反射炉顶上安装氧气喷撒烧嘴,干精矿喷入炉膛后在空间和熔池进行氧化和熔化,从而使反射炉的熔炼能力比原来提高一倍。该法于1983年曾在美国莫伦西(Morenci)冶炼厂投入生产,故又称莫伦西法。

闪速熔炼铅与直接炼铜很相似。奥托昆普闪速炉炼铅法实质上是闪速炉氧化熔炼与电炉贫化炉渣的组合。苏联开发的基夫赛特直接炼铅法在1985年投入生产。基夫赛特炉是由闪速炉反应塔(氧化段)和通过沉淀池隔墙连通的电炉(还原段)所组成,从而使传统的烧结一鼓风炉熔炼一炉渣烟化的全部炼铅工艺在一台设备内完成。此法已经被推广到玻利维亚、意大利。

应用

20世纪70年代以来,世界上新建大型炼铜厂大都采用闪速熔炼。目前世界上有30多台奥托昆普型炉在运转或在建设之中,其中5台用于炼镍,其余都用于炼铜;而国际镍公司型炉4台,都用于炼铜。这两种炉子的产铜量约占世界粗铜生产量的三分之一。中国贵溪冶炼厂奥托昆普型闪速炉是1986年投产的,金川镍冶炼厂的炼镍闪速炉也已在运转中。经过40多年的发展,闪速熔炼技术取得了很大的进步,目前正在向直接炼粗铜或闪速吹炼得粗铜的方向发展。第一台直接炼铜闪速炉于1978年在波兰格沃古夫(Glogow)炼铜厂投入生产。美国肯尼柯特铜公司(Kennecott Copper Corp)和芬兰奥托昆普公司联合进行的固体铜锍闪速吹炼已经完成半工业试验。闪速熔炼一闪速吹炼新工艺将有利于包括熔炼、吹炼和制酸的整个生产过程实现连锁和最佳化。

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