富氧底吹炼铜炉关键技术研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.04.004富氧底吹炼铜炉关键技术研究余跃1，温治2，刘训良2，楼国锋2，苏福永2，豆瑞锋2，郝小红3，陆志方3（1.北京科技大学机械工程学院，北京100083；2.北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室，北京100083；3.中国恩菲工程技术有限公司，北京100038）摘要：对目前国内关于底吹熔炼炉的文献进行了总结，并对比了几种先进熔炼方法的技术特点，还对长径比、隔墙和氧枪等关键部位的设计进行了分析和讨论。结果表明，底吹熔炼炉在流动、传质、单位床能力和单位能耗等方面有着一定的优势。关键词：底吹熔池炼铜炉

2、；氧枪；流动状态；隔墙布置中图分类号：TF811文献标志码：A文章编号：1007-7545（2013）04-0000-00StudyonKeyTechnologyofOxygenEnrichedBottomBlownCopperMeltingFurnaceYUYue1,WENZhi2,LIUXun-liang2,LOUGuo-feng2,SUFu-yong2,HAOXiao-hong3,LUZhi-fang3(1.SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083

3、,China;2.BeijingKeyLaboratoryforEnergySavingandEmissionReductionofMetallurgicalIndustry,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;3.ChinaEnfiEngineeringCorporation,Beijing100083,China.)Abstract:Technicalfeaturesofseveralmeltingmethodswerecomparedbasedonasummaryofrecentliter

4、aturesofoxygenenrichedbottomblowncoppermeltingfurnace.Thedesignsoflength-diameterratio,innerpartitionandoxygenlancewereanalyzedanddiscussed.Theresultsshowthattheoxygenenrichedbottomblowncoppermeltingfurnacehasadvantagesinaspectsofflowstate,masstransferprocess,unitbedcapacityandspecificenergy

5、consumption.Keywords:bottomblowncoppermeltingfurnace;oxygenlance;flowstate;innerpartitionarrangement从20世纪70年代开始，铜冶炼技术经历了从能耗高、硫利用低、环境问题突出的鼓风炉、反射炉和电炉到更适应节能减排的新型熔炼技术的转变。其中闪速熔炼和熔池熔炼生产的粗铜产量已超过世界铜总产量的1/3[1]。底吹熔池炼铜法（又叫水口山炼铜法）结合了诺兰达炼铜法的炉型和水口山炼铅法的底吹思想，在许多方面有着突出的优势，因此在铜冶炼行业得到了一定的应用。1底吹熔池炼铜法的优势在熔池熔炼炉中，

6、不仅有气相的空气、液相的冰铜，还有固相的渣以及未反应的精矿，所以其中的流动和化学反应过程十分复杂。一般认为，反应器内的搅动越强烈，气相物质在液相和固相中的弥散程度越高，越有利于化学反应的快速进行。因此，熔池内部的搅动状况以及由其导致的流动、传热和传质特性，可以作为反应器设计的判定标准。高长春等[2-3]对常见的几种熔池熔炼炉的搅拌功进行了比较：瓦纽科夫炉10~100kW/m3，P-S转炉60~120kW/m3，诺兰达炉~60kW/m3，而粗略计算的底吹熔炼炉高达180kW/m3。如此高的搅拌功有利于熔池的翻腾，并加强混合，从而加快化学反应速率。崔志祥等[4]还对几种常见的熔池熔

7、炼技术的流动和传质性能进行了对比。结果显示，侧吹诺兰达炉的Nu准则数为38.7，而底吹熔炼炉高达168，是前者的4倍左右；同时，诺兰达炉的传质速度为1.59m3O2/m3S，而底吹熔炼炉为3.77m3O2/m3S，约为前者的2倍。底吹熔炼法的体积床能力达到了14.8t/(m3∙d)，是目前所有方法中最高的，而ISA法由于是竖炉熔炼，其面积床能力高达65t/(m2∙d)。富氧喷吹不仅可以提高熔矿及化学反应速率，同时低烟气生成量也使得冶炼能耗大大降低[5-6]。表１列举了几种常见的熔炼炉中与能耗