有色金屬冶煉主要工藝設(shè)備及用途研究

孫 浩

（池州學(xué)院，安徽 池州 247100）

我國有色金屬制備方法以冶煉方式為主，分成火法冶煉、濕法冶金、電化冶金。而有色金屬冶煉可分成三種情況，其一，以硫化礦物原料為基礎(chǔ)，進(jìn)行選硫熔煉，可用于銅和鎳這些金屬的冶煉；其二，基礎(chǔ)同樣是硫化礦物原料，需先做焙燒操作，而后做炭熱還原，可用于鋅、鉛這些金屬的冶煉；其三，焙燒完成的硫化礦或者焙燒就的氧化礦，以對(duì)應(yīng)的溶液浸出，接著采用電積法提煉出金屬，可用于鋅、鍋、鎳、鉆、鋁等金屬的冶煉。不同種類有色金屬，冶煉方式不同，具體冶煉的設(shè)備并不相同，有一定差異性[1]。

1 有色金屬冶煉主要工藝

（1）沉淀池工藝。沉淀池工藝屬于傳統(tǒng)類型的金屬冶煉中的常用工藝，重要制備流程：在末端處的冶煉爐渣被沖刷，可水萃到渣水的混合物這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)，其會(huì)通過管槽進(jìn)到沉淀池，經(jīng)過一段時(shí)間的沉淀，可實(shí)現(xiàn)液體和固體的分離。沖渣水一般以循環(huán)應(yīng)用方式為主，其對(duì)于金屬冶煉的影響不是很明顯，只是需要在最后的金屬品質(zhì)把控環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。沉淀池工藝是最早期水渣處理工藝與技術(shù)，有著非常廣泛地應(yīng)用領(lǐng)域，各個(gè)環(huán)節(jié)所使用的技藝已經(jīng)比較完善和成熟[2]。并且，在實(shí)際金屬制備中，所需要的設(shè)備也不是很多，所以系統(tǒng)性故障以及問題的出現(xiàn)幾率比較少，可以比較有效地進(jìn)行控制。但是也有一些缺點(diǎn)，那就是施工和操作的占地面積較大，耗費(fèi)的成本費(fèi)用比較高，施工的環(huán)境也不是非常好，這就成為此工藝的應(yīng)用局限。

（2）INBA工藝。此工藝運(yùn)行原理為，在熔煉爐中經(jīng)過高溫熔煉，得到渣滓，其會(huì)經(jīng)過管槽流入下一環(huán)節(jié)，渣滓呈現(xiàn)粒化狀，受到高壓水槍作用，高溫萃取到顆?；∥矬w。渣水的混合物進(jìn)入到?；?，有利作用在混合物上，對(duì)其進(jìn)行破碎與冷卻，可以使得混合物均勻分布。除去了上部分的水分，可做葉片的刮帶，進(jìn)行過濾以及脫水?；旌衔镞^濾之后，進(jìn)入水槽中，通過旋轉(zhuǎn)以及靜置方式進(jìn)行水物分離，這期間可運(yùn)用攪拌方式防止沉積問題出現(xiàn)[3]。

（3）明特工藝。冶煉系統(tǒng)中，螺旋輸送機(jī)以及過濾器是進(jìn)行脫水的主要機(jī)械與設(shè)備。明特工藝流程是，爐渣經(jīng)管槽被輸送到粒化加工工藝，混合物質(zhì)被沖刷，也就進(jìn)行了渣水萃取以及?；缓蠼?jīng)過管槽，進(jìn)入到脫水裝置進(jìn)行流動(dòng)。

（4）DCS控制工藝。此工藝最終目的是保證冶煉的精準(zhǔn)控制，以高水準(zhǔn)工藝進(jìn)行溫度監(jiān)控。確保爐膛之內(nèi)溫度控制在合適范圍內(nèi)，從而使得有色金屬冶煉的正常，系統(tǒng)有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 有色金屬冶煉主要工藝設(shè)備及用途

（1）反射爐。在有色金屬冶煉中，金屬保溫、金屬冶煉、熔渣處理等環(huán)節(jié)，都會(huì)應(yīng)用到反射爐，并且主要冶煉的金屬是銅。具體分析銅熔煉的工藝設(shè)備，必須要應(yīng)用鑄造材料為非常高耐火性的材料，所以反射爐的耐火性非常好。在爐膛之內(nèi)，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行傳熱，其一則是火焰反射的傳熱，其二則是爐頂和爐壁，還有熱氣輻射，可以實(shí)現(xiàn)傳熱。在日常冶煉實(shí)踐中，反射爐在處理混合細(xì)料上，有著非常大優(yōu)勢，并且適用性也非常明顯。此設(shè)備優(yōu)勢為可實(shí)現(xiàn)批量化的生產(chǎn)，并且成本不是很高。但是，此設(shè)備也有一定弊端，使用此設(shè)備進(jìn)行有色金屬冶煉，所消耗的能源比較多。相關(guān)研究的深度進(jìn)行后，技術(shù)人員對(duì)此設(shè)備做了改造，使得其實(shí)用性能增強(qiáng)。改造后反射爐可運(yùn)用富氧鼓風(fēng)或者氧氣噴射裝置，把精礦噴到爐內(nèi)，這就大大提升了反射爐的生產(chǎn)能力，也能提升二氧化硫濃度，避免大氣污染。

