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銅锍熔煉是火法煉銅重要的冶煉過程，傳統(tǒng)熔煉方法是在鼓風(fēng)爐、反射爐和電爐內(nèi)進行，這種工藝的主要缺點有兩方面：一是不能充分利用爐料中硫化物氧化的化學(xué)反應(yīng)熱作為能量，礦物燃料量或電能消耗大；二是產(chǎn)出的SO2煙氣濃度低，不能經(jīng)濟地生產(chǎn)硫酸，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，傳統(tǒng)熔煉工藝正逐漸被高效、節(jié)能和低污染的強化熔煉新工藝取代。
近半個世紀(jì)來，不少新的強化熔煉工藝已在工業(yè)上推廣應(yīng)用，可歸納為兩大類：一類是閃速熔煉方法，如奧托昆普閃速熔煉、Inco氧氣閃速熔煉、旋渦頂吹熔煉、氧氣噴撒熔煉等；另一類是熔池熔煉方法，如諾蘭達熔煉、三菱法熔煉、特尼恩特轉(zhuǎn)爐熔煉、澳斯麥特/艾薩熔煉、瓦紐柯夫法、卡爾多爐熔煉、氧氣頂吹熔煉、白銀法和水口山法等。這些方法的共同特點是運用富氧技術(shù)，強化熔煉過程，充分利用精礦氧化反應(yīng)熱量，在自熱或接近自熱的條件下進行熔煉，產(chǎn)出高濃度SO2煙氣以便有效地回收硫，制造硫酸或其他硫產(chǎn)品，消除污染，保護環(huán)境，節(jié)約能源，獲取良好的經(jīng)濟效益。

諾蘭達熔煉工藝
諾蘭達熔煉工藝是將銅精礦、石英石、燃料、返料等按冶金計算出的比例混合，通過拋料機從爐頭拋入爐內(nèi)，富氧空氣從爐子一側(cè)靠近加料端的一排浸沒風(fēng)眼鼓入，使熔體維持強烈攪動狀態(tài)。熔體中的硫與鐵元素在鼓風(fēng)吹煉區(qū)與鼓人的氧氣發(fā)生強烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的反應(yīng)熱為熔煉熱收入的主要來源。熱能不足的部分由隨爐料加人的燃料及爐頭燃燒器補充。
該爐子沿長度方向分成吹煉區(qū)（或稱反應(yīng)區(qū)）和沉淀區(qū)。在吹煉區(qū)產(chǎn)生的銅锍與爐渣的熔體流到沉淀區(qū)澄清分離。銅锍口設(shè)在與風(fēng)眼同一側(cè)的沉淀區(qū)，髙品位（65%~73%或更高）的銅锍從該放出口放進銅锍包，再倒人轉(zhuǎn)爐吹煉。含銅約5%的熔煉爐渣從爐尾一端放出或用包子裝運到緩冷場緩冷，經(jīng)破碎、磨浮選礦，回收渣中銅和鐵，或直接進人電爐將渣進行貧化。煙氣從反應(yīng)爐爐口排出，經(jīng)水冷密封煙罩、余熱鍋爐（或噴霧冷卻煙道）、電收塵器送往硫酸系統(tǒng)制酸。
諾蘭達反應(yīng)爐是一個臥式圓筒形可轉(zhuǎn)動的爐子，類似于常規(guī)吹煉銅锍的轉(zhuǎn)爐，其結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。在50mm或70mm厚的鋼板卷成的鋼殼內(nèi)襯有鎂鉻質(zhì)高級耐火材料。爐體支承在托輪上，驅(qū)動裝置使?fàn)t體可在一定范圍內(nèi)正、反向轉(zhuǎn)動。整個爐子沿爐長分為反應(yīng)區(qū)（或吹煉區(qū)）和沉淀區(qū)。反應(yīng)區(qū)一側(cè)裝設(shè)一排風(fēng)眼。加料口（又稱拋料口）設(shè)在爐頭端墻上，并設(shè)有氣封裝置，此墻上還安裝有燃燒器。沉淀區(qū)設(shè)有銅锍放出口、排煙用的爐口和熔體液面測量口。渣口開設(shè)在爐尾端墻上，此處一般還裝有備用的渣端燃燒器。另外，在爐子外壁某些部位如爐口、放渣口等處裝有局部冷卻設(shè)施，一般均采用外部送風(fēng)冷卻。
