銅冶金生產(chǎn)技術(shù) 8.其他熔煉方法

8.其他煉銅方法8.1概述現(xiàn)代銅冶金中應(yīng)用較廣和具有典型意義的熔煉方法外,還有一些在銅熔煉中占有一定地位的其他方法，如日本的三菱法、智利的特尼恩特法、瑞典的卡爾多（氧氣斜吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐）法、俄羅斯的瓦紐柯夫法、德國(guó)的旋渦頂吹熔煉法以及加拿大國(guó)際鎳公司的氧氣頂吹氮?dú)獾撞繑嚢璺?。這些方法有的是在原有煉銅設(shè)備上進(jìn)行改造而成的，有的是從煉鋼或其他金屬冶煉設(shè)備移植改造而來(lái)的，它們各具特色，從不同方面和不同程度滿足了現(xiàn)代煉銅工業(yè)對(duì)能源效率、環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)規(guī)模、處理復(fù)雜礦的能力、綜合回收水平、勞動(dòng)力需求以及投資等方面的需要。28.2瓦紐柯夫熔煉法

瓦紐科夫法是前蘇聯(lián)冶金學(xué)家A.B.瓦紐科夫發(fā)明的一種熔煉方法。自1982年投入生產(chǎn)以來(lái)，有了很大發(fā)展。到1987年在巴爾喀什、諾里爾斯克和烏拉爾煉銅廠分別建成了48m2的瓦紐科夫爐。瓦紐科夫法與其它熔煉方法的最大差別是將富氧空氣吹入渣層，從而保證爐料在渣層中迅速熔化，而且為爐渣與冰銅的分離創(chuàng)造了良好的條件。38.2.1

瓦紐科夫爐簡(jiǎn)圖

8.2.3瓦紐柯夫法的基本原理與工藝過(guò)程

爐料從爐頂連續(xù)地加到熔融的爐渣中，從浸沒(méi)在渣層中部的風(fēng)口向渣層內(nèi)鼓入的富氧空氣劇烈地?cái)噭?dòng)風(fēng)口上方的熔體，迅速地完成硫化物的熔化、氧化和造渣，同時(shí)使熔池溫度上升到1300～1350℃，熔劑與難熔組分在攪動(dòng)的高溫爐渣中溶解，生成的銅锍小珠在熔體攪動(dòng)時(shí)相互碰撞而凝聚長(zhǎng)大，與爐渣同時(shí)向下沉降到風(fēng)口下方的平靜區(qū)內(nèi)。在沉降過(guò)程中爐渣被下降速度更快的銅锍所洗滌，最后形成下部的銅锍層和上部的渣層。爐渣在向出渣口流動(dòng)過(guò)程中得以貧化，然后經(jīng)爐渣虹吸池連續(xù)排出。銅锍與爐渣逆向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)銅锍虹吸池排出。5表8－1瓦紐科夫法的主要生產(chǎn)指標(biāo)指標(biāo)數(shù)量床能率/(t·m-2·d-1)鼓風(fēng)中ψ(O2)/%標(biāo)準(zhǔn)燃料總耗/(Kg·t-1)爐料耗氧/(Nm3·t-1)煙氣中ψ(SO2)/%渣中ω(Cu)/%銅回收率/%60~7060~707~29130~19025~400.55~0.6598

8.3特尼恩特熔煉法

8.3.1概述特尼恩特轉(zhuǎn)爐熔煉技術(shù)是由智利國(guó)家銅公司特尼恩特分公司的Caletones冶煉廠開發(fā)出的一種強(qiáng)化熔煉技術(shù)。8.3.2特尼恩特爐的結(jié)構(gòu)

8.3.3特尼恩特熔煉工藝

采取了提高干精礦比例和富氧濃度的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)自熱熔煉，這就是目前的特尼恩特“浸沒(méi)噴射熔煉”技術(shù)，將深度干燥的精礦粉從特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)口連續(xù)噴入爐內(nèi)，依靠硫化物氧化反應(yīng)的熱來(lái)進(jìn)行熔煉。擺脫了早先需要熱熔锍做底料的辦法，關(guān)閉了反射爐，成為一種完全新的自熱熔煉工藝

8.3.4經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

8.4三菱熔煉法

8.4.1概述三菱法是日本三菱金屬公司發(fā)明的多爐連續(xù)煉銅法。目前日本的直島冶煉廠和加拿大的梯明斯冶煉廠采用此法生產(chǎn)粗銅。該法屬于熔池熔煉，但它采用的是頂吹，吹煉渣采用的鐵酸鈣渣系。熔煉過(guò)程是在連續(xù)的三個(gè)爐子內(nèi)完成的，產(chǎn)生的SO2煙氣濃度為15~16%。8.4.2工藝流程8.4.3三菱法的工藝過(guò)程及特點(diǎn)

進(jìn)入三菱熔煉爐的爐料包括：干精礦、干的吹煉水淬渣、返回的煙塵和進(jìn)廠前已破碎好的含水2%的石灰石、石英石。首先各種銅精礦要在料場(chǎng)混合均勻，在干燥窯中干燥到含水1%以下并破碎，然后將各種爐料分別輸送到熔煉爐爐頂?shù)牧蟼}(cāng)中，再由富氧空氣通過(guò)幾根噴槍直接把爐料吹入熔體中。

銅锍和爐渣通過(guò)溜槽溢流到貧化電爐中。貧化電爐設(shè)有三到六根碳質(zhì)電極，爐頂裝有焦粉倉(cāng)和返料倉(cāng)。往電爐加入還原劑和黃鐵礦，使渣含銅降到0.5%～0.6%。爐渣在爐內(nèi)平均停留1h后由溢流口連續(xù)排出，經(jīng)水淬后棄去。貧化電爐內(nèi)的銅锍經(jīng)虹吸道和天然氣加熱的溜槽進(jìn)入吹煉爐。

