铜冶金学第3章.ppt

3. 继续氧化反应 在高强度氧化熔炼生产高品位锍时,反应塔会产生过氧化,液滴落入熔池后, 还会发生硫化物的继续氧化反应。 3.2.4 杂质元素的行为与分布 闪速熔炼时,精矿中的Pb、Zn、As、Sb和Bi等杂质元素的行为与分布是一个值得重视的问题。杂质元素在闪速熔炼过程中的行为也是相当复杂的。它们的分布与元素本身的性质以及元素之间的相互作用，氧势、温度和锍成分等熔炼条件有关，也与精矿中 含量有关。表3.2列出了不同研究者和不同锍品位时的元素分布。 表3.2 不同研究者和不同锍品位时元素分布 研究者或 作者 锍品 位(%) 在锍中（%） 在渣中（%） 在烟气中（%） As Sb Bi As Sb Bi As Sb Bi H.Y.Sohn 40 10 25 1 86 62 79 Steinhauser 55 10 30 15 10 30 5 80 40 80 袁则平 55 39.16 64.09 83.71 14.58 32.11 6.09 46.18 3.35 10.08 冈田 57 20 46 15 57 27 58 袁则平 62 41.34 59.32 75.64 23.99 35.28 9.6 32.7 3.82 11.88 3.3闪速熔炼的热化学与能量消耗 闪速熔炼的生产过程中，精矿中的硫化物氧化以及造渣反应放出大量的热，辅之以热风或富氧空气，使过程能半自热或自热进行。随着精矿中的发热元素硫和铁的含量不同和矿物相组成不同，氧化反应放出的热量也不同。 3.3.1 闪速熔炼的热化学 放出的热量还取决于氧化程度，即生产出的铜锍品位越高，化学反应放出的热量就越多。表3.3列出了典型的硫化铜精矿的发热值，并和普通燃料发热值进行比较。 一般铜精矿，生产含铜为40%～60%的铜锍时，反应的净热约为2500～3300kJ/(t·精矿)。 表3.3 精矿和燃料发热值的比较 名称 MJ/Kg 名称 MJ/Kg 烟煤 27.9 产出铜锍品位Cu80% 2.79 重油 43.0 产出粗铜 3.29 铜精矿（Cu29.5%,Fe26.0%, S31%)产出铜锍品位Cu51% 1.67 镍精矿（Ni7.5%,S27.8%） 产出镍锍品位Ni 34% 3.03 　 式中，热量Q的右下角标fu、ai与rea分别表示燃料燃烧热、鼓风带入的显热、和化学反应热；slg、mat、gas和los分别表示炉渣带走的热、锍带走的热、炉气带走的热和炉子的热损失。过程要实现自热，即Qfu=0，可以采取的方法有预热空气提高风温，或者减少炉气量，或者两者同时应用。近十多年来的闪速熔炼技术进步表明，提高富氧浓度，减少炉气量的途径更具有意义。 熔炼过程所需的总热量是由热平衡关系决定的： Qfu+Qai+Qrea=Qslg+Qmat+Qgas +Qlos 　 影响闪速熔炼的能量消耗的因素很多，主要的有能源方案的选择和组合，炉子规模，精矿品位，锍品位，富氧浓度，精矿喷嘴结构以及操作控制等。可供闪速熔炼使用的能源包括重油、煤、焦粉、天然气以及氧气等。能量消耗最终是以能量成本来体现的。见下表3.4 3.3.2 闪速熔炼能量消耗 表3.4 计算能耗成本的条件 项目 单位 数值 1 铜精矿成分 % Cu25,S32,Fe28,SiO24 2 燃料发热值 MJ/kg 重油41030，煤炭27215，天燃气35288（m3） 3 燃料价格 USD/t 重油120，煤炭42，天燃气0.08/（m3） 4.制氧工厂： 电耗 热电效率 kWh/m3 % USD/kWh 0.5 32 0.04 5 热风制备的热效率 % 70，假定采用与闪速炉相同种类的燃料作为热源 6 闪速炉台数 台 1 3.4 闪速炉结构 闪速熔炼有两种基本的炉型：一种是因科闪速炉（如图3.9所示）。另一种是奥托昆普闪速炉。奥托昆普型闪速炉在50多年的发展历程中，随着生产实践中出现的各种问题，作了不断的改进。重大的变化是在炉型方面。针对熔炼过程中沉淀池内容易生成Fe3O4炉结，渣含Cu高，日本玉野冶炼厂在沉淀池内加了三根电极（如图3.10所示），以电能辅助加热，减轻了炉结，降低了渣含铜。 3. 4. 1 闪速炉炉型 以后该厂又通过添加焦粉，使用一氧化碳浓度控制生产的技术，取消沉淀池内电极的运行。而澳大利亚卡尔古利冶炼厂则作了另外的改进，避免了沉淀池内电极严重氧化烧损的困难，把每组呈三角形排列的两组六根电极插入沉淀池的延伸部分---贫化区。如图3.11所示。 这种结构适应了含有MgO的铜镍精矿的熔炼，容易提高炉渣温度，贫化区与沉淀