年处理5万吨粗铜火法精炼工艺及反射炉设计 改38mm- 副本

年处理5万吨粗铜火法精炼工艺及反射炉设计

所属院系：材料科学与工程 专业班级：冶金工程0901 学 生：孙立国 指导教师：李明照 教授

2013年6月

摘 要

铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前就开始冶炼并使用，历史上

曾创造灿烂的青铜文化。在史前时代，人们开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、工具和其它器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜具有许多优良的性能，不但为人类社会进步作出了不可磨灭的贡献，且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。铜既是一个古老的金属，又是一个充满生机和活力的现代工程材料。铜以品种繁多的金属、合金和化合物形式被人们利用，已深深地渗入了生产和生活的各个方面，成为人类21世纪飞速发展不可缺少的重要金属。

本文详细综述了火法炼铜过程中各种熔炼冰铜的方法、冰铜吹炼、粗铜精炼、火法精铜电解精炼的工艺技术及湿法炼铜的工艺技术。并分析了火法和湿法炼铜工艺在我国的发展趋势及我国铜冶炼状况，对火法和湿法两种工艺技术进行了比较，对各自的优缺点进行了分析，为选择合理的铜冶炼工艺提供理论基础。

粗铜精炼是铜冶炼工艺中的主要工序之一，其产品质量直接影响电解精炼过程的进行。本文对年处理5万吨粗铜的反射炉进行了设计，其内容主要包括炉型、炉子基本尺寸及炉膛空间大小的选择与计算；选用目前较为普遍使用的重油作为主要燃料，并基于此进行燃料燃烧热值的计算，炉子热平衡计算及燃料消耗量的计算，通过衡算确定了燃料的理论消耗量；在此基础上完成对炉砌体各部分如炉顶、炉墙、炉底、炉门、扒渣口、放铜口等各部分的设计，以及炉子主要附属设备的设计。

关键词 粗铜；火法精炼；反射炉；热平衡。

I

ABSTRACT

Copper is one of the earliest metals human has found,.three thousands years ago, people began to smelt and use copper, and created the great Bronze culture. In ancient times, people started to open-pit mining from copper ore, acquired copper been made into weapon,tools,and other containers. The using of copper make a huge influence to the human civilization. Copper has many excellent properties, this metal make an indelible contribution to the advance of human society, and also been exploited new use along with the development of human civilization. Copper is an ancient metal, but is also a modern engineering material that full of vigor and vitality. Copper has been widely used as different forms like metal, alloy, compounds, and so on, and become the indispensable, rapid developing metal in 21 century.

This paper summarizes the various methods of thermal copper smelting matte, matte blowing, blister copper refining, fire refined copper, electrolytic refining and the hydrometallurgical way of copper metallurgy. In this paper, we analyzed both Pyrometallurgical and hydrometallurgical methods in our country, and compared those two ways in different aspect ,summarized both advantages and disadvantages. All this processes provides a reasonable theoretical basis for copper smelting industry.

Blister copper refining is one of main process of copper metallurgy, the quality of former refining process can directly affect the electrolytic refining later. This paper mainly introduced the design of a copper reverberatory furnace that receive and smelt 50,000 tons of blister copper, including the choosing furnace type, determining the size of furnace and its inner space. Then we select commonly used fuel-heavy oil as the main fuel for this furnace, On this basis, we calculated Heat of combustion of fuel, Heat balance and fuel Consumption of the whole system. After that, we finished the design of masonry structure of the different parts of the furnace like roof, wall, bottom, door, cinder mouth, put copper ports, and other major ancillary equipment.

KEY WORDS :Matte；Pyrometallurgical refining；Reverberatory furnace；Thermal equilibrium；

II

年处理5万吨粗铜火法精炼工艺及反射炉设计 ........................................................................................ 1 摘 要 ........................................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................................................... II 第一章 文献综述 .......................................................................................................................................... 1

1.1 铜的性质及用途 ............................................................................................................................. 1 1.2 铜的主要化合物及性质 ................................................................................................................. 2 1.3 炼铜原料 ......................................................................................................................................... 2 1.4 铜的生产方法 ................................................................................................................................. 3

1.4.1 火法炼铜 .............................................................................................................................. 3 1.4.2 湿法炼铜 .............................................................................................................................. 3 1.5 我国铜冶炼工业的发展现状 ......................................................................................................... 4 1.6 国际铜冶炼工业的发展现状 ......................................................................................................... 4 1.7 论文选题的目的及意义 ................................................................................................................. 4 第二章 铜的火法冶炼工艺 .......................................................................................................................... 5

2.1 造锍熔炼 ......................................................................................................................................... 6

2.1.1 反射炉熔炼冰铜 .................................................................................................................. 7 2.1.2 密闭鼓风炉熔炼冰铜 .......................................................................................................... 8 2.1.3 电炉熔炼冰铜 ...................................................................................................................... 9 2.1.4 铜精矿的闪速熔炼 ............................................................................................................ 10 2.2 冰铜吹炼 ..................................................................................................................................... 12 2.3 粗铜精炼 ....................................................................................................................................... 13

2.3.1 火法精炼 ............................................................................................................................ 13 2.3.2 电解精炼 ............................................................................................................................ 14

第三章 粗铜精炼反射炉的设计和计算 .................................................................................................... 16

3.1 概述 ............................................................................................................................................... 16 3.2 反射炉设计 ................................................................................................................................... 16

3.2.1 炉型的确定 ........................................................................................................................ 16 3.2.2 反射炉结构 ........................................................................................................................ 17 3.2.3 炉子装料量的计算 ............................................................................................................ 19 3.3 炉子主要尺寸的计算 ................................................................................................................... 19

3.3.1 炉床面积 ............................................................................................................................ 19 3.3.2 长度与宽度 ........................................................................................................................ 20 3.3.3 炉膛高度 ............................................................................................................................ 20 3.4 反射炉的燃料与热传递 ............................................................................................................... 21

