一种氧气吹转炉和一种冶炼方法与流程

本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种氧气吹转炉和采用该氧气吹转炉实现的一种冶炼方法。

背景技术：

卡尔多炉，又称氧气斜吹转炉，1956年由瑞典卡林(B.Kalling)试验成功，并在多姆纳维特厂(Domnavet)投产，取两者的第一个音节kal和do命名。转炉炉体呈倾斜状，置于托圈内圆滚上；炉体可绕纵轴线回转，最大转速为每分钟30转；氧枪经炉口斜插炉内，并能摆动(请参见图1)；曾在瑞典、英国、法国和美国应用，但不久即在炼钢中停止使用。经过改进后的卡尔多转炉，增添了可向熔池吹氧、氧-燃料或其他气体的设施，从而可以控制炉内温度和气氛，使之既可用于放热反应的吹炼，也可用于吸热反应的熔炼和精炼。此种转炉在有色金属冶炼中称作氧气顶吹旋转转炉(top-blownrotary converter，缩写为TBRC)。1959年，加拿大国际镍公司用此炉首次吹炼高冰镍直接获得金属镍。该公司于1973年在铜崖(Cop-per Cliff)镍精炼厂建成了容量为50吨的顶吹旋转转炉两座，用以处理硫化镍精矿、高冰镍浮选所得的铜镍合金、硫化镍残阳极、烟尘和镍阳极泥等的混合料，为羰基法生产纯镍制备原料(粗金属镍)。顶吹旋转转炉还应用于高品位或成分复杂的铜精矿的熔炼和吹炼，铅精矿、锡精矿的熔炼，铜转炉渣的贫化，含铅、锌高的铜烟尘的处理以及再生铜的冶炼等。

中国用斜(顶)吹旋转炉熔炼高品位铜精矿，产出粗铜，熔炼铜阳极泥生产金银合金，生产金银合金的渣再熔炼生产铅铋合金等。

现有技术中，氧气斜吹转炉和氧气顶吹转炉(统称为氧气吹转炉)是间断作业，加料、熔炼、吹炼、排渣、排金属(此处“金属”一般为合金，本文中“金属”均是金属单质和金属合金的统称)，加料。生产时炉体沿炉体纵轴线线360°旋转，根据作业阶段可以选择转速，另外炉体可以180°倾转，进行加料、熔炼、排放。受氧气斜吹炉结构(请参见图1)所限，目前现行的氧气斜吹炉加料口、排渣口、排金属口为同一口(统称为炉口)，通过炉体倾转到不同位置进行加料和排放，其中排渣和排金属时，通过炉体倾转先将上层的渣层排出，待渣完全排净，更换下面的受料包再进行排金属作业。

氧气吹转炉内的熔体在高温下依靠重力分层，但在排放时为了保证金属的纯度要尽可能排渣，最初是直接倾倒，到后期由于渣层变薄，为了减少金属被倒出往往采用人工扒渣，不仅费时费力，而且现场劳动环境差。

重要的是在熔炼某些高杂物料时，由于渣的黏性大，炉内熔体呈现3层分布，最上面是渣层，中间为黏渣(含金属合金较高)，金属(合金层)，黏渣层往往比较厚，为了得到较纯的合金，渣层和黏渣层都要排出后才能排金属，这样渣中金属的损失就加大，为了减少这些损失，一般情况下将这些黏渣再回炉配入新料回炉重新熔炼，进一步增加了渣的黏性。由于氧气吹转炉的作业特点，每炉都会产生这样的黏渣，随着生产的进行黏渣量会越来越大，造成后续生产压力大，金属积压，给经营带来压力。

因此，如何减小现有技术中氧气吹转炉的作业劳动强度，减小生产压力，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种氧气吹转炉和采用该氧气吹转炉实现的一种冶炼方法。本发明不需要每炉必须倒出黏渣，可以大大减少黏渣的总体排放量和排放次数，从而减小作业劳动强度，减小生产压力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氧气吹转炉，所述氧气吹转炉的炉体上设置有炉口和用于排金属的侧排放口，所述炉口位于所述炉体的纵轴线上，所述侧排放口开设于所述炉体的侧壁上。

