一种火法冶炼炉用排烟装置及烟道中铁质瘤的消除方法与流程

1.本发明涉及火法冶金技术领域，具体而言，涉及一种火法冶炼炉用排烟装置及烟道中铁质瘤的消除方法。


背景技术：

2.火法冶金是指将矿石或精矿等置于高温条件下，在经过焙烧、熔炼等一系列处理后，使原料发生物理化学变化，从而将其中的金属与埋石或其他杂质分离，最终得到高纯度的金属产品。火法冶金多适用于铅、铜等有色金属，具有原料适应性广、设备简单、生产效率高等特点，是目前工业冶金中一种常见的冶炼方法。其中，采用火法冶金冶炼铜通常需要将铜矿经过焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼后，得到金属铜。在熔炼过程中，根据氧枪位置的不同可分为顶吹熔炼、侧吹熔炼、底吹熔炼，且受熔炼方式和炉体结构等因素的影响，此过程中常出现烟道结瘤的情况，严重影响铜矿的正常冶炼过程。
3.针对上述问题，目前常采用如下几种方式进行处理：方法一是在烟道的中上部安装自动化的机械振打装置，即通过振打装置按照一定的频率等拍打烟道外壁，使烟道振动而促使结瘤脱落，该方法存在脱瘤不充分、工人易被拍打掉落的炉渣烫伤等安全性低的问题。方法二是烧油融化，通过热油使结瘤从烟道滑落，但该方法会严重影响炼铜生产过程。方法三是停炉清洁，即定期停止炼炉的工作，通过铲除等方式除去烟道结瘤后再进行生产，显然会严重影响生产效率，且在除瘤、清渣等过程中，存在被炼炉余温烧伤等安全隐患。
4.因此，我们急需一种更高效、更安全的火法冶炼炉烟道结瘤消除方法。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题：
6.在对火炼冶金中冶炼炉烟道结瘤进行消除的工作中，目前常用的多种消除方式均存在结瘤难以被完全消除，或易被烧伤烫伤、安全性过低，或因消除结瘤而严重影响生产效率等问题。
7.本发明采用的技术方案：
8.本发明提供了一种火法冶炼炉烟道中铁质瘤的消除方法，在冶炼过程中，从放料口投入除渣剂，所述放料口位于所述铁质瘤远离所述烟道出料口的一端；所述除渣剂包括sio2、cu2o、cuo的一种或多种。
9.优选地，所述除渣剂包括sio2、cu2o、cuo；按重量比计，sio2：cu2o：cuo＝1～4:8～11:4～7。
10.优选地，按重量比计，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝0.16～0.56:1。
11.优选地，所述除渣剂为粉状，所述除渣剂的粒径为0.1～0.2mm。
12.优选地，所述除渣剂分多次投入，每相邻两次投入的时间间隔为0～12min。
13.本发明还提供了一种如上述的火法冶炼炉用排烟装置，包括顺次连通的物料传送带、炉衬和烟道，所述炉衬顶部开设有除渣剂放料口，所述除渣剂放料口位于所述下料口与
所述出料口之间。
14.优选地，所述炉衬的顶部分别开设有下料口和出料口，所述物料传送带的下料端靠近所述下料口设置，所述烟道的进烟端与所述出料口连通。
15.优选地，所述除渣剂放料口连通有送料管道，所述送料管道的出料端向靠近所述烟道的方向倾斜设置。
16.优选地，所述烟道沿竖直方向设置。
17.优选地，所述送料管道的进料端配置有料斗和输送泵。
18.本发明采用的技术机理：
19.通过对铜冶炼中的烟道结瘤多次取样并进行成分分析，发现其主要成分为fe3o4，且fe3o4的质量占结瘤总质量的50％以上。经过研究发现，铜冶炼烟道中形成以fe3o4为主的烟道结瘤是由于：开采得到的矿源通常不只含有铜，还含有大量铁及少量其他金属，火法冶炼过程通常采用高氧含量强化冶炼工艺，在富氧环境中，矿源中含有的铁元素不可避免地被氧化为fe3o4，其中部分为参与氧化还原反应及成渣的fe3o4会随上升气流进入烟道；此外，由于熔炼渣中fe3o4含量过高，使得熔渣粘度大，气体不能及时逸出而造成熔体喷溅，进一步造成了fe3o4在烟道内附着结块，最终形成铁质瘤。
20.为减小铁质瘤与烟道内管壁的附着力，需要对铁质瘤的主要成分fe3o4进行改性处理，基于此，在不引入更多杂质的前提下，采用具有氧化还原作用的sio2、cu2o、cuo作为除渣剂，使其与fe3o4发生反应(具体反应过程如下)，得到结构疏松、附着力低的fe2sio4、cufe2o4、cufe2o4等产物，使其可以从烟道内管壁上自然脱落。
21.2fe3o4 2c 3sio2＝3fe2sio4 2co
22.6cu2o 8fe3o4 5o2＝12cufe2o423.6cuo 4fe3o4 o2＝6cufe2o424.此外，为更加简单便捷地实现除渣剂的添加工作，我们利用烟道中本身存在的大量高温上升气流，将除渣剂制成粉体或直接选用粉状除渣剂，将除渣剂投入冶炼炉的炉衬靠近烟道的位置，使其可以随上升气流自行移动至烟道中，并与烟道结瘤充分接触和反应。