3.4.1重油低发热量 ..................................................................................................................... 22 3.4.2空气需要量 ......................................................................................................................... 22 3.4.3燃料燃烧生成的产物（烟气成分） ................................................................................. 22 3.4.5燃烧温度计算 ..................................................................................................................... 23 3.5 炉子热平衡计算 ........................................................................................................................... 24

3.5.1 热收入 ................................................................................................................................ 24 3.5.2 热支出 ................................................................................................................................ 25 3.6 最终热平衡燃料消耗量的核算 ................................................................................................... 27

III

3.6.1 热收入 ................................................................................................................................ 27

3.6.2 热支出 ................................................................................................................................ 27 3.7 主要结构参数及工作指标的验算 ............................................................................................... 29

3.7.1燃烧空间燃烧热效率（qv） ........................................................................................... 29

3.7.2炉气流速验算 ..................................................................................................................... 30 3.7.3 床能率 ................................................................................................................................ 30 3.7.4 燃料消耗 ............................................................................................................................ 31 3.8 炉砌体的设计 ............................................................................................................................... 31

3.8.1 炉顶 .................................................................................................................................... 31 3.8.2炉墙 ..................................................................................................................................... 32 3.8.3炉底 ..................................................................................................................................... 32 3.8.4炉门 ..................................................................................................................................... 33 3.8.5扒渣口 ................................................................................................................................. 33 3.8.6放铜口 ................................................................................................................................. 33 3.9 炉子主要附属设备的设计 ........................................................................................................... 34

3.9.1燃油烧嘴 ............................................................................................................................. 34 3.9.2换热器 ................................................................................................................................. 34

第四章 结论 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ...................................................................................................................................................... 36 致 谢 ...................................................................................................................................................... 38 外文文献 ...................................................................................................................................................... 39 译文.............................................................................................................................................................. 49

IV

第一章 文献综述

1.1 铜的性质及用途

铜的物理性质

铜属于重有色金属，密度为8.89g/cm3，熔点1083℃，沸点2567℃，纯净的铜是紫红色金属，故又称紫铜。

铜的导电性与导热性都仅次于银，如果以银的导电性和导热性为100％，则铜分别为93%和73.2%。铜的导电性受杂质的影响较大，例如砷含量为0.0013%时，可使其导电率降低1%。

固体铜具有良好的延展性，可拉成0.0799㎜的细丝，或加工成0.0799㎜的薄片。液态铜能溶解氧气、氢气等气体，因此在精炼铜在铸锭之前，要脱除溶解的气体，否则铜锭会有气孔，影响铸件的性能。

铜与其他金属的互溶性好，因此铜有很多合金。最常见的合金有黄铜、青铜和白铜，它们分别是铜与锌、锡、镍的合金。除二元合金外，铜还有多座多元合金，如铝青铜等。

铜的化学性质

铜是元素周期表中第一副族的元素，原子量为63.54。铜有两种不同的化合价——一价和二价。一价的化合物在高温中稳定，而二价的则相反。

铜在干燥的空气中不氧化，在温度高于185℃时开始氧化，温度低于350℃时生产红色的氧化亚铜Cu2O，高于350℃时生成黑色氧化铜CuO。在潮湿的空气中铜被氧化，其表面逐渐覆盖一层绿色的碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3 俗称“铜绿”。

铜与硫化合生成硫化亚铜Cu2S和硫化铜CuS。

在电化学次序表中，铜位于氢的后面，因此铜不溶于稀酸和盐酸，但能溶于硝酸、王水和加热的的浓硫酸中；有空气存在时，也能溶于盐酸、稀硫酸和氨水中。

铜的用途

铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。

铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器，开关以及印刷线路板的制造中。 在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。

在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。

在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产300万发子弹，需用铜13-14吨。

在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。

自20世纪50年代以来，人们还发现铜有非常好的医学用途。20世纪70年代，中国医学发明家刘同庆、刘同乐研究发现，铜元素具有极强的抗癌功能，并成功研制出相应的抗癌药物“克癌症7851”，在临床上获得成功。后来，墨西哥科学家也发现铜有

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抗癌功能。新世纪，英国研究人员又发现，铜元素有很强的杀菌作用。相信不久的将来，铜元素将为提高人类健康水平做出巨大贡献。

1.2 铜的主要化合物及性质

（1）氢氧化铜和氧化铜

>1273K

4CuO==Cu2O+O2↑ 353K

Cu(OH)2=加热=CuO+H2O

Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O Cu2+ + 2OH- =Cu(OH)2↓ （2）硫酸铜

（a）硫酸铜俗名胆矾或蓝矾,其水溶液呈蓝色 （b）硫酸铜的制备 加热

Cu+2H2SO4(浓)====CuSO4+SO2↑+2H2O

加热

2Cu+2H2SO4(稀)+O2====2CuSO4+2H2O （c) 硫酸铜的加热

无水硫酸铜加热到923K时,分解成CuO CuSO4==加热==CuO+SO3↑ 或者

2CuSO4==加热==2CuO+2SO2↑+O2↑ (3)硫化铜

Cu2++H2S=CuS+2H+ 加热

3CuS+2NO3-+8H+==3Cu2++2NO+3S+4H2O 2CuS+10CN-==2[Cu(CN-)4]3-+2S2-+(CN)2 (4)铜的配合物

（a）配阳离子：[Cu(NH3)4]2+ （b）配阴离子：[Cu(OH)4]2-

（c）配阳离子：[Cu(NH3)2]

1.3 炼铜原料

炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类：

（1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)等。 （2）氧化矿，如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)等。

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（3）自然铜。铜矿石中铜的含量在1％左右（0.5％～3％）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8％～35％）的精矿砂。

1.4 铜的生产方法

铜冶金技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%，现代湿法冶炼的技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。在我国，湿法生产铜比例约占5%，有待进一步发展。

1.4.1 火法炼铜

火法炼铜，是指通过熔融、冶炼和电解精炼生产出阴极铜，也称电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。

除了铜精矿之外,废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50％左右),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90％以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。

