CN217230889U - 一种闪速吹炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种闪速吹炼炉，包括反应塔、沉淀池及上升烟道，反应塔由第一铜水套构成，第一铜水套上开设有凹槽，凹槽上设有挂渣保护层；沉淀池设于反应塔下侧，沉淀池包括池顶、池体及池底，池顶及池体由第二铜水套构成，池底由第一耐火材料件构成；上升烟道设于沉淀池的上方并连通沉淀池。通过将闪速吹炼炉中工作环境较苛刻的反应塔、沉淀池气流区、沉淀池熔体区中上部、池顶、连接部及烟道炉顶处设置成由铜水套制成，不设置耐火材料，并在铜水套的工作面设置凹槽，在作业时，通过将炉渣的渣型选用为铁酸钙渣，便于铜水套与铁酸钙渣形成挂渣保护层，相当于用挂渣保护层代替使用寿命较低的耐火材料，提高闪速吹炼炉的使用寿命。

Description

一种闪速吹炼炉

技术领域

本实用新型涉及冶炼技术领域，特别涉及一种闪速吹炼炉。

背景技术

随着冶炼技术的不断发展，在改进生产工艺的同时，对核心生产设备的使用寿命有了更高的要求。转炉吹炼工艺经过长期的发展，已经成为一种成熟可靠的工艺，虽然采用了炉口冒烟的铺集技术，但是还不能完全消除低空污染，对于环保要求严格的国家来说限制了其发展，闪速吹炼工艺满足了时代发展的需要，解决了转炉吹炼工艺存在的炉口SO₂烟气泄漏对于环境造成的低空污染的问题。闪速吹炼炉工艺不同PS转炉吹炼工艺那样有多台吹炼设备，因其只设置1台闪速吹炼炉对应闪速熔炼炉，并且闪速吹炼炉的炉体寿命一般只有4年，还不及闪速熔炼炉10年炉体寿命的一半，运行4年后需要停炉冷修，冷修时间也需要45天，耽误了生产，影响冶炼厂的效益。

现有技术中，闪速吹炼炉由于工艺需求，需要在炉身设置铜水套进行冷却，并在铜水套的工作面一侧设置一层用于保护铜水套的耐火材料，但耐火材料的耐腐蚀性较低，容易被炉渣侵蚀，影响炉体寿命；同时为防止粗铜液与铜水套直接接触，导致铜水套漏水等安全事故，铜液面通常控制在炉底处，铜液面上的渣液面容易对拱脚砖及炉底处的耐火材料造成侵蚀，影响炉底寿命。可以理解地，闪速吹炼炉中的耐火材料的损坏，会影响闪速吹炼炉的使用寿命，从而影响生产效率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种闪速吹炼炉的工艺方法及闪速吹炼炉，旨在解决现有技术中闪速吹炼炉的使用寿命不佳，影响生产效率的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种闪速吹炼炉包括反应塔、沉淀池及上升烟道，所述反应塔包括塔身及塔顶，所述塔身及所述塔顶均由第一铜水套构成，所述第一铜水套上开设有凹槽，所述凹槽靠近所述反应塔的内部一侧设置，所述凹槽上设有挂渣保护层，所述挂渣保护层由所述闪速吹炼炉作业时炉内的铁酸钙渣粘结形成；所述沉淀池设于所述反应塔下侧，所述沉淀池连通所述反应塔，所述沉淀池包括池顶及池体，所述池顶及所述池体均由第二铜水套构成，所述沉淀池还包括由第一耐火材料件构成的池底，所述池体靠近所述池底的一侧开设有若干个粗铜放出口，所述池体一侧还设有若干个渣放出口，所述渣放出口设于所述粗铜放出口上侧；所述上升烟道设于所述沉淀池的上方，所述上升烟道连通所述沉淀池，所述上升烟道与所述反应塔间隔设置。

根据上述技术方案的一方面，所述池体包括靠近所述池顶一侧设置的池体上部及靠近所述池底一侧设置的池体下部，所述第二铜水套靠近所述池体上部的一侧开有凹槽，所述凹槽靠近所述沉淀池的内部一侧设置，所述第二铜水套包括靠近所述池体下部设置的平面部，所述平面部贴合所述第一耐火材料件，所述平面部一侧设有拱脚砖。

