铜精炼反射炉的生产和实践（续）

□文/刘树景

铜精炼反射炉的生产和实践（续）

Use of the Copper Refi ning Furnace

□文/刘树景

2. 其他形式的铜火法精炼炉

（1）倾动式精炼炉

该炉与吹炼冰铜的转炉相似，整个炉身安装于可以转动的托轮上。炉身可作一定角度的倾动。这种炉子的优点是：易于装入液态粗铜和倾出炉渣，不致发生跑铜事故。缺点是：炉子的排气口与烟道之间有间隙，使大量的冷空气渗入烟道，不利于烟气的余热利用。另外，该炉加入冷料时，熔化阶段消耗的燃料量大。

（2）旋转式精炼炉

该炉两端是圆锥形的，各有圆孔，一端安装烧嘴，另一端排出炉气和进行氧化还原等操作。整个炉子安装在支架上，可以在滚轮上使炉子沿长轴倾斜，炉子在整个操作时间内，以某一速度不停地旋转。这样炉子的衬里磨损均匀，炉子的寿命也得到延长。炉内的传热不仅经过炉气、炉顶向熔池表面进行，而且经过浸没在熔体铜内的炉衬进行，使得传热强化。此外，由于炉子转动，炉衬表面的氧化亚铜进入熔池而使氧化过程加速。这样炉子的热效率从固定式反射炉的6%～15%提高到旋转炉的30%。

这种炉型的主要问题是：由于受到支架结构等因素的限制，不能扩大尺寸和容量。熔体容量一般波动在8～60吨，主要用于规模不大的工厂。

五、精炼炉的供热

1. 块煤铜精炼炉

块煤常用人工加入固定的水平炉栅之上，燃烧室下部鼓风，侧面向炉内补风，产生的火焰较短且不均匀。燃烧室加煤，清灰的劳动强度大（有时会间断生产），燃烧的空气过剩系数难以控制，易产生黑烟，难以大型化，炉寿命低，生产成本高。目前该炉很少有生产厂家使用。

2. 粉煤铜精炼炉

很早以前该种炉子在国内就有应用：将碎煤用锤式磨煤机制成粉煤，贮入煤仓，用风力输送的办法送到炉前，使用效果尚可，只是粉煤制作这输流程麻烦。近年来，风扇式磨煤机在铜精炼炉上的应用取得了长足的进展：离炉子2～3米的地下设置风扇式磨煤机，加煤口高于地面0.5米，设置筛网，一名烧火工上煤，磨煤机自备的小型给煤器可调，磨碎后的粉煤依靠磨煤机自产的风力直接吹入炉内，二次风的供给需要调整。该炉的特点是燃烧稳定，炉子可大可小，经济效果良好，只是有粉尘产生，存在着一定的环保问题。

3. 重油铜精炼炉

以重油为燃料，这种铜精炼炉生产历史悠久，工艺方法成熟可靠，只是受到资源的限制，价格将决定生产工艺的取舍。

4. 煤气铜精炼炉

近年来，煤气发生炉在冶金、陶瓷、建材、玻璃等行业得到了广泛的应用，在铜精炼炉、铜线锭炉上的应用日趋成熟，热煤气的主要成分为：CO≥25%，H212%～18%，CH41%～3%，N2≥45%～50%，O20%～0.4%，CO2≥4%～8%；热值为：5 230～5 640KJ/Nm3（1250～1350kcal/Nm3）；产量范围为：1 200～9 000Nm3/h（或更高）；燃料煤的种类：无烟煤、烟煤（粒度13～50mm）。

煤气铜精炼炉的主要优点是：

火焰燃料稳定，炉子寿命长，有利于环保工作的展开，可以两台铜精炼炉共用一台煤气发生炉。通常情况下，生产成本低于的重油为原料的生产成本。

需要说明的几点：煤气发生不能远离铜精炼炉； 由于煤气热值较低，为提高燃烧温度，有必要将助燃空气加热至300度，单台煤气发生炉对应单台铜精炼炉时，存在着还原阶段和铸型阶段的前段时间煤气放散的问题。

5. 天然气精炼炉

天然气的主要成份为甲烷（CH4），发热值为8 000～9 000kcal/Mm3，此煤气发生炉产生的煤气热值比1 250～1 350kcal/Mm3高的多，因此使用的助燃空气可加热，也可不加热。天然气着火温度为650℃，管道输送压力通常满足直接使用，与重油燃料进行比较，燃烧产物不易产生黑烟，但使用天然气时，应特别注意使其完全燃烧，以免铜熔体吸收天然气中的氧。

若当地具有天然气的资源优势，应首选天然气为铜精炼炉的燃料。

无论选择何种燃料都应该控制硫的含量小于1%

氧化：氧化期炉膛温度为1 250℃～1 350℃，铜水温度为1 180℃～1 200℃。烟道负压为5～10mmHg柱，炉门维持微正压，热供给的空气过剩系数为1.1～1.25。

当处理黑铜、次粗铜等劣质铜料时，氧化过程可分为几个周期：

蒸锌期：蒸锌初期，将25mm的焦炭铺满铜熔体表面，用氧化管搅拌铜熔体，铜熔体表面呈较强的还原气氛，金属锌以蒸气形成大量挥发除去。此时应增大烟道抽力。熔体内大部分锌除去后可向炉内加入SiO2≥90%，粒度为4～8mm的石英熔剂，若熔体表面形成了氧化锌硬壳，也可以加入铁屑造渣，锌以硅酸锌，铁酸锌状态进入炉渣。脱锌末期氧化