諾蘭達熔煉工藝是加拿大諾蘭達礦業(yè)公司歷經(jīng)20余年（1964年-1989年）發(fā)展起來的一種自熱熔煉技術(shù)。在不斷改進之后，該方法已成為較為先進的頗具競爭力的一種銅熔煉方法。除在本國外，逐漸在世界上得到推廣。1997年10月，我國大冶有色金屬公司冶煉廠引進消化諾蘭達熔煉工藝，建成年產(chǎn)100kt粗銅的諾蘭達生產(chǎn)系統(tǒng)。
諾蘭達爐煉銅工藝屬富氧熔池熔煉，在一個反應(yīng)爐內(nèi)完成干燥、焙燒、熔煉和吹煉造渣工藝過程，熔煉強度大，熔池攪拌劇烈，為了保證工藝過程順利進行、保證爐子的壽命，對爐襯設(shè)計和耐火材料提出了很高的要求。諾蘭達爐的易損部位是風(fēng)口區(qū)、爐口，加料端燃燒器及放渣端燃燒器對應(yīng)的爐筒頂部以及沉淀區(qū)渣線上、下圓形墻和渣端墻。風(fēng)口區(qū)由于大量的富氧空氣進人熔體，激烈地攪拌與噴濺，化學(xué)反應(yīng)劇烈，侵蝕嚴(yán)重，爐溫冷熱交替變化而產(chǎn)生頻繁的熱震，以及捅風(fēng)眼造成的機械沖刷，使風(fēng)口爐襯處于極為惡劣的環(huán)境中，損壞速度較快，所以風(fēng)口區(qū)爐襯的壽命決定了諾蘭達爐的壽命。
風(fēng)口因受高溫?zé)煔獾臎_刷，以及機械清理爐渣時的撞擊，也較易損壞:。沉淀區(qū)渣線上、下圓形墻和渣端墻，由于處在高溫區(qū)，且放渣、放銅形成頻繁的渣層波動，熔渣的嚴(yán)重侵蝕及高溫?zé)煔獾臎_刷，也較易損壞。加料端墻加料口，因爐料含水分及冷空氣的進人，使加料口周圍爐襯形成鼓肚變形，加料端燃燒器及放渣端燃燒器火焰所對應(yīng)的爐頂圓周爐襯主要受火焰的直接沖刷，其損毀是由局部熱負(fù)荷過大和大量冷空氣的侵入引起的熱震造成的。
根據(jù)諾蘭達爐的生產(chǎn)條件，要求耐火材料純度高、抗渣性好、強度大、耐沖刷、耐磨損、熱震穩(wěn)定性好。以前爐襯主要采用兩種磚砌筑：一是熔鑄鎂鉻磚，砌于易損部位；其余部位砌筑直接結(jié)合鎂鉻磚。熔鑄鎂鉻磚的用量占總量的30%~40%。隨著爐子設(shè)計的改進，有些易損部位的損壞程度大有改善，且耐火磚的質(zhì)量提高，現(xiàn)在已采用熔粒再結(jié)合鎂鉻磚代替了熔鑄鎂鉻磚。熔鑄磚耐磨、耐侵蝕和機械沖刷，但耐急冷急熱性差，價格昂貴。因此，現(xiàn)在除冰銅口用幾塊外，其他原來用熔鑄鎂鉻磚砌筑的部位均已改用熔粒再結(jié)合鎂鉻磚，其余部位仍用直接結(jié)合鎂鉻磚砌筑。
白銀法熔煉
白銀煉銅法是我國20世紀(jì)70年代發(fā)明的一種造锍熔煉新工藝，因主要的發(fā)明單位為白銀有色金屬公司而將其命名為白銀煉銅法。
含水分8%左右的硫化銅精礦配以返料、石英石和石灰石等，由圓盤給料機控制給料量，經(jīng)慢速給料皮帶和熔煉區(qū)爐頂加料口連續(xù)地加人到白銀爐熔池中。落入熔池的爐料立即散布于由風(fēng)口鼓入富氧空氣所激烈攪動的熔體之中，迅速完成氧化反應(yīng)和造渣反應(yīng)。含O2為21%~50%的鼓風(fēng)是由壓縮空氣和工業(yè)純氧(含O2 95%~99%)混合而成。富氧空氣通過熔煉區(qū)側(cè)墻風(fēng)口鼓人115℃的熔池。
