【正文】 ............................................................................ 39 ......................................................................................... 39 .............................................................................................................. 39 ......................................................................................... 39 ..................................................................................... 39 .......................................................................................................... 40 ................................................................................................ 40 .......................................... 41 .......................................................................................................... 41 ................................................................................................... 41 ................................................................................................... 42 ................................................................................................... 43 ................................................. 45 .............................................................................................................. 45 ........................................... 46 .................................................................................. 46 ................................................... 52 參考文獻 ..................................................... 53 1 銅是與人類關(guān)系非常密切的有色金屬。出銅人工燒眼、堵眼 ,勞動強度大 , 也不安全。 1985 年前國內(nèi)粗銅火法精煉均采用固定式反射爐 , 不適合液態(tài)粗銅的精煉。我國長期以來缺銅，國內(nèi)生產(chǎn)滿足不了需求的快速增長。 課程設(shè)計說明書 課 題 400噸 /爐天然氣銅精煉回轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)計 前言 銅作為日常生活中重要的生產(chǎn)生活資料，與人類的生活息息相關(guān)。中國精銅需求維持著穩(wěn)定的增長勢頭，2020 年中國全年銅消費量近 896 萬噸，同比上漲幅度超過 %。為改變我國煉銅工業(yè)面貌 ,我國引進了回轉(zhuǎn)式陽極精煉爐技術(shù)?；剞D(zhuǎn)式精煉爐可轉(zhuǎn)動 , 停在加料位置對熔融銅液可直接從爐口用包子加入 , 取消加料流槽 , 簡化了進料作業(yè)，采用噴咀氧化還原 ,取消了黑鐵管的彎管、包泥、干燥、堆存。它具有許多優(yōu)異的特性和奇妙的功能，不但為人類社會的進步作出了不可磨滅的貢獻；而且隨著人類文明的發(fā)展不斷開發(fā)出新的用途 ]1[ 。