1.4.2 湿法炼铜

湿法炼铜主要用来处理氧化铜矿。氧化铜矿一般不易用选矿方法富集，而多用稀硫酸直接浸出，然后用萃取——电积法提取金属铜。

火法和湿法两种工艺的特点 比较火法和湿法两种铜的生产工艺，有如下特点： （1）后者的冶炼设备更简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。 （2）后者有局限性，受制于矿石的品位及类型。 （3）前者的成本要比后者高。

可见，湿法冶炼技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，短期内增加了社会供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格有拉动作用。

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1.5 我国铜冶炼工业的发展现状

我国探明的铜资源储量为6752.17 万吨，储量主要分布在江西、云南、湖北、西藏、甘肃、安徽、山西、黑龙江8 省。2000 年以来，我国自产铜精矿含铜量徘徊在56-65 万吨。2005 年铜精矿产量(含铜量)65.1 万吨。

铜的生产 我国虽然铜资源贫乏，但却是世界主要的精炼铜生产国之一。2005 年阴极铜产量达258.3 万吨，占世界总产量的15.57%，仅次于智利。

铜的消费 自1990 年代以来，我国铜的消费进入一个迅速发展时期，这与我国的经济建设和改革开放有很大关系。我国经济的高速发展和大规模的基础建设是促进铜消费快速增长的主要原因。而发达国家制造业向中国等发展中国家转移的战略也是我国铜消费增长的重要因素。

在过去的10 年中，中国的电铜消费占世界消费量的比例得到了大幅增长。该比例从1990 年的7%(73.4 万t)上升到1995 年的11%;2005 年中国精铜消费366.5 万吨，占全球铜消费总量的比例达到21.6%。

国内铜消费结构：电力53%、电子6%、交通运输9%、建筑2%、空调10%、冰箱2%，其他18%。

铜的进出口 我国是个铜资源短缺的国家,国产铜精矿自给率由1995 年的80%下降到2003 年的40%左右，每年均需进口大量的铜精矿。铜的进口构成中原料比重较大，主要包括精铜、粗铜、废杂铜和铜精矿。出口量很少，且以半成品、加工品为主。

1.6 国际铜冶炼工业的发展现状

世界铜资源主要集中在智利、美国、赞比亚、独联体、秘鲁和波兰等国。智利是世界上铜资源最丰富的国家，探明储量达1.5亿吨，约占世界总储量的1/4;美国探明储量9100万吨，居第二;赞比亚居第三。

铜的产量在20世纪50年代至70年代得到急速发展，1950年全世界精铜产量只有315万吨，到1974年达770万吨。但两次石油危机导致了铜消费的萎缩从而使铜产量大幅下降。90年代铜产量再次迅速增加，其中以智利最为突出。智利于1999年超过美国成为全球最大的精铜生产国。

1.7 论文选题的目的及意义

铜是人类最早发现并使用的金属之一，青铜器的大量使用推动了时代的进度与发展。随着现代工业的发展，铜及铜合金材料以其优异的导电、导热、耐腐蚀性能被广泛的应用于国民经济各个部门，成为现代工业、科技和国防发展不可或缺的基础材料。因此，铜冶炼工业是有色金属工业重要的组成部分，在我国国民经济和国防建设中具有十分重要的地位。

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在铜的冶炼过程中，粗铜的火法精炼是其中的一个重要环节。冰铜吹炼所得的粗铜含有一些杂质，这些杂质会严重影响到铜的工业性能，因此需要进行火法精炼。火法精炼就是要除去粗铜中的有害杂质，并富集金、银等贵金属，以便在电解精炼时回收。目前粗铜火法精炼主要采用反射炉和回转式精炼炉生产，而我国企业目前多采用反射炉。因此我选择粗铜的火法精炼作为本次的毕业设计课题。

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图2-5 奥托昆普型闪速炉

奥托昆普型闪速炉熔炼 奥托昆普型闪速炉为竖式炉，由反应塔、沉淀池和上升烟道组成，工艺流程见图3。炉料由铜精矿、石英砂和粉状返料等组成，．其主要成分含量的精确度须为±1％～2％内。炉料干燥(见重金属冶炼厂原料准备车间设计)后水分含量在0.3％以下，经设在反应塔顶部的喷嘴，与预热空气或富氧空气混合后，垂直向下以80～100m／s的速度喷入反应塔内，在高温悬浮状态下，完成氧化和造渣反应。铜锍和炉渣落入沉淀池中分离。熔炼过程中可通过调节脱硫率以改变铜锍品位。

奥托昆普型闪速炉的反应塔顶部设有1～4个喷嘴，塔体采用耐高温冲刷的材料(如电熔铬镁砖等)砌筑。沿塔身高度埋设铜板冷却水套，以保护砌体，也可采用塔体外壁淋水冷却。塔身下端为埋有带翅片水冷铜管的铬镁质不定形捣打料。反应塔重达数百吨；设计采用吊挂式门形框架承重结构，底脚节点为球面铰接。

反应塔内径为3～8m，高6～7.5m。反应塔的容积由塔的热负荷和容积热强度决定。 V=∑Q/A

一等式中y为反应塔容积，m3；鞠为反应塔热负荷，MJ／h；4为容积热强度，MJ／(m3?h)。A值是确定反应塔尺寸的主要参数，根据铜精矿处理量和反应塔使用寿命两因素综合考虑选定，一般取为800～1200MJ／(m3?h)。

沉淀池用来分离并贮存铜锍和炉渣，宽6～10m，长16～21m。采用铬镁质耐火材料砌筑，渣线区埋设铜水套，炉顶和炉底均为拱形结构。前端墙和侧墙一侧设有数个燃烧烧嘴，侧墙另一侧设有数个铜锍放出口，尾部端墙设有排渣口。

上升烟道是闪速炉和余热锅炉的连接部。侧墙砌体由托板承重，顶盖为吊挂式。为处理烟尘粘结故障，设有燃烧烧嘴和工作门。 INCO型闪速炉见图2-6。

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图2-6 INCO型闪速炉

INCO型闪速炉熔炼 INCO闪速炉为卧式炉。炉料经流态化干燥后含水量降至0.1％，和含氧95％的空气从设在炉子两端的喷嘴呈水平方向喷入炉内。因为是自热熔炼，所以不需补充燃料。铜锍品位一般为45％～55％。在炉子出碴端可喷入黄铁矿等贫化剂，使炉渣含铜降至0.6％～0.7％，水淬后丢弃。烟气二氧化硫浓度为70％～80％，经除尘净化后直接用于生产液体二氧化硫等。

