畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)15萬(wàn)噸冰銅的轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)

1、昆明冶金高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué) 號(hào)：0900000350 姓 名：鐘興云 班 級(jí)：冶金0924班 指導(dǎo)教師：劉自力 設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年11月28日至2012年1月6日昆明冶金高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)冶金材料學(xué)院 冶金技術(shù)專業(yè)冶金0924 班學(xué)生姓名 鐘興云學(xué)號(hào) 0900000350 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)15萬(wàn)噸冰銅的轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)是根據(jù)年產(chǎn)15萬(wàn)噸冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉車間設(shè)計(jì)要求出發(fā)，主要論述了銅冶金的基本情況，然后從廠址選擇，轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，物料平衡計(jì)算，轉(zhuǎn)爐設(shè)備操作與繪制，設(shè)備的連接與繪制的內(nèi)容出發(fā)，進(jìn)一步敘述了銅锍吹煉這個(gè)環(huán)節(jié)的整體過(guò)程。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)

2、計(jì)各階段名稱所需時(shí)間（周）1文獻(xiàn)資料的查詢，收集，整理1周2設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě) 1周3設(shè)計(jì)計(jì)算1周4設(shè)備結(jié)構(gòu)圖繪制 1周三、主要參考文獻(xiàn)重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)銅卷 冶金工業(yè)出版社現(xiàn)代銅冶金學(xué) 冶金工業(yè)出版社銅鉛鋅冶煉設(shè)計(jì)參考資料 冶金工業(yè)出版社有色冶金工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 中南大學(xué)出版社有點(diǎn)冶金爐設(shè)計(jì)手冊(cè) 冶金工業(yè)出版社有色冶金爐設(shè)計(jì)與計(jì)算 冶金工業(yè)出版社重有色冶金爐設(shè)計(jì)參考資料 冶金工業(yè)出版社完成時(shí)間：2011年11月28日至2012年01月06日指導(dǎo)教師：（簽字）：目 錄前言1 緒論1 1.1 銅的性質(zhì)、用途.1 1.2 銅資源的概況2 1.3 銅冶金現(xiàn)狀及發(fā)展3 1.4 銅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位42 銅

3、锍轉(zhuǎn)爐吹原料及輔助原材料5 2.1 冰銅5 2.2 冷料5 2.3 石英溶劑63 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉7 3.1 概述7 3.2 吹煉的基本原理12 3.3 轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)物13 3.4 其他銅锍吹煉方法144 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉廠址選擇與車間設(shè)計(jì)論證15 4.1 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉廠址選擇15 4.2 吹煉車間設(shè)計(jì)165 銅锍吹煉設(shè)備的選擇與論證17 5.1 P-S轉(zhuǎn)爐選擇及介紹17 5.2 P-S轉(zhuǎn)爐設(shè)備的操作19 5.3 其他吹煉爐216 冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉主要技術(shù)條件24 6.1 溫度24 6.2 風(fēng)壓27 6.3 冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)287 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉冶金計(jì)算29 7.1 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉物料平衡計(jì)算29

4、7.2 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉熱平衡計(jì)算31 7.3 銅锍轉(zhuǎn)爐設(shè)備計(jì)算368 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉車間環(huán)境保護(hù)378.1 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉爐渣及處理37 8.2 銅锍吹煉煙塵和煙氣機(jī)處理37 結(jié)論 總結(jié)與體會(huì)謝辭參考文獻(xiàn)摘要銅锍是銅冶金生產(chǎn)的中間產(chǎn)物，是生產(chǎn)粗銅的原料，又名冰銅。銅锍吹煉過(guò)程是火法冶煉生產(chǎn)粗銅的最后一道工序。除了脫鐵脫硫外，還通過(guò)造渣和揮發(fā)，進(jìn)一步降低銅锍中的其他有害雜質(zhì)，以防止減少這些雜質(zhì)進(jìn)入粗銅。再就是使貴金屬（金、銀及鉑族元素）和鎳等有價(jià)金屬盡量富集于粗銅之中，以便在后來(lái)的電解精煉中國(guó)以回收?，F(xiàn)在吹煉銅锍的方法很多，有臥式轉(zhuǎn)爐、虹吸式（霍博肯）轉(zhuǎn)爐、連續(xù)吹煉爐。當(dāng)今世界銅冶金是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，

5、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，対銅的需求量逐漸增加，本設(shè)計(jì)通過(guò)臥式轉(zhuǎn)爐吹煉，從車間的布置、物料衡算、工藝選擇與論證到轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)圖的繪制的過(guò)程。關(guān)鍵詞銅锍 轉(zhuǎn)爐 吹煉 冶金前 言現(xiàn)代銅冶金是一個(gè)很熱門(mén)的行業(yè)，我國(guó)的銅資源豐富，并擁有先進(jìn)的技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年中國(guó)銅消費(fèi)量達(dá)到713萬(wàn)噸，環(huán)比增加11.7%，占全球消費(fèi)的比重達(dá)38.6%，未來(lái)依然要重點(diǎn)關(guān)注。有色冶金是一個(gè)很大的行業(yè)，各種金屬的冶煉有不同的方法。而對(duì)于銅冶金是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。有色冶金中，轉(zhuǎn)爐用于吹煉銅锍成粗銅，采用的大多數(shù)是臥式轉(zhuǎn)爐，有很高的處理量，反應(yīng)速度快，氧利用率高，可自熱熔煉，并處理大量冷料，是銅冶必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。本設(shè)計(jì)根據(jù)臥式

6、轉(zhuǎn)爐吹煉，從銅的概述，進(jìn)一步論述了轉(zhuǎn)爐工藝，轉(zhuǎn)爐吹煉物料平衡與熱平衡計(jì)算，廠址選擇，車間布置，轉(zhuǎn)爐設(shè)備的選擇與論證，最后繪制轉(zhuǎn)爐爐型圖。并把各設(shè)備連接起來(lái)，組成一個(gè)整體。臥式轉(zhuǎn)爐吹煉是利用硫化亞鐵比硫化亞銅易于氧化的特點(diǎn)，在臥式轉(zhuǎn)爐中，往熔融的冰銅中鼓入空氣，使硫化亞鐵氧化成氧化亞鐵,并與加入的石英熔劑造渣除去,同時(shí)部分脫除其他雜質(zhì)，而后繼續(xù)鼓風(fēng)，使硫化亞銅中的硫氧化進(jìn)入煙氣，得到含銅9899的粗銅，貴金屬也進(jìn)入粗銅中。本設(shè)計(jì)分作8章，依次敘述了銅的基本情況，銅锍吹煉，車間廠址選擇設(shè)計(jì)，冶金計(jì)算，環(huán)境要求等。1 緒論1.1 銅的性質(zhì)和用途銅是重有色冶金中一個(gè)很常見(jiàn)的元素，有著特殊的性質(zhì)，這也決

7、定了它廣泛的用途。1.1.1 銅的性質(zhì)銅是紫紅色金屬，密度8.96克/厘米3,熔點(diǎn)1083.4。其導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性在所有金屬中僅次于銀。銅在干燥的空氣中不易氧化，但在含有二氧化碳的潮濕空氣中，表面易生成一層有毒的堿式碳酸銅（銅綠），這層薄膜能保護(hù)銅不再被腐蝕。銅在鹽酸和稀硫酸中不易溶解，但能溶于有氧化作用的硝酸和含有氧化劑的鹽酸中。銅還能溶于氨水。銅易加工可制成管、棒、線、帶以及箔等型材。 銅易與許多元素組成合金，如青銅（銅錫合金）、黃銅（銅鋅合金）、白銅（銅鎳合金）等等。地殼中銅的含量?jī)H占0.01%，但常形成富集的礦床，便于工作于開(kāi)采和利用。銅的礦物常見(jiàn)有黃銅礦、斑銅礦和孔雀石。前二者屬于硫化

