紫杂铜熔炼氧化还原系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种紫杂铜熔炼氧化还原系统，包括反射炉体，在所述反射炉体上安装有火焰燃烧装置和还原装置，所述火焰燃烧装置包括燃料供给管道、助燃剂供给管道和安装在反射炉体上的燃烧器，所述还原装置包括与反射炉体相连的还原控制系统，所述火焰燃烧装置还包括控制阀组、PLC控制器、电脑操作屏和物料传感器，所述还原装置还包括依次连通的甲醇供给箱、供给泵、烟气余热分解装置、分解气冷却器、分解气分子吸附器、加压系统和蓄气罐。本发明结构简单，实用性强，特别适合于紫杂铜反射炉。
【专利说明】紫杂铜熔炼氧化还原系统
【技术领域】
[0001]本发明属于金属冶炼加工领域，具体涉及一种紫杂铜熔炼氧化还原系统。
【背景技术】
[0002]铜产业是资源型产业，是国民经济的重要组成部分。改革开放以来，中国铜产业通过不断深化改革，调整结构，实现了跨越式发展，产业规模不断扩大，主要产品产量持续增长，行业总体实力逐步增强，竞争力得到提升。与此同时，随着国民经济快速发展和人们生活水平不断提高，中国对铜金属的需求日益增加。因此，坚持大力发展循环经济，走节约资源、保护环境的新型工业化道路，是铜产业可持续发展的必然选择。
[0003]而紫杂铜是含铜量不低于90%的废杂铜，其社会回收量约占全部废铜的2/3，利用紫杂铜的冶炼来增加铜导体的材料来源，已成为全世界关注的课题。其中，紫杂铜连铸连轧制杆工艺就是利用紫杂铜生产铜杆的先进工艺，它主要是通过采用紫杂铜为原料，分选后，经反射炉的熔化、氧化和还原反应得到铜液，再使铜液进入连铸连轧设备浇铸得到铜杆。此工艺节能减排的核心环节就在于反射炉，目前市场上的反射炉主要包括固定式反射炉、倾动式反射炉和回转式反射炉，由于固定式反射炉具有结构简单、造价低、原料适应性强、容易操作等优点，国内再生铜行业的大部分企业均采用此种炉体结构。
[0004]然而，这种固定式反射炉的燃烧系统一般都是用空气作助燃剂，由于空气中含有79%的氮气，是无用的废气，还从烟气排放中带走大量热量，其次空气导热黑度系数低，燃烧时铜材吸热效率低，从而降低燃烧温度，为了提高炉温，火焰只能控制在微还原气氛，燃料消费高，效益低，因缺氧，铜料上带的少量有机物碳化，黑烟多，熔化时间长，并且由于空气中大量的氮气，还会生成有害的氮氧 化物，需要环保设备去除。
[0005]其还原主要是采用天燃气或插树等方式还原，也有重油、柴油、碳粉或还原剂等还原的，因在高温下都会裂解生出碳，碳不能完全氧化，会产生大量黑烟，环保处理比较困难。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种工时短，燃料消耗低，炉温高且环保节能的紫杂铜熔炼氧化还原系统。
[0007]本发明提供的这种紫杂铜熔炼氧化还原系统，包括带有排烟通道的反射炉体，在所述反射炉体上安装有火焰燃烧装置和还原装置，所述火焰燃烧装置包括燃料供给管道、助燃剂供给管道和安装在反射炉体上的燃烧器，所述还原装置包括与反射炉体相连的还原控制系统，所述火焰燃烧装置还包括控制阀组、PLC控制器、电脑操作屏和物料传感器，所述还原装置还包括依次连通的甲醇供给箱、供给泵、烟气余热分解装置、加压系统和蓄气罐，所述助燃剂供给管道采用纯氧气供给，所述燃料供给管道和助燃剂供给管道分别与控制阀组的进气口连通，所述控制阀组的出气口与燃烧器连通，所述PLC控制器连接于控制阀组和电脑操作屏之间并控制控制阀组内气体的流量和比例，所述燃烧器水平角度可变的安装在反射炉体上，所述物料传感器安装在燃烧器的出口处并与PLC控制器连接用于跟踪物料情况发送驱动信号调整燃烧器与水平线之间的角度，所述烟气余热分解装置与排烟通道连通，所述蓄气罐的出气口与还原控制系统相连。
