一种熔化粗铜的火焰炉的制作方法

本实用新型涉及铜的冶炼设备，尤其是一种熔化粗铜的火焰炉。

背景技术：

在铜冶炼工业生产中，粗铜的传统冶炼工艺是用加料车将冷态粗铜加入固定式阳极炉，即“加料作业”；然后用阳极炉的燃烧器燃烧燃料，对粗铜进行加热，直到粗铜全部熔化成铜液，该过程为“熔化作业”。燃烧器使用天然气燃料。由于固定式阳极炉的热效率低，一般为15%，导致熔化作业的天然气消耗高，一般为80~90Nm³天然气/吨铜，日产量低，一般为120吨，一炉生产周期长，24-36小时/炉。另一方面，传统工艺的加料作业为半机械化作业，需要人工与机械配合，效率低，机械伤害的安全风险较大。原料中夹杂水分时，加料后水分接触高温的铜液，会发生“放炮”事故，导致阳极炉垮塌和作业人员的人身伤害。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决传统粗铜冶炼采用固定式阳极炉热效率低，能耗高，产量低，生产周期长等问题，提供一种熔化粗铜的火焰炉。

本实用新型的具体方案是：一种熔化粗铜的火焰炉，具有垂直炉体，炉体的顶部设有加料段，开有加料口，外配有机械提升加料装置，在加料段上方设有烟囱，在炉体的下部设有多个烧嘴，其特征是：a、所述炉体中的炉衬是由两段组成，上段为碳化硅炉衬，下段为镁铬质炉衬；b、在炉体的旁边加有一个密封的铜液澄清池，在炉体的底部侧壁上设有出料口，通过出料道与铜液澄清池的尾端连通，在出料道上安装有高能烧嘴，在铜液澄清池的前端设有出铜口外接溜槽，并在铜液澄清池侧壁上设有扒渣口，顶面安装有若干个升温烧嘴。

本实用新型中所述炉体下部的烧嘴为6-9个，距离底面100-200mm处，环绕炉体均布。

本实用新型中所述出料道位于铜液澄清池顶部设置。

本实用新型中所述铜液澄清池前端的出铜口位于距离澄清池底面120mm以上位置布置，并在出铜口处安装有挡渣砖。

本实用新型中所述铜液澄清池上的扒渣口是位于铜液澄清池前端侧壁布置。

本实用新型中在铜液澄清池的顶面沿中线一排均布有3-6个烧嘴，间距为400mm～600mm。

本实用新型采用热传导传热方式，传热效率高；燃烧烟气进入烟道之前能与粗铜进行充分的热交换，热效率高达65~70%。熔化粗铜的能源消耗为38 Nm³天然气/吨铜，较传统工艺减少52.5%~57.8%。生产效率提高，生产周期缩短，可连续加料作业。加料作业采用卷扬加料机组，为全机械化加料，较传统的半机械化加料方式效率更高，基本消除了加料作业安全风险。

本实用新型相对于传统粗铜精炼炉的主要特点与进步：

1.传热方式的改进

目前的粗铜处理工艺固定式阳极炉，在熔化冷态粗铜时，通过烧嘴向炉膛内喷入燃料并燃烧，提供热量。但粗铜的加热熔化所需的热量，只有一部分来自烧嘴火焰与粗铜的直接接触——即热传导，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体将烧嘴火焰反射到粗铜上——即辐射传热。因此，传热方式存在效率较低的问题。

本实用新型为竖立的圆筒形炉体，炉膛空间紧凑，熔化粗铜时的传热方式则以热传导为主，辐射传热所占比例很少。传热方式的效率大幅提高。

2. 烟气热量的利用的改进

现有的粗铜处理工艺，熔化粗铜时，燃烧时产生的热量，在热传导、热辐射后剩余部分（85%~90%）进入烟气，但烟气在炉膛内停留时间不到3秒就被排入烟道，烟气（温度1200℃）中蕴含的大量热量白白地浪费。因此，固定式阳极炉的热效率很低，只有15%。