8、銅礦，后者屬于氧化銅礦。 銅的用途 銅是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一。銅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在干燥空氣和水中無(wú)反應(yīng)；與含有二氧化碳濕空氣接觸時(shí)表面逐漸形成綠色的銅銹。銅在空氣中加熱時(shí)表面形成黑色氧化銅CuO；在氧氣不足的情況下，形成紅色氧化亞銅Cu2O?；衔镏秀~的主要氧化態(tài)是+1、+2，極少數(shù)是+3。在高溫和干態(tài)時(shí)，一價(jià)銅化合物是穩(wěn)定的。莫氏硬度：3 聲音在其中的傳播速率：（m/S）3810銅密度8.92克/立方厘米。熔點(diǎn)1083.4±0.2，沸點(diǎn)2567。導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能較好。1.1.2 銅的用途銅是一種紅色金屬，同時(shí)也是一種綠色金屬。說(shuō)它是綠色金屬，主要是因?yàn)樗陀?，容易再溶化、?/p>

9、冶煉，因而回收利用相當(dāng)?shù)乇阋恕?在二十世紀(jì)60年代， 銅最大的使用市場(chǎng)是電器和電子市場(chǎng)，約占總數(shù)的28%。1997年，這兩個(gè)市場(chǎng)成為銅消耗的第二大終端用戶，擁有25%的股份。在許多電器產(chǎn)品中，（例如：電線、母線、變壓器繞組、重型馬達(dá)、電話線和電話電纜）銅的使用壽命都相當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)，只有經(jīng)過(guò)20到50年以后，里面的銅才可以進(jìn)行回收利用。其他含銅的電器和電子產(chǎn)品（比如：小型電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品）使用壽命則比較短，一般是5-10年。商業(yè)性電子產(chǎn)品和大型電器產(chǎn)品通常要回收的，因?yàn)樗鼈兂秀~以外，還有其他珍貴的金屬。盡管如此，小型的電子消費(fèi)產(chǎn)品的回收率還是相當(dāng)?shù)偷?，因?yàn)樗鼈兝锩鎺缀鯖](méi)有多少銅元素。 隨著電子領(lǐng)

10、域科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一些陳舊的含銅產(chǎn)品越來(lái)越過(guò)時(shí)了。比如，在二十世紀(jì)80年代， 電話轉(zhuǎn)換站和中央營(yíng)業(yè)所是銅和銅合金碎屑的主要來(lái)源，但是數(shù)字轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)使得這些笨重的、金屬密集的東西變得越來(lái)越過(guò)時(shí)了。 交通設(shè)備是銅的第三大市場(chǎng)，約占總數(shù)的13%，與二十世紀(jì)60年代基本相同。盡管交通的重要性沒(méi)有改變，但是銅的使用形式卻發(fā)生了很大的變化。許多年來(lái)，自動(dòng)散熱器是這方面最重要的終端用戶；然而，銅在自動(dòng)電器和電子產(chǎn)品中的使用飛速增長(zhǎng)，而在熱交換器市場(chǎng)中的使用則有所下降。小轎車的平均使用壽命是10-15年，幾乎所有的銅（包括散熱器和配線）都是在它的整體拆卸和回收前來(lái)進(jìn)行回收的。 工業(yè)機(jī)器和設(shè)備是另外一個(gè)主要

11、的應(yīng)用市場(chǎng)，在當(dāng)中銅往往有比較長(zhǎng)的使用壽命。然而，銅在這一市場(chǎng)中的使用并沒(méi)有增長(zhǎng)，現(xiàn)在只占總使用量的12%，而60年代則是21%。消費(fèi)產(chǎn)品和一般性產(chǎn)品的相對(duì)重要性也從60年代的13%降到70年代的9%。硬幣和軍火是這方面主要的終端用戶。子彈很少回收，一些硬幣可以熔化，而還有許多則由收藏者或儲(chǔ)蓄者保存，不可以進(jìn)行回收。1.2 銅資源概況銅工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要行業(yè)。在我國(guó)現(xiàn)有124 個(gè)產(chǎn)業(yè)中，有113 個(gè)部門(mén)使用銅產(chǎn)品，占91%。銅工業(yè)和其他行業(yè)的關(guān)聯(lián)程度也較高。 世界銅資源主要集中在智利、美國(guó)、贊比亞、俄羅斯和秘魯?shù)葒?guó)。其中智利是世界上銅資源最豐富的國(guó)家，其銅金屬儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的1/3。而

12、在產(chǎn)量方面，智利是全球最大銅產(chǎn)國(guó)，2009年其產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的37%。在消費(fèi)方面，2000 年前在銅消費(fèi)市場(chǎng)唱主角的是西方歐美國(guó)家，但在2000 年后銅消費(fèi)市場(chǎng)的主角換成了中國(guó)、俄羅斯、印度和巴西。雖然銅的使用在我國(guó)有悠久的歷史，但在近50 年銅工業(yè)才得到發(fā)展。建國(guó)以來(lái)經(jīng)過(guò)60 年的建設(shè)，我國(guó)銅工業(yè)取得輝煌成就，建成了比較完整的銅工業(yè)生產(chǎn)體系，步入世界上重要銅生產(chǎn)國(guó)行列。 中國(guó)銅礦分布廣泛，在已查明的礦產(chǎn)地除天津以外的所有省、自治區(qū)、直轄市，均有不同程度的分布。其中，江西、西藏和云南等個(gè)省區(qū)的儲(chǔ)量占全國(guó)銅礦儲(chǔ)量的.銅儲(chǔ)量較多的還有甘肅、安徽、內(nèi)蒙古、山西、湖北、黑龍江等省區(qū)，儲(chǔ)量合計(jì).萬(wàn)t，

13、占全國(guó)銅礦儲(chǔ)量的.。以上省區(qū)的儲(chǔ)量合計(jì)占全國(guó)銅礦總儲(chǔ)量的. 貧礦多，富礦少 中國(guó)銅礦平均品位為.，品位的銅儲(chǔ)量約占全國(guó)銅礦總儲(chǔ)量的.。在大型銅礦中，品位的銅儲(chǔ)量?jī)H占.。2010年，我國(guó)精煉銅產(chǎn)量繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，各月產(chǎn)量均高于往年同期水平，特別是下半年以來(lái)，由于銅價(jià)持續(xù)回升，冶煉廠開(kāi)工率維持高位水平，月度產(chǎn)量屢創(chuàng)出紀(jì)錄新高。中國(guó)2010年精煉銅進(jìn)口創(chuàng)下319 萬(wàn)噸的紀(jì)錄高位，較2008 年銳升118.7%，2011年由于需求的增加，全球銅供給將出現(xiàn)4.4 萬(wàn)噸的缺口，并且在2012年有擴(kuò)大趨勢(shì)。從全球銅需求地區(qū)看，中國(guó)依舊占據(jù)全球銅第一消費(fèi)大國(guó)地位，需求量約占全球總需求的30%，國(guó)內(nèi)需求

14、一直是市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。 未來(lái)我國(guó)銅工業(yè)向以下三個(gè)方向發(fā)展：加快重組步伐，建立大型銅業(yè)集團(tuán)；加速礦產(chǎn)資源勘探與開(kāi)發(fā)，提高原料自給率；銅加工業(yè)必須走技術(shù)創(chuàng)新之路。1.3 銅冶金現(xiàn)狀及發(fā)展1.3.1 銅冶金現(xiàn)狀當(dāng)前,全球礦銅產(chǎn)量的7580%來(lái)自以硫化物形態(tài)存在的礦床,經(jīng)開(kāi)采,浮選得到的銅精礦為原料,采用火法冶煉工藝提煉銅.經(jīng)造锍熔煉獲得銅锍(俗稱冰銅),銅锍經(jīng)吹煉產(chǎn)出粗銅.粗銅火法精煉后澆鑄成陽(yáng)極板,再經(jīng)電解精煉獲得品位99.95%以上的電解銅.浸出,萃取,電積的濕法冶煉工藝適用于氧化銅礦,低品位礦石或適于浸出的硫化礦,近年獲得較大發(fā)展,全球2010年生產(chǎn)能力已超過(guò)200萬(wàn)t. 造锍熔煉的傳統(tǒng)方法如