[0008]为使本发明燃烧更快，所述燃料供给管道采用天燃气供给。
[0009]为使本发明燃烧更充分，所述燃烧器的喷头向下倾斜的安装在反射炉体上并与水平线之间呈5°~35°的夹角。
[0010]所述燃烧器采用有焰燃烧或无焰燃烧。
[0011 ] 所述燃烧器采用有焰燃烧且火焰长度可以调节。
[0012]为防止本发明在甲醇分解反应后，还有残留的甲醇和水分，在所述烟气余热分解装置与加压系统还依次连接有分解气冷却器和分解气分子吸附器。
[0013]本发明通过采用天燃气和纯氧气通过控制阀组，由PLC控制器控制其流量和比例，加上燃烧器的调节，在一个燃烧器上实现有焰和无焰燃烧等多种燃烧方式，进入燃烧器混合后喷出，在炉子里燃烧，实现高温、高效氧化气氛燃烧，并可控制炉内多种氧化和还原的炉气气氛；通过物料传感器，自动调动燃烧器角度，跟踪物料，缩短工时，可根据炉料有机物的含量，增加富余氧气量，并保持炉温；甲醇的裂解气体不含碳，消除了碳黑产生产的黑烟，成本比天燃气和插树低。本发明结构简单，实用性强，特别适合于紫杂铜反射炉。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]从图1可以看出，本发明这种紫杂铜熔炼氧化还原系统，包括带有排烟通道11的反射炉体1，在反射炉体I上安装有火焰燃烧装置2、氧化装置3和还原装置4，其中火焰燃烧装置2包括燃料供给管道21、助燃剂供给管道22、控制阀组23、PLC控制器24、电脑操作屏25、燃烧器26和物料传感器27，还原装置4还包括依次连通的甲醇供给箱41、供给泵42、烟气余热分解装置43、分解气冷却器44、分解气分子吸附器45、加压系统46、蓄气罐47和还原控制系统48，燃料供给管道21采用天燃气供给，助燃剂供给管道22采用纯氧气供给，燃料供给管道21和助燃剂供给管道22分别与控制阀组23的进气口连通，控制阀组23的出气口与燃烧器26连通，PLC控制器24连接于控制阀组23和电脑操作屏25之间用来控制控制阀组23内天燃气和纯氧气的比例及该控制阀组23出气口处的气体流量，燃烧器26水平角度可变的安装在反射炉体I上，物料传感器27安装在燃烧器26的出口处与PLC控制器24连接用于跟踪物料情况并发送驱动信号调整燃烧器26与水平线之间的角度，烟气余热分解装置43与排烟通道11连通，还原控制系统48与反射炉体I相连。
[0016]本发明中，燃烧器26的喷头向下倾斜的安装在反射炉体I上并与水平线之间呈5°~35°的夹角。
[0017]本发明的燃烧器26可实现有焰燃烧或无焰燃烧，当实现有焰燃烧时其火焰长度可以调节。
[0018]具体实施例:
使用容量为80吨的紫杂铜熔化反射炉，燃烧器26采用有焰燃烧，火焰长度控制在2~6米之内，天燃气和纯氧气分别通过燃料供给管道21和助燃剂供给管道22进入控制阀组23，由PLC控制器24控制该控制阀组23内天燃气和纯氧气的比例及该控制阀组23出气口处的气体流量，氧气过乘10%，进入燃烧器26，混合后喷出，在反射炉里燃烧，并通过物料传感器27跟踪物料，发送驱动信号给PLC控制器，自动调动燃烧器26角度水平向下在5°~35°之间，直接打在物料上，并从电脑操作屏25显示相关数据，熔化时间6小时，强氧化造渣充分，除杂质。
