鼓风炉铜锍熔炼车间设计(design of blast furnace smelter of copper matte)

以硫化铜精矿烧结块或混捏铜精矿等为原料，石英石，石灰石为熔剂，经鼓风炉熔炼产出供下一步吹炼用铜锍的车间设计。

简史   传统的铜锍熔炼鼓风炉的炉顶是敞开式的，只能处理烧结矿或块矿，烟气含二氧化硫浓度低，仅0.5％左右，难以回收，造成烟害。20世纪50年代初，日本四阪岛冶炼厂开发了料封式密闭鼓风炉熔炼法，直接处理铜精矿，烟气含二氧化硫浓度达4％～6％，可用以制取硫酸，减轻了烟气对环境的污染。60年代，苏联成功地采取了处理团矿或块矿的料钟式密闭鼓风炉富氧自热熔炼工艺。同期，波兰有2座料钟式密闭富氧熔炼鼓风炉投产。60年代中期，中国成功地进行了料封式密闭鼓风炉工业试验后，相继用以改造敞开式鼓风炉，解决烟害问题。至此中国的敞开式鼓风炉铜锍熔炼已全被料封式和料钟式密闭鼓风炉取代。1986年中国铜陵有色金属公司在料封式密闭鼓风炉基础上采用团块富氧熔炼。1993年设计建成了富春江冶炼厂料封式富氧熔炼密闭鼓风炉。

工艺过程   鼓风炉熔炼的炉料从炉顶加入，从炉身下部两侧鼓风，一般进行半自热熔炼，即除炉料中硫化物氧化等放出的热外，还须补充冶金焦炭为燃料，在炉内完成炉料的部分焙烧脱硫、熔化、造锍和造渣等过程。由于高温烟气的流动与炉料的运动呈对流形式，热效率高，生成的铜锍和炉渣流入前床澄清分离。

料封式密闭鼓风炉熔炼直接处理铜精矿。要求铜精矿的硫铜比为1.1～1.5，二氧化硅含量不大于15％，氧化镁、三氧化二铝含量均不大于5％。炉料的块料率占40％以上，通常加入熔剂、吹炼渣、含铜富块矿等来作为块料，块料块度一般为30～80mm，铜精矿入炉前须经混捏，混捏时加3％～5％的石灰粉，以增加铜精矿的粘结性，混捏后的铜精矿含水14％～16％。加料顺序为：焦炭、吹炼渣、熔剂等，最后用混捏铜精矿封顶。

鼓风炉熔炼工艺简单，渣含铜低，投资省，建设快。其缺点是床能率、脱硫率、铜锍品位均低，增加吹炼作业的时间，且能耗较大，一般适用于规模较小的炼铜厂。

设备选择   有鼓风炉和鼓风机等。

(1)鼓风炉。为竖式炉型，有敞开式鼓风炉，料封式密闭鼓风炉及料钟式密闭鼓风炉几种，几种鼓风炉炉顶结构不同，炉身结构相同。规格均以炉床面积，即炉身风口区断面积表示，计算式为：

式中Q为日处理炉料量，t；ɑ为鼓风炉床能率，t／(m²•d)。大型鼓风炉断面为矩形，一般风口区的长度不大于9m，宽度为1～1.4m。小型炉多采用圆形，一般炉身采用水套冷却。60年代末，中国的鼓风炉炉身水套由水冷改为软化水汽化冷却，产出0.2～0.3MPa的低压蒸汽。汽包须设水位计、压力表安全阀等，以确保安全运行。铜鼓风炉熔炼的产物一般在前床沉淀。炉子前床容积可按日处理100t炉料需要4.5～6m³计算。

(2)鼓风机。要求风量稳定、风压可调。设计时风量可按冶金计算所需风量乘以过剩系数1.1～1.3考虑或按炉床断面积鼓风强度25～40m³／(m²•min)计算，风压为8～10kPa。

车间配置   为便于铜锍运输，鼓风炉与转炉垂直配置，鼓风炉前床与转炉配置于同一跨度内。车间内须设事故安全坑和地面防水措施。汽化冷却系统的汽包须设在鼓风炉上方，高出水套最高点6m以上。

主要技术经济指标   见表。