有色金屬冶煉主要工藝設(shè)備及用途分析

張志鵬，張林偉

（1.山東恒邦冶煉股份有限公司冶煉二公司電解二車間，山東 煙臺 264000；2.山東恒邦冶煉股份有限公司冶煉二公司綜合部，山東 煙臺 264000）

近年我國金屬冶煉的方式主要以火法冶煉為主，有色金屬冶煉的傳統(tǒng)工藝具有勞動強(qiáng)度大和操作環(huán)境惡劣等特點，并且在生產(chǎn)過程中，由于金屬冶煉對工人經(jīng)驗水平依賴性較強(qiáng)，致使有色金屬的冶煉具有流量控制不穩(wěn)定以及工藝條件波動大等缺點，除此之外色金屬粒度細(xì)難過濾，高溫環(huán)境下儀器儀表難以長周期運行，工序的自動控制程序不穩(wěn)定，這些都是工藝技術(shù)人員在傳統(tǒng)冶煉工藝中遇到的難點。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，冶金行業(yè)針對不同類型的工藝冶煉實現(xiàn)不同的冶煉要求，有色金屬的冶煉技術(shù)逐漸步入現(xiàn)代化，金屬冶煉具體分為選硫熔煉、經(jīng)過焙燒后的炭熱還原生產(chǎn)金屬以及焙燒后的硫化礦或氧化礦用硫酸等溶劑浸出，硫化礦或氧化礦浸出后用電積法從溶液中提取金屬，火法冶煉工藝中除了這三類常見的冶煉工藝，對于金、銀陽極泥的處理，冶煉廠仍使用傳統(tǒng)的火法流程，使控制點簡明有效并能反饋控制生產(chǎn)過程，在實際操作上有著很大的可行性，銅硒和貴鉛等還原熔煉和精煉都在陽極泥處理范圍內(nèi)，作為冶煉工程當(dāng)中傳質(zhì)和傳熱的物質(zhì)，陽極泥直接用熔煉和電解的方法或與脫銅脫硒后的銅陽極泥混合處理，從而有效的實現(xiàn)有色金屬的冶煉，完成銀電解金電解等冶煉工序。為滿足有色金屬產(chǎn)量需求，冶金行業(yè)冶煉的工藝設(shè)備有很多，如中頻爐、反射爐和臥式轉(zhuǎn)爐等，當(dāng)前有色金屬冶煉的工藝設(shè)備要滿足穩(wěn)定工藝、優(yōu)化工藝條件等要求，在實際冶煉生產(chǎn)中，最好可以實現(xiàn)自動控制使自動化控制點簡明有效，并且適合自動化儀表的長周期低故障運行。為滿足當(dāng)今對金屬工藝冶煉的新一輪要求，技術(shù)人員要充分掌握工藝設(shè)備及工藝技術(shù)，優(yōu)化工藝使控制點更具代表性，奠定自動化改造基礎(chǔ)，為此對當(dāng)前有色金屬冶煉過程中主要工藝設(shè)備及其用途進(jìn)行分析。

1 有色金屬冶煉主要工藝設(shè)備

1.1 反射爐設(shè)備

有色金屬冶煉保溫以及熔渣處理等過程中都要廣泛應(yīng)用到反射爐設(shè)備，在冶金行業(yè)對銅的冶煉過程中，反射爐設(shè)備是冶煉過程中的主要設(shè)備，在銅冶煉的過程中，反射爐設(shè)備具有實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)以及有效降低成本的優(yōu)點，由于銅熔爐的砌筑材料對耐火性的要求非常高，而反射爐爐膛內(nèi)的傳熱則可以滿足有色金屬銅的冶煉需求，不僅可以通過火焰的反射進(jìn)行傳熱，另一方面爐頂爐壁和熱氣的輻射同樣傳熱。并且隨著冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，對反射爐技術(shù)改造的研究越發(fā)深入，保留了傳統(tǒng)優(yōu)點外，還彌補(bǔ)耗能量高以及煙氣大并且含有二氧化硫的缺點，降低金屬冶煉過程中對環(huán)境的污染程度，并且在生產(chǎn)效率上，新型的反射爐可以借助富氧鼓風(fēng)或者是氧氣噴射裝置將精礦噴入爐中，從而提升反射爐的生產(chǎn)能力。

1.2 中頻爐設(shè)備

中頻爐設(shè)備廣泛應(yīng)用于有色金屬的冶煉過程，其具有體積小重量輕的特點，技術(shù)人員在冶煉過程中更加方便快捷，對有色金屬進(jìn)行冶煉時，中頻爐所采用的中頻電源在 200Hz 至 2500Hz的范圍之間，冶煉過程中耗能較低。中頻爐設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)有電源線圈以及耐火材料等，中頻爐又被稱為中頻電爐，主要由電源和感應(yīng)線圈組成，其中感應(yīng)線圈的主要材料為耐火性高的氦，在感應(yīng)線圈連接交流電源時會形成感應(yīng)渦流，并且在一定程度上產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)連接到交流電源時，中頻爐里的金屬電荷會降低形成一個閉環(huán)，并在此基礎(chǔ)之上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而中頻爐內(nèi)金屬制品產(chǎn)生的電荷會產(chǎn)生感應(yīng)電流，起到變壓器電阻的作用，相當(dāng)于變壓器的次級繞組，而由于電荷本身形成的是閉環(huán)，次級繞組的特征是只有一個閉合的匝，當(dāng)感應(yīng)電流通過電荷時，會建立有效的中頻磁場，致使中頻爐的熔煉溫度快，冶煉技術(shù)人員可以對中頻爐設(shè)備進(jìn)行有效合理的控制，從而提高冶金效率。

