本发明属于粗铜火法精炼还原技术领域，特别涉及阳极炉精确控制给固体还原剂的装置及方法。
背景技术：
在粗铜火法精炼过程，对阳极炉内铜水进行氧化作业，将铜水中的硫氧化脱除至行业标准要求后，同时氧化过程的氧也不可避免地过量溶解于铜水中，达到8000ppm左右；为将粗铜中过量溶解的氧脱除，就必须对铜水进行还原，将铜水中的氧含量还原至2000ppm以下，达到浇注阳极板的要求。目前，国内同行对铜水还原的主流技术有天然气还原、重油还原、固体还原剂还原。天然气还原具有清洁卫生、环境友好的优点，但其不足之处就是有效利用率非常低，最高仅有30～40％的有效利用率，过程控制要求较高，否则将出安全事故；重油还原具有成本低廉的优势，但重油粘稠，需对其加热保温处理，提高重油在管道内的流动性，还原过程控制不慎，很容易产生黑烟而污染作业环境。固体还原剂还原法，具有成本低、有效利用率高于天然气，只要对作业尾气进行收尘、除尘处理，其作业环境也较为友好。
目前，国内铜火法精炼还原过程，使用的固体还原剂，虽对其固定碳含量作了规定，但对颗粒度没有作要求，生产商加工过程较为粗放，固体还原剂质量常波动，出现细颗粒还原剂过多或偏粗颗粒度还原剂过多，这常给阳极炉还原操作带来堵塞下料输送管道问题，给操作工带来清理的劳动强度，有时候下料断断续续不顺畅，物料给料速率时大时小，还原剂的有效利用率不足，还原作业时间过长，影响正常生产作业及成本。下料速度过快时，阳极炉尾部烟气温度快速升高，余热锅炉压力急剧升高，烟气中一氧化碳浓度过高或未被还原的粉状还原剂多，可能导致烟道发生爆炸事故。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种适用于阳极炉粗铜精炼还原、可精确、稳定控制给固体还原剂的装置及控制方法，确保固体还原剂下料、输送过程顺畅、不堵塞。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种精确控制给固体还原剂的装置，设有一漏斗形备料仓，在备料仓顶部设置有一次筛分器用于对固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料及其它杂物；在备料仓底部漏口往下依次设有二次筛分器、下料电机、全开密封阀门；全开密封阀门与中间储料仓连接，在中间储料仓上设有泄压阀门，并通过在顶部引出的顶部支管道上设置增压风阀门和增压风稳压器，在中间储料仓上部还设有差减法称重器，在中间储料仓下部还通过下部支管道分别连接流化风口阀门和流化风稳压器，中间储料仓底部与隔仓式给料装置通过精准给料变频电机连接；隔仓式给料装置连接精准变频电机减速装置，精准变频电机减速装置连接精准给料变频电机；在隔仓式给料装置底部一端通过底部支管道分别连接载煤风阀门和载煤风稳压器，另一端设为风料出口；所述顶部支管道、下部支管道、底部支管道分别与压缩风总管连接。
本发明精确控制给固体还原剂的方法步骤如下：
a.采用一次筛分器对固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料或其它杂物后，储存于备料仓内；
b.备料仓内筛分过的固体还原剂通过二次筛分器、下料电机、全开密封阀门后，进入中间储料仓内，固体还原剂储存至储料仓三分之二满仓后，停止下料电机，关闭密封阀门；
c.对中间储料仓进行增压，关闭泄压阀门，打开增压风阀门和增压风稳压器，待中间储料仓内压力达到3～5Bar，即可关闭增压风阀门和增压风稳压器，打开流化风口阀门和流化风稳压器，使流化风压力稳定在4～5Bar，对中间储料仓下部固体还原剂进行流化处理；
d.阳极炉内具备喷吹固体还原剂条件后，打开载煤风阀门至全开，通过调节载煤风稳压器，调节风压在3～4Bar，确保载煤风压力略低于中间储料仓内压力，达到送煤压力微平衡，然后启动精准给料变频电机，调节电机运行频率，根据称重器在电脑控制界面上的反馈，控制给固体还原剂速率在0.5～1.0kg/s范围内。
