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有色金属火法冶炼机械

/non-ferrous metal pyrogenic process smelting machinery/
最后更新 2022-12-23
浏览 174
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利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金机械。又称有色金属干法冶炼设备、有色金属火法冶炼机械。

英文名称
non-ferrous metal pyrogenic process smelting machinery
又称
有色金属干法冶炼设备、有色金属火法冶炼机械
所属学科
机械工程

公元前4世纪人类就掌握了炼铜技术。南宋嘉定年间的《宋会要辑稿•食货》和明朝《菽园杂记》记载了利用炼铜炉冶炼纯铜的历史。铅也是人类最早提炼出来的金属之一,欧洲于17世纪有大规模生产铅的记载。人类在古代即已使用含锌的铜合金,中国是最早掌握炼锌技术的国家,明代著作《天工开物》记述了利用坩埚炼锌的详细工艺。约在16世纪,中国生产的金属锌开始传入欧洲。英国于18世纪初期开始生产锌。镍于19世纪初期开始工业生产,铝和镁于19世纪后期实现较大规模工业化生产。而稀有金属的工业化生产较晚,大多始于20世纪,如钨和钼是在20世纪初期,而钛、锆、钽和铌则是在第二次世界大战之后。有色金属工业早期是从开采与利用金、银、铜、铅和锌等逐步发展起来的。20世纪上半叶,铝、镁、镍等金属的生产有了较快的发展。20世纪中叶是稀有金属蓬勃发展时期。随着科学技术的发展和各工业部门对有色金属需求的日益增加,促使有色金属冶金技术的迅速发展和生产规模的不断扩大。21世纪以来,熔炼炉结构改进、火法冶炼耐火材料开发、贵重金属资源回收技术和设备是这一时期发展的重点。

有色金属火法冶炼的工艺流程为:①矿石准备。选矿得到的细粒精矿,先加入冶金熔剂,加热至低于炉料的熔点,烧结成块;或添加黏合剂压制成型;或滚成小球,再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。②冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。在铜的冶炼过程中会增加吹炼工序,其作用是将铜硫或者镍硫吹炼成粗铜或粗镍,在其他金属冶炼中很少采用这一工序。③精炼。进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属,以提高其纯度。

利用火法冶炼机械冶炼有色金属的主要特点是:①在火法冶炼中,由于利用高温从矿石中提取金属及其化合物,所以能耗较高,成本也高。②有色金属冶炼中所用矿石多为硫化物矿,在冶炼炉气中含有大量硫化气体,而产生的熔体含有金属熔体和氧化物熔渣,还含有硫化物熔体,不仅对环境具有破坏性,而且这些熔体易渗入耐火材料内。③火法冶炼的渣量较大,且冶炼金属的纯度不高,受矿石原料的品位差异的影响大。

有色金属火法冶炼有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式。

在有色金属火法冶炼机械中,冶金炉作为最重要的熔炼设备,种类繁多。传统的熔炼炉有鼓风炉、反射炉和电炉。铅的火法冶炼多用鼓风炉,镍冶炼多用电炉,上述三种炉型在锡和锑金属的冶炼均有采用。用于冶炼铜的熔炼设备除了上述三种炉型以外,还有闪速炉、闪电炉、诺兰达炉、特尼恩特炉、卡尔多炉以及底吹熔炼炉等近20种之多。

作用是根据工艺要求的规格准备不同成分和规格的原料,主要包括混合设备、干燥设备、制粒设备和制团设备等。

将精矿、杂料、熔剂等进行焙烧、烧结的设备,包括鼓风烧结机,混合、制粒设备,布料、分料设备,热料输送设备,热料筛分、给料设备,以及烧结块破碎设备等。

包括卧式转炉、矿热电炉、回转精炼炉、卡尔多转炉以及多膛炉等。铅锌密闭鼓风炉(见图)又称ISP炉,是将炼铅鼓风炉和锌蒸馏炉组合在一起的冶炼炉。在铜的冶炼中,通常增加吹炼工序,所使用的设备通常为卧式转炉。在精炼工序中,铅的精炼采用铸铁或铸钢锅;锡的精炼设备除采用铁锅外,还包括螺旋结晶机和真空蒸馏炉;锌的精炼采用精馏炉;粗铜的精炼传统方法是采用反射炉,现已被回转阳极炉所替代。

铅锌密闭鼓风炉结构铅锌密闭鼓风炉结构

以薄壁卧式长圆筒为主体,由两支点或多支点支撑的大型回转设备,包括回转窑、单筒冷却机、圆筒干燥机以及圆筒混合机等。

将液态金属或液态渣变为具有一定形状、尺寸和性能要求的固态金属或渣锭的机械设备。按照生产方式不同,浇铸设备可以分为非连续式、半连续式以及连续式三种。

将冶金烟气中的烟尘分离的设备,用于提高金属实收率,富集和回收有价金属,净化冶金炉窑烟气以利于资源综合利用和环境保护等。按照收尘机理可以分为重力及惯性力收尘器、湿式收尘器、过滤收尘器及电收尘器等。

主要包括:①设备大型化,单炉产能和劳动生产率不断提高,装机功率不断增大。②自动化水平不断提高,生产工艺过程不断优化。③由于火法冶炼炉渣堆存对环境造成压力,且其中含有有价金属元素,因而炉渣回收配套机械设备和污染治理设备的开发也是有色金属火法冶炼机械的发展趋势之一。④各种熔炼炉余热回收技术和设备将会不断出现,以达到降低能耗、资源综合利用的目的。⑤超重力技术在有色金属冶炼领域将逐渐得到推广和应用。

  • 不破章雄,徐玉茹,陶敏.火法冶炼的进步和展望.有色矿冶,1993,(1):38-41.
  • 蒋继穆.论重有色冶炼设备的发展趋势.有色设备,2010,(6):1-4.

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