根据上述技术方案的一方面，所述上升烟道包括烟道本体及烟道炉顶，所述烟道本体由交替设置的第二耐火材料件及第三铜水套构成，所述烟道炉顶由第四铜水套构成；所述上升烟道还包括靠近所述沉淀池一侧的连接部，所述连接部由第五铜水套构成，所述第五铜水套及第四铜水套上开有凹槽，所述凹槽靠近所述上升烟道的内部一侧设置。

根据上述技术方案的一方面，所述第一铜水套、第二铜水套、第四铜水套及第五铜水套的工作热面上设有耐磨耐热层，所述耐磨耐热层由合金制成，所述耐磨耐热层的层厚为5mm-20mm。

根据上述技术方案的一方面，所述池底还包括设于所述第一耐火材料件一侧的风冷夹套，所述风冷夹套靠近所述沉淀池的外部一侧设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将闪速吹炼炉中工作环境较苛刻的反应塔、沉淀池气流区、沉淀池熔体区中上部、池顶、连接部及烟道炉顶设置成由铜水套制成，且不设置耐火材料，并在铜水套的工作面设置凹槽，即第一铜水套、第二铜水套、第四铜水套及第五铜水套的工作面上均开有凹槽，在工作过程中，通过将炉渣的渣型选用为铁酸钙渣，便于铜水套与铁酸钙渣形成挂渣保护层对铜水套进行保护，相当于用挂渣保护层代替使用寿命较低的耐火材料件，提高闪速吹炼炉的使用寿命；同时通过控制粗铜放出口及渣放出口的开合，可使铜液面始终高于拱脚砖的顶面，即渣液面可始终处于拱脚砖的上方，防止炉渣接触所述拱脚砖及炉底的第一耐火材料件，防止炉渣对拱脚砖及第一耐火材料件造成侵蚀，提高闪速吹炼炉炉底的使用寿命，通过提高炉体及炉底的使用寿命，提高闪速吹炼炉的整体寿命，减少停炉冷修的频率，经实验可达到与闪速熔炼炉基本相同的使用寿命，与闪速熔炼炉与闪速吹炼炉可同步冷修，提高冶炼厂的生产效率及效益。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中冶炼方法的流程图；

图2为本实用新型第二实施例中冶炼方法的流程图；

图3为本实用新型第三实施例中闪速吹炼炉的剖面结构示意图；

图4为图3中A部放大图；

图5为图3中B部放大图；

图6为图3中C部放大图；

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示为本发明第一实施例中的一种应用于闪速吹炼炉的冶炼方法的流程图，包括如下步骤：

步骤S101：对原料进行配比，使所述原料中CaO与Fe的用料质量比a，满足0.25＜a＜0.45。具体来说，在本步骤中，原料采用铜硫，铜硫在闪速吹炼炉中，经强烈的氧化硫化反应从而生成粗铜及铁酸钙渣。

步骤S102：将所述原料投入反应塔内进行反应得到炉渣与粗铜，其中，所述炉渣的渣型为铁酸钙渣，以使所述铁酸钙渣与炉体上的铜水套粘结，形成挂渣保护层。具体来说，在本实施例的一些应用场景中，炉体的铜水套一侧无需设置耐火砖等耐火材料，通过铁酸钙渣与铜水套粘结所形成的挂渣保护层代替耐火材料对铜水套进行保护，解决了耐火材料的耐腐蚀性较差，易被炉渣侵蚀，导致粗铜直接接触铜水套而造成铜水套漏水等问题，从而提高铜水套及炉体的使用寿命。

步骤S103：闭合渣放出口及粗铜放出口，使炉内的铜液面及渣液面不断上升，并对所述铜液面及所述渣液面进行检测。便于理解地，在本实施例中，原料在反应塔10中反应后，通过沉淀池30对反应生成的粗铜和炉渣进行沉淀分离，其中，比重较高的粗铜经沉淀处于比重较轻的炉渣下方，即相对形成了两层不同的介质，渣液面为炉渣的顶面，即整个炉内液体的顶面，铜液面为粗铜与炉渣之间的面，相当于粗铜的顶面。此外，现有技术中，为防止炉渣对炉体的耐火材料造成侵蚀，通常沉淀池30内的液体处于较低液面的状态运行，但其还是会对池底33的拱脚砖及耐火材料造成侵蚀，同时在排粗铜时，粗铜容易带渣。

