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铜火法精炼主要热工设备及所用耐火材料

  • 来源:鑫富华耐火材料厂
  • 发布日期:2020-12-16

     铜精炼的必要性及工序

    转炉生产出的粗铜,其含铜量一般为98.5%~99.5%,其余为杂质,如硫、氧、铁、砷、锑、锌、锡、铅、铋、镍、钴、硒、碲、银和金等。这些杂质存在于铜中,对铜的性质产生各种不同的影响,有的会降低铜的电导率,如砷、锑、锡;有的会导致热加工时型材内部产生裂纹,如砷、铋、铅、硫;有的则使冷加工性能变坏,如铅、锑、铋。总之,降低了铜的使用价值。有些杂质如金和银则具有较高使用价值和经济效益,需要回收和利用。因此,为了满足铜的各种用途要求,需要将粗铜提纯精炼。

铜火法精炼主要热工设备及所用耐火材料

精炼的目的有两个,一是除去铜中的杂质,提高纯度,使铜含量在99.5%以上;二是从铜中分离回收有价元素,提高资源综合利用率。目前使用的精炼方法有两类:

(1)粗铜火法精炼,直接生产含铜99.5%以上的精铜。该法仅适用于金、银和杂质含量较低的粗铜,所产精铜仅用于对纯度要求不高的场合。

(2)粗铜先经过火法精炼除去部分杂质,浇铸成阳极,再进行电解精炼,产出含铜99.95%以上、杂质含量达到标准的精铜。这是铜生产的主要流程。

粗铜的火法精炼过程包括氧化、还原和浇铸三个工序。在1150~1200丈的温度下,先将空气压入培融铜中,进行杂质的氧化脱出,而后再用碳氢物质除去铜液中的氧,后进行浇铸。

 

目前,用于铜火法精炼的炉型有反射炉、回转式精炼炉、倾动式精炼炉三种。

反射炉

反射炉是传统的火法精炼设备,是一种表面加热的膛式炉,结构简单,操作容易,既可处理冷料,又可处理热料。此外,因反射炉容积、炉体尺寸可大、可小,处理量可以从2t变化到400t,具有很强的适应性。处理冷料较多的工厂和规模较小的工厂,多采用反射炉生产阳极铜。其缺点是操作效率低,劳动强度大,操作环境差。

国内大多采用固定式反射炉进行精炼,炉衬主要采用镁砖、镁铝砖或镁铬砖砲筑。国外精炼反射炉炉顶用不烧镁铬砖、铬镁砖或直接结合镁铬砖砌筑,炉墙上部用镁铬砖,下部用直接结合镁铬砖和普通镁铬砖,炉底使用硅砖。

回转式精炼炉

回转式精炼炉是20世纪50年代后期开发的火法精炼设备。它是一个圆筒形的炉体,在炉体上配置有2~4个风管、1个炉口和1个出铜口,可作360°回转。转动炉体将风口埋入液面下,进行氧化、还原作业,精炼完成后进行浇铸,产品为阳极板,因此回转式精炼炉又称回转式阳极炉,其结构如图1-11所示。与反射炉相比,回转式精炼炉具有机械化、自动化程度高,散热损失小,利于环保等优点,但由于熔池深,受热面积小,化料慢,故不适宜处理冷料,主要适合于处理热料。

回转式精炼炉炉膛温度高于1350℃(浇铸期),时可达1450℃(氧化期),由于炉体是转动的,炉内没有固定的渣线,炉渣的侵蚀和熔融金属的冲刷,几乎占据了2/3以上的炉膛内表面。因此,一般要求内衬镁铬砖Cr203的含量较高,在氧化还原口和出铜口处,要求更高,经常采用直接结合镁铬砖或电熔再结合镁铬砖。

倾动式精炼炉

倾动式精炼炉是20世纪60年代中期,由瑞士Maerz研究发明的。它在反射炉和回转炉基础上,吸取了两种炉型的长处而设计的。炉膛形状像反射炉,保持其较大的热交换面积,采取了回转炉可转动的方式,增设了固定风口,取消了插风管和扒渣作业,减轻了劳动强度,既能处理热料,又能处理冷料,是较理想的炉型。但因炉体形状特殊,结构复杂,投资高等不足,目前的应用有限。

 

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