CN109112320A - 一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，包括熔炼炉及N个透气砖供气元件，N≥5；透气砖供气元件由座砖、狭缝式耐火砖芯及金属供气管组成，座砖嵌装于熔炼炉炉底的炉衬砖内；座砖底部设金属供气管，座砖内设狭缝式耐火砖芯，狭缝式耐火砖芯的底面与座砖内底面之间形成气室，金属供气管的顶端与气室连通；狭缝式耐火砖芯由金属壳体及填充在金属壳体内部的耐火材料芯体组成，耐火材料芯体中均匀设置若干狭缝，狭缝将气室与熔炼炉内部空间连通。本发明能够有效解决现有氧枪底吹射流搅拌过于强烈且不均匀性而导致的冰铜分离效果差和加料口易堵塞等问题，保证底吹炼钢生产的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶金技术领域，尤其涉及一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置。
背景技术
氧气底熔炼铜工艺是世界先进的铜冶炼技术之一，底吹工艺流程短，配置简单，投资费用低，已被列为国家重点推广应用技术。底熔炼铜法采用的熔炼设备为卧式底吹转炉，熔池搅拌强度很高，能够实现自热熔炼，无需额外的燃料加热，能耗低；对原料的适应性强、无需干燥和制粒。适用于处理低品位、复杂、难处理的多金属矿料、含金银高的贵金属伴生矿，甚至垃圾矿料。
底熔炼铜工艺还处于发展阶段，仍然存在很多缺点和不足。主要包括：熔炼渣中Cu质量分数高且成分波动剧烈；炉料容易在加料口黏结堵塞。这两个问题已成为阻碍氧气底熔炼铜工艺进一步推广的重要技术难题。
造成上述问题的一个主要原因就是底吹氧枪射流强烈且不均匀的搅拌行为。目前底吹采用的是多孔型氧枪，氧枪有效透气面积小，在高压下，气体喷吹速度接近音速，为射流式熔池熔炼。由于流速较高，气体经过氧枪喷入后以相对稳定的气柱而不是间歇性气泡的形式进入熔体内。这样会使炉内熔体搅拌激烈，沉降区的炉渣和冰铜分离效果差，导致熔炼渣中Cu质量分数高且成分波动剧烈。另外强烈射流容易造成喷溅，这样会导致下落的炉料与喷溅的高温熔体在加料口下沿周围形成黏结，严重时甚至堵塞整个加料口，威胁生产的顺利进行。
另外，氧枪不方便停吹，需要停吹氧气时必须转动炉体，使炉底氧枪喷口露出液面。否则会造成冰铜熔体灌入喷枪孔导致堵塞，而且一旦突然停气或气压不足，极容易导致喷枪堵塞，造成安全和生产事故。
因此，研究一种新的底吹元件以克服上述技术难题就显得十分迫切和重要。
发明内容
本发明提供了一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，能够有效解决现有氧枪底吹射流搅拌过于强烈且不均匀性而导致的冰铜分离效果差和加料口易堵塞等问题，保证底吹炼钢生产的顺利进行。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，包括熔炼炉及N个透气砖供气元件，N≥5；所述透气砖供气元件由座砖、狭缝式耐火砖芯及金属供气管组成，座砖嵌装于熔炼炉炉底的炉衬砖内并与炉衬砖紧密贴合；座砖底部中心设金属供气管，金属供气管的底端向下延伸到炉底之外并在其上设置单向阀，座砖内设狭缝式耐火砖芯，狭缝式耐火砖芯的底面与座砖内底面之间形成气室，气室内壁衬有金属外壳，金属供气管的顶端与气室连通并与金属外壳连接为一体；所述狭缝式耐火砖芯由金属壳体及填充在金属壳体内部的耐火材料芯体组成，耐火材料芯体中均匀设置若干狭缝，狭缝将气室与熔炼炉内部空间连通。
所述透气砖供气元件的数量为5～27个。
所述透气砖供气元件沿熔炼炉炉底轴向布置的间距不小于600mm。
所述透气砖供气元件沿熔炼炉炉底周向布置1～3排，其设置范围不超过熔炼炉中轴线两侧+14°～-14°的范围。
所述座砖的底端到熔炼炉炉底壳体内壁的距离为30～60mm。
所述狭缝式耐火砖芯设置在座砖的中部，狭缝式耐火砖芯的上端伸入到熔炼炉内，其顶面比熔炼炉炉底耐材表面高10～20mm。
所述狭缝式耐火砖芯呈直径上小下大的圆台状，其直径范围为180mm～260mm。
所述狭缝的宽度为0.12～0.22mm。
所述狭缝的数量为18～32条，沿狭缝式耐火砖芯的周向呈环型均匀设置。
所述透气砖供气元件的供气流量为150～300Nm3/h，供气压力为0.6～1.4Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用透气砖供气元件通过多个狭缝供气，能够在熔体中产生直径为5-20mm的小气泡，其上浮速度较慢，与熔体的接触时间长且接触面积大，更有利于提高氧气利用率；