熔煉區(qū)生成銅锍和爐渣的混合熔體，經(jīng)隔墻下部通道進人沉淀區(qū)，進行爐渣和冰銅的分離，產(chǎn)出銅锍和爐渣。銅锍由虹吸放銅口間斷放出供轉(zhuǎn)爐吹煉，爐渣由排渣口排出棄去或經(jīng)貧化處理。
高SO2濃度的高溫?zé)煔庥扇蹮拝^(qū)尾部直升煙道排出，經(jīng)余熱鍋爐、漩渦收塵器、電除塵器后，再經(jīng)排煙機送往硫酸車間生產(chǎn)工業(yè)硫酸。雙室型白銀爐沉淀區(qū)產(chǎn)出的含SO2很少的煙氣先經(jīng)水冷煙道，再經(jīng)過輻射換熱器、管式換熱器，后由排煙機送往煙囪排空。
白銀煉銅法以動態(tài)熔煉為特征，即以壓縮空氣或富氧空氣吹入熔體中，激烈攪動熔體。白銀煉銅法的另一個重要特征是采用隔墻將熔池分區(qū)，在一個爐子內(nèi)實現(xiàn)了動態(tài)熔煉和靜態(tài)的渣和冰銅分離過程。與其他熔池熔煉爐相比，白銀爐的本體結(jié)構(gòu)和配套設(shè)備均比較簡單，工藝過程穩(wěn)定，易于被操作人員掌握。
白銀煉銅法的工藝技術(shù)已達到了世界先進水平，但目前的裝備仍比較落后，需進一步完善、提高。白銀爐是一種直接將硫化銅精礦等爐料投如熔池進行造锍熔煉的側(cè)吹固定式爐床，它是一個固定的長方形爐子。
爐內(nèi)熔池有一道隔墻，將爐子分為熔煉區(qū)、沉淀區(qū)兩部分，實現(xiàn)了在一個爐子內(nèi)動態(tài)熔煉和靜態(tài)的熔渣和冰銅分離。按爐膛空間的結(jié)構(gòu)不同又可分為雙室爐型和單室爐型。白銀爐主體結(jié)構(gòu)由爐基、爐底、爐墻、爐頂、隔墻、內(nèi)虹吸池及爐體鋼結(jié)構(gòu)等部分組成。爐體上多處設(shè)置了銅水套，包括吹風(fēng)水套、渣線水套、爐拱水套、側(cè)墻立水套、壓拱水套、加料口水套等。渣口、放銅锍口、返轉(zhuǎn)爐渣口、燃燒器孔等均設(shè)置了銅水套。銅水套冷卻件已成為白銀爐爐體結(jié)構(gòu)的重要組成部分。
白銀爐在工作時，爐內(nèi)溫度在1100~1350℃，從風(fēng)口噴吹的空氣或富氧速度高達300m/s左右，在爐內(nèi)強烈攪拌熔池，形成沸騰、噴濺狀態(tài)。因此，白銀爐內(nèi)襯材料要求有較好的高溫強度和抗侵蝕性等，主要采用鎂質(zhì)和鎂鋁質(zhì)耐火材料。
耐火材料的易損部位是：熔煉區(qū)風(fēng)口部位、熔煉區(qū)爐拱及中部隔墻附近的爐墻及沉淀區(qū)的渣線部位。風(fēng)口區(qū)由于熔體攪動激烈，化學(xué)反應(yīng)集中，溫度高，且承受捅風(fēng)口時的機械沖擊，所以耐火材料的工作條件惡劣，是影響爐子維修周期的關(guān)鍵部位，采用電熔鑄鉻鎂磚或再結(jié)合鉻鎂磚砌筑。爐拱頂采用鎂鋁磚，爐墻內(nèi)襯采用鎂磚砌筑，在渣線部位采用銅水套冷卻。爐子中間的隔墻采用鎂鋁磚和鎂磚砌筑，并采用冷卻水套保護。白銀熔煉爐爐床不寬（小于4m)，故爐頂為拱頂，用鎂鋁磚砌筑，爐底為反拱，用鎂磚砌筑。
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