优选地，在上述氧气吹转炉中，所述炉体包括圆柱形炉身和锥形炉帽，所述锥形炉帽位于所述圆柱形炉身的顶端且与其同轴连通，所述炉口位于所述锥形炉帽的顶端，所述侧排放口开设于所述锥形炉帽的侧壁上。

优选地，在上述氧气吹转炉中，与所述侧排放口连通的排放通道的中心轴线与所述炉体的纵轴线夹角为0～20度。

优选地，在上述氧气吹转炉中，所述侧排放口伸出所述炉体外侧的长度为10mm至20mm。

优选地，在上述氧气吹转炉中，所述侧排放口以及与所述侧排放口连通的排放通道由耐火砖环绕所述排放通道的中心轴线砌筑而成，或者所述侧排放口由砌筑到所述炉体外侧的带孔异型砖构成。

优选地，在上述氧气吹转炉中，所述氧气吹转炉为氧气顶吹转炉或氧气斜吹转炉。

优选地，在上述氧气吹转炉中，还包括检尺杆，所述检尺杆包括深入杆和手持杆，所述深入杆为耐热不锈钢材质。

优选地，在上述氧气吹转炉中，所述深入杆的一端和所述手持杆的一端固连，并且深入杆和所述手持杆之间夹角为90度。

一种冶炼方法，所述冶炼方法采用上文中所述的氧气吹转炉，并且，所述冶炼方法包括：

步骤一：封堵炉体上的侧排放口；

步骤二：通过所述炉体上的炉口进行加料作业；

步骤三：冶炼析出金属；

步骤四：通过所述炉口进行排渣作业，黏渣保留在炉内；

步骤五：疏通所述侧排放口，通过所述侧排放口进行排金属作业，黏渣保留在炉内。

优选地，在上述冶炼方法中，在所述步骤四和所述步骤五之间还包括：步骤四a：在需要排黏渣时，执行骤四b，否则，执行步骤五；

步骤四b：通过所述炉口排出所述黏渣，然后执行步骤五和/或步骤四c；

步骤四c：通过所述炉口进行排金属作业。

从上述技术方案可以看出，采用本发明提供的氧气吹转炉以及冶炼方法冶炼金属时，由于炉口和侧排放口分别独立设置、单独作业，从而可以通过炉口和侧排放口分别进行排渣作业和排金属作业，无需像现有技术中一样每一炉作业必须完成排渣作业和排黏渣作业后才能进行排金属作业。从而可见，采用本发明提供的氧气吹转炉以及冶炼方法冶炼金属时，不需要每炉必须倒出黏渣，从而减小作业劳动强度，减小生产压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中氧气吹转炉的结构示意图；

图2为本发明第一具体实施例提供的氧气吹转炉的炉体的剖视图；

图3为本发明第一具体实施例提供的检尺杆的结构示意图；

图4是本发明第一具体实施例提供的冶炼方法；

图5是本发明第二具体实施例提供的冶炼方法。

图中，01-石灰/矿石，02-装料位置，03-可转动烟罩，04-废气，05-添加剂管，06-氧气，07-冷却水，08-出钢位置，09-盛钢桶；

1-炉口，2-侧排放口，3-圆柱形炉身，4-锥形炉帽，5-深入杆，6-手持杆。

具体实施方式

本发明具体实施例公开了一种氧气吹转炉和采用该氧气吹转炉实现的一种冶炼方法。本发明不需要每炉必须倒出黏渣，可以大大减少黏渣的总体排放量和排放次数，减小作业劳动强度，减小生产压力。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2至图5，图2为本发明第一具体实施例提供的氧气吹转炉的炉体的剖视图，图3为本发明第一具体实施例提供的检尺杆的结构示意图；图4是本发明第一具体实施例提供的冶炼方法，图5是本发明第二具体实施例提供的冶炼方法。