闪速熔炼能充分利用硫化精矿中硫、铁的反应热，热效率高，能耗低。闪速熔炼烟气含SO2 浓度高，有利于回收制酸，有效防止烟气的大气污染。闪速熔炼反应速度快，生产能力大，工艺及设备成熟、可靠，炉子寿命长，操作自动化程度高，作业环境好。

闪速炉熔炼过程中氧化反应强烈，一般要求产出高品位铜锍，所以炉渣含铜高达0.8％～1.2％，需进一步处理回收铜。可供设计选用的方案有电炉贫化和选矿法两种：(1)电炉贫化。单独设置三相自焙电极电炉，添加黄铁矿、块煤等作还原剂，贫化后弃渣含铜约0.6％。也有的采用自电闪速炉，即在沉淀池中插入电极。(2)选矿法。将炉渣缓慢冷却后磨细至-0.053mm进行浮选，尾矿含铜可降至0.4％以下。电炉贫化耗电量较大，但配置紧凑，占地面积小。选矿法的优点是回收率高，耗电量小，但建设费用高，占地面积大。两种方案需通过技术经济比较确定。

2.2 冰铜吹炼

利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点，在卧式转炉中，往熔融的冰铜中鼓入空

气，使硫化亚铁氧化成氧化亚铁,并与加入的石英熔剂造渣除去,同时部分脱除其他杂质，而后继续鼓风，使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气，得到含铜98～99％的粗铜，贵金属也进入粗铜中。

一个吹炼周期分为两个阶段，造渣期和造铜期。第一阶段（造渣期）,将FeS氧化成FeO，造渣除去,得到白冰铜(Cu2S)。冶炼温度1150～1250℃。主要反应是： 2FeS＋3O2─→2FeO＋2SO2 2FeO＋SiO2─→2FeO·SiO2

第二阶段（造铜期），冶炼温度1200～1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜： 2Cu2S＋3O2─→2Cu2O＋2SO2 Cu2S＋2Cu2O─→6Cu＋SO2

冰铜吹炼是放热反应,可自热进行,通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。吹炼后的炉渣含铜较高，一般为2～5％，返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方法处理。吹炼烟气含SO2浓度较高,一般为8～12％,可以制酸。吹炼一般用卧式转炉,间断操作。表压约1公斤力/厘米2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排风眼鼓入熔体，加料、排渣、出铜和排烟都经过炉体上的炉口。

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冰铜的吹炼大多在圆筒型的卧式转炉中进行，目前广泛使用的转炉是由Peirce和Smith两人发明的，简称P-S转炉。但P-S转炉有一定缺点：

（1）周期性间断作业造成烟气中SO2波动较大，导致制酸过程中SO2利用率过低。 （2）在熔炼炉和吹炼炉之间采用包子和吊车运送高温熔体，且结合处难于密封，造成烟气和热量散发，使车间劳动环境恶劣。

鉴于P-S转炉的这些问题，近年来国内外研究出许多吹炼新工艺。目前在工业上应用的连续炼铜方法有两种：?闪速熔炼-闪速吹炼连续炼铜法，简称双闪法；?三菱法熔炼与连续吹炼法。它们的共同特点是，在两台相连的炉子中分别进行造锍熔炼和冰铜吹炼，以完成铁和硫的全部氧化，从吹炼炉连续产出粗铜。

2.3 粗铜精炼

冰铜吹炼获得的粗铜含有一些杂质，这些杂质严重影响铜的导电性、抗腐蚀性和机械性能，因此需要对其进行火法精炼和电解精炼。火法精炼利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不熔于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去。电解精炼以火法精炼的铜为阳极，以电解铜片为阴极，在含硫酸铜的酸性溶液中进行。

2.3.1 火法精炼

火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不熔于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去。其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化，然后向铜液中鼓风氧化,使杂质挥发、造渣；扒出炉渣后,用插入青木或向铜液注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜。还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面，以防再氧化。精炼后可铸成电解精炼所用的铜阳极或铜锭。精炼炉渣含铜较高，可返回转炉处理。精炼作业在反射炉或回转精炼炉内进行。

火法精炼的产品叫火精铜，一般含铜99.5％以上。火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质，通常要进行电解精炼。若金、银和有害杂质含量很少，可直接铸成商品铜锭。

粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原两个操作环节构成。铜中有害杂质除去的程度主要取决于氧化过程，而铜中氧的排除程度则决定于还原过程。

氧化过程

由于粗铜含铜98%以上，所以在氧化过程中，首先是铜的氧化： 4Cu+O2=2Cu2O 生成的Cu2O溶解于铜液，在操作温度1373~1523K条件下，Cu2O在铜中的杂质金属（Me）发生反应：

Cu2O+Me=2Cu+MeO

反应平衡常数： K=[MeO]*[Cu]/[Cu2O]*[Me]

因为MeO在铜里溶解度小，很容易饱和；而铜的浓度很大，杂质氧化时几乎不发生变化，故都可视为常数，因此上式可写成：

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K*=[Me]/[Cu2O]

所以，Cu2O的浓度越大，杂质金属Me的浓度就越小。因此，为了迅速完全地除去铜中的杂质，必须使铜液中Cu2O的浓度达到饱和。升高温度可以增加铜液中Cu2O的浓度，但温度太高会使燃料消耗增加，也会使下一步还原时间延长，所以氧化期间温度以1373~1423K为宜，此时Cu2O的饱和浓度为6%~8%。氧化除杂质时，为了减少铜的损失和提高过程效率，常加入各种溶剂如石英砂，石灰和苏打等，使各种杂质生成硅酸铅、砷酸钙等造渣除去。脱硫是在氧化精炼最后进行，这是因为有其他对氧亲和势大的金属时，铜的硫化物不易被氧化，但只要氧化除杂质金属结束，立即就会发生剧烈的相互反应，放出SO2

