有色金屬冶煉主要工藝設(shè)備及用途分析

李 永

（中陜核工業(yè)集團(tuán)二二大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024）

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市化發(fā)展，對有色金屬冶煉質(zhì)量有了更高的要求，不同的有色金屬需要不同的工藝和反應(yīng)爐進(jìn)行冶煉。有色金屬冶煉主要目的提純所需要的元素，通過高溫熔煉、化學(xué)反應(yīng)精練、電解含雜有色金屬等方法從有色金屬礦物、廢棄金屬原料中得到目標(biāo)有色金屬[1]。經(jīng)有色金屬冶煉工藝發(fā)展以及國家綠色環(huán)保號召下，現(xiàn)今有色金屬冶煉工藝主要有：沉淀池工藝、INBA工藝、明特工藝、DCS控制工藝等；有色金屬冶煉設(shè)備主要有：反射爐設(shè)備、中頻爐設(shè)備、臥式轉(zhuǎn)爐設(shè)備等。下面將對有色金屬冶煉工藝設(shè)備及用途展開分析。

1 有色金屬冶煉設(shè)備簡介

（1）沉淀池工藝。沉淀池工藝是出現(xiàn)較早的有色金屬冶煉一種工藝，其工作原理是依靠重力作用實(shí)現(xiàn)固液分離，金屬冶煉廢渣經(jīng)水流的沖刷和萃取作用后到達(dá)沉淀池進(jìn)行有色金屬分離。按照節(jié)約能源的思想，沖刷所使用的水流可循環(huán)使用，使用過的萃取液可轉(zhuǎn)向其它方面的應(yīng)用，沉淀池工藝主要環(huán)節(jié)是最后的有色金屬成品質(zhì)量評測，嚴(yán)格把控沉淀環(huán)節(jié)的監(jiān)控就不會(huì)出現(xiàn)問題[2]。沉淀池工藝是較早出現(xiàn)的一種有色金屬提煉技術(shù)，同時(shí)其擁有廣闊的市場空間，是一種比較完善的金屬冶煉技術(shù)。但是最近幾年出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)過高、易受外界氣候影響等不足之處，沉淀池工藝市場應(yīng)用量逐年減少。

（2）INBA工藝。INBA工藝主要原理是經(jīng)高溫熔煉后的金屬碎渣沿管槽流動(dòng)，在高壓水槍壓力和高溫萃取技術(shù)下得到有色金屬顆粒狀物質(zhì)，該物質(zhì)即為目標(biāo)有色金屬。現(xiàn)今的INBA工藝較為完善，其可不間斷作業(yè)和產(chǎn)品高效的特點(diǎn)擁有廣泛的市場，另外有新的技術(shù)和施工理念不斷加入革新，優(yōu)化了以往人工管理操作的復(fù)雜性，未來的發(fā)展方向必定是自動(dòng)化和綠色環(huán)保化。

（3）明特工藝。明特工藝與INBA工藝有部分相似之處，其主要原理是爐渣通過管槽進(jìn)入粉碎?；b置，輸出的混合物質(zhì)再經(jīng)過洗刷作用實(shí)現(xiàn)萃取和?；哪康?。明特工藝在市場中有很多優(yōu)點(diǎn)，例如整體設(shè)備易轉(zhuǎn)移、能耗低、占用面積少等。另外明特工藝是我國擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，對我們社會(huì)有著極大的意義和價(jià)值[3]。例如柳鋼股份公司下的柳鋼1號高爐處理高爐水渣就采用明特法，該工藝處理能力強(qiáng)，操作員對渣水比進(jìn)行調(diào)整操作簡便，即便出現(xiàn)大渣流，也能保證水渣質(zhì)量，設(shè)備牢固且符合長期發(fā)展戰(zhàn)略的要求，是我國處理水渣問題的一大革命性技術(shù)突破。

（4）DCS控制工藝。DCS控制工藝主要目的是精準(zhǔn)掌控熔煉溫度，通過該工藝對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，在適宜的溫度范圍內(nèi)對有色金屬進(jìn)行熔煉，保障金屬的光澤。掌控溫度的實(shí)現(xiàn)是在冶煉過程中加入壓縮機(jī)設(shè)備，確保溫度自始至終在適宜的范圍內(nèi)。另外DCS控制工藝中的蒸發(fā)設(shè)施可快速將熱水降溫，降低反應(yīng)爐內(nèi)的溫度。現(xiàn)代冶煉技術(shù)，主要包括鎳鐵冶煉配料工藝PLC控制系統(tǒng)，鉬焙燒DCS控制系統(tǒng)。其中鉬冶煉配料過程需嚴(yán)格控制，要求整體表現(xiàn)為配料精準(zhǔn)，減少差錯(cuò)，整體上節(jié)約企業(yè)成本，提高原輔料利用率，從根本上減輕企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，是當(dāng)今金屬冶煉的一種重要控制工藝。

