3.铜冶金第三章闪速熔炼.pptVIP

3.闪速熔炼 3.1概述 闪速熔炼是一种将具有巨大表面积的硫化铜精矿颗粒、熔剂与氧气或富氧空气或预热空气一起喷入炽热的炉膛内，使炉料在漂浮状态下迅速氧化和熔化的熔炼方法。它使焙烧、熔炼和部分吹炼过程在一个设备内完成，不仅强化了熔炼过程，而且大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善环境。 3.2闪速熔炼的原理 闪速熔炼的实质是将干精矿（含水小于0.3%）与氧气、预热空气或两者的混合物一起吹入一个高温反应器内，入炉的浮选硫化铜精矿粒度很细，比表面积极大，在熔炼过程中又处于悬浮状态，气固或气液间的传质和传热条件十分强化。在高温作用下，大部分硫化物颗粒在反应塔内仅停留2-3s即可完成氧化脱硫、熔化及造渣等反应，并放出大量的热 熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的沉淀池中汇集起来，继续完成冰铜与炉渣最终形成过程，并进行沉清分离。 由于精矿颗粒粒度与其表面性状的差异，喷嘴结构及其工况参数的影响，精矿颗粒在离开喷嘴后下落过程中的变化是不同的。有三种情况存在： 1.易燃的铜精矿粒子（或反应快的粒子）直接被氧化成白锍或带金属铜的白锍，氧化放出的热量使精矿粒子熔化为液态；  2.过氧化的熔融颗粒； 3.未反应的颗粒。 反应过程 过氧化的熔融粒子在反应塔内下落时，它们彼此之间或者与尚未反应的固体粒子（反应慢的粒子）之间将发生碰撞。过氧化粒子中存在Fe3O4，与熔剂粒子碰撞时发生还原造渣反应，并把热量传给未反应粒子而使其熔化。由于粒子之间相互碰撞，粒子直径逐渐增大。 从反应塔落下的MeO-MeS液滴还只是初生的锍和渣的混合熔融物，到了沉淀池后,除了进行由于比重不同的分层外,还有一系列的反应要继续进行。继续反应的条件和终渣的组成除了受沉淀池的温度、气氛和添加燃料等影响外，还取决于初渣的氧势、温度、初渣中二氧化硅的含量以及烟尘返回量的多少等因素。 沉淀池内的反应 1.Fe3O4的还原反应 [FeS] + 3(Fe3O4) + = 10(FeO) + SO2 （3-5）  在有SiO2存在的情况下,FeO与SiO2造渣,使Fe3O4的还原变得容易。影响该反应进行的因素是炉渣中Fe3O4的活度、Fe/SiO2、锍品位、二氧化硫分压和温度以及各相之间接触的动力学条件。 2. Cu2O的硫化还原反应 (Cu2O) + [FeS] = [Cu2S] + (FeO) 式中,[ ]表示锍相,( )表示渣相。在熔炼温度1573K时,平衡常数为9604, 这样高的值表示着反应向右进行的可能性大，从而以Cu2O形式进入炉渣的量相当小。 该反应所表示的是理论上的情况,在生产实践中,影响反应进行的条件是较复杂的,Cu2O的硫化还原反应可能会推迟。 3. 继续氧化反应 在高强度氧化熔炼生产高品位锍时,反应塔会产生过氧化,液滴落入熔池后, 还会发生硫化物的继续氧化反应 闪速熔炼有两种基本形式：1.精矿从反应塔顶垂直喷入炉内的奥托昆普闪速炉；2.精矿从炉子端墙上的喷嘴水平喷入炉内的(INCO)闪速炉。 3.3奥托昆普闪速熔炼 奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或723~1273K的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热，使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高温下物料迅速反应(2~3s)，产生的熔体沉降到沉淀池内，完成造冰铜和造渣反应，并进行澄清分离。 工艺流程 闪速炉示意图 奥托昆普闪速熔炼炉的自动控制：主要用计算机来控制闪速炉产出的铜品位，冰铜温度和炉渣中Fe/SiO2 比的控制。它们分别由控制反应塔送风量、重油量和炉料中石英溶剂的比率来实现。 闪速熔炼的突出优点： 1) 能耗低。反应所需的热量，大部分或全部来自硫化物本身的强烈氧化放出的热。 2) 烟气量小，有利于制酸。 3) 生产速度高。大型的50~60t/m2·d 4) 环境保护好。 闪速熔炼的主要缺点： 1) 反应区氧位高，渣含Fe3O4及渣含铜高，炉渣必须贫化。 2) 烟尘量大 闪速炉渣的处理 闪速炉渣含铜比较高，平均高达1%-1.5%。常用的处理方法有两种，选矿法和电炉贫化法。 选矿法 是将炉渣(闪速炉渣和转炉渣)注入60～90t的铸坑中，经8～10h缓冷，便会析出溶于渣中的硫化物，并聚结成大粒。然后将凝固的炉渣磨细，粒度小于0.06mm的达90%以上，送到浮选车间。浮选产出含铜20%的渣精矿和含铜0.3%的尾矿。