一種高富氧雙側吹熔池煉銅裝置及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于銅冶煉設備與工藝技術領域，特別涉及一種從銅礦石中提取銅金屬產出冰銅的熔煉裝置及其操作方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來富氧側吹工藝憑借其投資小、物料適應性強等優點在國內銅冶煉領域得到廣泛應用，采用富氧側吹工藝的銅冶煉企業已經達到十幾家。富氧側吹煉銅工藝所使用的裝備主要是富氧側吹爐及其附屬設施，其中富氧側吹爐是由利用耐火材料砌筑而成的爐缸和帶有銅水套的爐體組成。富氧空氣直接吹入熔煉渣層，物料從爐頂投入，在渣層內與氧氣完成造渣反應，利用富氧空氣的強烈攪拌完成傳質傳熱過程。冰銅和熔煉渣在爐缸內經初步分離后，分別進入爐體兩端的熔煉渣室和冰銅室，然后再分別從爐體兩端放出。
[0003]富氧側吹煉銅工藝存在的問題是，其配備的冰銅吹煉裝置為PS轉爐，PS轉爐屬于周期性生產設備，而富氧側吹煉銅工藝為連續性生產，為此需要增設一個單獨的冰銅存放容器，如保溫電爐等，這樣勢必會造成生產成本增加，占地面積增大；渣和冰銅從爐體兩端放出造成大量熱損失；熔煉渣和冰銅放出過程中產生大量的外溢煙氣，造成環境污染，工人操作環境差；由于爐體采用銅水套，導致熱量損失增加，燃料使用量較底吹爐偏高。

【發明內容】

[0004]針對富氧側吹爐工藝存在上述問題，本申請提供一種具有操作簡單、勞動強度低、空間利用率高、自熱程度高、渣含銅低、生產成本低等優點的銅冶煉熔煉裝置。
[0005]為實現上述目的，研宄人員所設計的高富氧雙側吹熔池煉銅裝置采用大容積的爐缸存放冰銅，熔煉渣和冰銅從爐體一端放出以減少熱量損失，將熔煉渣包和冰銅包存放在半封閉的包房內，并在包房內增設吸煙罩，將集散煙氣回收。
[0006]所設計的熔煉爐由熔煉爐基礎、爐缸、爐體構成。最底部為熔煉爐基礎，由混凝土砌筑而成，在熔煉爐基礎上是由耐火材料砌筑而成的爐缸，爐缸采用圓弧型底面砌筑方法，爐缸沿恪煉爐前端長度方向有一定長度的延伸并向上凸起一定高度形成了爐缸延伸部分。爐體座于爐缸之上，由六層共幾十塊水套搭建而成，主要分為爐臺水套、一層水套、二層水套、三層水套、四層水套和爐頂水套，每一塊水套都有單獨的水冷管路，其中爐體水套、一層水套、二層水套、三層水套為銅水套，并直接與熔體接觸；四層水套為鐵水套，與爐內熔體接觸的側襯設置有耐火磚，爐頂水套為鐵水套，且與爐內煙氣接觸的側襯設置有搗打料。爐臺水套壓在爐缸上，水平放置，爐體前后兩端面的一至四層水套全部豎直放置；爐體左右兩側面一層水套和四層水套為豎直放置，二層水套、三層水套逐步向外側傾斜，傾斜角在30?45°之間。在爐體左右兩側一層水套上各設有13個一次風口，一次風嘴安裝在一次風口內，一次風嘴外部和彈子閥連接，富氧空氣經過彈子閥進入并從一次風嘴噴入到熔煉爐內。在爐體左、右兩側傾斜的第三層銅水套上各設有6個二次風口，在爐體頂部的前側留有上升煙道接入口，爐頂頂部的其余部位全部被爐頂水套覆蓋，爐頂水套上設有加料口、三次風口。在爐缸延伸部分的向上一定高度的中上部處設有熔煉渣口、在爐缸延伸部分的下部并與熔煉渣口同側處設有冰銅口，在爐缸延伸部分的頂部處設有電極，電極底部插入爐缸內的熔煉渣中，電極通過銅母線連接到外界電網。在爐缸延伸部分的開有熔煉渣口一側且略高于熔煉渣口的位置處設有安全口。