2 有色金屬冶煉設(shè)備及用途

（1）反射爐設(shè)備。反射爐裝置不僅用于有色金屬冶煉這一工序中，后期的有色金屬結(jié)塊干燥、高溫煅燒、回爐精煉、再熔融并恒溫等工序中也有廣泛應(yīng)用，反射爐是一套系統(tǒng)性金屬冶煉設(shè)備。在當(dāng)今金屬冶煉行業(yè)中，反射爐冶煉的有色金屬一般是銅。最新冶煉銅爐的內(nèi)壁材料采用性能極佳的耐高溫物質(zhì)，減少反射爐的更替損失。另外反射爐內(nèi)壁產(chǎn)生的熱能不僅來自火焰的熱輻射，反射爐頂熱氣輻射也是一個(gè)重要因素。反射爐設(shè)備在完全混合細(xì)料方面作用突出，多種有色金屬礦物原料或一些燃料都能很好地冶煉出目標(biāo)物質(zhì)，現(xiàn)今的反射爐有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如規(guī)模系統(tǒng)化生產(chǎn)的成本不高、能快速提供高質(zhì)量的有色金屬。但在進(jìn)行散料方面作業(yè)的成效不太令人滿意，主要表現(xiàn)在供能需求大、排放廢氣量多、以及廢氣中含二氧化硫等危害大氣的氣體。反射爐經(jīng)科學(xué)地分析和改造后，上述大部分問題得到解決，新工藝是在鼓風(fēng)爐中吹入更多氧氣，同時(shí)盡可能減少風(fēng)量損失，還有一種方法是直接將精礦投到反射爐中，以上方法均提高了反射爐生產(chǎn)質(zhì)量和減少二氧化硫使用及排放量，保護(hù)了大氣環(huán)境。

（2）中頻爐設(shè)備。中頻電爐的結(jié)構(gòu)簡單，主要由開關(guān)電源、電磁感應(yīng)線圈及感應(yīng)線圈中耐高溫物質(zhì)制造的氦構(gòu)成。中頻電爐自身帶有金屬電荷，相效是變壓器中次級繞組結(jié)構(gòu)。交流電通過感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈周邊形成交變磁場，由于線圈中磁通量降低，金屬電荷定向移動(dòng)形成感應(yīng)電動(dòng)勢。另外電荷是一種閉環(huán)結(jié)構(gòu)，再加上次級繞組匝數(shù)為一，而且也是閉合結(jié)構(gòu)，就導(dǎo)致在充電過程中形成感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)過電荷，電荷因電流的熱效應(yīng)使其熔化，達(dá)到了熔煉有色金屬目的。中頻電爐工作原理是使用中頻電源產(chǎn)生中頻磁場，同時(shí)中頻磁場產(chǎn)生感應(yīng)渦流，金屬材料內(nèi)部由于熱效應(yīng)產(chǎn)生大量熱能，從而提純有色金屬。中頻電爐工作頻率在200Hz～2500Hz中，除了提純和熔煉有色金屬外，中頻電爐還可進(jìn)行感應(yīng)加熱和恒溫等方面作業(yè)。中頻電爐的市場面較廣，可用于碳鋼、合金鋼、特鋼等鋼性材料冶煉，還可用在加熱銅、鋁等有色金屬中。中頻電爐設(shè)備具備易轉(zhuǎn)移、產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、溫度穩(wěn)定、易操作等優(yōu)點(diǎn)。

（3）臥式轉(zhuǎn)爐設(shè)備。臥式轉(zhuǎn)爐也是一種重要的有色金屬設(shè)備，和反射爐設(shè)備一樣主要用在銅的冶煉中。但臥式轉(zhuǎn)爐有個(gè)極大的優(yōu)勢：不用燃料維持生產(chǎn)，能量來自銅和水中的鐵和硫形成的氧化反應(yīng)所放出熱量中，這些熱量足夠維持臥式轉(zhuǎn)爐所需的所有熱能?，F(xiàn)今臥式轉(zhuǎn)爐外殼徑直為4m，爐身長為9m。殼體材料為鋼，內(nèi)外厚度在4cm～5cm，爐身中部設(shè)有爐口，作用是往爐內(nèi)送原料、排放空氣、取出內(nèi)壁的金屬渣；另外爐內(nèi)壁上裝有石英槍，目的是往爐內(nèi)加石英熔劑，若內(nèi)壁沒設(shè)置石英槍可直接在爐口人工加入。臥式轉(zhuǎn)爐整體放在支撐輥上，帶動(dòng)裝置可在水平軸向前和反向旋轉(zhuǎn)，保證爐口處于添加原料、鼓吹空氣、排渣和銅收集的最佳位置。

3 總結(jié)

由上所述我們得知了當(dāng)今有色金屬冶煉的一些工藝和設(shè)備，分析的目的是對當(dāng)前的工藝進(jìn)行總結(jié)，研究如何使工藝進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。經(jīng)過上述分析，我們可進(jìn)行有色金屬冶煉新工藝或新技術(shù)的探討，對國內(nèi)外有色金屬冶煉設(shè)備提高有一定的參考價(jià)值，對未來有色金屬冶煉有極大的現(xiàn)實(shí)意義。