隨著環(huán)境保護(hù)的日益嚴(yán)格，銅冶金工業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如今銅冶金方法主要有火法和濕法兩種，其中火法占主要地位，內(nèi)襯以堿性耐火磚為主。

 

火法冶金種類較多，目前國(guó)際上存在的主要火法煉銅設(shè)備有閃速爐、反射爐、鼓風(fēng)爐、諾蘭達(dá)爐、艾薩爐(奧斯麥特爐)、瓦紐可夫爐、三菱爐、特尼恩特爐、電爐、白銀爐等十幾種冶煉設(shè)備。大部分工藝存在能力低、成本高、能耗大、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重制約著銅冶金工業(yè)的發(fā)展。

 

圖注：奧托昆普閃速熔煉爐

 

閃速熔煉自1949年芬蘭奧托昆普問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)、完善和發(fā)展，逐步取代了反射爐和鼓風(fēng)爐的地位。今天它已成為當(dāng)今銅冶金所采用具有競(jìng)爭(zhēng)力的熔煉技術(shù)，被普遍認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的清潔煉銅工藝。

目前，全球粗銅產(chǎn)量的50%以上是采用這項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的。由于閃速熔煉工藝成熟，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)能力大，能源消耗低，環(huán)境保護(hù)好，目前世界上大部分新建或改擴(kuò)建的銅冶煉企業(yè)均采用閃速熔煉工藝。

 

閃速爐的結(jié)構(gòu)

奧托昆普閃速熔煉是采用富氧空氣或723~1273K的熱風(fēng)作為氧化氣體。在反應(yīng)塔頂部設(shè)置了下噴型精礦噴嘴。干燥的精礦和熔劑與富氧空氣或熱風(fēng)高速噴入反應(yīng)塔內(nèi)，在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)。物料在向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，與氣流中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，使反應(yīng)塔中的溫度維持在1673K以上。在高溫下物料迅速反應(yīng)(2~3s)，產(chǎn)生的熔體沉降到沉淀池內(nèi)，完成造冰銅和造渣反應(yīng)，并進(jìn)行澄清分離。

圖注：奧托昆普閃速熔煉爐

 

奧托昆普閃速熔煉爐用耐火材料

奧托昆普閃速熔煉爐由反應(yīng)塔、沉淀池和上升煙道組成。塔內(nèi)的操作溫度為1400～1500℃。其工作承受高溫、化學(xué)侵蝕和爐料沖刷等作用，較易損毀，一般均用堿性耐火磚砌筑。

 

 

塔頂為懸掛式，用燒成鎂鉻質(zhì)吊掛磚砌筑，厚度約為400mm。噴料嘴和燒嘴周圍部位的襯體可用Cr?O?含量為20%的鎂鉻質(zhì)耐火搗打料整體搗制。先在爐殼上安裝帶翅片的冷卻水管。鋪砌20mm厚的絕熱板或耐火纖維氈，然后搗打鎂鉻質(zhì)耐火搗打料層。后再用熔鑄鎂鉻磚砌筑工作層。靠近塔頂1m的塔壁工作層允許用燒成鎂鉻磚砌筑；沉淀池頂用的材料和結(jié)構(gòu)與塔頂相同。

 

池墻渣線區(qū)安裝水冷銅套以保護(hù)襯體，并全部用熔鑄鎂鉻磚砌筑，其余池墻則用燒成鎂鉻磚砌筑。沉淀池反拱爐底總厚度約為1800mm，先靠爐殼鋪20mm厚的石棉板或絕熱板，立砌3層粘土質(zhì)隔熱磚和1層粘土磚，然后搗打約為100mm厚的鎂鉻質(zhì)耐火搗打料層，再用燒成鎂鉻質(zhì)耐火磚砌筑工作層；上升煙道在沉淀池的另一側(cè)，由側(cè)墻、斜端墻、斜頂和平頂組成。主要用普通燒成鎂鉻磚砌筑。

 

斜端墻下部的襯體容易蝕損，需埋設(shè)水冷銅套咀提高壽命；沉淀池拱頂與反應(yīng)塔和上升煙道接茬處的襯體。采用鋼梁承重并安設(shè)帶翅片的水冷銅套，用鎂鉻質(zhì)耐火澆注料整體澆灌工作層，其使用壽命比磚砌的有較大提高。

 

在正常操作的條件下，閃速熔煉爐耐火磚襯體的使用壽命一般為3～10a，其間需進(jìn)行1～3次中、小修。