上述步骤a和步骤b是分两次对固体还原剂进行筛分处理，步骤a为粗筛分，隔离出大块物料或杂物，步骤b为细筛分，仅设置1～5mm颗粒度大小的固体还原剂能过筛，其余大块物料均被隔离，确保中间储料仓下料均匀、顺畅。步骤d所述阳极炉烟气出口在线监测温度的升温速率为5～10℃/h。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：
①通过对固体还原剂进行两次筛分处理后，隔离出大块颗粒度物料或杂物，筛选出粒度在1～5mm范围内的还原剂，该粒度范围内的还原剂很适用于回转式阳极炉粗铜火法精炼过程，还原使用，不仅还原效率提高，确保了还原过程的连续、顺畅、稳定，避免无效消耗及安全隐患事故的发生，更避免了还原剂输送管道被堵塞带来的劳动强度大等问题；
②通过差减法称重器的重量反馈，同时结合还原过程烟气在线温度升温情况，控制在线烟气温度升温速率5～10℃/h，调节精确给料电机频率，确保给固体还原剂速率在最佳的0.5～1.0kg/s速度范围内，可进一步提高固体还原剂的有效利用率，避免无效消耗及安全隐患事故的发生；所设置的精确给料电机频率可实现小范围内高低频率调节，电机内部为独立隔仓式结构，可实现电机运转时，上部中间储料仓内与电机下部在极短时间内实现相对隔离密封，仅电机运转独立隔仓内精准定量的固体还原剂能自由通过，进入到下部，定量的固体还原剂经载煤风混合后，通过风料出口，输送至阳极炉内；
③本发明装置采用全系统控制，可根据不同装载容量的回转式阳极炉等实际操作要求来调节固体还原剂给料速度的精准控制，系统反馈各装置开启情况、储料仓内压力情况。既可就地手动操控，也可在电脑界面上进行远程控制。
附图说明
图1为本发明装置的示意图；
图中各标号部件为：1.备料仓、2.一次筛分器、3.二次筛分器、4.下料电机、5.密封阀门、6.中间储料仓、7.压缩风总管、8.增压风阀门、9.增压风稳压器、10.泄压阀门、11.差减法称重器、12.流化风口阀门、13.流化风稳压器、14.精准给料变频电机、15.载煤风阀门、16.载煤风稳压器、17.精准给料变频电机、18.精准变频电机减速装置、19.隔仓式给料装置、20.风料出口。
具体实施方式
如图1所示的精确控制给固体还原剂的装置，设有一漏斗形备料仓1，在备料仓1顶部设置有一次筛分器2用于对固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料及其它杂物；在备料仓1底部漏口往下依次设有二次筛分器3、下料电机4、全开密封阀门5；全开密封阀门5与中间储料仓6连接，在中间储料仓6上设有泄压阀门10，并通过在顶部引出的顶部支管道上设置增压风阀门8和增压风稳压器9，在中间储料仓6上部还设有差减法称重器11，在中间储料仓6下部还通过下部支管道分别连接流化风口阀门12和流化风稳压器13，中间储料仓6底部与隔仓式给料装置19通过精准给料变频电机14连接；隔仓式给料装置19连接精准变频电机减速装置18，精准变频电机减速装置18连接精准给料变频电机17；在隔仓式给料装置19底部一端通过底部支管道分别连接载煤风阀门15和载煤风稳压器16，另一端设为风料出口20；所述顶部支管道、下部支管道、底部支管道分别与压缩风总管7连接。
精确控制给固体还原剂的方法步骤如下：
a.采用一次筛分器2对固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料或其它杂物后，储存于备料仓1内；
b.备料仓内筛分过的固体还原剂通过二次筛分器3、下料电机4、全开密封阀门5后，进入中间储料仓6内，固体还原剂储存至储料仓三分之二满仓后，停止下料电机，关闭密封阀门5；
c.对中间储料仓6进行增压，关闭泄压阀门10，打开增压风阀门8和增压风稳压器9，待中间储料仓内压力达到3～5Bar，即可关闭增压风阀门8和增压风稳压器9，打开流化风口阀门12和流化风稳压器13，使流化风压力稳定在4～5Bar，对中间储料仓6下部固体还原剂进行流化处理；
d.阳极炉内具备喷吹固体还原剂条件后，打开载煤风阀门15至全开，通过调节载煤风稳压器16，调节风压在3～4Bar，确保载煤风压力略低于中间储料仓内压力，达到送煤压力微平衡，然后启动精准给料变频电机17，调节电机运行频率，根据称重器在电脑控制界面上的反馈，控制给固体还原剂速率在0.5～1.0kg/s范围内。