本发明第一具体实施例提供的氧气吹转炉，在炉体上设置有炉口1和用于排金属的侧排放口2，该炉口1位于炉体的纵轴线M上(“纵轴线M”是指进行冶炼作业时炉体的360°旋转轴线)，侧排放口2开设于炉体的侧壁上。

对比，本发明第一具体实施例还提供了一种采用上述氧气吹转炉实现的冶炼方法，该冶炼方法主要包括以下步骤：

步骤一：封堵炉体上的侧排放口2；

步骤二：通过炉体上的炉口1进行加料作业；

步骤三：冶炼析出金属(具体指熔炼、吹炼等加温析出金属时的冶炼过程)；

步骤四：通过炉口1进行排渣作业，黏渣保留在炉内；

步骤五：疏通侧排放口2，通过侧排放口2进行排金属作业，黏渣保留在炉内。

采用本发明第一具体实施例提供的氧气吹转炉以及冶炼方法冶炼金属时，由于炉口1和侧排放口2分别独立设置、单独作业，从而可以通过炉口1和侧排放口2分别进行排渣作业和排金属作业，无需像现有技术中一样每一炉作业必须完成排渣作业和排黏渣作业后才能进行排金属作业。从而可见，采用本发明第一具体实施例提供的氧气吹转炉以及冶炼方法冶炼金属时，不需要每炉必须倒出黏渣，从而减小作业劳动强度，减小生产压力。

由于黏渣中的金属含量高，熔炼过程中还可以产生大量金属，因此在实际生产过程中，一般情况下，完成一次上述冶炼方法后，黏渣是保留在炉内的，并随下一炉作业继续冶炼。即执行完上述冶炼方法中的步骤六后返回步骤一，循环进行下一炉作业，依次反复循环进行。参见图4。

在循环作业过程中，上一炉留下的黏渣在接下来的冶炼作业中会继续澄清分离，产生新的炉渣、黏渣、金属，达到平衡状态。这种操作不仅不需要每炉必须倒出黏渣，减小作业劳动强度，减小生产压力，而且大大减少了黏渣排放量。此外，经过上面操作，还可以增加合金排放次数，使得冶炼效率大大提高。

在实际生产过程中，上述冶炼方法的具体操作流程可参考如下：

步骤一中：用黏泥封堵炉体上的侧排放口2，以防止烟气外逸；

步骤二中：倾转炉体至加料位置，通过炉体上的炉口1进行加料作业；

步骤三中：倾转炉体至冶炼位置，炉体沿纵轴线360°旋转，冶炼析出金属；

步骤四中：倾转炉体至排渣位置，通过炉口1进行排渣作业，黏渣保留在炉内，此时，为了避免侧排放口2堵塞，避免侧排放口2承受压力，排渣时将侧排放口2旋转至炉体的上侧；

步骤五中：炉内正常渣排完后，倾转炉体到第一预设位置，以便清理侧排放口2的黏泥，并疏通侧排放口2，然后继续倾转炉体到第二预设位置，以便通过侧排放口2进行排金属作业，在炉体内的金属即将排放完成时停止排放操作，黏渣保留在炉内，然后返回步骤一，循环进行下一炉作业。

在此需要说明的是，上述便于清理侧排放口2黏泥的“第一预设位置”，以及上述便于通过侧排放口2进行排金属作业的“第二预设位置”是由技术人员根据实际情况和经验把握。本发明对于炉体的具体倾转角度和位置不做具体限定。

在实际生产过程中，上述冶炼方法循环进行N(N≥1)次后，有可能需要排出炉内黏渣，此时可能是执行最后一次冶炼作业，也可能是临时决定的某次冶炼作业。对比，本发明提供了第二具体实施例。