这时铜水出现沸腾现象，称为―铜雨‖。除硫结束就开始了还原操作过程。 还原过程

还原过程主要是还原Cu2O，用重油、天然气、液化石油气和丙烷等作还原剂，我国工厂多用重油。并依靠重油分解产出的H2、CO等使Cu2O还原，反应为：

Cu2O+H2=2Cu+H2O Cu2O+CO=2Cu+H2O Cu2O+C=2Cu+CO

4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2O

还原过程的终点控制十分重要，一般以达到铜中含氧0.03~0.05%（或0.3~0.5%Cu2O）为限，超过此限度时，氢气在铜液中的溶解量会急剧增加，在浇铸铜阳极时析出，使阳极板多孔，而还原不足时，就不能产生一定量的水蒸气，以抵消铜冷凝时的体积收缩部分，降低了阳极板物理规格，同样不利。

粗铜的火法精炼炉主要有两种类型：?反射炉?回转式精炼炉。传统铜厂主要采用反射炉，新建的铜厂大多采用回转式精炼炉。

2.3.2 电解精炼

电解精炼是利用不同元素的阳极溶解或阴极析出难易程度的差异而提取纯金属的技术。电解时用高温还原得到的粗金属铸成阳极，用含有欲制金属的盐溶液做电解液，控制一定电位使溶解电位比精炼金属正的杂质存留在阳极或沉积在阳极泥中(其中往往含有贵金属)，用其他方法分离回收。而溶解电位比精炼金属负的杂质则溶入溶液，不在阴极上析出，从而在阴极上可得到精炼的高纯金属。利用电解精炼的金属有铜、金、银、铂、镍、铁、铅、锑、锡、铋等。

通过电解质溶液的电解，由粗金属作阳极，纯金属作阴极，含有该金属离子的溶液作电解液，金属从阳极溶解，在阴极沉淀。粗金属中的杂质，不活泼的杂质不溶解，成为阳极泥沉落于电解槽底部，活泼的杂质虽然在阳极溶解，但不能在阴极沉淀。所以通过电解阴极可以得到纯度很高的金属。称为金属的电解精炼。

电解精炼的目的，是要得到高纯度的电铜（含铜99.95-99.99%），以满足电气工业的需要。电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，以电解铜片为阴极，在含硫酸铜的酸性溶液中进行。电解可产出含铜99.95％以上的电铜,而金、银、硒、碲等富集在阳极泥中。

电解精炼铜的反应式：

14

阳极:Cu-2e-=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 阴极错误！未找到引用源。 +2e-=Cu

电解过程中，大部分铁、镍、锌和一部分砷、锑等进入溶液，使电解液中的杂质逐渐积累，铜含量也不断增高，硫酸浓度则逐渐降低。因此，必须定期引出部分溶液进行净化，并补充一定量的硫酸。净液过程为：直接浓缩、结晶，析出硫酸铜;结晶母液用电解脱铜,析出黑铜，同时除去砷、锑；电解脱铜后的溶液经蒸发浓缩或冷却结晶产出粗硫酸镍;母液作为部分补充硫酸,返回电解液中。此外，还可向引出的电解液中加铜，鼓风氧化，使铜溶解以生产更多的硫酸铜。电解脱铜时应注意防止剧毒的砷化氢析出。

15

第三章 粗铜精炼反射炉的设计和计算

3.1 概述

反射炉一种室式火焰炉，燃料在燃烧室燃烧，生成的火焰靠炉顶反射到加热室加热坯料的炉子。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而且更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。反射炉在有色金属冶炼中用途很广，用于干燥、焙烧、精炼、熔化、保温和渣处理等工序。反射炉一直是炼铜的主要设备。炼铜反射炉采用优质耐火材料砌筑，炉顶有拱式和吊挂式两种：拱式炉顶多用硅砖；吊挂式炉顶和侧墙内衬均用镁砖、镁铬砖、铬镁砖或镁铝砖。炉底用镁铁砂（氧化镁和氧化铁）烧结而成。熔炼反射炉宜于处理充分混合的细碎物料，不宜处理大块物料。它对原料和燃料的适应性强，容易实现大型化，成本低；但燃料消耗高，烟气量大，烟气含二氧化硫浓度低，不易回收利用，污染环境，因此，限制了炼铜反射炉的发展。采用富氧鼓风和减少漏风的办法，或采用氧气喷吹装置将精矿喷入炉内的办法，可提高反射炉的生产能力和烟气（SO2）浓度，使SO2得到利用。

3.2 反射炉设计

3.2.1 炉型的确定

反射炉不同纵断面形状、特点和应用如下表，由于年处理粗铜5万吨，产量比较小，从节能方面考虑，选用周期型反射炉精炼铜。所选用的反射炉示意图如表3-1和图3-1所示。

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图3-1 反射炉示意图

表3-1 反射炉不同纵断面形状、特点和应用

纵断面形状 特 点

炉顶平直，炉气对炉顶冲刷作用小。

炉尾炉顶倾斜下压，有利于传热及炉压的分布。

固体燃料供热，炉顶前端为驼峰。

应 用 多用于铜精矿或熔砂的冰铜熔炼。

多用于炉气含尘量少及要求炉温分布均匀

用于炼锑及处理铅浮渣。

3.2.2 反射炉结构

(1)炉底：按照炉底与炉基的关系分为架空炉底和实炉底；按照炉底结构分为砖砌反拱炉底和烧结整体炉底。

周期作业的精炼反射炉与熔炼反射炉多采用砖砌反拱炉底，一般厚为700~900毫米。由下而上依次为：炉底铸铁板或钢板、石棉板（10~20毫米）、粘土砖（230~345毫米）、捣打料层（50~100毫米）以及最上层砌的镁砖或镁铝砖反拱（230~380毫米）。炉底反拱中心角视熔体比重和深度而定。熔体比重和深度大时，反拱中心角宜较大，如