[0007]所設計的熔煉渣溜槽固定在熔煉渣口處，換向溜槽與熔煉渣溜槽向連通，換向溜槽裝有中間軸，溜槽可繞中間軸左右翻轉，通過調整換向溜槽的翻轉，調整熔煉渣流出方向，控制熔煉渣流入位于指定熔煉渣包房內的熔煉渣包中，熔煉渣包房內鋪設道軌，道軌上設有熔煉渣軌道車，通過熔煉渣軌道車將熔煉渣包運出或運入熔煉渣包房。
[0008]所設計的冰銅口設置在爐缸延伸部分底部，冰銅直接放出，冰銅由冰銅口放出后，通過冰銅溜槽流入冰銅包房內的冰銅包中，冰銅包房內鋪設道軌，道軌上設有冰銅包軌道車，通過冰銅軌道車將冰銅包運出或運入冰銅包房。
[0009]所設計的冰銅包房內、熔煉渣包房內以及熔煉渣溜槽、冰銅溜槽和換向溜槽上方均設有吸煙罩，在冰銅和熔煉渣流入冰銅包和熔煉渣包過程中以及流入冰銅包和熔煉渣包后產出的集散煙氣，通過吸煙罩進行回收。
[0010]本技術設計發明具有如下特征；
[0011](I)自熱程度高。富氧空氣中富氧濃度達80?85%，提高了富氧空氣中有用氣體含量，降低了煙氣量，減少了由煙氣帶走的熱量，熔煉渣和冰銅從同一側放出，減少了熱損失。燃料使用普通塊煤，投入物料中燃料與銅精礦比例為2%?2.5%，投入燃料量較少。
[0012](2)占地面積小。熔煉渣和冰銅從同一側放出，降低了熔煉爐的占地面積，同時冰銅直接存放在熔煉爐內，無需增設其它臨時存放冰銅容器，熔煉爐自身可以滿足轉爐周期性生產需求，使廠房空間利用率大幅度提高，減少了熔煉廠房固定資產投資，生產成本大幅降低。
[0013](3)溶劑使用量小。產出的熔煉渣采用高鐵低硅渣型，熔煉渣中Fe與S12質量之比為1.6?1.8，熔煉爐產出熔煉渣與轉爐產出粗銅重量比僅為2.5?2.8%，而其他富氧側吹爐熔煉渣中Fe與S12質量之比為1.1?1.2，熔煉爐產出熔煉渣與轉爐產出粗銅重量比為3.2?3.5%，熔煉渣產量大幅減少。需要投入石英石數量大幅度降低，無需加入石灰石，生產成本得到有效控制。
[0014](4)勞動強度低。熔煉渣連續流出，只需通過調整換向溜槽即可以調整熔煉渣流向，從而實現了熔煉渣連續放出，冰銅存放在熔煉爐內，放出后直接進入PS轉爐，避免了冰銅二次放出，使工人的勞動強度大幅降低。
[0015](5)無環境污染。冰銅包房、熔煉渣包房、冰銅溜槽、熔煉渣溜槽、換向溜槽上方都設有吸煙罩，避免了煙氣外溢現象的發生，生產過程中產出的集散煙氣得到了有效的治理，做到了無煙生產。
[0016](6)生產成本低。燃料使用量低；采用高鐵低硅渣型，溶劑使用量低；無需冰銅臨時存放設施，生產運行費用降低。
[0017](7)S02&度高。采用高濃度富氧熔煉，產出SO2濃度達30%以上，有利于后續的三轉三吸制酸工藝生產。
[0018](8)生產效率高。富氧濃度高，反應強度大，反應進行速度快。富氧空氣直接吹入渣層，對熔煉渣進行強力攪拌，物料在渣層進行良好的傳質、傳熱過程，單位容積的生產能力可達到80t/d.m2。
[0019](9)渣含銅低。爐缸較深，使爐內熔煉渣和冰銅具有較長的沉淀分離時間，熔煉渣中銅金屬殘余可以得到有效控制，熔煉渣含銅可控制在0.65%以下。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的高富氧雙側吹熔池煉銅爐裝置平面布置圖。
[0021]圖2是本發明的熔煉爐沿長度方向的垂直剖視圖。
[0022]圖3是本發明的熔煉爐側視圖。