本发明第二具体实施例公开了一种冶炼方法，该冶炼方法包括本发明第一具体实施例公开的冶炼方法，并且在最后一次执行冶炼作业时进行排黏渣作业。具体为：循环到第N+1次冶炼方法时，在执行完步骤一至步骤四后(即通过炉口1完成排渣作业后)，继续通过炉口1进行排黏渣作业，最后疏通侧排放口2并通过侧排放口2进行排金属作业；或者，在执行完步骤一至步骤四后(即通过炉口1完成排渣作业后)，继续通过炉口1进行排黏渣作业，并且像现有技术一样再更换下面的受料包，通过炉口1进行排金属作业，这样可以避免侧排放口2的疏通和重新封堵操作。

可见，本发明第二具体实施例公开的冶炼方法，是在第一具体实施例的基础上，在步骤四和步骤五之间还包括：步骤四a：在需要排黏渣时，执行骤四b，否则，执行步骤五；

步骤四b：通过炉口1排出黏渣，然后执行步骤五和/或步骤四c；

步骤四c：通过炉口1进行排金属作业。

本发明第二具体实施例公开的冶炼方法，具体方法流程请参见图5。

在此需要说明的是，图5中的“是否需要排黏渣”，可以是技术人员根据经验或临时情况判断，例如根据加料总量、加料次数、金属质量、黏渣积累量、循环次数或意外状况等判断是否需要排黏渣。

在具体实施例中，上述氧气吹转炉为氧气顶吹转炉或氧气斜吹转炉。具体地，如图2所示，上述氧气吹转炉的炉体包括圆柱形炉身3和锥形炉帽4，锥形炉帽4位于圆柱形炉身3的顶端且与其同轴连通，炉口1位于锥形炉帽4的顶端，侧排放口2开设于锥形炉帽4的侧壁上，并且，侧排放口2靠近圆柱形炉身3和锥形炉帽4的相接处设置，侧排放口2的边沿与炉口1的边沿之间保持大于零的预设距离。

在具体实施例中，为了保护炉体钢壳不受熔体冲刷，令侧排放口2凸出炉体外侧设置，具体为侧排放口2伸出炉体外侧的长度为10mm至20mm。为了进一步优化上述技术方案，本发明中，与侧排放口2连通的排放通道的中心轴线L与炉体的纵轴线M之间的夹角a为0～20度(如图2中所示)，以避免通过侧排放口2排金属时在炉内形成涡流，造成排放带渣；而且，侧排放口2以及与其连通的排放通道最好设置成圆形通道，以方便堵口。具体地，侧排放口2以及与侧排放口2连通的排放通道，由耐火砖环绕该排放通道的中心轴线L砌筑而成，或者，侧排放口2由带孔异型砖直接砌筑到炉体外侧构成。但是并不局限于此，对于氧气吹转炉中，侧排放口2伸出炉体外侧的长度、排放通道的中心轴线L与炉体的纵轴线M之间的夹角a、侧排放口2和排放通道的截面形状，本领域技术人员均可以根据实际生产情况进行其它设置，本发明对此不作具体限定。

此外，由于炉型的结构所限，排渣时的渣排放终点往往依靠人工取样凭经验判断，不容易把握。对此，本发明具体实施例还提供了一种专门的检尺杆，用来在排渣过程中测量渣层厚度，以减少人工取样频次。正常情况下通过检尺杆可以看到渣与金属层分层明显。

具体地，如图3所示，该检尺杆包括深入杆5和手持杆6，深入杆5的一端和手持杆6的一端固连，呈“7”型。在优选的具体实施例中，手持杆6的长度大于深入杆5的长度，深入杆5的长度要小于炉口1的直径，深入杆5和手持杆6之间夹角为90度。其中，深入杆5为耐热不锈钢材质，手持杆6为钢管。

具体地，在冶炼过程中，渣与金属合金由于密度不同自然沉降分离，金属密度大，沉在下方，渣密度小浮在上方。在冶炼过程中，通过炉口1伸入检尺杆，令检尺杆的深入杆5在液面上方插入，并静置一分钟左右后取出。插入过程中，相应深度的渣和金属附在深入杆5上，由于渣与金属的密度、导热等性质不同，可以在深入杆5上看出渣与金属的分界线，通过测量可以得出渣层的厚度、液面的高度。从而达到以减少人工取样频次的目的。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。