2)透气砖供气元件沿熔炼炉轴向及径向设置多个，有效通气面积大，所形成气泡分布范围广、分散性好，搅拌均匀且不宜造成喷溅；
3)气流量可调节范围大；根据冶金喷气强度设计狭缝宽度、长度和缝隙条数，进而使喷气量的可调范围大，满足各种条件下的铜锍熔炼要求；
4)透气砖供气元件的主体为耐火材料，其使用寿命长(与熔炼炉炉衬同寿命)，细微狭缝缝隙确保了熔池溶液不会发生泄露和堵塞，同时保持了整个炉役期间都有良好的底吹透气性；
5)不需要冷却水或保护性气体，更加经济。
附图说明
图1是本发明所述一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置的主视图。
图2是图1中的A-A视图。
图3是本发明实施例1所述透气砖供气元件在熔炼炉中的布置结构示意图。
图4是图3中的B-B视图。
图5是本发明实施例2所述透气砖供气元件在熔炼炉中的布置结构示意图。
图6是图3中的B-B视图。
图中：1.座砖 2.狭缝式耐火砖芯 3.气室 4.金属供气管 5.单向阀 6.狭缝 7.熔炼炉 8.透气砖供气元件
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明所述一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，包括熔炼炉7及N个透气砖供气元件8，N≥5；所述透气砖供气元件8由座砖1、狭缝式耐火砖芯2及金属供气管4组成，座砖1嵌装于熔炼炉7炉底的炉衬砖内并与炉衬砖紧密贴合；座砖1底部中心设金属供气管4，金属供气管4的底端向下延伸到炉底之外并在其上设置单向阀5，座砖1内设狭缝式耐火砖芯2，狭缝式耐火砖芯2的底面与座砖1内底面之间形成气室3，气室3内壁衬有金属外壳，金属供气管4的顶端与气室3连通并与金属外壳连接为一体；所述狭缝式耐火砖芯2由金属壳体及填充在金属壳体内部的耐火材料芯体组成，耐火材料芯体中均匀设置若干狭缝6，狭缝6将气室3与熔炼炉7内部空间连通。
所述透气砖供气元件8的数量为5～27个。
所述透气砖供气元件8沿熔炼炉7炉底轴向布置的间距不小于600mm。
所述透气砖供气元件8沿熔炼炉7炉底周向布置1～3排，其设置范围不超过熔炼炉中轴线两侧+14°～-14°的范围。
所述座砖1的底端到熔炼炉7炉底壳体内壁的距离为30～60mm。
所述狭缝式耐火砖芯2设置在座砖1的中部，狭缝式耐火砖芯2的上端伸入到熔炼炉7内，其顶面比熔炼炉7炉底耐材表面高10～20mm。
所述狭缝式耐火砖芯2呈直径上小下大的圆台状，其直径范围为180mm～260mm。
所述狭缝6的宽度为0.12～0.22mm。
所述狭缝6的数量为18～32条，沿狭缝式耐火砖芯2的周向呈环型均匀设置。
所述透气砖供气元件8的供气流量为150～300Nm3/h，供气压力为0.6～1.4Mpa。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，所述熔炼炉7为130吨的铜锍熔炼炉，底吹元件采用透气砖供气元件8，其在铜锍熔炼炉中的布置方式如图3、图4所示，本实施例中采用的透气砖供气元件8为18个，沿铜锍熔炼炉底部轴向布置的透气砖供气元件8中心距为650mm，沿铜锍熔炼炉底部周向布置2排透气砖供气元件8，其中一排与铜锍熔炼炉中轴线同轴设置，另一排与铜锍熔炼炉中轴线的夹角为14°。
每个透气砖供气元件8均由座砖1、狭缝式耐火砖芯2、金属供气管4组成。所述座砖1安装于铜锍熔炼炉的炉底，座砖1底部中心设金属供气管4，金属供气管4的直径为20mm，金属供气管4的底端伸出铜锍熔炼炉外连接供氧装置，通过单向阀5控制氧气流量；金属供气管4的上端连接座砖1内的气室3，气室3上方的狭缝耐火砖芯2由金属壳体和耐火材料组成。
所述狭缝耐火砖芯2设置在座砖1中心，其上端伸入到铜锍熔炼炉内，且顶面比铜锍熔炼炉炉底耐材顶面高出12mm。座砖1底面到铜锍熔炼炉炉底壳体内表面的距离为40mm。
所述狭缝耐火砖芯2呈圆台形状，所述圆台的上部直径为200mm，所述圆台下部直径为280mm。狭缝耐火砖芯2内设有连通气室3及铜锍熔炼炉内部空间的狭缝6，狭缝6的宽度为0.15mm，每个狭缝耐火砖芯2内狭缝6的数量为24条，狭缝6沿狭缝耐火砖芯2同向呈环形均匀布置。
本实施例中，单个透气砖供气元件8可喷吹氧气流量的范围为：180～250Nm3/h，所述透气砖供气元件8的总供氧强度为2880Nm3/h～4000Nm3/h.，供气压力为0.85～1.2Mpa。
