反射炉是用优质耐火材料砌筑,由钢立柱和拉杆组成的支架固定的长方形炉子。炉体由炉基、炉底、炉墙、炉顶和支架等组成。
炉基是反射炉的基础,它承受炉子和炉料的总负荷,用耐热混凝土或炉渣浇灌而成。
炉底直接砌筑在炉基上,炉底要承受熔体的高温、压力、冲刷和侵蚀的作用,必须选用适宜的耐火材料建造,以延长其使用寿命。炉底通常用石英砂或镁砂捣固后再经高温烧结而成。
我国用镁砂(MgO)和氧化铁粉(Fe2O3)烧结而成的炉底抗蚀性好,连续工作超过9年仍未损坏。
炉墙也是砌在炉基上面,炉墙内层用优良镁质耐火砖,其主要作用是防止炉渣的高温侵蚀作用。外层用普通耐火砖砌筑,熔池部位加厚。在侧墙尾部用镁砖或铬镁砖做2~3个放铜锍口,交替使用。我国工厂采用虹吸式放铜锍法比较安全,劳动强度小,又节约了原材料的消耗。炉渣放出口设在靠炉尾的端墙或侧墙上,也是用镁砖或铬镁砖砌成。有些工厂还在炉墙的外壁设置冷却水套。
炉顶是反射炉的重要组成部分,一般有两种形式,一种是拱顶,一种是吊顶。拱顶多用硅砖砌成,砌成环状或分成多段。吊顶多用镁砖砌筑,耐高温、耐渣化学腐蚀性好,局部维修方便,便于炉子加宽,对提高炉子的生产能力和延长炉顶的使用期限有利。我国工厂多采用止推式吊顶,这是一种拱顶与吊顶的混合结构,它可以防止单纯吊顶的起伏不平,因而延长了炉顶寿命,高温区可用9~11个月,低温区可用3年以上。
加固支架由立柱、拉杆和螺帽构成,用于保持炉子不变形或少变形。特别是在炉子升温时,应及时旋动拉杆上的螺帽,以调节因膨胀产生的应力。立柱用工字钢或槽钢成对组合,分立于侧墙和端墙两边,紧靠炉墙,每对立柱上下均用拉杆拉紧,用螺帽调节其松紧。
在正常情况下,反射炉熔炼的主要技术经济指标如下:
床能力:为昼夜每1m2炉床面积处理的炉料量。对焙烧矿为4~6.5t/(d·m2),对生精矿为2~4t/(d·m2)。
燃料消耗:对粉煤而言,熔炼焙烧矿为炉料量的9.5%~14%,熔炼生精矿为14%~%;对重油而言,熔炼焙烧矿为7%~12%,熔炼生精矿为10%~16%。
铜的回收率:因精矿品位的不同而不同,富精矿(30%~40%Cu)为98%~99%,中等品位精矿(10%~20%Cu)为94%~97%,而贫精矿(2%~5%Cu)为80%~90%。
反射炉炼铜法存在的主要问题是硫化铜精矿的潜热利用差,熔炼所需热量主要靠外供燃料的燃烧供给,而燃料燃烧的热利用率又只有25%~30%,因此燃料消耗多,产出的烟气量大,而其中的S02浓度低,回收利用困难,环境污染严重。在能源价格不断上涨和环境保护法规益严格的形势下,反射炉炼铜法应用的局限性已变得越发明显。因此,国际上不少反射炉炼铜厂寻求过改造反射炉的途径,如用预热空气和富氧燃烧;还有的研制新型燃烧器以强化熔炼;在炉顶试验氧气顶吹和加热等。由于闪速熔炼和熔池熔炼的技术进步和工艺日趋完善,自世纪70年代以来,这些方法已在一些工厂取代了反射炉法,其趋势日渐增强。然而在一些特定的地区,反射炉炼铜法仍在继续发挥作用,在世界铜的产量中仍占有重要的地位。
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