步骤S104：通过控制所述粗铜放出口的开合，使所述铜液面及所述铜液面上的炉渣始终高于拱脚砖的顶面，防止所述炉渣接触所述拱脚砖及池底33的耐火材料。具体来说，在本步骤中，通过控制渣放出口及粗铜放出口的开合，保证渣液面始终处于拱脚砖的上方，以防止炉渣对池底33的耐火材料及拱脚砖造成侵蚀，影响池底33的使用寿命。

上述步骤S101至步骤S104，通过对原料进行控制配比，使原料中的CaO与Fe的用料质量比a，满足0.25＜a＜0.45，使原料在后续反应中可生成铁酸钙渣，而铁酸钙渣可通过与铜水套挂渣，从而形成挂渣保护层以代替现有技术中的耐火材料，避免耐火材料因抗腐蚀性较差，而易被侵蚀，影响铜水套及炉体的使用寿命，通过对渣放出口及粗铜放出口的控制，使渣液面与渣液面下方的铜液面均高于拱脚砖的顶面，防止炉渣接触拱脚砖及炉体的耐火材料，使拱脚砖及耐火材料被侵蚀，影响池底33的使用寿命；由于炉体中的铜液面采用高液面运行，提高单次排出的粗铜及炉渣的量，在相同生产量的情况下，相当于降低了生产加工中粗铜放出口及渣放出口的开启频率，提高粗铜放出口及渣放出口的使用寿命；同时提高了沉淀池30中炉渣及粗铜的分离度，在排铜时，可减少粗铜中的炉渣含量，避免炉渣对后续工艺造成影响。

图2为本申请的第二实施例中的一种应用于闪速吹炼炉的冶炼方法的流程图，包括如下步骤：

步骤S201：对原料进行配比，使所述原料中CaO与Fe的用料质量比a，满足0.25＜a＜0.45。

步骤S202：将所述原料投入反应塔10内进行反应得到炉渣与粗铜，其中，所述炉渣的渣型为铁酸钙渣，以使所述铁酸钙渣与炉体上的铜水套粘结，形成挂渣保护层。

步骤S203：闭合渣放出口及粗铜放出口，使炉内的铜液面及渣液面不断上升，并对所述铜液面及所述渣液面进行检测。

步骤S204：当检测到所述渣液面的高度上升至第三预设值时，通过开启所述渣放出口排出所述炉渣；当检测到所述渣液面的高度下降至第四预设值时，闭合所述渣放出口。具体来说，在本步骤中，具体通过吹氧管通氧气烧开渣放出口，通过泥团堵住渣口。

步骤S205：当检测到所述铜液面的高度上升至第一预设值时，通过开启所述粗铜放出口排出所述粗铜；根据所述粗铜放出口的开启时间，计算所述铜液面下降的高度，在预设时间后，闭合所述粗铜放出口，以保证所述铜液面始终高于拱脚砖的顶面。可以理解地，本发明的其他实施例中，闭合粗铜排放口还可通过对铜液面进行二次检测，当检测到所述铜液面的高度下降至第二预设值时，闭合所述粗铜放出口，以保证所述铜液面始终高于拱脚砖的顶面。具体来说，在本步骤中，通过氧气管通氧气烧开粗铜放出口。在本实施例的一些应用场景中，所述铜液面的高度b与所述拱脚砖的高度c之间，满足100mm＜(b-c)＜200mm。

如图3所示，本发明的第三实施例提供了一种闪速吹炼炉，包括：反应塔10、沉淀池30及上升烟道20。在本实施例中，所述反应塔10包括塔身12及塔顶11，所述塔身12及所述塔顶11均由第一铜水套41构成，所述第一铜水套41上开设有凹槽50，所述凹槽50靠近所述反应塔10的内部一侧设置，所述凹槽50上设有挂渣保护层(图未示)，所述挂渣保护层由所述闪速吹炼炉作业时炉内的铁酸钙渣粘结形成。具体来说，本实施例中的反应塔10仅由第一铜水套41构成，即在第一铜水套41的一侧不设有耐火材料，同时在第一铜水套41上开设有凹槽50，该凹槽50设于第一铜水套41的工作面上，以提高第一铜水套41与炉内的接触面积，提高冷却效果，同时可便于与炉内中的铁酸钙渣形成挂渣保护层，以代替使用寿命较差的耐火材料，提高炉体的使用寿命。可以理解地，通过对原料进行配比，具体通过控制所述原料中CaO与Fe的用料质量比a，满足0.25＜a＜0.45，使原料在反应塔内反应可生成粗铜及上述铁酸钙渣。