衡量一個國家的 經(jīng)濟發(fā)展狀況，國內(nèi)生產(chǎn)總值 GDP 是一個重要指標。廢紫雜銅精煉爐如圖 11所示。放銅時 , 爐體 圖 11 廢紫雜銅精煉爐 2 隨著銅水液面的改變而不斷改變爐體的傾轉(zhuǎn)角度 , 產(chǎn)出的陽極銅銅水經(jīng)爐體上設(shè)置的出銅口流出。雜質(zhì)除去的程度主要取決于氧化過程，而銅中氧的排除程度則決定于還原過程。根掘質(zhì)量作用定理，銅將被優(yōu)先氧化： 4 [Cu ]+ 2O =2[ OCu2 ] 生成的 OCu2 立即溶于銅液中，在與雜質(zhì)接觸的情況下又將雜質(zhì)氧化： [ OCu2 ]+[ 39。由于銅液中銅的濃度很大，可以認為 [Cu]a =1，則上式平衡常數(shù)為： )M()OCu()OM( 39。39。 agK/aN ?= 由此可見，銅中殘留雜質(zhì)的濃度與銅液中 OCu2 的活度、該雜質(zhì)的活度系數(shù)以及平衡常數(shù)成反比，這就要求 OCu2 在銅中始終保持飽和狀態(tài)和大的 K 值。 3 另外， OCu2 氧化過程還與爐氣分壓、雜質(zhì)及其氧化物的揮發(fā)性、比重、造渣性能及熔池攪動情況等因素有關(guān)。 重油的主要成分是各種碳氫化合物，高溫下分解為氫和碳，而碳燃燒后成為CO，所以重油還原實際上是 2H 和 CO 對 OCu2 的還原： OCu2 + 2H =2Cu + OH2 OCu2 +CO =2Cu + 2CO 氫還原溫度始于 248℃，在精煉溫度下進行得非常激烈。精煉后的火精銅一般含銅 ％以上可鑄成電解精煉所用的銅陽極或銅錠，精煉爐渣含銅較高，可返回轉(zhuǎn)爐處理?；剞D(zhuǎn)式精煉爐主要用于液態(tài)粗銅的精煉。 煙氣余熱發(fā)電技術(shù) 煙氣余熱發(fā)電技術(shù)就是 利用生產(chǎn)過程中 煙氣中 的熱能轉(zhuǎn)換為 電能 的技術(shù)。 煙氣余熱發(fā)電的一般流程如圖： 高溫煙氣從冷卻槽上層分離出來 首先進入集塵器除塵，除塵后導(dǎo)入過熱器。 陽極爐稀氧燃燒技術(shù) 氧氣取代助燃風燃燒，其主要目的是減少大量含氮煙氣排放，從而減少大量熱損失。氧 氣的高速射流，卷吸帶動爐氣以實現(xiàn)爐氣在爐子內(nèi)部循環(huán)，氧氣和燃料由不同噴嘴射入爐內(nèi)，高速氧氣燃料射流使氧氣和燃料在反應(yīng)前和爐內(nèi)氣體發(fā)生卷吸作用而被稀釋，形成漫射的、火焰溫度一致的一種非常均勻的加熱體系，然后再彼此混合燃燒。充分運用高溫熔體多相反應(yīng)熱力學動力學原理和氣泡形成長大析出技術(shù)，直接通入混合氣（ N2+LPG）使熔體形成沸騰狀態(tài)，促進 [S]、 [O]以及 LPG 之間更有效反應(yīng)，同時達到脫硫除氧雙重目的。按透氣磚氣體通道形式主要有三種類型，即彌散型、直通定向型、狹縫定向型。 ⒈ 板 式 換 熱 器 板 片 和板式換熱器密封墊片 ⒉ 固定壓緊板 ⒊ 活動壓緊板 ⒋ 夾緊螺栓 ⒌ 上導(dǎo)桿 ⒍ 下導(dǎo)桿 ⒎ 后立柱 蓄熱式加熱爐實質(zhì)上是高效蓄熱式換熱器與常規(guī)加熱爐的結(jié)合體，主要由加 熱爐爐體、 蓄熱室、換向系統(tǒng)以及燃料、供風和排煙系統(tǒng)構(gòu)成。在蓄熱式加熱爐中，換向閥起到了至關(guān)重要的作用。同時，在高溫區(qū)內(nèi)，氮氣參與燃燒反應(yīng)，導(dǎo)致煙氣中 xNO 含量高，造成大氣污染。HTAC 技術(shù)針對燃料種類或熱 值的不同，有單蓄熱與雙蓄熱之分。其核心設(shè)備為可拆卸熱管式換熱器。 圖 17 銅精煉回轉(zhuǎn)爐設(shè)計方案圖 9 400 噸粗銅 /爐，粗銅品位 90％ 表 21 天然氣成分分析 組分 i 4CH 42HC CO 2H 2CO 2N 2O iφ 其中環(huán)境溫度 45℃，水分忽略不計。在爐渣中發(fā)生金屬液滴或鎦液滴的沉降分離，沉降分離的完全程度對金屬在爐渣中的機械夾雜損失起著決定性的作用。用礦熱式電爐冶煉時，爐渣是電阻發(fā)熱體，可用調(diào)節(jié)電極插入爐渣中深度的方法來調(diào)節(jié)電爐的功率。 鈣硅酸鹽在熔化溫度上不適于作有色冶煉渣。就熔點而言，用接近 2FeO 178。 不單獨用鐵硅酸鹽作爐渣，須加 CaO 以改善爐渣性能。 因爐渣成分系CaOFeO 2SiO 三元系，在熔融體中加入少量 CaO 可造出熔點1100℃的適合工藝要求的爐渣。 相圖曲線是等熔點曲線，就是將熔點相同的各三元成分的點連接起來的曲線。例如由 D 點分別增加三種組分的含量時，以 2SiO 對熔點升高的影響最大， CaO 次之， FeO 最小。 40= 由此可知，每爐造渣需加入 以及 。 