本实用新型烧嘴安装在炉体侧下部，燃料燃烧产生的热量除一部分热传导给粗铜，剩余大部分也进入烟气。由于炉膛内充满粗铜块（称为“料柱”），高温烟气排入炉顶烟道前，先需要流经整个炉膛，从而与粗铜块料柱全面进行热交换：粗铜原料因而被充分预热，在接触到烧嘴火焰前，温度可达1000℃；而排入烟道的烟气温度则降低到150℃。因此，本实用新型熔化粗铜的热效率高达65~70%。

3.烟气余热利用

现有的粗铜处理工艺，若要回收烟气热量，最可行的方式是安装余热锅炉。余热锅炉的建设成本、运行成本高，而且运行最理想的情况也仅能将热效率提高到25~30%（一次热效率+二次热效率）。

本实用新型熔化粗铜时烟气温度只有150℃，余热已经被上层原料完全吸热利用，因而不存在相应的余热回收设备投资、运行维护等问题。还节省了土地占用的问题。

4.连续加料方式

现有的粗铜处理工艺，为间断加料方式。由于只能从安装于一侧炉墙的工作门（1~2个）处将粗铜加入炉膛，受工作门大小、数量、位置等限制，一次加料量最多达单炉产量的30%。每一炉次的生产，需加料2~4次。加料过程中，需开启工作门，1200℃的高温烟气从工作门处逸出，造成热量的损失。

本实用新型从顶部加料口加料，加料口处烟气温度150℃，因而热损失少；加料口无需设工作门，为连续加料方式。

5.消除加料“放炮事故”风险

现有的粗铜处理工艺，如果加入炉膛的原料没有彻底干燥（或转运中遭遇暴雨），水分接触到炉膛内铜水时，有可能发生放炮（水分迅速汽化，体积急剧膨胀，然后夹杂着高温铜水向炉膛外喷射），人员安全风险也很高，放炮严重时摧毁炉体。放炮事故是粗铜生产中屡见不鲜。

本实用新型加入的原料在接触到铜水之前，会被高温烟气充分干燥预热到1000℃，从根本上解决了水分接触铜水而放炮的问题。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图；

图2是图1的A-A视图。

图中：1-烟囱，2-加料口，3-机械提升加料装置，4-加料段，5-炉体，6-上段，7-下段，8-烧嘴，9-高能烧嘴，10-铜液澄清池，11-升温烧嘴，12-扒渣口，13-挡渣砖，14-溜槽，15-出铜口，16-出料道。

具体实施方式

参见图1、2，本实用新型具有垂直炉体5，炉体5的顶部设有加料段4，开有加料口2，外配有机械提升加料装置3（具体选用卷扬提升装置），在加料段4上方设有烟囱1，在炉体的下部设有多个烧嘴8，特别是：a、所述炉体5中的炉衬是由两段组成，上段6为碳化硅炉衬，下段7为镁铬质炉衬；b、在炉体5的旁边加有一个密封的铜液澄清池10，在炉体5的底部侧壁上设有出料口，通过出料道16与铜液澄清池10的尾端连通，在出料道16上安装有高能烧嘴9，在铜液澄清池10的前端设有出铜口15外接溜槽14，并在铜液澄清池10侧壁上设有扒渣口12，顶面安装有若干个升温烧嘴11。

本实施例中炉体5下部的烧嘴8为6-9个（具体为7个），距离底面100-200mm处（具体为100mm），环绕炉体均布。

本实施例中出料道16位于铜液澄清池10顶部设置。

本实施例中铜液澄清池10前端的出铜口15位于距离澄清池底面150mm位置布置，并在出铜口15处安装有挡渣砖13。

本实施例中铜液澄清池10上的扒渣口12是位于铜液澄清池10前端侧壁布置。

本实施例中在铜液澄清池10的顶面沿中线一排均布有3-6个烧嘴8具体为4个烧嘴，，间距为400mm（一般控制在400mm～600mm）。