在本实施例中，所述沉淀池30设于所述反应塔10下侧，所述沉淀池30连通所述反应塔10，所述沉淀池30包括池顶31及池体32，所述池顶31及所述池体32均由第二铜水套42构成，所述沉淀池30还包括由第一耐火材料件61构成的池底33，所述池体32靠近所述池底33的一侧开设有若干个粗铜放出口(图未示)，所述池体32一侧还设有若干个渣放出口(图未示)，所述渣放出口设于所述粗铜放出口上侧。在本实施例的一些应用场景中，闪速吹炼炉具体作业时，通过控制粗铜放出口的开合，使铜液面始终高于拱脚砖的顶面，即渣液面可始终处于拱脚砖36的上方，防止炉渣接触所述拱脚砖63及炉底的第一耐火材料件61，防止炉渣对拱脚砖36及第一耐火材料件61造成侵蚀，影响炉底的使用寿命。

具体来说，所述池体32包括靠近所述池顶31一侧设置的池体上部32a及靠近所述池底33一侧设置的池体下部32b，所述第二铜水套42靠近所述池体上部32a的一侧开有凹槽50，所述凹槽50靠近所述沉淀池30的内部一侧设置，所述第二铜水套42包括靠近所述池体下部32b设置的平面部，所述平面部贴合所述第一耐火材料件61，所述平面部一侧设有拱脚砖36。具体来说，在本实施例中，沉淀池30用于分离粗铜与铜渣，池体32及池顶31由第二铜水套42构成，该池体32包括池体上部32a及池体下部32b，该第二铜水套42包括靠近池体下部32b的一侧设置的平面部，即池体下部32b未设置凹槽50，该平面部用于与第一耐火材料件61及拱脚砖36的侧壁紧密贴合，形成池底33，并对池底33进行冷却保护，该粗铜放出口设于拱脚砖36上侧；该第二铜水套42靠近池体上部32a的一侧开有凹槽50，便于与炉渣进行接触粘结形成挂渣保护层。

此外，在本实施例的一些应用场景中，池体上部32a及池体下部32b的连接处，即为闪速吹炼炉作业时炉内铜液面需控制的最低高度，以防止位于铜液面上的炉渣与拱脚砖36及第一耐火材料件61接触造成侵蚀，影响闪速吹炼炉的使用寿命。

具体来说，上述池体下部32b由上至下依次包括沉淀池气流区34及沉淀池熔体区中上部35，池体下部32b为沉淀池熔体区下部，该沉淀池气流区34用于容纳反应生成的气流，便于气流经上升烟道20排出，该沉淀池30熔体区用于容纳炉渣及粗铜，可以理解地，上述沉淀池气流区34与沉淀池熔体区的连接处，为炉内最高渣液面高度。

进一步地，该池底33还包括设于所述第一耐火材料件61一侧的风冷夹套63，所述风冷夹套63靠近所述沉淀池30的外部一侧设置，通过设置风冷夹套63对池底33的第一耐火材料件61进行风冷，同时可采用高铜液面操作防止炉渣与池底33接触，使池底33成为永久层，显著的提高了闪速吹炼炉的使用寿命。

在本实施例中，所述上升烟道20设于所述沉淀池30的上方，所述上升烟道20连通所述沉淀池30，所述上升烟道20与所述反应塔10间隔设置。

具体来说，所述上升烟道20包括烟道本体22、烟道炉顶23及连接部21，在本实施例的一些应用场景中，闪速吹炼炉中工作环境较苛刻的区域包括：反应塔10、沉淀池气流区34、沉淀池熔体区中上部35、池顶31、连接部21及烟道炉顶23，工作环境适中的区域为烟道本体22。在本实施例中，所述烟道本体22由交替设置的第二耐火材料件62及第三铜水套43构成，所述烟道炉顶23由第四铜水套44构成；所述连接部21用于连接沉淀池30，所述连接部21由第五铜水套45构成，所述第五铜水套45及第四铜水套44上开有凹槽50，所述凹槽50靠近所述上升烟道20的内部一侧设置。

