铜精矿的闪速熔炼

《铜精矿的闪速熔炼》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五节铜精矿的闪速熔炼一、概述闪速熔炼是一种迅速发展起来的强化熔炼方法。它将焙烧、熔炼和部分吹炼过程在一个设备内完成。此法于1949年首先在芬兰奥托昆普公司的哈里亚伐尔塔炼铜厂应用于工业生产，自1965年以来在全世界得到迅速发展，目前已在20多个国家被应用。目前该法生产的铜量约占世界铜产量的三分之一以上。闪速熔炼克服了传统方法未能充分利用粉状精矿的巨大表面积，将焙烧和熔炼分阶段进行的缺点。大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善了环境。闪速熔炼是将经过深度脱水（含水小于0.3%）的粉状精矿，在喷嘴中与空

2、气或氧气混合后，以高速度（60～70m/s）从反应塔顶部喷入高温（1450～1550℃）的反应塔内。精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s内就基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过程。熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的沉淀池中汇集起来，继续完成冰铜与炉渣最终形成过程，并进行沉清分离。炉渣在单独贫化炉或闪速炉内贫化区处理后再弃去。闪速熔炼有以下的特点：1.焙烧与熔炼结合成一个过程；2.炉料与气体密切接触，在悬浮状态下与气相进行传热和传质；3.FeS与Fe3O4、FeS与Cu2O(NiO

3、)、以及其它硫化物与氧化物的交互反应主要在沉淀池中以液—液接触的方式进行。闪速熔炼按不同的工作原理可分为两种基本形式：1.精矿从反应塔顶垂直喷入炉内的奥托昆普闪速炉（图5.1）；2.精矿从炉子端墙上的喷嘴水平喷入炉内的印柯闪速炉（图5.2）。31、奥托昆普闪速熔炼奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或723~1273K的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热，使反应塔中

4、的温度维持在1673K以上。在高温下物料迅速反应(2~3s)，产生的熔体沉降到沉淀池内，完成造冰铜和造渣反应，并进行澄清分离。4图图5.1奥托昆普闪速炉5图5.2奥托昆普闪速炉6奥托昆普闪速熔炼炉的自动控制：主要用计算机来控制闪速炉产出的铜品位，冰铜温度和炉渣中Fe/SiO2比的控制。它们分别由控制反应塔送风量、重油量和炉料中石英溶剂的比率来实现。72、印柯闪速炉熔炼印柯闪速炉熔炼法也称之为氧焰熔炼法，该法是用工业氧（95~98%O2）将干精矿和熔剂从炉子两端水平喷入炉子的反应区，炉料在熔池上面的炉膛空

5、间强烈氧化，熔炼产出冰铜和炉渣。冰铜品位45~48%，渣含铜0.6%~0.7%。烟气SO2含量70~80%。由于采用工业氧，烟气量很小。8图5.3INCO闪速炉9印柯闪速炉的优点是床能率比奥托昆普闪速炉高约30%，总能耗较低，烟气量少，烟气SO2含量高，便于回收（生产硫酸或液态SO2），烟尘率低（2%左右）。10闪速熔炼的突出优点：1)能耗低。反应所需的热量，大部分或全部来自硫化物本身的强烈氧化放出的热。2)烟气量小，有利于制酸。3)生产速度高。大型的50~60t/m2·d4)环境保护好。11闪速熔炼

6、的主要缺点：1)反应区氧位高，渣含Fe3O4及渣含铜高，炉渣必须贫化。2)烟尘量大。表5-1闪速炉各产物成分12闪速炉的主要熔炼过程发生在反应塔内。气流中的精矿颗粒在离开反应塔底部进入沉淀池之前完成氧化和熔化等过程。发生在反应塔内的是一个由热量传递、质量传递、流体流动和多相多组分间的化学反应综合而成的复杂过程。研究反应塔内的传输现象，对获得高的生产率与金属回收率、长的炉寿命和低的能源消耗的具有理论指导意义，也为喷嘴和炉型设计的改进提供基础。二、闪速熔炼的基本原理1、反应塔内的传输现象13精矿颗粒和气体的

7、运动规律从反应塔顶部喷嘴喷出的气-固（精矿）混合流，离开喷嘴后，在塔内形成了两个区域：1.喷嘴口附近的喷射区（或称入口区）；2.扩张气流区(如图5.4中的截面A-A以下)。扩张区延续到熔池面上时流体形状改变。此时的气流速度称为终点气流速度。14图5.4反应塔内的气体-精矿流散布示意图（中央喷嘴）15等温气体喷射时的速度衰减由下式表达:式中，Ux为从入口点开始的x距离上的中心喷射速度(m/s)；U0为入口初始速度(m/s)；r0为入口喷嘴半径(m)。式(5-1)说明，气流的终点速度乃由入口初始速度决定，

8、入口初始速度对气体在塔内的停留时间起着决定性的作用。Ux=12.4U0r0/x(5-1)16公式是在等温情况下得出的。由于化学反应产生的热使塔内的气体瞬间被加热到高温（1300℃以上），气体体积膨胀扩张了喷射锥空间，因而真实速度将大大减少。对高为9m，直径为6m的反应塔，当入口初速度为30m/s时，气流在塔内的停留时间约为2s。17从反应塔顶落下的颗粒是与气体处在同样重力作用下的流体中。因此，颗粒的速度等于气流速度加上颗粒的下落速度。在实际