上述步骤a和步骤b分两次对固体还原剂进行筛分处理，步骤a为粗筛分，隔离出大块物料或杂物，步骤b为细筛分，仅设置1～5mm颗粒度大小的固体还原剂能过筛，其余大块物料均被隔离，确保中间储料仓下料均匀、顺畅。步骤d所述阳极炉烟气出口在线监测温度的升温速率为5～10℃/h。
本发明可在阳极炉精炼还原时，精确控制固体还原剂给煤量，固体还原剂下料速度较为合理，还原剂在阳极炉内高效还原，可实现固体还原剂有效还原利用率在90％以上。固体还原剂精准下料的过程反馈，不仅仅可以通过差减法称重器来反馈，还可通过阳极炉烟气出口在线温度监测来反馈。
应用实例一
一台已装载容量有350吨粗铜的回转式阳极炉，其炉内铜水已经氧化至8000ppm氧含量，铜水中其它杂质含量均达到氧化终点要求。将固体还原剂喷吹管道与炉体连接好。将固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料或其它杂物后，储存于备料仓1内；备料仓内筛分过的固体还原剂通过二次筛分器3、下料电机4、全开密封阀门5后，进入中间储料仓6内，通过差减法称重器11显示，中间储料仓内固体还原剂重量已达2000kg左右即可合适，停止下料电机4，关闭密封阀门5。采用双罐还原，其操作方式完全一样。对中间储料仓6进行增压，关闭泄压阀门10，打开增压阀门8和稳压器9，待中间储料仓内压力达到3.5Bar，即可关闭增压阀门8和稳压器9，打开流化风阀门12和流化风稳压器13，调节流化风稳压器压力在4.0Bar，对中间储料仓6下部固体还原剂进行流化处理；打开载煤风阀门15至全开，调节载煤风稳压器16压力在3.5Bar，然后启动精准给料变频电机17，调节电机运行频率，根据差减法称重器在电脑控制界面上的反馈，确保给固体还原剂速率在0.8kg/s左右速度，同时观察烟气在线监测温度升温速率不超过10℃/h，双罐同时进行还原，控制固体还原剂相同下煤速率，30min后，两个中间储料仓均已给足1400kg左右固体还原剂量时，即可停止还原，停止精准给料变频电机17的运行，对阳极炉内粗铜进行测氧操作或人工取样分析，只要铜水中的氧含量在2000ppm以下，或人工看样，达到浇注、满足电解要求的阳极铜，即可对阳极炉内的铜水进行浇注阳极板作业，实现固体还原剂还原过程有效利用率达90％以上。
应用实例二
一台已装载容量有660吨粗铜的回转式阳极炉，其炉内铜水已经氧化至8500ppm氧含量，铜水中其它杂质含量均达到氧化终点要求。将固体还原剂喷吹管道与炉体连接好。将固体还原剂进行一次筛分，隔离出大块物料或其它杂物后，储存于备料仓1内；备料仓内筛分过的固体还原剂通过二次筛分器3、下料电机4、全开密封阀门5后，进入中间储料仓6内，通过差减法称重器11显示，中间储料仓6内固体还原剂重量已达3500kg左右即可合适，停止下料电机4，关闭密封阀门5。采用双罐还原，其操作方式完全一样。对中间储料仓6进行增压，关闭泄压阀门10，打开增压阀门8和稳压器9，待中间储料仓内压力达到4.5Bar，即可关闭增压阀门8和稳压器9，打开流化风阀门12和流化风稳压器13，调节流化风稳压器压力在4.5Bar，对中间储料仓6下部固体还原剂进行流化处理；打开载煤风阀门15至全开，调节载煤风稳压器16压力在3.5Bar，然后启动精准给料变频电机17，调节电机运行频率，根据称重器在电脑控制界面上的反馈，确保给固体还原剂速率在1.0kg/s左右速度，同时观察烟气在线监测温度升温速率不超过10℃/h，双罐同时进行还原，控制固体还原剂相同下煤速率，60min后，两个中间储料仓均已给足3000～3200kg固体还原剂量时，即可停止还原，停止精准给料变频电机的运行，对阳极炉内粗铜进行测氧操作或人工取样分析，只要铜水中的氧含量在2000ppm以下，或人工看样，达到浇注、满足电解要求的阳极铜，即可对阳极炉内的铜水进行浇注阳极板作业，实现固体还原剂还原过程有效利用率达90％以上。