研究与实践表明,影响鼓风炉炉渣含锌的因素很多,密闭鼓风炉炼锌过程中主要从以下方面控制渣含锌。
鼓风炉是冶金设备中的竖炉。鼓风炉是将含金属组分的炉料(矿石、烧结块或团矿)在鼓入空气或富氧空气的情况下进行熔炼,以获得锍或粗金属的竖式炉。
由炉顶、炉身和炉缸或本床组成。炉顶设有加料口和排烟口。炉身下部两侧各有向炉内鼓风的风口若干个,炉缸设有熔体排出口和放空口,本床只设一个排出口。炼铁鼓风炉通称高炉;鼓风炉则一般指有色金属的熔炼竖炉。
先举个案例,某冶炼厂铅鼓风炉1T粗铅耗用铁屑量高达330-340kg,若按每年生产8000T粗铅计,需铁屑量不少于2720T,以100元/T计,仅此一项,每年至少要花费27万多元。不但增加了粗铅成本,就是铁屑的稳定供应,也是一突出的问题。
鼓风炉炼铅时在炉顶加入铁屑的目的是使之与PbS反应生成FeS,将铅置换出来,提高铅的赳率。某厂铅鼓风炉低料柱作业,铅在炉渣中损失形态,除了机械损失外,还有一定比例的化学损失。低料柱作业,炉料在炉内停留时间短,还原气氛较弱,热交换和化学反应进行得不够充分。
铁屑在鼓风炉中除与PbS反应外,尚与熔融渣中呈化学溶解的铅(PbO•SiO2)反应,还原出金属铅。因此,加入的铁屑又是减少铅在炉渣中化学溶解的目的之一。
鼓风炉炼铜是一种古老的炼铜方法。铜炉料与熔剂、焦炭在鼓风炉内熔炼产出铜锍(或粗铜)和炉渣的铜熔炼方法。铜炉料可以是混捏铜精矿、铜精矿烧结块或其他含铜块料。根据炉内不同的气相成分,鼓风炉炼铜可分为氧化炼铜和还原炼铜。氧化炼铜用于处理硫化矿,还原炼铜用于处理氧化矿或再生铜料。这种熔炼工艺简单,床能力大,热效率高,渣含铜低,投资省,建设快;在20世纪30年代以前一直是世界上主要的炼铜方法。在中国,20世纪50年代以前,这种方法几乎是矿铜生产的唯一方法。60年代,苏联成功地采取了处理团矿或块矿的料钟式密闭鼓风炉富氧自热熔炼工艺。同期,波兰有2座料钟式密闭富氧熔炼鼓风炉投产。60年代中期,中国成功地进行了料封式密闭鼓风炉工业试验后,相继用以改造敞开式鼓风炉。1986年中国铜陵有色金属公司在料封式密闭鼓风炉基础上采用团块富氧熔炼。1993年设计建成了富春江冶炼厂料封式富氧熔炼密闭鼓风炉。
鼓风炉的床能率指一昼夜每平方米炉床即风口区水平面面积熔炼的炉料量,单位是t/(㎡·d)。炉料的性质、鼓风量和操作条件等都直接影响床能率。
炉料中的造渣组分,能组成较低熔点的炉渣;炉料中含硫和铁高,不含或少含高熔点物料如ZnS、MgO等,炉料熔化速度快,则床能率高。炉料中粉状物料与块状物料比例适当,以保证空气能顺利进入焦点区;炉内气流分布均匀,熔炼区温度能达到熔炼要求,则床能率提高。
密闭式鼓风炉与原敞开式鼓风炉从炉型结构、砌筑方式、冷却方式、炉料的分布、炉气的分布、温度分布、供风制度等方面有不同。
喀拉通克铜镍矿冶炼车间于1989 年建成投产, 其熔炼设备选型为敞开式鼓风炉,特征为半自热氧化熔炼, 只能处理块状物料。原矿破碎后产生30%~40%的粉矿,用土法烧结成块后返回熔炼工序处理, 烧结中浪费大,污染环境。随着矿山资源的减少, 直接处理粉矿及回收烟尘, 以提高资源的利用率就越显得重要。2000年底,冶炼敞开式鼓风炉改造为密闭式鼓风炉的工程启动, 2001年3月密闭式鼓风炉投料开炉。现就改建后密闭式鼓风炉与原敞开式鼓风炉从以下几个方面予以比较。
鼓风炉炼铅加料系统包括提升设备、贮料仓、给料称量设备和进料设备等。
大中型铅鼓风炉一般用电动矿车加料,小型炉常用手推矿车加料;中型炉也有用料车提升机(又称箕斗提升机)和胶带输送机加料的。