15、鼓風(fēng)爐熔煉,反射爐熔煉和電爐熔煉,由于效率低,能耗高,環(huán)境污染嚴(yán)重而逐漸被新的強(qiáng)化熔煉所代替,但目前在中小型冶煉企業(yè)尚未全部淘汰.新的強(qiáng)化熔煉有閃速熔煉和熔池熔煉兩大類,前者包括奧托昆普型閃速熔煉和加拿大國(guó)際鎳公司閃速熔煉等,后者包括諾蘭達(dá)法,特尼恩特法,三菱法,艾薩法,奧斯麥特法,瓦紐可夫法和白銀法等.火法煉銅技術(shù)走向連續(xù)化,自動(dòng)化,金屬和硫的回收率提高,環(huán)境狀況獲得很大改善,特別是SO2污染得到有效的控制. 吹煉是將含Cu,Fe,S的銅锍經(jīng)吹煉作業(yè)獲得含銅9899.5%的粗銅.銅锍吹煉方法有傳統(tǒng)的臥式轉(zhuǎn)爐,連續(xù)吹煉爐,虹吸式轉(zhuǎn)爐.近年來(lái),吹煉技術(shù)又有創(chuàng)新,如ISA吹煉爐,三菱吹煉爐和閃速吹

16、煉爐等. 粗銅的火法精煉在陽(yáng)極爐內(nèi)進(jìn)行,對(duì)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出的液態(tài)粗銅采用回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐或固定反射爐精煉,經(jīng)氧化,還原等作業(yè)進(jìn)一步脫除粗銅中的 Fe,Pb,Zn,As,Sb,Bi等雜質(zhì),并澆鑄成含銅 99.299.7%的陽(yáng)極板.對(duì)冷態(tài)粗銅或回收的紫雜銅等則在固定式反射爐和傾動(dòng)爐中進(jìn)行熔化的精煉作業(yè). 銅電解工藝有傳統(tǒng)電解法,永久陰極電解法和周期反向電流電解法三種.目前大多數(shù)電解銅廠都使用傳統(tǒng)電解法,永久陰極電解法(ISA法和KiDD法)和周期反向電流電解法(PRC法)是20世紀(jì)70年代以來(lái)發(fā)展的新技術(shù)。1.3.2 銅冶金發(fā)展方向 在今后精煉銅的生產(chǎn)中,二次銅的回收會(huì)有很大的增加,礦山產(chǎn)銅量的增長(zhǎng)速度將低于

17、電解銅生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度,火法煉銅仍將是主要的工藝,原礦浸出萃取電積工藝會(huì)有較大的發(fā)展. 由于環(huán)保的要求越來(lái)越高,因此,要求硫的總捕集率要達(dá)到98%以上.但硫酸的銷售是一個(gè)比較大的問(wèn)題. 對(duì)火法強(qiáng)化熔煉工藝,今后若干年內(nèi)閃速熔煉還會(huì)保持比較大的比例,各種熔池熔煉會(huì)有更大的發(fā)展.廢雜銅在熔池熔煉爐料中的比重會(huì)增加.發(fā)展中會(huì)遇到很多的問(wèn)題，如下：國(guó)內(nèi)銅資源嚴(yán)重不足，國(guó)內(nèi)銅冶煉廠將長(zhǎng)期進(jìn)口銅原料大型銅礦少。我國(guó)現(xiàn)有銅礦山747座，這些礦山中，銅金屬儲(chǔ)量超過(guò)500萬(wàn)t的巨型礦山只有德興、玉龍兩座，金屬儲(chǔ)量超過(guò)50萬(wàn)t的大型礦山22座，這22座礦山占我國(guó)銅金屬總儲(chǔ)量的60%。這些礦山中，規(guī)模開(kāi)采的6座，局部

18、開(kāi)采的4座，尚未正式開(kāi)采的14座。富礦少，貧礦多，礦山平均品位低。我國(guó)銅礦的平均品位為0.78%，含銅品位大于1%的僅占銅儲(chǔ)量36%，與美國(guó)、加拿大、菲律賓大體接近，低于智利、印尼、澳大利亞，基本屬于貧銅國(guó)家。礦山開(kāi)采條件差，資源大幅度減少。目前開(kāi)發(fā)的銅礦山大多是地下開(kāi)采的銅礦，開(kāi)采條件差。我國(guó)目前生產(chǎn)的銅礦山大多已經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采，資源大幅減少，生產(chǎn)轉(zhuǎn)入深部開(kāi)采，生產(chǎn)成本上升。在20012005年將有一些銅礦山由于資源消失而被關(guān)閉。接替礦山建設(shè)條件差。目前能提供新接替資源的礦山大多地處目前經(jīng)濟(jì)較落后中西部地區(qū)，因外部建設(shè)條件較差，規(guī)模開(kāi)采將需要一定的時(shí)間，近期礦山銅產(chǎn)量難以增加。濕法銅產(chǎn)量增

19、長(zhǎng)緩慢。與國(guó)外銅資源比，我國(guó)目前擁有的銅儲(chǔ)量中，斑巖銅礦資源少，限制了溶劑萃取技術(shù)的大規(guī)模的發(fā)展，濕法煉銅產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度緩慢。因此“十五”期間甚至更長(zhǎng)時(shí)間，我國(guó)的礦山銅產(chǎn)量將維持在現(xiàn)有水平，我國(guó)銅熔煉廠今后處理進(jìn)口銅原料的比例還將進(jìn)一步提高。1.4 銅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位銅金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民日常生活及國(guó)防工業(yè)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料和重要的戰(zhàn)略物資。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、工業(yè)現(xiàn)代化、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化都離不開(kāi)銅金屬。例如飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、核潛艇等尖端武器以及原子能、電視、通訊、雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等尖端技術(shù)所需的構(gòu)件或部件大都是由有色金屬中的輕金屬和烯有金屬制成的；此外，沒(méi)有鎳、鈷、鎢、鉬、

20、釩、鈮等有色金屬也就沒(méi)有合金鋼的生產(chǎn)。有色金屬在某些用途（如電力工業(yè)等）上，使用量也是相當(dāng)可觀的?，F(xiàn)在世界上許多國(guó)家，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，競(jìng)相發(fā)展有色金屬工業(yè)，增加有色金屬的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。銅工業(yè)的發(fā)展給國(guó)家的進(jìn)步帶入了一個(gè)時(shí)代。銅工業(yè)是屬于大型工業(yè)中的重點(diǎn)工業(yè)，把這個(gè)行業(yè)做大做強(qiáng)屬于國(guó)家的重點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)國(guó)家的GDP會(huì)帶來(lái)一定的漲幅，給國(guó)家創(chuàng)造一定的價(jià)值。2 銅锍轉(zhuǎn)爐吹原料及輔助原材料轉(zhuǎn)爐吹煉的原料主要有熔融的冰銅，固體冷料及石英溶劑。2.1 冰銅 多數(shù)冶煉廠生產(chǎn)的冰銅，品味在20-50%內(nèi)，只有少數(shù)工廠低于20%或高于60%。但是，國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)踐表明，冰銅品味一般以30-50%為好。下表為冰銅成

21、分實(shí)例 實(shí)際生產(chǎn)的冰銅成分與理論計(jì)算的冰銅成分有一些偏差。當(dāng)冰銅品味相同時(shí)，實(shí)際冰銅含硫偏低，含鐵接近或略高。上表也表明了這一點(diǎn)。2.2 冷料冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程往往容易過(guò)熱，須加入冷料降低爐溫。第一周期處理的冷料有：包子和溜槽的冰銅殼，冰銅塊、轉(zhuǎn)爐噴濺物、精煉爐爐渣及富銅塊礦等。第二周期溫度若超過(guò)1200攝氏度，對(duì)于爐襯壽命影響很大，也應(yīng)添加冷料。有的工廠將一部分粗銅澆鑄成塊作冷料回爐；有的工廠將電解殘極當(dāng)作冷料。 冷料應(yīng)保持干燥，塊度一般不宜大于400-500毫米。 在第一周期冰銅品味與冷料率的關(guān)系見(jiàn)圖 目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐的冷料率較低，特別是第二周期加冷料很少。如下2.3 石英溶劑吹煉過(guò)程中為了使F