（2）中頻爐。此設(shè)備也被稱做中頻電爐，組成部分包括感應(yīng)線圈、電源、耐火材料。中頻爐中含有金屬電荷，其可作為變壓器中次級(jí)繞組。在此基礎(chǔ)上，如果感應(yīng)線圈與交流電進(jìn)行連接之后，感應(yīng)線圈中形成交變磁場，此時(shí)存在的磁通量使得坩堝里面金屬電荷出現(xiàn)降低，以此為基礎(chǔ)，出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢，電荷自身構(gòu)成閉環(huán)，刺激繞組有單個(gè)匝，也處于閉合狀態(tài)。

（3）臥式轉(zhuǎn)爐。臥式轉(zhuǎn)爐與其他冶煉設(shè)備不同，并不用加入一些染料，因?yàn)槠湟睙挼臅r(shí)候，銅水里面有一些硫元素和鐵元素，就會(huì)引發(fā)氧化反應(yīng)，釋放很多熱量，銅锍被熔化之后，可以大大提升銅品位，一般高出粗銅生產(chǎn)的98%。從冶煉實(shí)際去看，一般大型的臥式轉(zhuǎn)爐殼體的直徑約為4m，長度一般是9m，并且殼體鋼板寬度一般為4cm到5cm之間。其中，鋼板殼體內(nèi)部，還有很多菱鎂鉻磚、鎂鉻磚、鉻鎂磚。爐體中間部位設(shè)置爐口，發(fā)揮的功能是卸銅、結(jié)渣、排空、送料等。臥式轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁上布置石英槍，經(jīng)過該槍可朝著爐中噴射定量石英溶劑。

臥式轉(zhuǎn)爐之上，還需要配置排風(fēng)的裝置，如此一來就能把壓縮空氣，帶入到爐體之內(nèi)。轉(zhuǎn)爐上裝置高溫溶體，所以必須保證傳動(dòng)設(shè)備有非常高的可靠性和靈活性，才能保證轉(zhuǎn)爐到何種位置，都能保持非常穩(wěn)定的狀態(tài)。為有效地滿足此種要求，轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)中需要設(shè)置電磁抱閘裝置以及渦輪渦桿裝置，才能防止轉(zhuǎn)爐受到慣性作用出現(xiàn)自轉(zhuǎn)。每一臺(tái)轉(zhuǎn)爐均設(shè)置兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)是交流形式，另一臺(tái)則是直流形式，保持這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，就能保證轉(zhuǎn)爐正常穩(wěn)定運(yùn)行。其中，交流電動(dòng)機(jī)是電源正常情況下工作的電機(jī)，直流電機(jī)則是有故障時(shí)的備用電機(jī)。兩臺(tái)電機(jī)均需要與變速箱主軸連接，如果交流電動(dòng)機(jī)不能正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)直流電動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，風(fēng)口離開液面，避免灌死風(fēng)口。

（4）高爐轉(zhuǎn)爐。此工藝設(shè)備具體組成包括鼓風(fēng)機(jī)、支架、爐頂、爐體、溶體排放裝置、爐膛、爐底等。爐底結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，有豎立鋼支撐爐膛，或者用千斤頂支撐著爐膛。爐缸底部的分布層次為鑄鐵板或者鑄鋼、石棉板、鎂磚和黏土磚、爐水套壁，此爐體以多個(gè)水套構(gòu)成。其中每個(gè)水套在尺寸大小上有規(guī)定，一般為寬度是0.8m到1.2m，高度為1.6m到5.0m，這些水套同鍋爐板一起焊接到特殊支架之上，其上面也設(shè)置水管和風(fēng)道。此高爐用來冶煉鈷、鎳、銅等金屬，還能進(jìn)行鋅、鉛的還原熔煉，還可做雜銅與鉛的熔煉。

高爐爐料以塊狀為主，使用的燃料為焦炭，經(jīng)過下風(fēng)口處進(jìn)入空氣，風(fēng)口內(nèi)部焦炭才會(huì)燃燒，構(gòu)成高溫熔煉區(qū)域，使得其中的原料出現(xiàn)劇烈反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的熔化。在熔煉過程中，爐膛之內(nèi)溶體澄清，金屬與爐渣區(qū)分出來。熔渣熔煉之后，其熔體會(huì)經(jīng)過床流到前床，澄清并分離冰銅與渣。而后熱煙氣則能借助爐料上升爐頂，爐料預(yù)熱，進(jìn)行部分熔煉化學(xué)反應(yīng)。

3 結(jié)語

綜上所述，有色金屬冶煉需要針對(duì)不同礦物質(zhì)選擇不同冶煉工藝設(shè)備，當(dāng)前常見的冶煉工藝設(shè)備包括高爐轉(zhuǎn)爐、臥式轉(zhuǎn)爐、中頻爐以及反射爐，必須合理和準(zhǔn)確地應(yīng)用。