吹煉爐的爐料包括銅锍、石灰石、磨碎的返料。銅锍通過(guò)溜槽溢流到吹煉爐中，固體爐料的加料方式與熔煉爐相同。在不加過(guò)多冷料的情況下，吹煉過(guò)程可以保持熱平衡，無(wú)需補(bǔ)加燃料和吹氧量。

三菱法是目前世界上唯一比較成熟的連續(xù)煉銅法。由于三臺(tái)爐子彼此相連，互相制約，設(shè)備不便靈活控制，一旦某一處失調(diào)，就容易發(fā)生生產(chǎn)混亂，這仍然是它的缺陷所在。此外，爐子腐蝕嚴(yán)重和耐火材料消耗大的問(wèn)題還需進(jìn)一步解決。

三菱工藝的另一個(gè)重要特征是采用頂吹（噴料）噴槍，從而在獲得較高反應(yīng)速率的同時(shí)有較低的煙塵率。合理地控制鼓風(fēng)速率和噴槍口位置，可以延長(zhǎng)熔池襯磚的壽命。8.5卡爾多爐熔煉

8.5.1概述

卡爾多爐亦即氧氣頂吹旋轉(zhuǎn)爐，其工藝稱做TBRC法，1957年由瑞典的BoKalling教授與該國(guó)的Domnarvet鋼廠共同開發(fā)出用于處理高磷高硫生鐵和廢鋼的這種轉(zhuǎn)爐，取名為卡爾多爐。

卡爾多爐熔煉是間斷操作的，具有對(duì)原料的變化適應(yīng)快的特點(diǎn)。該方法的最大特點(diǎn)是能夠處理各種原料，包括復(fù)雜銅精礦、氧化礦、各種品位的二次原料、煙灰、浸出渣、廢8.5.2卡爾多爐的結(jié)構(gòu)與工藝

1、爐子結(jié)構(gòu)

1、煙道；水冷加料管；3、水冷氧氣－天然氣噴槍4、煙罩；5、托輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；6、輪箍；止推輪2、卡爾多爐熔煉工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

卡爾多爐由于自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不斷地更新著熔體-爐氣-固體的接觸表面，又使用工業(yè)氧氣，因而具有相當(dāng)良好的傳質(zhì)傳熱的條件，能夠獲得比固定式爐子范圍寬得多的溫度，非常適合處理各種不同溫度需要與要求的原料。

采用卡爾多爐可以將精礦一直吹煉成白锍或粗銅。吹煉過(guò)程中，為了避免吹煉渣含銅過(guò)高，當(dāng)銅锍含Cu達(dá)到65%時(shí)排一次渣，再吹煉。除渣后吹煉操作簡(jiǎn)單，氧的利用率高。

3、卡爾多爐熔煉技術(shù)評(píng)述

卡爾多爐熔煉作為一種強(qiáng)化熔煉方法，有其獨(dú)到之處：

1）由于使用工業(yè)純氧以及同時(shí)運(yùn)用氧油槍，因而爐子的溫度容易調(diào)節(jié)，溫度范圍大，從熔煉高鎳銅精礦時(shí)脫鎳需要的1100℃左右低溫，可以到吹煉金屬鎳所需要的1700℃下的高溫。

2）具有良好的傳熱和傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)條件，有利于加快物料的熔化和氣-固-液相間反應(yīng)速率。

3）借助油槍氧槍容易控制熔煉過(guò)程中爐氣的氧勢(shì)。根據(jù)不同熔煉階段的需要，可以有不同的氧勢(shì)或還原勢(shì)。

4）由于爐子的爐氣量少、爐體容積緊湊，因而散熱量小，熱效率高，在使用純氧吹煉的條件下，熱效率可達(dá)60%或更高。

5）雖然須有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在高溫下工作的機(jī)電裝置，但仍然有較高的作業(yè)率。因?yàn)闋t體體積小，拆卸容易，更換方便，一般設(shè)有備用爐體，所以修爐方便，不費(fèi)時(shí)，用吊車更換一個(gè)經(jīng)過(guò)烘烤的備用爐體即可，作業(yè)率可達(dá)95%左右。

卡爾多爐的缺點(diǎn)是間歇作業(yè)，操作頻繁，煙氣量和煙氣成分呈周期性變化，爐子壽命較短，設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)較高。

8.6氧氣頂吹熔煉

8.6.1概述

氧氣頂吹熔煉，基本上是把氧氣頂吹煉鋼方式運(yùn)用到銅熔煉工藝中來(lái)的一種熔池熔煉形式。爐子形狀與澳斯麥特爐很相像，不同的是噴槍。由圓錐形爐頂插入的噴槍末端距離熔池面0.7～1.0m，依靠壓力為0.8～1MPa的高速氧氣流噴射沖擊入熔體中，形成熔池的激烈攪動(dòng)，由爐頂加入的爐料被攪動(dòng)形成的氣-液混合流迅速吞融，進(jìn)行很快的冶金物理化學(xué)過(guò)程。

與其他熔池熔煉技術(shù)相比，氧氣頂吹熔煉具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1）熔煉過(guò)程中的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速度快，處理量大。

2）利用工業(yè)氧氣吹煉，煙氣量小，煙氣帶走的熱量少，爐子熱損失小，自熱程度高（氧化反應(yīng)熱與造渣熱占總熱收入的60%）。

3）由于采用工業(yè)氧氣熔煉，因而煙氣中SO2濃度高，且連