2 工藝設(shè)備主要用途

2.1 處理完全混合的金屬細(xì)料

在對有色金屬進(jìn)行冶煉的過程中，反射爐設(shè)備的主要作用為對完全混合的金屬細(xì)料進(jìn)行有效處理，并且結(jié)合實際情況，反射爐在細(xì)料的處理方面具有很大優(yōu)勢，適用于很多種類的原材料和燃料。

反射爐中的冶煉爐渣經(jīng)過末端的沖刷繼而水萃出渣水混合物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，為了對金屬細(xì)料進(jìn)行有效處理，在反射爐的爐壁上設(shè)置石英槍，并且在水平方向之上安裝排風(fēng)裝置，混合的金屬細(xì)料流經(jīng)管槽直接進(jìn)入到發(fā)射爐中，通過石英槍裝置向爐中噴入一定量的石英溶劑，并在反射爐傳動機(jī)構(gòu)中安裝渦輪渦桿裝置和電磁抱閘裝置，從而使傳動設(shè)備具備一定的靈活性與可靠性，這樣就可以將壓縮空氣吹入爐體中，從而達(dá)到混合金屬細(xì)料的有效處理，通過重力的相互作用力實現(xiàn)固液之間分離的效果，并且沖細(xì)料水在實際的應(yīng)用中可以采取循環(huán)使用的策略。反射爐具備高溫溶體，有效避免爐子在慣性的作用之下而發(fā)生自轉(zhuǎn)，反射爐內(nèi)會設(shè)置交流發(fā)動機(jī)和直流發(fā)動機(jī)，正常處理金屬細(xì)料時使用交流發(fā)動機(jī)，處理過程中發(fā)生事故時則使用直流發(fā)動機(jī)，從而保證反射爐處理金屬細(xì)料過程的正常進(jìn)行，并且這兩臺電機(jī)都連接在同一變速箱的主軸上，技術(shù)工作人員在實際操作過程中可以有效控制反射爐設(shè)備的故障問題，在交流電動機(jī)發(fā)生故障時，可立刻啟動直流電動機(jī)使風(fēng)口抬離液面。反射爐處理金屬細(xì)料的技術(shù)較為成熟完善，技術(shù)人員只要做好監(jiān)控和把關(guān)環(huán)節(jié)就可以對混合金屬細(xì)料進(jìn)行有效處理。

2.2 降低金屬電荷

在有色金屬冶煉的過程中，中頻爐可以對金屬進(jìn)行熔煉和加熱保溫，而其中最主要的核心則是降低有色金屬內(nèi)部的金屬電荷。隨著冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，中頻爐將反應(yīng)槽改變?yōu)閱尾鄄⒙?lián)連續(xù)反應(yīng)，進(jìn)而形成一個有效的高溫熔煉區(qū)，爐框放置在支撐桿上作為整個設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在對有色金屬進(jìn)行冶煉時，中頻爐的感應(yīng)線圈在高溫的作用之下發(fā)生劇烈的反應(yīng)并熔化，進(jìn)而分離有色金屬與熔渣，線圈的感應(yīng)電流會降低電荷，致使金屬熔煉得以順利進(jìn)行。技術(shù)工作人員在降低金屬電荷的過程中，要對PH等工藝條件進(jìn)行實時監(jiān)控，令空氣會從高爐轉(zhuǎn)爐的下風(fēng)口中進(jìn)入爐內(nèi)，這樣爐料會進(jìn)行一定程度的預(yù)熱，而中頻爐較高的傳熱傳質(zhì)條件會使有色金屬在預(yù)熱過程中，就能與感應(yīng)電流發(fā)生反應(yīng)降低電荷，并且在此基礎(chǔ)上，中頻爐的燃料能夠充分燃燒進(jìn)而熔煉有色金屬，熱煙氣會通過爐料上升到爐頂，在冶煉效率上發(fā)揮較大優(yōu)勢，主要應(yīng)用于碳鋼特鋼等的冶煉。

3 結(jié)束語

當(dāng)前有色金屬的冶煉效率和技術(shù)在很大程度上得以實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展，行業(yè)對有色金屬的需求量增加，冶金企業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步引進(jìn)新的技術(shù)設(shè)備，針對不同原材料進(jìn)行不同的冶煉方法，對工藝設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，技術(shù)工作人員需要結(jié)合實際情況熟練掌握冶煉主要工藝設(shè)備，進(jìn)而有效提高有色金屬的冶煉效率和質(zhì)量。