17

对熔池深1.3~1.4米的粗铅连续精炼炉，一般采用180°的反拱中心角。其他情况下多用20°~45°。

(2)炉墙：熔炼反射炉的内墙多采用镁砖、镁铝砖砌筑。有些重要部位如铜熔炼反射炉的粉煤燃烧器附近及转炉渣口等，为了延长使用寿命均采用铬镁砖砌筑。熔点较低的金属的溶化炉可用黏土砖砌筑。外墙一般采用粘土砖。

铜熔炼反射炉熔池上部炉墙的厚度一般为460~690毫米。为延长炉墙寿命，熔池下部逐渐错台加厚，最厚处可达900~1290毫米，端墙下部厚达1000~1400毫米。熔池部分的炉墙外面一般设有炉墙护板。对周期作业的炉子因炉温波动较大，为增加炉墙结构的稳定性，往往砌成弧形，避免炉墙向炉膛内倒塌。 为延长炉墙的使用寿命，可在熔池渣线一带的炉墙外面设置水套。

(3)炉顶：反射炉炉顶结构形式很为砖砌拱形和吊挂炉顶。吊挂炉顶又可分为：简易型吊顶、压梁式止推吊顶和立杆式止推吊顶。

(4)加料口及转炉渣注入口： ①周期作业熔炼反射炉炉顶加料口。炼锡、炼铋和处理铅浮渣等几种周期作业的熔炼反射炉，其加料口一般均设在炉顶。加料口的大小视炉料的条件而定。炉顶加料口一般是做成水套式的。 ②粗铜精炼反射炉加料口。粗铜精炼反射炉一般从操作门加料，也有少数在炉顶加料的。加料口的尺寸按加入铜块的外形大小及加料方式来确定。采用机械加料时，加料口一般为1500×900毫米，人工加料口一般为1200×600毫米。 ③连续作业有料坡熔炼反射炉炉顶加料口。目前国内铜熔炼反射炉均采用料坡 熔炼，其加料口均对称设在炉顶两侧沿炉长方向排列，加料口的中心距一般为9~1.2米。加料口尺寸一般为（150~250）×（200~300）毫米，按加料量及料中水分不同而定，也可将位于高温区的加料口设计大些。目前国内大型铜熔炼反射炉炉顶加料口数量多达56个。加料口的中心线至炉侧墙内沿的距离一般为200~300毫米，加料口中心线与水平线的夹角一般不小于60°。 ④转炉渣注入口。需在铜熔炼反射炉中处理转炉渣时，其注入口宜设在前端使渣流方向尽量与侧墙平行，以避免冲击和破坏料坡。考虑到转炉渣对炉砌体的侵蚀和冲刷，注入口附近的砌砖一般应（大于700毫米），或设水冷装置。

(5)放出口：①洞眼式产品放出口②扒口式产品放出口。周期作业反射炉，如炉内同时存在熔渣、冰铜和粗金属等多层熔体，多采用扒口式产品放出口。③虹吸式产品放出。虹吸式产品放出口具有操作方便、安全，可改善劳动条件、减轻劳动强度、提高产品质量等优点。

(6) 工作门：周期作业反射炉的工作门用于加入块料、插入氧化吹风管、还原油管、进行氧化还原操作以及向炉内加入溶剂等，工作门的数量及位置视炉子大小而定。小炉子（30吨以下）炉门上设有窥视孔，大炉子炉门上设有风管油管插入孔（φ250~350）。 炉门的开启与关闭，有平衡锤人工控制、手动葫芦卷扬和电动卷扬等，也可采用气动装置。

连续作业铜熔炼反射炉工作门为施工过程中筑炉材料的运送和工作人员进出之用，在炉子点火前即用与砖墙相同的耐火砖砌满。工作门一般设在熔池渣线以上的炉子侧墙上。大型铜熔炼反射炉也有利用转炉渣口进出而不另设工作门的。

(7)烟道：周期作业反射炉通常采用竖式烟道。当炉子宽度不大、竖烟道垂直部分不高时，可直接压在炉子的拱顶上，此处拱顶可采用“加强拱环”，已承受烟道的荷重。

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(8)火桥：设烧煤火室的周期作业反射炉，其火桥在生产过程中易被侵蚀损坏，一般选用较好的耐火材料砌筑并在墙内设水套或自然冷却风道。故火桥砌体叫厚。火桥不宜太高防止低温死角。

3.2.3 炉子装料量的计算

已知条件：

粗铜年处理量：5万吨

粗铜品位：99%，全部冷料

重油燃料成分：C85.3%；H11.5%；O0.3%；N0.2%；S0.6%；A0.1%；W2.0% 年工作日：320天 ；炉作业时间：14.5h 实收率：98%

计算装料量

日处理量：A?炉子实际年处理量50000??156.26t/d

炉子平均年工作日数320根据生产实践取日作业率?为0.97 装料量：G?A?每炉作业时间156.25?14.5??97t/炉?100t/炉

24η24?0.97每炉作业时间为14.5h，各期分配如下：

周期 加料 熔化 氧化 还原 浇铸 合计 时间/h 4.5 4.0 0.83 1.0 4.17 14.5

3.3 炉子主要尺寸的计算

3.3.1 炉床面积

/m2?d） 按公式，取炉子单位生产率a?7.5t（：

F=

A156.25==20.8㎡ a7.5

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3.3.2 长度与宽度

按公式，考虑到本炉用机械加料，允许宽度较大，选取炉膛长宽比n=2.7（一般为2.2～3.0），并取形状系数??0.8

L=Fn=20.8?2.7=8.4m

0.8φB=

F20.8==3.1m φL0.8?8.43.3.3 炉膛高度

按公式]：h?h熔池?h空

'熔池平均深度（h熔池），按公式，并取产渣率1.8%

h熔池=(G金+G渣）/F=(

γ金γ渣1000.018?100+）/20.8=0.61m 8.23.6最大熔池深度（h池），按公式，并取炉底反拱平均中心角?=27.5o,则：

GG?1B??(1?cos)?（[金?渣）?()2(?sin?)]/F ??2?金?渣22sin1802sin222127.5π3.13.3 =×（1－cos13°45′)+0.61－[(－sin?)]/20.8