H2%+8550CH4%+14100179。 +179。 +3179。 = 3m / 3m （ 3）實際空氣需要量 取空氣系數(shù) n=，實際空氣消耗量 nL =n oL =179。 84)179。 100=179。 100=179。 = OH2i =179。 = OH2i =179。 4）造渣反應(yīng)熱 查工業(yè)爐窯熱平衡表得： 渣反Q =23880/= kJ/h 總的熱收入： ?收入Q =35310x++1465976+=+ kJ/h （ 2）熱支出 1）爐料吸收熱（查 [19]） ( ) ( )[ ] 熔最高液熔冷熔固料 ++= =[179。 310 / =179。 179。 最終熱平衡及燃料消耗量核算 按加料 及熔化階段計算。 5268179。 5268179。 ()=1298 h/m3 爐氣Q =179。 35702x= kJ/h 20 （ 7）爐渣帶走熱 走Q =8008 kJ/h ?支出Q =179。 加料熔化階段爐膛燃燒空間釋熱率的波動范圍： ( ) ~ 104 0 4 2 9q 3v = =（ 2280~2529）179。 310 W/ 3m 因爐膛燃燒空間釋熱率很大，除要求選用優(yōu)質(zhì)耐火材料以外，還應(yīng)強化燃燒過程。按設(shè)計中爐膛各處橫截面積及流速如表 35 所示。 300/（ 179。 1055=6330 每爐總耗天然氣： V=17217 （ 3）每噸爐料耗天然氣： 13067/300= 3m /t GB 21248—— 2020 表 36 銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能耗限額準入值 銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能耗限額準入值如表 36 所示，與表 36 中單耗限額300kgce/t 時的數(shù)據(jù)相比較，本設(shè)計天然氣單耗遠小于 銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能耗限額準入值，設(shè)計合理。回轉(zhuǎn)式精煉爐的規(guī)格及容量目前還沒有具體規(guī)范，一般是以爐體圓筒殼體的內(nèi)徑和長度表示其規(guī)格，而名義容量是以爐膛容積的一半 (即回轉(zhuǎn)中心 )所容液態(tài)粗銅的質(zhì)量 (t)來定義。根據(jù)筒體受力情況我們可以通過強度計算來來間接反映變形情況，并用較低的許用應(yīng)力來限制變形條件。 爐膛長度 0L 與直徑 0D 的關(guān)系為： 00 ~ ）（= 300 噸回轉(zhuǎn)式銅精煉爐的爐膛設(shè)計計算： 設(shè)計參數(shù)如下： 335Q? t，并取 00 ? 帶入上述公式，可得： 由于其中含 2SiO 47％， FeO 30％， CaO 23％的爐渣，其比重為： 179。 耐火保溫層 ]9[ （ 1）材料選擇 回轉(zhuǎn)式精煉護的爐膛溫度高于 1350℃，與固定式爐不同的是沒有固定的熔池線，爐渣的侵蝕和熔融金屬的沖刷幾乎涉及 2/3 以上的爐膛內(nèi)表面；其次，由于爐子需要經(jīng)常轉(zhuǎn)動。 回轉(zhuǎn)式精煉爐對耐火材料的品質(zhì)要求比較嚴格，內(nèi)襯鎂鉻磚的 32OCr 含量應(yīng)大于 22％，風口區(qū)（氧化還原口）、出銅口部位大于 30％，氣孔率小于 16％，一般為直接結(jié)合或電熔再結(jié)合磚。 114mm179。 100mm(或類似規(guī)格 )的直形磚平砌，外層 64mm厚砌層用 230mm179。燃燒口一般采用鎂鉻質(zhì)搗打料打結(jié)。 75mm(或類似規(guī)格 )的直形磚平砌 大于 380mm 取 2mm，小于 380mm 取 1mm 使用 1層鎂鉻磚 0d = m 1d =+（ +）179。 179。 114mm179。 179。 （ +） =7678 塊 買 7700 塊 2M =7678179。 = t 爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點之一是筒體鋼板。 計算前進行幾項基本的假設(shè)： 不計筒體所受扭矩； 按靜載荷計算； 將筒體視作圓環(huán)截面水平連續(xù)梁，不計截面變形后對截面模數(shù)的影響。 計算得出的結(jié)果為殼體允許的最小厚度尺寸，應(yīng)在此基礎(chǔ)上考慮殼體在使用年限內(nèi)的腐蝕減薄。 因計算厚度都非常小 ，再按 δ = 進行計算： ???? mm 圓整后，?。? 50?? mm 滾筒下鋼板應(yīng)該加厚，則?。? 55?? mm 3d =+(+)179。 29 滾圈也稱輪帶，是回轉(zhuǎn)式精