鎂鉻質耐火磚在奧托昆普閃速熔煉爐的應用

 

隨著環境保護的日益嚴格，銅冶金工業面臨著嚴峻挑戰，如今銅冶金方法主要有火法和濕法兩種，其中火法占主要地位。

 

火法冶金種類較多，目前國際上存在的主要火法煉銅設備有閃速爐、反射爐、鼓風爐、諾蘭達爐、艾薩爐(奧斯麥特爐)、瓦紐可夫爐、三菱爐、特尼恩特爐、電爐、白銀爐等十幾種冶煉設備。大部分工藝存在能力低、成本高、能耗大、污染嚴重等問題，嚴重制約著銅冶金工業的發展。

 

圖注：奧托昆普閃速熔煉爐

 

閃速熔煉自1949年芬蘭奧托昆普問世以來，經過不斷改進、完善和發展，逐步取代了反射爐和鼓風爐的地位。今天它已成為當今銅冶金所采用有競爭力的熔煉技術，被普遍認為是標準的清潔煉銅工藝。

目前，全球粗銅產量的50%以上是采用這項技術生產的。由于閃速熔煉工藝成熟，自動化程度高，生產能力大，能源消耗低，環境保護好，目前世界上大部分新建或改擴建的銅冶煉企業均采用閃速熔煉工藝。

 

閃速爐的結構

奧托昆普閃速熔煉是采用富氧空氣或723~1273K的熱風作為氧化氣體。在反應塔頂部設置了下噴型精礦噴嘴。干燥的精礦和熔劑與富氧空氣或熱風高速噴入反應塔內，在塔內呈懸浮狀態。物料在向下運動過程中，與氣流中的氧發生氧化反應，放出大量的熱，使反應塔中的溫度維持在1673K以上。在高溫下物料迅速反應(2~3s)，產生的熔體沉降到沉淀池內，完成造冰銅和造渣反應，并進行澄清分離。

圖注：奧托昆普閃速熔煉爐

 

奧托昆普閃速熔煉爐用耐火材料

奧托昆普閃速熔煉爐由反應塔、沉淀池和上升煙道組成。塔內的操作溫度為1400～1500℃。其工作承受高溫、化學侵蝕和爐料沖刷等作用，較易損毀，一般均用堿性磚砌筑。

塔頂為懸掛式，用燒成鎂鉻質吊掛磚砌筑，厚度約為400mm。噴料嘴和燒嘴周圍部位的襯體可用Cr?O?含量為20%的鎂鉻質耐火搗打料整體搗制。先在爐殼上安裝帶翅片的冷卻水管。鋪砌20mm厚的絕熱板或耐火纖維氈，然后搗打鎂鉻質耐火搗打料層。后再用熔鑄鎂鉻磚砌筑工作層。靠近塔頂1m的塔壁工作層允許用燒成鎂鉻磚砌筑；沉淀池頂用的材料和結構與塔頂相同。

 

池墻渣線區安裝水冷銅套以保護襯體，并全部用熔鑄鎂鉻磚砌筑，其余池墻則用燒成鎂鉻磚砌筑。沉淀池反拱爐底總厚度約為1800mm，先靠爐殼鋪20mm厚的石棉板或絕熱板，立砌3層粘土質隔熱磚和1層粘土磚，然后搗打約為100mm厚的鎂鉻質耐火搗打料層，再用燒成鎂鉻磚砌筑工作層；上升煙道在沉淀池的另一側，由側墻、斜端墻、斜頂和平頂組成。主要用普通燒成鎂鉻磚砌筑。

 

斜端墻下部的襯體容易蝕損，需埋設水冷銅套咀提高壽命；沉淀池拱頂與反應塔和上升煙道接茬處的襯體。采用鋼梁承重并安設帶翅片的水冷銅套，用鎂鉻質耐火澆注料整體澆灌工作層，其使用壽命比磚砌的有較大提高。

 

在正常操作的條件下，閃速熔煉爐襯體的使用壽命一般為3～10a，其間需進行1～3次中、小修。