)1802(2sin13?45?h池=B =0.78m

2sin13?45??—炉顶反拱中心角，（°），一般为20~600,；当熔池内液体密度较熔池较深时，反拱中心角应大些。

周期作业反射炉熔池深度一般为0.5~0.9m，铜精炼反射炉比炼锡、炼铋、铅浮渣反射炉的熔池要深些。铜料中杂质多时，熔池深度不宜太大；铜料较纯时，可以深些。

实际上，炉底各横截面反拱中心角不同，深度不一，并考虑到全部加冷料及加料机操作方便，宜将熔池适当加深，本题取h熔池=0.9m 炉膛净空高度（h空）

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q熔—物料的熔化潜热，kJ/kg. Q料?[(熔t冷-t固)C熔+q最高+(t熔=8880×103(KJ/h)

液-Gt)C ] =[0.4324×(1083-15)+213.5+0.4228×(1200-1083)]×100×1000÷8.5

不完全燃烧热损失

用 机械性不完全燃烧热损失为1%,按公式: Q机=kxQ低（kJ/h),式中 Q低—燃料的低发热

量，kJ/kg或kJ/m3；

k—机械性不完全燃烧系数，一般取k=0.03~0.05； x—燃料消耗量，kg/h。

用Q机?kxQ低?0.01x?30449?394.5x(kJ/h)

化学性不完全燃烧，设炉气中CO+H2的含量为0.5%

xkJ/h) 按公式: Q化=121pVn（式中 p—每100m3出炉废气中CO的体积含量，一般有焰燃烧时p=0.5~3；

Vn—单位燃料燃烧的实际烟气量，由燃烧计算确定，m3/kg或m3/m3;

121—系数，废气中含1%的CO时同时含0.5%H2O，这种混合物每1m3的发

热量约为1260KJ。

机械性不完全燃烧热损失为1%

用Q机?kxQ低?0.01x?40689?406.89x(kJ/h)

设炉气中CO+H2O的含量为0.5%，化学性不完全燃烧

Q化?121xVnp?121x?11.28?0.5?684.7x(kJ/h)

则Q不完?406.89x?684.7x?1091.6x(kJ/h)

炉气带走热损失

xkJ/h) 按公式: Q尘=C尘t尘Vn（o

式中 C尘—烟尘的平均热容，kJ/( kg·C); t尘—烟尘出炉时的温度，oC；

333

Vn—单位燃料燃烧的实际烟气量，由燃烧计算确定，m/kg或m/m; x—燃料消耗量，kg/h。

Q炉气?CtnV?x1.590?713?0011.x?28炉气炉气 6h2x3k3J2 通过砖砌体及炉门的各项散热损失

根据经验先假定为总耗量的5%，则总热支出为： ∑Q

支出=（8880×103+1091.6x+23326x)/0.95=(9347×103+25703x)/0.95

26

由∑Q支出=∑Q收入

即（25703x+9347×103)/0.95=42067.5x+366494 解得 x=631Kg/h 最大重油消耗量按650Kg/h考虑。

3.6 最终热平衡燃料消耗量的核算

3.6.1 热收入

按加料及熔化阶段计算：

（1）重油燃烧热 Q热=40689x kJ/h （2）空气物理热 Q空=871x kJ/h （3）重油物理热 Q油?188x kJ/h （4）雾化机物理热 Q气?319.5x kJ/h （5）金属氧化反应热

∑QQ氧化=366494 kJ/h

收入=42067.5x+366494( KJ/h )

3.6.2 热支出

(1)炉料吸收热 Q=8880×103（KJ/h)

料

x(kJ/h) 6(2)不完全燃烧 Q不完?1091.(3)炉门逸气带走热 炉门开启时逸气量：

V逸?2gH(?空-?气)2400μF门 (1??t气)?气

27

?2400?29?.8?0.8?(1.20.203)?0.7?2.?08 14700.2031?2733m(h/ ) ?4803炉门开启时间率为0.177，则逸气带走热

Q'逸气?V0Ctt气k开门?1.5907?1470?4803?0.177?1987758(kJ/h) 炉门关闭时的漏气量约为开启时的10%，即： Q逸气''=CVt逸t气k开门?0.1?(1?0.177)

=1.5907×1470×4803×(1－0.177)×0.1=924251（kJ/h） 总的逸气带走热=1987758+924251=2912005（kJ/h） (4)炉气带走热：

炉门逸出炉气量：

V逸气=4801245（m3/h） ?30.1?77?0.1?48?03=(1Q炉气=1.5907?1300?(11.28x?1245)?23326x?2574548（kJ/h）