22、eo造渣，應(yīng)加入石英溶劑。目前過(guò)呢工廠采用的石英溶劑SiO2 含量為90-95%，國(guó)外工廠多采用SiO2 為65-80% 的溶劑。下表為國(guó)外轉(zhuǎn)爐溶劑成分實(shí)例由于轉(zhuǎn)爐爐襯均為堿性耐火磚，溶劑含SiO2 較高時(shí)，隊(duì)爐襯壽命有影響，故轉(zhuǎn)爐溶劑的SiO2含量宜控制在75%以下。 當(dāng)溶劑含SiO2較高時(shí)，有的工廠將溶劑和礦石混合在一起入爐，從而降低其SiO2含量。也有的工廠采用含金、銀的石英石或含SiO2較高的氧化銅礦作為轉(zhuǎn)爐溶劑。溶劑中含有10%左右的Al2O3 時(shí)，對(duì)保護(hù)爐襯有一定好處。 轉(zhuǎn)爐溶劑的塊度一般為5-35毫米；當(dāng)溶劑的熱裂性很好時(shí)，最大塊度可達(dá)200-300毫米。塊度太大熔化渣速度慢，對(duì)

23、轉(zhuǎn)爐的操作和耐火磚的磨損有影響；塊度太小。容易被煙氣帶走，因此宜將細(xì)粉篩去。溶劑應(yīng)保持干燥，水分應(yīng)低于5%。下表為不同冰銅品味溶劑消耗量3 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉3.1 概述用火法處理硫化銅礦或精礦可用兩種工藝。其一，硫化銅精礦先經(jīng)過(guò)死焙燒再還原熔煉得到粗銅。其二，硫化銅精礦經(jīng)過(guò)造锍熔煉得到銅锍，將銅锍送入吹煉爐吹煉成粗銅。第一種流程雖然簡(jiǎn)單，但產(chǎn)出的粗銅雜質(zhì)含量高，且隨爐渣損失的銅量大，顯然不經(jīng)濟(jì)。第二種工藝雖然流程復(fù)雜，但優(yōu)點(diǎn)甚多。因此，世界上廣泛采用造锍熔煉一銅锍吹煉的工藝來(lái)處理硫化銅精礦。 現(xiàn)代造锍熔煉是在11501250的高溫下，使硫化銅精礦和熔劑在熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉。爐料中的銅、硫與未氧化的鐵

24、形成液態(tài)銅锍。這種銅锍是以FeS-Cu2S為主，并溶有Au、Ag等貴金屬及少量其他金屬硫化物的共熔體。爐料中的Si02、Al203、Ca0等成分與Fe0一起形成液態(tài)爐渣。爐渣是以2Fe0Si02（鐵橄欖石）為主的氧化物熔體。銅锍與爐渣互不相溶，且密度各異（銅锍的密度大于爐渣的密度），從而分離。 用火法處理硫化銅精礦的優(yōu)點(diǎn)是能耗低，單位設(shè)備生產(chǎn)速度高，貴金屬回收率高且簡(jiǎn)捷。主要缺點(diǎn)是要產(chǎn)生大量含S02的氣體，對(duì)環(huán)境造成危害。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已使含S02的煙氣得到有效控制。圖2.1表示出了用火法處理硫化銅精礦和S02利月率的發(fā)展簡(jiǎn)況。 冰銅吹煉的目的是除去其中的鐵和硫及部分其他有害雜質(zhì)，以

25、便獲得粗銅。吹煉過(guò)程中金和銀富集于粗銅中。 吹煉作業(yè)是將壓縮空氣在有石英熔劑存在的情況下，吹過(guò)爐內(nèi)熔融的冰銅，過(guò)程所需的熱主要由吹煉過(guò)程中發(fā)生的放熱反應(yīng)供給。 吹煉過(guò)程由兩個(gè)階段組成。第一階段中，F(xiàn)eS強(qiáng)烈氧化，生成Fe0并放出S02氣體。Fe0與加入爐內(nèi)的石英熔劑造渣，冰銅逐漸被銅富集。冰銅和爐渣由于密度不同及相互溶解度有限，在轉(zhuǎn)爐停風(fēng)時(shí)分層，爐渣定期倒出。第一階段進(jìn)行到得到含銅75%以上和含鐵千分之幾的富冰銅為止。其產(chǎn)物是白冰銅、爐渣、爐氣和煙塵。這一階段以生成大量爐渣為特征，故又叫造渣期。 第二階段中，白冰銅繼續(xù)吹煉至獲得粗銅，不需加入熔劑。這一階段中，Cu2S氧化成Cu0，并與未氧化的

26、Cu2 S相互反應(yīng)生成金屬銅和S02，直至與銅結(jié)合的硫全部除去為止。這一階段以不生成或生成極少量爐渣為特征，故又叫造粗銅期。 轉(zhuǎn)爐的吹煉過(guò)程是一系列復(fù)雜的化學(xué)和物理過(guò)程的綜合，這些過(guò)程是將氣體吹入熔池內(nèi)進(jìn)行的。在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行的許多過(guò)程中，主要過(guò)程如下。原料的物理化學(xué)變化。氣體、爐料和產(chǎn)物的運(yùn)動(dòng)。熱交換。轉(zhuǎn)爐在正常操作時(shí)，風(fēng)口浸入熔體的深度即風(fēng)口深度一般為200700mm，正常風(fēng)壓為80125kPa，大大超過(guò)風(fēng)口深度的熔體層靜壓力，鼓入的空氣從風(fēng)口流出的速度為100160ms。因此，空氣流可穿入離開(kāi)風(fēng)口壁某一距離的冰銅層，由于熔融冰銅密度大，對(duì)氣流有大的穿擊阻力。當(dāng)氣流離開(kāi)風(fēng)口后，迫使它立即向上轉(zhuǎn)

27、彎，分散成小股流束，上升到熔池表面。故吹煉僅發(fā)生在風(fēng)口附近的熔池有限區(qū)域內(nèi)，即轉(zhuǎn)爐熔池寬度的13內(nèi)有空氣激烈的攪拌，其余213內(nèi)沒(méi)有受到空氣的直接吹煉。 由于熔池的溫度較高，為14731573K，爐料呈熔融狀態(tài)，大量上升的小氣泡和熔體之間的接觸表面很大，加速了硫化物的氧化過(guò)程。盡管空氣在熔池內(nèi)停留時(shí)間極短，只有0.10. 13s，但氧的利用率很高，為902695%以上。轉(zhuǎn)爐吹煉主要反應(yīng)是鐵、硫及某些雜質(zhì)的氧化，所有這些氧化反應(yīng)均伴隨有大量熱放出，使吹煉過(guò)程不需消耗額外的燃料或電能。 吹煉第一階段，鐵氧化形成的氧化物立即溶解于熔體內(nèi)，并隨著熔體的沸騰與浮在熔池表面的固體或溶解的石英熔劑接觸造渣。

28、第二階段，發(fā)生銅的氧化物與硫化物之間的激烈相互反應(yīng)，最終獲得粗銅。 吹煉過(guò)程中，由于從風(fēng)口沆出的空氣對(duì)熔體的作用，及許多氣泡的迅速上浮，使液體和固體爐料及熔煉產(chǎn)物不停地運(yùn)動(dòng)，特別在風(fēng)口附近的熔池內(nèi)，運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈，猶如噴泉。轉(zhuǎn)爐正常操作時(shí)，大部分噴濺物不能到達(dá)爐口而返回落人熔池中，只有極細(xì)的噴濺物由于慣性或氣流的攜帶被吹出爐外。 轉(zhuǎn)爐的熱制度與其他有色冶金爐不同。首先，不需要外加熱源，僅靠吹煉本身的化學(xué)反應(yīng)熱就足以抵償全部熱消耗，且在吹煉第一階段還有多余熱量。為防止轉(zhuǎn)爐磚襯里過(guò)度受熱而損壞，通常冷料以調(diào)節(jié)爐溫。 轉(zhuǎn)爐是個(gè)發(fā)熱器，其次，轉(zhuǎn)爐的熱交換直接發(fā)生在熔池內(nèi)部。由于熔池內(nèi)部的熔體處于強(qiáng)烈沸騰