25.本发明的有益效果表现在：
26.(1)在炉衬顶部配置除渣剂放料口，将粉状除渣剂投入炉衬后，除渣剂随上升烟气进入烟道与烟道结瘤接触，并与烟道结瘤中的主要物质fe3o4发生反应，将高熔点的fe3o4转变为cufe2o4、fe2sio4等低熔点物质，降低烟道结瘤的粘度，使其与烟道的接触面变得疏松易脱落，在重力等作用下可自然脱落。
27.(2)除渣剂单独从除渣剂放料口投入，并随上升烟气上升至烟道中，即在消除过程中不影响金属冶炼，可保证连续不间断的进行铜冶炼。
28.(3)采用本发明中的烟道中铁质瘤的消除方法，操作简单，且除渣剂可直接选用火法冶炼生产过程中的原辅料制得，消除成本低。
附图说明
29.图1为实施例1中的火法冶炼炉烟道的结构示意图；
30.附图标识：1-物料传送带，2-下料口，3-除渣剂放料口，4-烟道，5-结瘤，6-炉衬。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
32.第一，本发明提供了一种火法冶炼炉烟道中铁质瘤的消除方法，在冶炼过程中，从放料口投入除渣剂，所述放料口位于所述铁质瘤远离所述烟道出料口的一端；所述除渣剂包括sio2、cu2o、cuo的一种或多种。
33.本发明中，按重量比计，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝0.16～0.56:1；除渣剂为粉状，所述除渣剂的粒径为0.1～0.2mm；所述除渣剂分多次投入，每相邻两次投入的时间间隔为0～12min。
34.本发明中，对铜冶炼中的烟道结瘤多次取样并进行成分分析等研究，研究发现：用于冶铜的矿源中通常还有铁等其他金属杂质，采用火法冶炼过程中，需要通入大量氧气，在富氧环境中，部分氧气与铁在高温下反应生成大量fe3o4。由于fe3o4附着力强，极易附着于铁质等金属管道，使其在随上升气流进入烟道后，粘附于烟道内管壁。通过通入除渣剂，使其与fe3o4结合并反应，得到结构疏松、附着力强的fe2sio4、cufe2o4、cufe2o4等产物，使其可以从烟道内管壁上自然脱落。
35.第二，本发明提供了一种如上述的火法冶炼炉用排烟装置，包括顺次连通的物料传送带1、炉衬6和烟道4，炉衬6的顶部分别开设有下料口2和出料口，物料传送带1的下料端靠近下料口2设置，烟道4的进烟端与出料口连通；炉衬6顶部还开设有除渣剂放料口3，除渣剂放料口3位于下料口2与出料口之间。
36.本发明中，除渣剂放料口3连通有送料管道，送料管道的出料端向靠近烟道4的方向倾斜设置，使除渣剂可随烟道4中的上升气流移动至结瘤5并发生反应，使结瘤5从烟道4内管壁脱落；烟道4沿竖直方向设置。送料管道的进料端配置有料斗和输送泵，用于向炉衬6中投入除渣剂。
37.本发明中，将除渣剂投入料斗，再启动输送泵。将粉状除渣剂投入炉衬6后，除渣剂随上升烟气进入烟道4与烟道4结瘤5接触，并与烟道4结瘤5中的主要物质fe3o4等发生反应，将高熔点的fe3o4转变为cufe2o4、fe2sio4等低熔点物质，降低烟道4结瘤5的粘度，使其与烟道4的接触面变得疏松易脱落，在重力等作用下可自然脱落。
38.《实施例》
39.实施例1
40.本实施例提供了一种火法冶炼炉烟道中铁质瘤的消除方法，在冶炼过程中，从放料口投入除渣剂，放料口位于铁质瘤远离烟道出料口的一端；按重量比，除渣剂为包括sio2、cu2o、cuo的混合粉末。
41.本实施例中，按重量比计，sio2：cu2o：cuo＝1:10:6，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝0.3:1；除渣剂为粉状，除渣剂的粒径为0.15mm；除渣剂分多次投入，每相邻两次投入的时间间隔为8min。
42.如图1所示，本实施例还提供了一种如上述的火法冶炼炉用排烟装置，包括顺次连通的物料传送带1、炉衬6和烟道4，炉衬6的顶部分别开设有下料口2和出料口，物料传送带1
的下料端靠近下料口2设置，烟道4的进烟端与出料口连通；炉衬6顶部还开设有除渣剂放料口3，除渣剂放料口3位于下料口2与出料口之间。
43.本实施例中，除渣剂放料口3连通有送料管道，送料管道的出料端向靠近烟道4的方向倾斜设置，使除渣剂可随烟道中的上升气流移动至结瘤5并发生反应，使结瘤5从烟道4内管壁脱落；烟道4沿竖直方向设置。送料管道的进料端配置有料斗和输送泵，用于向炉衬中投入除渣剂。
44.本实施例中，采用上述火法冶炼炉用排烟装置并通过上述火法冶炼炉烟道中铁质瘤的消除方法，年产铜8万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。从开始加入除渣剂起，炉内开始出现大量结瘤脱落现象，烟道内结瘤清除效果显著且高效。