表3-2 通过砖体及炉门散热损失

部 位 炉 顶

渣线以上 炉 墙 渣线以下 炉 墙 炉 底

材 质 镁铝砖 镁 砖 粘土砖 同 上 镁 砖 毛炉底 粘土砖 钢 板

厚度 /m 0.3 0.35 0.23 同上 0.38 0.06 0.465 0.015 0.6

内表面积 /m2 20.97 16.25 7.45

计算面积 /m2 20.97 17.88 8.2

内表面温度 /oC 1374 1374 1170 外表温度 180 1374

散热量 /MJh 988 235 88

?1备注 q=9293

22.5 36.5 开启系数 0.177

339

kJm?2 h?1

工 作 门 总散热量

1.04×2

322 1972

(6) 其他热损失

包括水冷拱脚架、水冷炉门及不可预计的项目

设为燃料燃烧热的2%，即

Q其他=0.02?40689x?814x（kJ/h）

28

∑

Q支出=

Q+Q逸炉气3+

Q+Q料不完+

Q+Q散其他

=11189×10+25231.6x

由热平衡方程：∑Q支出=∑

Q收入

11189×103+25231.6x=42067.5x+366494 x=643kg

得加料和熔化阶段的平均小时耗油量：x=643kg/h。燃料消耗量与初步热平衡计算基本相符。最终热平衡列于下表。

表3-3 加料与熔化阶段热平衡表

收 入 项

项 目 燃料燃烧热 空气物理热 重油物理热 雾化机物理热 铜氧化反应热 合 计

MJ/h 26448 566 122 208 365 27709

% 95.45 2.04 0.44 0.75 1.32 100.00

支 出 项

项 目 炉料吸收热 不完全燃烧 炉门逸气带走热 炉气带走热 通过砖体及炉门散热

合 计

MJ/h 8880 710 2912 12587 1972 27061

% 32.81 2.62 10.76 46.51 7.30 100.00

3.7 主要结构参数及工作指标的验算

3.7.1燃烧空间燃烧热效率（qv）

qv?xiQ低?Q空?Q油+Q汽/V膛

式中xi——各工艺阶段的重油消耗量，kg/h，根据工厂经验，各阶段燃料消耗量与加料熔化期的平均消耗量（x）有如下关系：

加料期： x加料=（0.7~0.85）x=455~553 kg/h 焖烧期： x焖烧=（0.9~1.05）x=585~683 kg/h 熔化前期：x熔前=（1~1.15） x=650~748 kg/h

29

??

熔化后期：x熔后=（1.1~1.25）x=715~813 kg/h

V膛——炉膛燃烧空间容积，m3。当熔池深度为650mm时，V膛=20.62m3 。当熔体深面达750mm时，V膛= 18.59m3

加料熔化阶段炉膛燃烧空间释热率的波动范围：

?1000×qv=270611.163=（1526~1693）×103（W/m3) 18.59~20.62最大炉膛燃烧空间释热率（熔化后期）：

32473?1000qv=×1.163=1993×103（W/m3)

18.95因炉膛燃烧空间释热率很大，除要求选用优质耐火材料以外，还应该采用雾化良好的喷嘴，强化燃烧过程。本设计选用高压蒸汽雾化、高压风套（出口风速约125m/s）、湍流、内混、HB型复合式高压喷嘴。另外，为促进雾化并加速着火过程，将喷嘴安装处端部炉墙设计成燃烧前室。

3.7.2炉气流速验算

按最大炉气量

V炉气=500?11.28??1?1470/273?/3600?10.0(m3/s)

按设计确定炉膛各处横截面积及流速如下： 部位 横截面积/m2 流速/ms?1 炉头 0.8 4.67 炉中 1.18 6.8 炉尾 0.55 15.57

出口流速较大，要求排烟系统抽力做相应考虑。

3.7.3 床能率

按装料量与每炉冶炼周期验算： F床=L×B×0.9=8.4×3.1×0.9=23㎡ a=24G/F床τ

2

=24×100/23×14.5=7.2(t/md) 炉 30

验算表明，按经验确定的炉子主要尺寸是适宜的。

3.7.4 燃料消耗

(1)按氧化、还原、浇注阶段热平衡得该期内的平均燃料消耗x=244kg/h (2)每炉总的燃料消耗量

加料熔化期耗重油=8.5?650=5525(kg)

氧化、还原、浇注期耗重油=6.0?244= 1464(kg) 每炉总耗重油=6989kg

(3)每吨炉料耗重油：6989/100=70(kg/t)

3.8 炉砌体的设计

3.8.1 炉顶

为了提高炉顶寿命，采用普通吊挂炉顶结构，选用厚300mm的镁铝砖。炉顶及加料口如图3-2和图3-3所示。

图3-2 反射炉炉顶加料口示意图

31

1-立柱；2-炉墙；3-炉顶加料孔；4-压梁；5-吊压杆；6-止摆螺帽；7-吊挂；8-吊顶支承大梁；9-筋碎大挂环；10-轻轨；11-轻轨夹紧螺杆；12-筋碎小吊环；13-炉顶砖；14-炉顶纵向

图3-3 炉顶示意图

3.8.2炉墙

炉墙内壁采用镁砖，其厚度为350mm；外壁采用粘土砖，厚230mm。炉墙外侧设40mm厚的铸铁护板。

3.8.3炉底

采用砖墩架空式炉底，架空高度为300mm，炉底各厚层（自上而下）如下： 镁铝砖反拱层 380mm 镁砂捣固层 60mm 粘土砖层 465mm 钢 板 15mm 炉底各层如图3-4所示

32

图3-4 砖砌体反拱炉底结构示意图

a-单层反拱,b-双层反拱，1-上层反拱，2-下层反拱，3-填料（毛炉胚）

3.8.4炉门

设两个炉门。考虑采用机械从炉门加料，取炉门宽1300mm，高800mm。 3.8.5扒渣口

设两个扒渣口，均位于与炉门相对的侧墙上，其尺寸为400mm×400mm。为便于扒渣，取扒渣口下沿低于加料口下沿132mm，周围均砌镁砖。

3.8.6放铜口

采用洞眼式放铜，其位置设在炉尾端墙中部，洞眼尺寸为φ25mm。放铜口砖组材质为镁铝砖。图3-5为扒口式金属放出口。

图3-5

33

3.9 炉子主要附属设备的设计

3.9.1燃油烧嘴

采用HB型高压油烧嘴，其技术性能如下 燃烧能力：3~180L·h-1 调节比：1∶（5~8） 油粘度：<7oE 烧嘴前油压：0.03MPa 雾化剂种类：蒸汽 雾化剂压力：0.3MPa 雾化剂消耗量：0.22kg/kg 雾化剂喷出速度：（300~400）m/s 助燃空气供给方式：全部另行供给 空气系数：一般1.5 火焰长度：1.1~3.5m 雾化角：25~30oC

3.9.2换热器

用于烟气余热回收。有色冶金炉烟气余热回收多用金属表面式换热器，其种类很

多，如列管式（平滑钢管式、套管式、针/翅片管式、组管辐射式）、整体式、环缝辐射式、管状喷流式、箱式喷流式、旋流式等。反射炉工作原理见图3-6：

34

烟囱 抽烟机 反射炉 换热器 电收尘 图3-6 反射炉及其附属设备

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