[0023]在附圖中:001為熔煉爐，002為爐缸，003為熔煉渣溜槽，004為冰銅溜槽，005為換向溜槽，006為熔煉渣包房，007為冰銅包房，008為冰銅軌道車，009為冰銅包，010為熔煉渣包，011為道軌，012為熔煉渣軌道車，013為上料皮帶，014為吸煙罩；101為熔煉爐基礎，102為爐體，103為爐臺水套，104為一次風口，105為一層水套，106為二層水套，107為三層水套，108為四層水套，109為爐頂水套，110為加料口，111為三次風口，112為上升煙道接入口，113為二次風口，114為一次風嘴，115為彈子閥，116為鋼立柱，117為調節桿；201為電極，202為熔煉渣口，203為冰銅口，204為安全口。
【具體實施方式】
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，本項發明設計出一種高富氧雙側吹熔池煉銅裝置，該裝置主要由熔煉爐001、爐缸002、熔煉渣溜槽003、冰銅溜槽004、換向溜槽005、熔煉渣包房006、冰銅包房007、冰銅軌道車008、冰銅包009、熔煉渣包010、道軌011、熔煉渣軌道車012、上料皮帶013、吸煙罩014、熔煉爐基礎101、爐體102、爐臺水套103、一次風口 104、一層水套105、二層水套106、三層水套107、四層水套108、爐頂水套109、加料口 110、三次風口 111、上升煙道接入口 112、二次風口 113、一次風嘴114、彈子閥115、鋼立柱116、調節桿117、電極201、熔煉渣口 202、冰銅口 203和安全口 204組成。其中，熔煉爐001最底部是由混凝土砌筑而成的熔煉爐基礎101，在熔煉爐基礎101上是由耐火材料砌筑而成的爐缸002。爐缸002采用楔形磚砌筑為呈圓弧型，爐缸002在熔煉爐001前端沿其長度方向延伸約熔煉爐總長度的1/3?1/4，形成了爐缸002的延伸部分，且爐缸002的延伸部分向上高出熔煉爐001高度的1/3形成一定空間。爐體102位于爐缸002之上，由六層共幾十塊銅水套分層搭建而成，自下而上分別安裝有爐臺水套103、一層水套105、二層水套106、三層水套107、四層水套108和爐頂水套109，每一塊水套都有單獨的水冷管路。其中，爐臺水套103、一層水套105、二層水套106、三層水套107為銅水套，銅水套直接與爐內熔體接觸，無須任何內襯耐火材料，避免熔體沖刷而造成的耐火材料消耗，并利用爐渣在水套表面掛渣，形成一層保護膜，避免銅水套受熔體沖刷而損壞；四層水套108為鐵水套，且其鐵水套與爐內熔體接觸的側襯設置有耐火磚，可降低熱損失，爐頂水套109為鐵水套，且其鐵水套與爐內煙氣接觸的側襯設置有搗打料。爐臺水套103壓在爐缸002上，水平放置，防止爐缸002內耐火材料脫落，爐體102前后兩端面水套全部豎直放置。爐體102左右兩側面一層水套105、四層水套108為豎直放置，二層水套106和三層水套107均需向外側傾斜，傾斜角在30°?45°之間，使熔煉爐001上部空間逐步擴大，降低煙氣速度，進而降低煙塵產量。在爐體102左右兩側一層水套105上設有13個一次風口 104，一次風嘴114安裝在一次風口104內，一次風嘴114外部和彈子閥115連接，富氧空氣從一次風嘴114噴入熔煉爐OOl內，在使用過程中，根據入爐風量及壓力進行開、關調整。在爐體102左、右兩側第三層銅水套107上各安有6個二次風口 113，用于燃燒在熔煉過程中產生的單體硫，通過調整二次風口113開、關情況，調整二次風量，從而調整煙氣中氧氣