29、狀態(tài)，熔池內(nèi)部熱交換是用熔體強(qiáng)制對(duì)流的方式來(lái)傳熱的，故熱交換過(guò)程進(jìn)行得非常迅速，使整個(gè)熔池內(nèi)各處熔體的溫度均勻一致。綜上所述可看出，轉(zhuǎn)爐中氣體的流動(dòng)發(fā)生在風(fēng)口附近，爐內(nèi)一切過(guò)程都是由于空氣通過(guò)風(fēng)口進(jìn)入熔融冰銅中而引起的，故鼓入空氣是轉(zhuǎn)爐最重要的特征，它直接決定著轉(zhuǎn)爐吹煉的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 冰銅吹煉的實(shí)質(zhì)，是熔融冰銅在鼓風(fēng)和石英熔劑作用下，F(xiàn)eS氧化與Si02造渣，部分Cuz S氧化形成Cuz0，Cuz 0與未氧化的C12 S起交互反應(yīng)得到金屬銅。3.1.1銅锍的化學(xué)組成 銅锍是重金屬硫化物的共熔體。從工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出的銅锍看，其中除主要成分Cu、Fe和S外，還含有少量Ni、Co、Pb、Zn、As

30、、Sb、Bi、Ag、Au、Se和微量脈石成分，此外還含有2%4%的氧。一般認(rèn)為熔融銅锍中的Cu、Pb、Zn、Ni等重金屬是以硫化物形態(tài)存在(Cu2S，PbS，ZnS，Ni3S2)。而Fe除以FeS形態(tài)存在外，還以氧化物(Fe0或Fea04)形態(tài)存在。表2.3列出了國(guó)內(nèi)外某些工廠所產(chǎn)銅锍的化學(xué)組成。統(tǒng)計(jì)表明，銅锍中Cu+Fe+S+Pb+Zn+Ni的總量一般達(dá)95%98%。銅锍中的氧含量與熔煉爐的氧勢(shì)或銅锍品位有關(guān)。3.1.2 銅锍的物相組成 熔融銅锍在冷卻過(guò)程中將發(fā)生一系列復(fù)雜的相變過(guò)程。今井秀喜等曾對(duì)合成銅锍中的固態(tài)物相作過(guò)研究，如下表：銅锍物相組成從表2.4可知，固相銅锍中主要物相有斑銅礦、

31、斑銅礦固溶體、磁硫鐵礦固溶體及少量游離態(tài)的羽毛銅，在含Cu30Y660%的銅锍中往往可以看到這種微細(xì)的金屬銅。下圖示出了上述礦物相在Cu-Fe-S系中所處的位置。 對(duì)各種不同品位的熔锍凝固后的礦相組成變化進(jìn)行過(guò)研究，結(jié)果表明：在工廠銅锍的固體中含有由CuzS和FeS結(jié)合成的斑銅礦(Cu4FeS3)，而且當(dāng)銅锍中的銅含量低于此復(fù)硫化物化學(xué)計(jì)量(Cu62, 76)時(shí)，除斑銅礦外還存在著過(guò)剩的FeS固溶體；相反，當(dāng)銅锍中的銅量超過(guò)62. 7%時(shí)，則過(guò)剩的CuzS將單獨(dú)分離出來(lái)。這種情況與CLI2S-FeS二元系相圖所示情況一致（詳見(jiàn)CuzS-FeS相圖），當(dāng)銅锍冷凝速度不同時(shí)Cu。FeS。還可以按下

32、式發(fā)生離解： 4Cu4FeS32(Cu2S)3.Fe203+4Cu可見(jiàn)銅锍中的金屬銅是銅锍冷凝時(shí)由斑銅礦分解而產(chǎn)生的。3.1.3 銅锍的物理化學(xué)性質(zhì) 銅锍的密度是銅锍最主要的物理化學(xué)性質(zhì)之一。在工業(yè)實(shí)踐中銅锍和熔渣的密度差是兩者進(jìn)行良好分離的首要條件；同時(shí)銅锍的比容對(duì)于冶煉爐容積設(shè)計(jì)和液面操作也有重要意義；銅锍密度對(duì)其結(jié)構(gòu)的探討也很有價(jià)值；導(dǎo)電性可直接反映銅锍的結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)熔煉電爐和貧化電爐的設(shè)計(jì)與操作至關(guān)重要。GMPound、MBourgon、Ling Yan和不破章雄等人對(duì)銅锍有關(guān)的二元及三元系的電導(dǎo)做過(guò)詳細(xì)研究，采用的方法有回轉(zhuǎn)磁場(chǎng)法、電池誘導(dǎo)法、Kohlraush法等；采用Kohlra

33、ush法時(shí)，是測(cè)量?jī)呻姌O間的熔體對(duì)交流電的電阻，電阻用電橋電路來(lái)測(cè)量。由于熔锍的電導(dǎo)率高（約l02103Sl-lcm-l），現(xiàn)在已經(jīng)不用二電極電橋，而是用四電極電橋，以示波器指示測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)電阻和熔锍的電阻。3.1.4 銅锍吹煉工藝 由密閉鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐或閃速爐熔煉產(chǎn)出的冰銅，以熔體狀態(tài)注入轉(zhuǎn)爐中，然后往冰銅熔體中鼓人大量空氣，在一定時(shí)間內(nèi)加入適量石英熔劑，進(jìn)行吹煉，最后得出粗銅。 吹煉得到的粗銅送火法精煉，吹煉爐渣含銅較高，須進(jìn)一步處理。如反射爐、電爐熔煉冰銅，吹煉爐渣以熔融狀態(tài)返回反射爐、電爐；如密閉鼓風(fēng)爐熔煉冰銅，吹煉爐渣凝固破碎后返回鼓風(fēng)爐；閃速爐熔煉冰銅，吹煉爐渣與閃速爐渣合并處理

34、。吹煉爐氣，可匯集到熔煉冰銅爐氣中處理。下面為冰銅吹煉的工藝流程3.2 吹煉的基本原理銅锍吹煉過(guò)程是周期進(jìn)行的，整個(gè)作業(yè)分為造渣期和造銅期兩個(gè)階段。在造渣期，從風(fēng)口向爐內(nèi)熔體中鼓入空氣或富氧空氣，在氣流的強(qiáng)烈攪拌下，銅锍中的硫化亞鐵被氧化成氧化亞鐵和二氧化硫氣體；氧化亞鐵再與添加的溶劑中的二氧化硅進(jìn)行造渣反應(yīng)。由于銅锍和爐渣相互溶解度小，而且密度不同，停止送風(fēng)時(shí)熔體分成兩層，上層爐渣定期排出，下層的锍稱為白锍，繼續(xù)吹煉白锍進(jìn)入造銅期。第一階段的任務(wù)是使鐵氧化造渣，故稱為造渣期。主要化學(xué)反應(yīng)為：2FeS3O2SiO22FeO·SiO22SO21030.09（kJ）第二階段是使上一個(gè)階段

35、獲得的Cu2S（稱白銅锍）氧化成粗銅，故稱造銅期，主要化學(xué)反應(yīng)為：Cu2SO22CuSO2217.4（kJ）兩個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。但造渣期放出的熱量更多，每千克氧在造渣期放出的熱量為10.73kJ，熱量除去爐氣帶走、爐體散熱外，每鼓風(fēng)1min，熔體溫度上升0.93。此期內(nèi)需加冷料來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)高溫度。造銅期每千克氧放出熱僅為6.79kJ，熱量緊張，每鼓風(fēng)1min溫度只上升0.151.2，每停風(fēng)1min溫度卻下降38。因此，在造銅期內(nèi)應(yīng)避免不必要的停風(fēng)。3.3轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)物（一）粗銅粗銅中一般含有硫、鐵、氧、砷。銻等雜質(zhì)，以及砷。金、銀等有價(jià)元素。雜質(zhì)含量為0.5-1.5% ，故粗銅中的銅含量在98.5