六、铜火法精炼的生产实践

1.生产作业

铜火法精炼为周期性作业，每一作业阶段可清楚地划分。

加料：加料前通常进行炉膛温度1 350℃。加料过程中，炉膛温度不得小于900℃，先进小块软料，后进大块铜料，以免砸坏炉底。第一批料可加入总量的60%～70%，第二批（或者第二批和第三批）将铜料加完。关好炉门，清理工作现场卫生，进入熔化阶段。

熔化：熔化阶段炉膛温度为1 300℃～1 350℃（或者更高），炉膛为正压。通常情况下，铜料并未完全熔化就可将氧化管插入铜熔体。处理劣质原料时铜料熔化速度慢，氧化铜需要在铜熔化中饱和，更应该提前插管，强化熔化过程。试料断面呈现现灰红丝，并向着金属灰丝消失，呈砖红色过渡，脱锌过程中约有一半的铅和大部分锡同时被脱除。

除铅，锡期：蒸锌期过后，铜熔体中还剩余锌铅锡。除铅、锡期开始还要在熔体表面铺洒一层焦炭，以使炉子边角处残留的氧化锌还原或锌蒸气挥发，同时高价锡氧化物还原成低价可挥发的易造酸性渣的氧化物。再加入石英熔剂造渣，并及时扒净。形成的炉渣为硅酸锌，硅酸锡、锡酸铅，锡酸锌等。由于铅、氧化铅密度大，容易沉于熔池底部，为使其挥发或造渣，氧化时必须深插管，勤移动。该期氧化试料断面从少量氧化紧斑向大量氧化紧斑过渡。

精炼期：精炼期除去的主要杂质为锡、砷、锑等。此阶段可进行补料面作业，以利于进一步扒将炉渣。

当原料中砷、锑含量较高，可采取下列方法脱除。

酸碱性熔剂造渣法：在铜熔体氧化亚铜饱和的情况下，加入碳酸钠或氧化钙碱等性熔剂将镍云母破坏，使砷锑以砷酸钠和锑酸钠（或砷酸钙和锅酸钙）形态进入炉渣。扒净后再加石英熔剂造酸性渣。如此反复2～3次，可将砷锑和其他杂质除去到要求的程度。

反复氧化还原法：造完碱性渣后，向铜熔体内通入烟煤或重油一类还原剂，使砷、锑的五氧化物还原或形成可挥发的三氧化物除去。然后，再进行氧化，反复2～3次，也可将砷锡除去。

生产中也可将上述二法交替使用。若熔体中含镍较低少或没有镍云母成份时，也可不加碱性熔剂。只进行反复氧化还原，达到精炼的目的。精炼过程中试料的变化：大量以氧化紧斑至布满氧化紧斑。并逐步变成结晶，直至紫色粒状结晶均匀，底部出现短而致密的细粒状结晶。

当处理常规杂铜（包括矿石粗铜），铜熔体中也会有一定量的锌、铅、锡、（硫）等杂质，通常砷、锑含量甚微，只进行石英熔剂造渣若干次（脱硫操作），即可达到精炼氧化期的要求。氧化终点的制定：试料表面中央下陷，断面呈喑红色方块结晶，即为氧化结束的标志。若原料品位高，含铅低，可氧化至大块渣结晶变细，无硫生成时，即可终止氧化。

还原期：控制铜水温度为1 150℃～1 180℃，炉门微正压。目前国内铜精炼使用最为广泛的还原剂为：重油、煤粉。还原终点的确定：试料表面平整无凹槽，表面细皱纹，断面结晶细致，分布均匀，呈玫瑰红色。使用粉煤还原剂主要控制不能过还原。由于粉煤中含有一定量的硫，如果产生过还原，铜熔体吸硫，铜板起硬泡，即使再氧化也不能将熔体中的硫脱除。

铸型：铜水温度1 140℃～1 170℃，炉门严禁产生负压。浇铸模子的温度为120℃～140℃。

2. 事故的处理

跑铜：目前，我国炼铜水平较低，机械化、自动化水平不高，所谓的跑铜事故在所难免。就铜精炼炉而言，最常见的跑铜事故发生在工艺孔门之处。解决的办法：加强操作，孔门处左路有破损及时更换，孔门处设置类似安全坑之类的设施。也就是说，一旦发生跑铜，铜熔体有组织地流淌，做到处理跑铜的工作地仍然可以安全作业，这样可以最大限度地减少跑铜事故造成的恶果。

炉子的热补抢修：当铜精炼炉局部出现破损时，需要进行快速热态抢修，通常称为“热补抢修”。炉顶的热补抢修：炉顶局部掉砖，没有必要将炉子冷透抢修，仅需要将掉下来的砖用较为合理的方法补上即可。炉门下部虎头砖的更换；炉门下部虎头砖由于受到机械撞击或造渣的侵蚀，会局部受损。可在热态下将剩余的残砖打掉，重新补上即可。

3. 开停炉

开炉：铜精炼炉的第一次烤炉通常需要两周时间。首先用木材小火烘炉，将砌体内的水份缓慢烤干，烤透。600℃～700℃时使用主燃料。800℃是镁质耐火材料的内部晶格转变的温度，需要恒温。烤炉后要用纯铜进行“洗炉”。整个烤炉过程必须严格按照升温曲线进行，并根据技术要求调整拉筋。进料时小料垫底，未使用过的炉子的工艺门最容易受到破坏，必须保证不受到机械撞击。

停炉：停炉时，必须使炉子缓慢降温。炉底铺洒60mm厚的石英熔剂（炉子烘烤前取出）一层，以便在检修过程中炉底保持较高的温度。

日常使用中炉温的控制：在正常生产中，尽可能地做到：炉温总是保持在镁质耐火材料内部晶格转变温度800℃以上，以防止砖体崩皮。

4. 铜火法精炼的产物

铜火法精炼的产物包括阳极板、精炼炉渣、炉气和烟尘。