有色金属冶炼用转炉的分类、耐火材料选择及冶炼特点
发布日期： 2020-08-28 09:50:17 阅读量（1424） 作者：有色金属冶炼用转炉，根据其特点可分为卧式转炉、虹吸式转炉、斜吹氧气转炉三种。
1)卧式转炉：该转炉的特点是：处理量大，反应速度快，氧利用率高;可充分利用铁、硫等的反应热，不需要外加燃料;但烟气量波动大，烟气中SO2的浓度低，不利于制酸和环保。图1示出了最常用的P-S型卧式转炉的结构图。
图1φ4000mm×11700mm卧式转炉结构示意图
2)虹吸式转炉(霍勃肯转炉)：该转炉的特点是：空气利用率高;烟气量仅为卧式转炉的30%-50%，烟气中SO2浓度可达8%~%，有利于制酸和环保;但其占地面积大，投资多。
3)斜吹氧气转炉(TBRC转炉)：又称卡尔多炉。该炉的特点是：炉温高，吹炼速度快，烟气量较卧式转炉减少80%左右;SO2浓度高，有利于制酸和环保。
转炉的主要化学反应
吹炼的目的是利用空气中的氧将冰铜中的铁和熔锍几乎全部氧化除去，并除去部分其它杂质，以得到粗铜。转炉吹炼是一个强烈的自热过程，不仅不需要补充热量，有时还需要加入适量的冷料，用来调节炉温。转炉吹炼是一个周期性作业过程，可以将作业周期分为两个阶段，第一个阶段常称为造渣期，该过程主要进行硫化亚铁的氧化和造渣反应，是一个脱铁的过程，其主要化学反应如下：
第二个阶段为造铜期，主要进行的是硫化亚铜的氧化及硫化亚铜与氧化亚铜的相互反应，最终获得粗铜，是一个脱硫的过程。其主要化学反应有：
转炉用耐火材料
铜锍吹炼转炉的炉衬，由于吹炼过程中需经受高温熔体剧烈的机械冲刷、炉渣和石英熔剂的严重侵蚀以及炉温周期性的波动、炉口清理和风眼维护时的机械碰撞和磨损等等，作业条件极为恶劣，特别是炉口、风跟和端墙渣线三部分既是耐火材料最易损部位，又是砌体结构强度最薄弱的环节，还是筑炉施工中要求技术含量最高的部位。这三部分的同步寿命在很大程度上代表着转炉的炉龄。因此目前转炉内衬均普遍采用高温强度高、抗渣性和抗热震性好的镁铬质耐火材料砌筑，在筒体和端墙部位的内衬选用普通烧成镁铬砖砌筑，炉口和风眼部的内衬选用直接结合镁铬砖或电熔再结合镁铬砖砌筑，而内衬与锅壳之间一般捣打50mm厚的镁质捣打料作为永久炉衬。
我国贵溪冶炼厂铜锍吹炼转炉自1990年以来耐火材料全部采用国产砖;1990年和1994年又先后两次对三台φ4m×9m转炉进行扩容改造，单炉处理量由145t增加到177t;1992年又进行了富氧吹炼，解决了高品位铜锍吹炼热量不足的问题。由于管理水平的不断提高，吹炼技术的不断改进，修筑炉技术的不断完善和发展，使转炉炉龄由开始的106炉提高到242炉，吨铜的耐火材料单耗降到1.932kg，达到世界先进水平。
日本铜锍吹炼转炉筒体和端墙内衬一般采用烧成镁铬砖砌筑，风口及渣线部位采用直接结合镁铬砖或熔铸镁铬砖砌筑。砌砖前，先用卤水结合镁砂捣打料捣打永久衬，厚度50~100mm。
西欧一些国家的铜锍吹炼转炉内衬一般也采用镁铬砖砌筑，同时还试用了焦油结合镁铬砖和氧化钙砖等，永久衬一般采用粘土砖砌筑或用碱性耐火捣打料捣打，厚度为25~125mm。筒体内衬厚度为250~375mm。风口砖厚度为350~550mm，端墙内衬厚度300~500mm。风口砖的寿命与筒体砖寿命之比一般为1:3~1:6。为了提高风口砖的寿命，试用了电熔镁铬颗粒制成的镁铬砖和熔铸镁铬砖，取得了较明显的效果。
冶炼特点
钢铁工业所用的矿石为氧化铁矿，金属熔体为Fe—C熔体，熔渣为CaO-SiO2-Al2O3或CaO-SiO2-FeO渣系，冶炼中产生大量的CO气体。而炼铜和炼镍工业所用到的矿石多为含铜镍甚低的硫化物矿，因此，冶炼中所遇到的气体和熔体都与钢铁有很大的差异，其主要特点如下:
1) 气氛中有大量的SO2气体。由于矿石为硫化矿物，冶炼中的中间产品为硫化物熔体，因此在熔炼和吹炼中要产生大量的SO2气体。
2) 遇到的熔体不仅有氧化物熔渣、金属熔体、还有硫化物熔体冰铜或冰镍(铜锍或铜镍);而且这些熔体的温度比钢铁工业遇到的熔体要低的多，但流动性却很好。
3) 熔渣为FeO-SiO2系渣，而且渣量大。由于硫化物矿与冰铜或冰镍中含有大量的硫化铁，为了除去铁，在熔炼与吹炼过程中要将FeS氧化成FeO，因此必须加入SiO2造渣。所以，不管是反射炉熔炼、电炉熔炼与闪速炉熔炼铜和镍，或是转炉吹炼冰铜或冰镍，其熔渣成分主要是FeO和SiO2。此外，由于矿石与锍中含铜和镍都不甚高，因此熔炼与吹炼时渣量都很大。
4) 有色金属冶炼炉多为连续式生产设备。但转炉为间断式生产。间断式生产设备波动大，风口处温度波动更大，更频繁。50t炼铜转炉，吹炼一炉大约为8小时，吹炼温度为1300℃~1500℃，分7~8次加入冰铜与石英造渣剂，倒渣7~8次。炼一炉，出粗铜约50t，出渣约130t。因此耐火材料，特别是风口与风口区耐火材料所处的条件十分恶劣。
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