36、%-99.5%之間。如下表粗銅成分 （二） 爐渣 轉(zhuǎn)爐吹煉的爐渣含銅達(dá)2%左右，含鐵的氧化物也很高，通常返回熔煉爐或采用選礦方法處理。一般要求渣含SiO2z在24-26%之間。若轉(zhuǎn)爐渣采用浮選時(shí)，SiO2含量以不大于18%為宜。 爐渣成分 （三） 煙氣和煙塵轉(zhuǎn)爐吹煉煙氣量有時(shí)候會(huì)中斷，應(yīng)使用兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐交換使用。煙塵的產(chǎn)出率一般為冰銅量的1-2%。煙塵和煙氣成分如下：煙氣成分 煙塵成分3.4 其他銅锍吹煉方法 3.4.1 反射式連續(xù)吹煉爐吹煉連續(xù)吹煉爐在正常作業(yè)時(shí)，銅锍由密閉鼓風(fēng)爐的前床虹吸鑄鐵.溜槽間斷加入爐內(nèi)，石英由爐頂水套上的氣封加料口加入爐內(nèi)吹煉區(qū)，壓縮空氣通過(guò)安裝在爐墻側(cè)面的風(fēng)口直接鼓入

37、熔體內(nèi)，熔體、壓縮空氣、石英三相在爐內(nèi)進(jìn)行良好的接觸及攪動(dòng)，使氧化、造渣反應(yīng)進(jìn)行得很快，直到爐內(nèi)熔體含銅量達(dá)到77%接近白銅锍，時(shí)間只有4-5H，這一過(guò)程被稱為造渣期。造渣后，在不同加銅锍和溶劑的情況下，繼續(xù)大量吹風(fēng)1-2h不等白銅锍全部轉(zhuǎn)變?yōu)榇帚~，即粗銅層大約150mm左右，開(kāi)始放粗銅鑄錠。連吹爐每個(gè)吹煉周期包括造渣、造銅和出銅三個(gè)階段。操作周期為7-8h。事實(shí)上這種吹煉爐仍保留著間斷作業(yè)的部分方式，只是在第一周期內(nèi)進(jìn)料放渣的多次作業(yè)改變?yōu)椴煌ｏL(fēng)作業(yè)，提高送風(fēng)率。煙氣量和煙氣中O2濃度相對(duì)穩(wěn)定，漏風(fēng)率小，O2濃度較高，在一定程度上為制酸創(chuàng)造了較好的條件。由于連續(xù)吹風(fēng)，避免了爐溫的頻繁急劇變化

38、。又由于采用水套強(qiáng)制冷卻爐襯，在爐襯上生產(chǎn)一層覆蓋層，爐襯的侵蝕速度緩慢，爐壽命延長(zhǎng)，以兩次大修間生產(chǎn)的粗銅計(jì)，一般為750-1500t/爐次。反射爐式連續(xù)吹煉因其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、尤其是在O2制酸方面比較轉(zhuǎn)爐有優(yōu)點(diǎn)，因而適合于小型工廠采用。3.4.2 閃速吹煉銅锍閃速吹煉是從爐內(nèi)放出的熔锍含銅大約在50%左右，首先進(jìn)行高壓水淬，然后經(jīng)干燥與細(xì)磨，經(jīng)風(fēng)力送到閃速吹煉爐倉(cāng)，然后與需要加入的石英溶劑和返回的煙塵一道，用含氧75%-85%的富氧將其噴入反應(yīng)塔內(nèi)，經(jīng)反應(yīng)后從閃速吹煉爐的沉淀池放出含硫量?jī)H為0.2%-0.4%的粗銅；用石灰代替常規(guī)的SiO2作溶劑，產(chǎn)出含銅約16%、含CaO為18%左右的

39、吹煉渣，吹煉渣返回熔煉處理。產(chǎn)出的煙氣含SO2高達(dá)35%-45%，經(jīng)余熱鍋爐與電收塵冷卻凈化送去制酸，收下的煙塵課返回閃速吹煉爐或閃速熔煉爐處理。進(jìn)入閃速吹煉爐中的銅锍，經(jīng)反應(yīng)后其中的硫幾乎全部被氧化，只有很少量的硫散在爐渣與粗銅中。在閃速反應(yīng)塔中反應(yīng)產(chǎn)生的金屬銅是不多的，約占所產(chǎn)金屬銅的10%，大部分的銅锍粉在反應(yīng)塔中有的被氧化為Cu2O,有的欠氧仍為。當(dāng)它們落于沉淀池的熔體后，繼續(xù)發(fā)生造銅反應(yīng)：（Cu2O）SiO2（）（）SiO2根據(jù)造锍熔煉過(guò)程的熱力學(xué)分析，要在吹煉過(guò)程得到金屬銅，一定要維持在較高的氧勢(shì)下進(jìn)行，這樣便會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，閃速吹煉過(guò)程亦然，也會(huì)產(chǎn)生許多Cu2O和。給吹煉過(guò)程是順

40、利進(jìn)行帶來(lái)許多麻煩，所以在閃速吹煉過(guò)程中選用了三菱法連續(xù)吹煉的鐵酸鈣造渣，以石灰石代石英作溶劑，使產(chǎn)出的含高的吹煉渣不會(huì)析出固相。而保持均勻的液相。4 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉廠址選擇與論證4.1 銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉廠址選擇本廠址選擇在A地工業(yè)園區(qū)。首先，A地是著名的銅都，擁有豐富的銅資源礦。據(jù)目前有關(guān)探測(cè)，這里的銅礦的儲(chǔ)量是現(xiàn)目前我國(guó)領(lǐng)先的。按照現(xiàn)在同行業(yè)較大者生產(chǎn)效率和規(guī)模，足夠使用50年，而且在這個(gè)低碳的環(huán)境影響下，進(jìn)一步采取節(jié)能降耗策略，那么對(duì)于這樣的生產(chǎn)肯定是足夠的。在進(jìn)一步從其他地方購(gòu)一些進(jìn)來(lái)和這里的配合使用，這樣更能進(jìn)一步節(jié)約了資源，達(dá)到資源的有利化?，F(xiàn)在A地正在大力開(kāi)發(fā)褐煤，褐煤的開(kāi)發(fā)將給這個(gè)工

41、廠的燃料上解決了問(wèn)題，另外，A地地處長(zhǎng)江上游，水源豐富，在工業(yè)園區(qū)的500米處便是流經(jīng)這里的長(zhǎng)江源頭之一，而且在當(dāng)?shù)卣挠?jì)劃下，已經(jīng)建好了一座發(fā)電站，這樣便解決了電力問(wèn)題；其次，A的是現(xiàn)目前我省重點(diǎn)支持的工業(yè)城市，在省政府的規(guī)劃下，進(jìn)一步擴(kuò)大工業(yè)園區(qū)面積，規(guī)劃園區(qū)發(fā)展。經(jīng)過(guò)多次的選擇，終于選擇了這個(gè)城市；結(jié)下來(lái)，A地的交通便利。A地地處231國(guó)道，是屬于國(guó)家交通計(jì)劃的地方，而且在今后的發(fā)展中，這條國(guó)道將輻射四周的各大城市，可以在各大城市建立銷售基地，交易方便。在十二五區(qū)間，將建立橋頭堡事業(yè)，和橋頭堡連續(xù)起來(lái)，建立輻射向東南亞國(guó)家的紐帶，這樣的發(fā)展將會(huì)給工廠的發(fā)展帶來(lái)一定的效率。更重要的是A地