【实施例2】
本例实施中，熔炼炉7为100吨铜锍熔炼炉，底吹元件采用透气砖供气元件8，其在铜锍熔炼炉中的布置方式如图5、图6所示，本实施例中采用的透气砖供气元件8为14个，沿铜锍熔炼炉底部轴向布置的透气砖供气元件8中心距为620mm，沿铜锍熔炼炉底部周向布置2排透气砖供气元件8，两排透气砖供气元件8沿铜锍熔炼炉中轴线对称设置，两者之间的夹角为18°。
每个透气砖供气元件8均由座砖1、狭缝式耐火砖芯2、金属供气管4组成。所述座砖1安装于铜锍熔炼炉的炉底，座砖1底部中心设金属供气管4，金属供气管4的直径为18mm。金属供气管4的底端伸出铜锍熔炼炉外连接供氧装置，通过单向阀5控制氧气流量；金属供气管4的上端连接座砖1内的气室3，气室3上方的狭缝耐火砖芯2由金属壳体和耐火材料组成。
所述狭缝耐火砖芯2设置在座砖1中心，其上端伸入到铜锍熔炼炉内，且顶面比铜锍熔炼炉炉底耐材顶面高出15mm。座砖底面到铜锍熔炼炉炉底壳体内表面的距离为50mm。
所述狭缝耐火砖芯2呈圆台形状，所述圆台的上部直径为220mm，所述圆台下部直径为308mm。狭缝耐火砖芯2内设有连通气室3及铜锍熔炼炉内部空间的狭缝6，狭缝6的宽度为0.18mm，每个狭缝耐火砖芯2内狭缝6的数量为28条，狭缝6沿狭缝耐火砖芯2同向呈环形均匀布置。
本实施例中，单个透气砖供气元件8喷吹氧气流量的范围为：300～350Nm3/h，所述透气砖供气元件8的总供氧强度为6000Nm3/h～7000Nm3/h.，供气压力为0.85～1.2Mpa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，包括熔炼炉及N个透气砖供气元件，N≥5；所述透气砖供气元件由座砖、狭缝式耐火砖芯及金属供气管组成，座砖嵌装于熔炼炉炉底的炉衬砖内并与炉衬砖紧密贴合；座砖底部中心设金属供气管，金属供气管的底端向下延伸到炉底之外并在其上设置单向阀，座砖内设狭缝式耐火砖芯，狭缝式耐火砖芯的底面与座砖内底面之间形成气室，气室内壁衬有金属外壳，金属供气管的顶端与气室连通并与金属外壳连接为一体；所述狭缝式耐火砖芯由金属壳体及填充在金属壳体内部的耐火材料芯体组成，耐火材料芯体中均匀设置若干狭缝，狭缝将气室与熔炼炉内部空间连通。
2.根据权利要求1所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述透气砖供气元件的数量为5～27个。
3.根据权利要求1所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述透气砖供气元件沿熔炼炉炉底轴向布置的间距不小于600mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述透气砖供气元件沿熔炼炉炉底周向布置1～3排，其设置范围不超过熔炼炉中轴线两侧+14°～-14°的范围。
5.根据权利要求1所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述座砖的底端到熔炼炉炉底壳体内壁的距离为30～60mm。
6.根据权利要求1所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述狭缝式耐火砖芯设置在座砖的中部，狭缝式耐火砖芯的上端伸入到熔炼炉内，其顶面比熔炼炉炉底耐材表面高10～20mm。
7.根据权利要求1或6所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述狭缝式耐火砖芯呈直径上小下大的圆台状，其直径范围为180mm～260mm。
8.根据权利要求1所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述狭缝的宽度为0.12～0.22mm。
9.根据权利要求1或8所述的一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述狭缝的数量为18～32条，沿狭缝式耐火砖芯的周向呈环型均匀设置。
10.根据权利要求1-4所述的任意一种采用透气砖供气的底吹炼铜装置，其特征在于，所述透气砖供气元件的供气流量为150～300Nm3/h，供气压力为0.6～1.4Mpa。
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