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富氧侧吹炼铜镍工艺中贫化电炉的设计
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
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