富氧侧吹炼铜镍工艺中贫化电炉的设计.doc

富氧侧吹炼铜镍工艺中贫化电炉的设计 ,~130Z-- 程设计与研究2011年O6月一～ 富氧侧吹炼铜镍工艺中贫化电炉的设计 胡东华 (摘要]介绍了富氧侧吹炼铜镍工艺中贫化电炉的设计,包括工作原理和技术参数,基本结构和 设计特点,耐火材料的选择和筑炉技术,炉体冷却系统及骨架结构等. [关键词]贫化电炉;耐火材料;铜水套冷却;弹簧拉杆;整体炉顶 1概述 富氧侧吹熔池熔炼具有熔炼强度大,劳 动生产率高,能耗低,环境保护好等特点,是 目前我国冶炼铜镍矿的重要方法之一,正在 逐步取代密闭鼓风炉(富氧)熔炼铜镍.富氧 侧吹熔炼工艺处理铜镍硫化矿,贫化电炉是 主要设备之一,在整个工艺过程中起着重要 作用.铜镍精矿混合料通过富氧侧吹炉熔炼 产出的炉渣除含磁性氧化铁较高外,还含有 少量的铜,镍,钴等有价金属,为降低渣中磁 性氧化铁含量,改善炉渣性质,并对渣中有价 金属进行回收利用,冶炼厂一般都采用电炉 贫化法处理侧吹炉渣,如内蒙古赤峰富邦冶 炼厂,金峰冶炼厂等.用贫化电炉处理侧吹 炉渣具有以下优点: (1)有价金属的综合回收较好; (2)投资较省,劳动定员少; (3)占地面积少. 如果要进一步将低镍锍吹炼成高镍锍, 贫化电炉还可以起保温炉的作用,相当于 ISP炼铅工艺中的电热前床. 贫化电炉处理侧吹炉渣的一般流程见图 1. 贫化电炉处理侧吹炉渣,要根据具体情 况,添加硫化剂,还原剂和熔剂.硫化剂可以 使侧吹炉渣中的铜,镍,钴富集在低镍锍中, 常用的有黄铁矿块矿,硫化铁精矿,液态低镍 锍等;还原剂可以破坏炉渣中的四氧化三铁, 改善炉渣的性质及使金属氧化物还原,以利 于回收,一般采用块煤或冶金碎焦作为还原 剂;目前,贫化电炉一般不加熔剂,为了改善 弃渣的性质,可适当加入部分熔剂(如石灰 石,石英石)来调节炉渣的组分.本文重点介 绍某铜镍矿冶炼厂所采用的8600kVA贫 化电炉的具体设计. 还原剂硫化剂侧吹炉渣熔剂 贫化电炉 厂——厂—] 炉渣低冰镍烟气 TTT 弃去吹炼炉收尘器 图1电炉贫化法一般流程图 2贫化电炉概况 2.1贫化电炉的工作原理 由熔炼炉溜槽流出的熔体不断进入贫化 电炉内,在自焙电极产生的电热能(以电阻热 为主,少量的电弧热)作用下,熔体温度保持 在1200～1250℃,以便使炉中的低冰镍和 炉渣能较好地澄清分离.加入少量碎煤,石 灰石,降低氧势,提高硫势,渣中的Fe.0被 加入的还原剂还原成FeO,并与SiO.,CaO 等氧化物造渣,降低炉渣的粘度,密度,改善 渣的分离性质后,锍粒可较容易地沉降到低 2T程设计与研究总第130期 冰镍锍层中,炉内的主要反应为: Fe.O4+C一3FeO+CO(1) 2C0+O2=2CO2(2) 2FeO+SiO2—2FeO?SiO2(3) 3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2(4) 对于侧吹熔炼炉渣,除了Fe.O的还原, 镍,铜氧化物的硫化也非常重要.增加炉内 的还原气氛,渣中部分铁的氧化物还原成金 属铁EFe-I,熔于低冰镍相的金属铁EFe-]又与 镍,铜的氧化物进行反应: (FeO)+C=EFe]+CO(5) (Ni2O)+[Fe]=2ENi]+(FeO)(6) (CuzO)+[Fe]一2[Cu]+(FeO)(7) 还原出来的[Ni-],[Cu]再被FeS硫化进 入低冰镍: 2[Ni]+FFeS-]一ENiS]+EFe](8) 2[cu]+[Fes]一ECu.S]+EFe-](9) 其中[]为低冰镍相,()为渣相. 2.2贫化电炉的基本技术参数 贫化电炉的基本技术参数如下: 贫化电炉功率:8600kVA 炉床面积:98m. 炉膛尺寸:15.3m×6.4m×3m(长× 宽×高) 床能率:8.9m. 处理物料:侧吹炉渣,低冰镍 处理物料量:1051.8t/d(渣量872.7 t/d) 变压器数量:3台 电极直径:0.82In 电极数量:6根 电极工作行程:1.2m 电极电流密度:4.1A/em. 冷却水循环量:450t/h 烟气量:7000in./h 电炉重量:1123t 3贫化电炉结构 贫化电炉结构见图2,主要由电炉本体, 电极提升机构和冷却水系统组成. 炉体设计为长方形,炉墙向外倾斜1O.. 这种炉墙稳定性好,有利于炉体的膨胀.炉 墙采用不同规格的镁铬砖砌筑,整个炉墙设 置一层平水套和一圈立水套,立水套设置到 渣线以上,保证了渣线部分的冷却强度.放 锍口设置在侧墙,用双层铜水套进行冷却,并 在侧墙设一个底锍放空口.两个排渣口设置 在端墙,采用紫铜浇注的铜水套进行水冷. 炉壁还设有烧嘴口,用于开炉时的烘炉以及 后期作为观察口使用.炉壳用20mm厚的 钢板分块做成围板,炉体骨架设计采用弹簧 拉杆形式的整体弹性结构,能有效适应电炉 炉体的热膨胀.炉顶用H型水冷钢梁支撑, 炉顶设有进渣口,固体物