42、工業(yè)園區(qū)旁邊便是是成昆鐵路，待工廠建好后，將把鐵路連接過(guò)來(lái)，這樣便節(jié)省了很多的運(yùn)輸成本。降低資源在運(yùn)輸上的利潤(rùn)。另外據(jù)地質(zhì)學(xué)家探測(cè)，地理?xiàng)l件好，無(wú)任何地震，海嘯發(fā)生，也不會(huì)發(fā)生。四周處于一個(gè)平原的曠地，視野開(kāi)闊，寬平。最重要的是在這個(gè)城市大力發(fā)展工業(yè)的條件下，已經(jīng)針對(duì)環(huán)境問(wèn)題研究了很多的實(shí)施方案，將建立低碳的環(huán)境，降低工業(yè)帶來(lái)的問(wèn)題。而且，離主城區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn)，工廠的生產(chǎn)不會(huì)給周圍的居民生活造成影響，在現(xiàn)在低碳的發(fā)展下，工廠進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，將進(jìn)一步降低環(huán)境問(wèn)題。綜上所述，A地存在以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)建工廠:1. A地地勢(shì)平闊，交通便利，便于運(yùn)輸。2. A地電力、銅礦資源、水資源豐富。3. A地地處其城

43、市的工業(yè)園區(qū)，四周圍繞有各種大型工廠，發(fā)展相對(duì)較大。4. A地將會(huì)是面向東南亞國(guó)家的樞紐，便于資源和成品的運(yùn)輸與交易。5. A地四周坐落各大城市，主體發(fā)展工業(yè)為主，有政府的各種支持。4.2 吹煉車間設(shè)計(jì)在廠址選擇后，接下來(lái)就是轉(zhuǎn)爐的車間設(shè)計(jì)了。本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)依照下面的計(jì)劃和數(shù)據(jù)。從車間設(shè)計(jì)要求出發(fā)，本車間設(shè)計(jì)的是兩臺(tái)年產(chǎn)15噸冰銅轉(zhuǎn)爐，設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)爐煙罩，兩臺(tái)橋式起重機(jī)，800給料機(jī)一臺(tái)，還附屬皮帶運(yùn)輸機(jī)，爐渣溜槽等。具體設(shè)計(jì)如下：本車間選擇寬為20米，長(zhǎng)為48米。包括3臺(tái)轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐的直徑為3.6 米。 各轉(zhuǎn)爐間分別長(zhǎng)12米，各轉(zhuǎn)爐旁配置了其熔劑倉(cāng)，保證物料的添加和溶劑的添加；在轉(zhuǎn)爐中間設(shè)

44、置中控室，可以對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行機(jī)械化層次的操作與控制；在車間的角落設(shè)置了轉(zhuǎn)爐渣溜槽，對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)后的渣進(jìn)行處理；在車間的上空安裝了2臺(tái)天車，高度為13.5米，這樣的設(shè)置可以輕松的吊運(yùn)重物和吹煉后的產(chǎn)物；在車間又上角設(shè)置配電室，控制整個(gè)車間生產(chǎn)的電力設(shè)備，保證車間供電；在車間的左下角落設(shè)置了轉(zhuǎn)爐煙罩，控制轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的煙氣和煙塵，保證煙氣和煙塵的泄露。5 銅锍吹煉設(shè)備的選擇與論證銅锍的吹煉可選用的吹煉設(shè)備有臥式轉(zhuǎn)爐（轉(zhuǎn)爐）、閃速爐，艾薩爐等。本設(shè)計(jì)選用PS轉(zhuǎn)爐。5.1 P-S轉(zhuǎn)爐選擇及介紹本設(shè)計(jì)選P-S 轉(zhuǎn)爐的原因是轉(zhuǎn)爐鐵和硫的單位氧化能力高，易于操作、生產(chǎn)能力大。在轉(zhuǎn)爐吹煉實(shí)際操作中，大部分爐前操

45、作都還依賴人工觀察、判斷，豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)及良好的操作方法可使吹煉作業(yè)得到控制，易于達(dá)到各項(xiàng)工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。 盡管現(xiàn)在有很多的吹煉爐的效率比PS轉(zhuǎn)爐好，但是PS轉(zhuǎn)爐具有設(shè)備造價(jià)低廉，占地面積小，設(shè)備易于操作，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，選擇P-S轉(zhuǎn)爐是最佳的。5.1.1 P-S轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu) 上圖是臥式側(cè)吹P-S轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)圖5.1.2 P-S轉(zhuǎn)爐介紹（1） 爐殼及內(nèi)襯材料 轉(zhuǎn)爐爐殼為臥式圓筒，用40-50mm的鋼板卷制焊接而成，上不中間有路口，兩側(cè)焊接弧形端蓋，靠?jī)啥烁浇惭b有支撐爐體的大拖輪，驅(qū)動(dòng)側(cè)和自由側(cè)個(gè)各一個(gè)。大托輪既能支撐爐體，又能加固爐體結(jié)構(gòu)。 在爐殼內(nèi)部多用鎂質(zhì)和鎂鉻磚砌成爐襯。爐襯受熱情況、熔體

46、和氣體沖刷的不同，各部位砌筑的材質(zhì)有所差別。爐襯砌體留有膨脹砌縫宜嚴(yán)實(shí)。對(duì)于一個(gè)外徑4m的轉(zhuǎn)爐，它的爐襯厚度分別為：上、下?tīng)t口部位230mm、爐口兩側(cè)200mm，圓筒體400mm+50mm填料，兩端墻350mm+50mm。（2） 爐口爐口設(shè)于爐筒體中央，中心向后傾斜，供裝料、放渣、放銅、排煙之用。爐口一般為整體鑄鋼件，采用鑲嵌式與爐殼相連接用螺栓固定在爐口支座上。爐口里面焊有加強(qiáng)筋板。爐口支座為鋼板焊接結(jié)構(gòu)用螺栓安裝在爐殼上。爐口張裝有鋼質(zhì)護(hù)板，使熔體不能接觸到安裝爐口的螺栓。在爐口四周安有鋼板制的裙板，其作用是保護(hù)爐體及送風(fēng)管路，防止?fàn)t內(nèi)的噴濺物、排渣排銅時(shí)的熔體和進(jìn)料時(shí)的銅锍燒壞爐殼。（3

47、） 風(fēng)口在轉(zhuǎn)爐的后側(cè)同一水平線上有一排緊密排列的風(fēng)口，壓縮空氣由此送入爐內(nèi)熔體中，參與氧化反應(yīng)。 風(fēng)口是轉(zhuǎn)爐的關(guān)鍵部位，其直徑一般為38-50mm。風(fēng)口直徑大，其截面積就大，在同樣鼓風(fēng)壓力下鼓入的風(fēng)量就多，所以采用直徑大的風(fēng)口能提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率。但是當(dāng)風(fēng)口的直徑過(guò)大時(shí)，容易使?fàn)t內(nèi)熔體噴濺。所以轉(zhuǎn)爐風(fēng)口直徑的大小應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)爐的規(guī)格來(lái)確定。風(fēng)口的位置一般與水平面成30-70，風(fēng)口管過(guò)于傾斜或風(fēng)口位置過(guò)低，鼓風(fēng)所受的阻力會(huì)增大，將使風(fēng)壓增加，并給清理風(fēng)口帶來(lái)不便。同時(shí)，熔體對(duì)爐壁的沖刷作用加劇，影響爐子的壽命。實(shí)踐證明，在一定風(fēng)壓下，適當(dāng)增加傾角，有利于延長(zhǎng)空氣在熔體內(nèi)的停留時(shí)間，從而提高氧的利用率。

48、在一般情況下，風(fēng)口浸入熔體的深度為200-500mm時(shí)，可以獲得良好的吹煉效果。5.1.2 P-S轉(zhuǎn)爐的附屬設(shè)備轉(zhuǎn)爐的附屬設(shè)備有送風(fēng)、傾轉(zhuǎn)、排煙、溶劑、環(huán)集、殘極加入、鑄渣機(jī)、烘烤系統(tǒng)等組成。送風(fēng)系統(tǒng)一般由送風(fēng)機(jī)，防封閘，總風(fēng)閘、萬(wàn)向接頭、三角風(fēng)箱等組成；傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)的過(guò)程是：轉(zhuǎn)爐傾轉(zhuǎn)裝置通過(guò)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)輪和聯(lián)軸節(jié)減速機(jī)齒輪聯(lián)軸節(jié)小齒輪大齒輪而使?fàn)t體傾轉(zhuǎn)；排煙系統(tǒng)由煙罩、余熱鍋爐、球形煙道、鵝頸煙道、沉塵室、電收塵、水平煙道、排風(fēng)煙道組成；加溶劑系統(tǒng)包括：中繼料倉(cāng)、板式給料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、裝入皮帶、活動(dòng)溜槽和加料擋板等組成；加殘極系統(tǒng)主要由油壓裝置、整列機(jī)、裝料運(yùn)輸機(jī)、投入設(shè)備和檢測(cè)器組成；鑄渣機(jī)系