45.实施例2
46.本实施例与实施例1的区别在于，除渣剂为包括sio2和cu2o的混合粉末。年产铜10万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为95t/h：运行一段时间后烟道入口处结瘤增长迅速，经取样分析发现，结瘤成分以fe3o4为主，致使烟道大部份堵塞。当烟道口出现明显结瘤时，在投料的同时每隔10min加入6kg重量比为sio2：cu2o＝1.2:1的混合粉末，从加入混合粉末后，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，一周内烟道结瘤基本掉落完。
47.实施例3
48.本实施例与实施例1的区别在于，除渣剂为sio2粉末。年产铜8万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入sio2粉末。从开始加入sio2粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，烟道内结瘤清除效果显著。
49.实施例4
50.本实施例与实施例1的区别在于，除渣剂为cu2o粉末。年产铜10万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为95t/h。当烟道口出现明显结瘤时，开始在投料的同时分次连续地加入cu2o粉末，cu2o粉末的加入速度为30kg/h，从开始加入cu2o粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，且一周内烟道结瘤基本掉落完。
51.实施例5
52.本实施例与实施例1的区别在于，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量
53.＝0.16:1。年产铜8万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。从开始加入除渣剂粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，烟道内结瘤清除效果明显。
54.实施例6
55.本实施例与实施例1的区别在于，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝0.56:1。年产铜10万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结
瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。自加入除渣剂粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，烟道内结瘤清除效果明显。
56.《对比例》
57.对比例1
58.本对比例与实施例1的区别在于，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝0.1:1。年产铜8万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。加入除渣剂粉末的一段时间后，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，烟道内结瘤基本被清除。
59.对比例2
60.本对比例与实施例1的区别在于，除渣剂的投入量：铁质瘤的重量＝1:1。年产铜10万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。从开始加入除渣剂粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，但一段时间后结瘤脱落速度减慢、且仍残留少量结瘤。
61.对比例3
62.本对比例与实施例1的区别在于，除渣剂分多次投入，每相邻两次投入的时间间隔为15min。年产铜8万吨，熔炼炉投入的冶铜原料量为65t/h：当开炉运行一周后，烟道入口处出现明显结瘤现象，经多次取样并分析发现，其主要物相包括fe3o4等，致使烟道堵塞，烟气流动不畅，系统排烟受到影响，给生产带来严重的影响。此后，以20kg/h的速度加入除渣剂粉末。从开始加入除渣剂粉末起，炉内开始频繁出现结瘤脱落现象，但熔炼炉运行两周后，烟道内任存在少量结瘤。
63.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。