综上所述，本实施例中的闪速吹炼炉，通过将工作环境较苛刻的反应塔10、沉淀池气流区34、沉淀池熔体区中上部35、池顶31、连接部21及烟道炉顶23设置成由铜水套制成，且不设置耐火材料，并在铜水套的工作面设置凹槽50，即第一铜水套41、第二铜水套42、第四铜水套44及第五铜水套45的工作面上均开有凹槽50，在工作过程中，通过将炉渣的渣型选用为铁酸钙渣，便于铜水套与铁酸钙渣形成挂渣保护层对铜水套进行保护，相当于用挂渣保护层代替使用寿命较低的耐火材料件，提高闪速吹炼炉炉体的使用寿命；同时通过控制粗铜放出口及渣放出口的开合，可使铜液面始终高于拱脚砖的顶面，即渣液面可始终处于拱脚砖36的上方，防止炉渣接触所述拱脚砖63及炉底的第一耐火材料件61，防止炉渣对拱脚砖36及第一耐火材料件61造成侵蚀，提高闪速吹炼炉炉底的使用寿命，通过提高炉体及炉底的使用寿命，提高闪速吹炼炉的整体寿命，减少停炉冷修的频率，经实验可达到与闪速熔炼炉基本相同的使用寿命，与闪速熔炼炉与闪速吹炼炉可同步冷修，提高冶炼厂的生产效率及效益。

本发明的第四实施例还提供了一种闪速吹炼炉，本实施例中的闪速吹炼炉与第三实施例中的闪速吹炼炉的不同之处在于：所述第一铜水套41、第二铜水套42、第四铜水套44及第五铜水套45的工作热面上设有耐磨耐热层(图未示)。具体来说，所述耐磨耐热层由合金制成，所述耐磨耐热层的层厚为5mm-20mm。此外，工作环境适中的烟道本体22设置成由不带凹槽的第三铜水套43与第二耐火材料62组合制成，为节约成本，第三铜水套43的工作面不用设置耐磨耐热层。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种闪速吹炼炉，其特征在于，包括：

反应塔，所述反应塔包括塔身及塔顶，所述塔身及所述塔顶均由第一铜水套构成，所述第一铜水套上开设有凹槽，所述凹槽靠近所述反应塔的内部一侧设置，所述凹槽上设有挂渣保护层，所述挂渣保护层由所述闪速吹炼炉作业时炉内的铁酸钙渣粘结形成；

沉淀池，所述沉淀池设于所述反应塔下侧，所述沉淀池连通所述反应塔，所述沉淀池包括池顶及池体，所述池顶及所述池体均由第二铜水套构成，所述沉淀池还包括由第一耐火材料件构成的池底，所述池体靠近所述池底的一侧开设有若干个粗铜放出口，所述池体一侧还设有若干个渣放出口，所述渣放出口设于所述粗铜放出口上侧；

上升烟道，所述上升烟道设于所述沉淀池的上方，所述上升烟道连通所述沉淀池，所述上升烟道与所述反应塔间隔设置。

2.根据权利要求1所述的闪速吹炼炉，其特征在于，所述池体包括靠近所述池顶一侧设置的池体上部及靠近所述池底一侧设置的池体下部，所述第二铜水套靠近所述池体上部的一侧开有凹槽，所述凹槽靠近所述沉淀池的内部一侧设置，所述第二铜水套包括靠近所述池体下部设置的平面部，所述平面部贴合所述第一耐火材料件，所述平面部一侧设有拱脚砖。

3.根据权利要求2所述的闪速吹炼炉，其特征在于，所述上升烟道包括烟道本体及烟道炉顶，所述烟道本体由交替设置的第二耐火材料件及第三铜水套构成，所述烟道炉顶由第四铜水套构成；

所述上升烟道还包括靠近所述沉淀池一侧的连接部，所述连接部由第五铜水套构成，所述第五铜水套及第四铜水套上开有凹槽，所述凹槽靠近所述上升烟道的内部一侧设置。

4.根据权利要求3所述的闪速吹炼炉，其特征在于，所述第一铜水套、第二铜水套、第四铜水套及第五铜水套的工作热面上设有耐磨耐热层，所述耐磨耐热层由合金制成，所述耐磨耐热层的层厚为5mm-20mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的闪速吹炼炉，其特征在于，所述池底还包括设于所述第一耐火材料件一侧的风冷夹套，所述风冷夹套靠近所述沉淀池的外部一侧设置。

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