49、統(tǒng)有多種處理方式，可以返回熔煉系統(tǒng)、進(jìn)行緩冷處理、或者進(jìn)行鑄渣；烘烤裝置有多種烘烤方式，可以用木材、液化氣和其他燃料進(jìn)行烘烤，但目前普遍使用的是石油液化氣。這種烘烤方式有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：液化氣的發(fā)熱值高、清潔、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單，最高可將烘烤溫度提高到800攝氏度，但液化去的費(fèi)用較高。5.2 P-S轉(zhuǎn)爐設(shè)備的操作轉(zhuǎn)爐的操作是整個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的操作影響到整個(gè)生產(chǎn)的效率及車間的效率。5.2.1 開(kāi)爐開(kāi)爐作業(yè)首先是烘爐，其目的是除去爐體內(nèi)襯及其灰漿的水分。適應(yīng)耐火材料的熱膨脹規(guī)律，要求以適當(dāng)?shù)纳郎厮俣?，時(shí)內(nèi)襯的溫度升至操作溫度。一般來(lái)講，全新的內(nèi)襯磚需要6-7天的時(shí)間。風(fēng)口區(qū)內(nèi)磚挖修

50、后的升溫需要4天時(shí)間，爐口部挖修的爐襯需要3天即可投料作業(yè)。投料錢應(yīng)停止烘爐，取出燒嘴，按規(guī)定放置好。并裝好消音器，用大鉗子清一遍風(fēng)口。然后將爐口傾至600位，通知吊車取掉爐口蓋。往轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)銅锍。進(jìn)行第一爐時(shí)，由于爐溫較低應(yīng)盡快取掉爐口蓋，并及時(shí)開(kāi)風(fēng)，避免爐內(nèi)銅锍結(jié)殼造成開(kāi)風(fēng)后嚴(yán)重噴濺。所以第一爐吹煉應(yīng)以提高爐溫為主，一般不加入冷料，造銅期應(yīng)采取連續(xù)吹煉作業(yè)方式。5.2.2 停爐 當(dāng)轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯殘極的厚度，風(fēng)口磚普遍小于100mm，風(fēng)口區(qū)上不、上爐口下部磚小于200mm，兩側(cè)爐口左右肩部磚小于150mm，就應(yīng)該有計(jì)劃低停爐冷修，倘若繼續(xù)吹煉下去容帶來(lái)許多易燒損爐殼或爐座，一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)給檢修帶

51、來(lái)許多的麻煩。從筑爐方面考慮，由于爐殼燒損而無(wú)法提溫洗爐，大量的底渣積于爐襯表面，增大了挖修的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也影響到砌筑的質(zhì)量。5.2.3 出銅操作 轉(zhuǎn)爐放銅作業(yè)要求把爐內(nèi)吹煉好的銅水全部導(dǎo)入粗銅包中，送入陽(yáng)極爐中精煉，并且在放銅過(guò)程要避免底渣大量混入粗銅包中，以保證粗銅的質(zhì)量。放銅前，確認(rèn)下?tīng)t口寬卻平避免銅水成小股流出粗銅包之外。放銅水用的粗銅包要經(jīng)過(guò)掛渣處理，以防高溫銅水燒壞粗銅包體。放銅之前要求進(jìn)行壓渣作業(yè)，即用舟型料斗，將硅石均勻的投入到爐口內(nèi)部流口周圍的熔體表面上，小角度的前后傾轉(zhuǎn)爐體。壓渣過(guò)程中，要求注意一下事項(xiàng)：1， 造銅期結(jié)束后要確認(rèn)爐內(nèi)底渣量及底渣干希狀態(tài)。2， 壓渣石英量可

52、根據(jù)底渣狀況而定，一般2t左右，希渣可增加到3-4t，并且壓渣用的石英量應(yīng)計(jì)入造渣期的石英溶劑量。3， 在石英和底渣的混合過(guò)程中，要注意安全，以防石英潮濕放炮傷人。5.2.4 轉(zhuǎn)爐底渣的控制所謂轉(zhuǎn)爐底渣就是粗銅熔體表面上浮有一層渣，這種渣稱作底渣，主要由殘極留在白銅锍中的鐵會(huì)在造銅期繼續(xù)氧化造渣，以及造渣期未放凈的渣所組成。底渣中的銅主要以Cu2O形態(tài)存在，底渣中的鐵約有一半是磁性氧化鐵，由于氧化鐵的熔點(diǎn)高，使得底渣并不容易在造渣期渣化，久而久之，由于底渣的積蓄，而沉積在爐底，造成爐底上漲，爐膛有效容積減小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使吹煉中熔體大量噴濺，無(wú)法進(jìn)行正常的吹煉作業(yè)，因平時(shí)作業(yè)要求控制好底渣量。5.

53、2.5 排渣操作轉(zhuǎn)爐放渣作業(yè)要求盡可能的把造渣期所造好的渣排出爐口，避免大量的白銅锍混入渣包，即減少白銅锍的返渣量。放渣操作要注意一下幾點(diǎn)：1 ， 放渣前，要求下?tīng)t口寬且平，避免放渣時(shí)，渣流分層或分股。2， 爐前放號(hào)渣包子，渣包內(nèi)無(wú)異物，放渣不要放得太滿。3 ， 爐前用試渣板判別渣和白锍時(shí)，要求試渣板伸到瀑布的中下層，觀察試渣板上面的熔體狀態(tài)，正常渣流面平整無(wú)氣泡孔，而當(dāng)渣中混入了白锍銅時(shí)，白锍銅中的硫接觸到空氣中的氧氣，會(huì)生產(chǎn)在試渣板渣流面上形成大量的氣泡孔，且伴有刺激味道的煙氣產(chǎn)生。 4， 渣層自然是浮在白锍銅上面，當(dāng)爐子的傾轉(zhuǎn)角度取得過(guò)大時(shí)，白锍銅將混入渣中流出，因而當(dāng)臨近放渣終止時(shí)，要

54、小角度的傾轉(zhuǎn)爐子，緩慢的放渣。5.3 其他吹煉爐5.3.1 閃速爐吹煉 早在1969午，奧托昆普研究中心在半工業(yè)試驗(yàn)閃速吹煉爐中，第一次生產(chǎn)出了粗銅。以后的擴(kuò)大研究一直在進(jìn)行。1995年6月，年處理1 000kt銅精礦的美國(guó)Utah冶煉廠閃速熔煉一閃速吹煉投產(chǎn)。由于采用了這種工藝，該廠成為了世界上最清潔的冶煉廠。全廠硫的捕收率達(dá)99.9%。S02的逸散率小于2O kg/(tCu)。制酸尾氣SOz濃度為5070ppm。噸銅能耗只有原工藝的25%。如果銅锍品位適中，吹煉過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自熱。耗水量減少3/4；Utah冶煉廠的加料速率可達(dá)82t/h，最大日處理銅锍能力可達(dá)1 800t/d。雖然閃速吹煉系統(tǒng)需要將銅锍水淬、干燥、磨細(xì)等附屬設(shè)施，但由于取消了轉(zhuǎn)爐、吊運(yùn)系統(tǒng)、鋼包等設(shè)備和與之配套的煙氣冷卻、凈化及制酸系統(tǒng)，所以在粗銅產(chǎn)量一定的情況下，閃速吹煉爐比P-S轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)的規(guī)模要小得多，因此基建投資較轉(zhuǎn)爐