[0019]用反射炉进行进行氧化、还原处理，氧化还原温度1180°C。氧化处理时，通入
1.0MPa压力的富氧气作为氧化剂，氧化时间3小时；通过调节PLC控制器24和燃烧器26，氧化阶段采用无焰燃烧方式保温。还原处理时，通过甲醇供给箱41提供甲醇，经供给泵42，烟气余热分解装置43利用反射炉体I从排烟通道11排放的炉气烟气的热量将其加热到二百多度，在摧发剂作用下，就可裂解成33%C0和66%H2混合气体，再通过分解气冷却器44和分解气分子吸附器45吸收残留的甲醇和水分，经加压系统46将其加压到0.2Mpa—0.6Mpa后，储存至蓄气罐37内，作为还原剂由还原控制系统48控制送入炉内还原，还原时间4小时。
[0020]当燃烧器26处于角度水平向下在8°~23°之间时，对其取样分析，符合要求。此时，还原无黑烟，燃气每吨从80立方米下降到38立方米，还原混合气每吨5立方米，扣除氧气增加的成本，每吨燃料费下降30%， 还原气费下降10%—15%。
【权利要求】
1.一种紫杂铜熔炼氧化还原系统，包括带有排烟通道(11)的反射炉体(1)，在所述反射炉体(1)上安装有火焰燃烧装置(2)和还原装置(4)，所述火焰燃烧装置(2)包括燃料供给管道(21)、助燃剂供给管道(22)和安装在反射炉体(1)上的燃烧器(26)，所述还原装置(4)包括与反射炉体(1)相连的还原控制系统(48)，其特征在于:所述火焰燃烧装置(2)还包括控制阀组(23)、PLC控制器(24)、电脑操作屏(25)和物料传感器(27)，所述还原装置(4)还包括依次连通的甲醇供给箱(41)、供给泵(42)、烟气余热分解装置(43)、加压系统(46 )和蓄气罐(47 )，所述助燃剂供给管道(22 )采用纯氧气供给，所述燃料供给管道(21)和助燃剂供给管道(22)分别与控制阀组(23)的进气口连通，所述控制阀组(23)的出气口与燃烧器(26 )连通，所述PLC控制器(24)连接于控制阀组(23 )和电脑操作屏(25 )之间并控制控制阀组(23)内气体的流量和比例，所述燃烧器(26)水平角度可变的安装在反射炉体(I)上， 所述物料传感器(27)安装在燃烧器(26)的出口处并与PLC控制器(24)连接用于跟踪物料情况发送驱动信号调整燃烧器(26)与水平线之间的角度，所述烟气余热分解装置(43 )与排烟通道(11)连通，所述蓄气罐(47 )的出气口与还原控制系统(48 )相连。
2.根据权利要求1所述的紫杂铜熔炼氧化还原系统，其特征在于:所述燃料供给管道(21)采用天燃气供给。
3.根据权利要求1所述的紫杂铜熔炼氧化还原系统，其特征在于:所述燃烧器(26)的喷头向下倾斜的安装在反射炉体(1)上并与水平线之间呈5°~35°的夹角。
4.根据权利要求1所述的紫杂铜熔炼炉用火焰燃烧装置，其特征在于:所述燃烧器(6)采用有焰燃烧或无焰燃烧。
5.根据权利要求4所述的紫杂铜熔炼炉用火焰燃烧装置，其特征在于:所述燃烧器(6)采用有焰燃烧且火焰长度可以调节。
6.根据权利要求1所述的紫杂铜熔炼氧化还原系统，其特征在于:在所述烟气余热分解装置(43)与加压系统(46)还依次连接有分解气冷却器(44)和分解气分子吸附器(45)。
【文档编号】C22B15/04GK103526043SQ201310524753
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】苏华光, 毛铁 申请人:湖南金龙国际铜业有限公司