介绍顶吹炉的开炉方法与流程

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本发明属于金属冶炼领域,具体涉及一种顶吹炉的开炉方法。
背景技术
:在冶金行业,矿热炉长期停炉或更换炉砖后,使用时需要重新开炉,而开炉过程需要耗费大量电能和燃料,也需要较长时间,且开炉过程也与炉砖的使用寿命密切相关,采用不恰当的开炉方法,生产过程中炉砖剥落严重,需要频繁更换炉砖,不仅影响正常冶炼作业,也大大提高了成本投入。奥斯麦特炉、艾萨炉均属于顶吹炉,目前关于这两种冶金炉升温开炉技术的研究甚少。相关奥斯麦特炉和艾萨炉升温开炉均采用备用烧嘴和喷枪进行,且升温用燃料为粉煤、重油和柴油,造熔池一般加入铜精矿进行快速造熔池,环境污染严重,且不利于炉衬寿命和喷枪寿命。关于如何清洁高效进行顶吹炉炉砖的升温开炉,中国专利“一种熔池熔炼快速造熔池的方法”(发明公布号104357650a)公开的方案中,首先在炉底铺设黑砂,然后开始烘炉,烘炉结束直接投料熔炼,时间快,效率高。但这种方法属于快速造熔池范畴,不符合炉砖的升温曲线,极大损伤炉衬寿命,且造熔池阶段直接投铜精矿,环境污染严重。中国专利“一种铜底吹熔炼炉的快速开炉方法”(发明公布号107460340a)公开的方案中,未明确具体的升温和造熔池过程,且开炉过程中需要重新安装调整氧枪,操作繁琐,存在一定的安全隐患。上述两种方法仅仅介绍了造熔池过程和开炉过程,二者均属于快速提温过程,过程中容易引起炉砖热震,炉砖容易剥落,降低炉衬使用寿命,且过程中燃料和原料含硫高,不利于烟气治理,也不符合我国冶金行业的环保策略。具实际操作验证,发明人采用上述方法对我公司(铜陵有色金属集团控股有限公司金冠铜业分公司)的奥斯麦特炉进行开炉,炉砖成本约为1300万元人民币,开炉并投入正常使用后炉砖剥落现象时有发生,一年后炉砖数量由六百多减少至二百多,严重影响奥炉的使用,不得不重新更换炉砖。也即是说采用现有技术进行开炉,炉砖使用寿命仅为一年左右,每年都需要在更换炉砖这一项中投入大量成本以维持正常作业。因此需要寻找一种行之有效的开炉方法来延长炉砖使用寿命,以降低生产成本。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种顶吹炉的开炉方法,可以大大延长炉砖使用寿命,且环境友好。为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种顶吹炉的开炉方法,包括如下步骤:(1)阶梯式升温:利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧,对炉砖进行加热升温,至少四次升温、三次恒温交替进行,直至炉砖热电偶温度超过1200℃;(2)造熔池:向炉内加入黑砂,至熔池冶炼高度达到1000~1200mm后,停止加入黑砂;(3)投料开炉:向炉内加入高铁高硫铜精矿进行冶炼,控制冰铜品位54~57%、铁/二氧化硅比为1.15~1.3、冶炼温度1180~1250℃;(4)开炉结束:当炉内熔体液面高度达到1500~1700mm时,将炉内熔体排放至虹吸堰并进入溜槽中,从溜槽中对熔体进行取样化验,化验合格、开炉结束。采用上述方案,炉砖升温期间制定了科学的升温曲线,且采用天然气燃料和黑砂,燃烧产物干净清洁,且能完全燃烧,不存在环境污染,所造渣层厚度1000mm左右,喷枪不容易烧损,炉砖挂渣良好,能大大延长炉衬寿命,降低企业生产成本。作为优选方案,所述步骤(1)中,若炉砖是新砌筑完成后第一次使用,则在升温前先在炉底铺设厚度为500~800mm的干燥木柴,且第一次炉砖升温时点燃木柴。优选的,所述步骤(1)中,利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧,喷枪天然气用量150~1500nm3/h,燃烧比11:1,一次风压50~70kpa,以炉砖热电偶温度为基准进行阶梯式升温:升至150℃后恒温60~65h,再升至450℃后恒温35~40h,再升至850℃后恒温18~22h,最后升至炉砖温度超过1200℃。具体地,第一炉期新砌筑完成后,在炉底铺设干燥木柴,然后利用手持式自动点火器将喷枪点火,将喷枪下降至距离炉底800mm,将木柴点火,此时路转温度缓慢上升,并能开到木柴燃烧。当炉砖热电偶温度达到150℃时,进入第一阶段恒温操作,喷枪的天然气量、燃烧比、风压不变,喷枪头至炉底800~850mm,木柴燃烧基本结束。第一阶段恒温结束后,增加天然气用量250~500nm3/h,燃烧比和一次风压不变,喷枪头部至炉底850mm,路转温度继续上升,达到450℃后,进入第二阶段恒温操作,此时喷枪天然气量400~500nm3/h,燃烧比11:1,一次风压70~90kpa,喷枪头部至炉底950mm,炉砖温度继续上升,达到850℃后,进入第三阶段恒温操作,喷枪天然气量800~1200nm3/h,燃烧比11:1,一次风压90~120kpa,喷枪头部至炉底950~1300mm,该恒温阶段结束后,增加天然气用量1200~1500nm3/h,燃烧比11:1,一次风压120~130kpa,喷枪头部至炉底1300~1600mm,炉砖温度继续上升,直到炉砖温度超过1200℃,进入造熔池阶段。优选的,所述步骤(2)中,所述黑砂主要成分为:cu0.5~1%、s0.5~1%、fe32~37%、sio228~32%、cao6~8%、mgo2~3%、al2o36~7%、h2o<20%。所述步骤(2)中,黑砂入炉速度为5~10t/h,天然气用量1350~1500nm3/h,燃烧比9:1,一次风压130kpa,二次风量3000nm3/h,喷枪头部至炉底1600~1900mm。具体地,进入造熔池阶段后,开启炉顶加料皮带,设定入炉黑砂速度,当熔池冶炼高度达到1000~12000mm时,且从炉口能明显观察到炉内熔体翻滚时,停止加黑砂,进入顶吹炉投料开炉阶段。优选的,所述步骤(3)中,入炉精矿速度70~90t/h,加入的高铁高硫矿铜精矿中:cu含量22~24%,fe含量27~29%,s/cu比为1.15~1.3,冶炼过程中喷枪氧浓55~60%。所述步骤(3)中,喷枪天然气量200~500nm3/h,喷枪一次风量18000~22000nm3/h,喷枪氧量9000~12000nm3/h,喷枪一次风压140~160kpa,喷枪二次风量2000~3000nm3/h,控制喷枪风背压39~44kpa。具体地,当炉内液面高度达到1500~1700mm时,从炉体外侧将顶吹炉虹吸堰内口烧开,熔体通过排放通道进入虹吸堰内,当堰内熔体高度超过1600mm,熔体进入溜槽中,取样化验fe/sio2、温度,并与设定值比较,fe/sio2比在1.15~1.3、温度在1180~1250℃范围内,开炉结束,进入正常生产阶段。本发明的有益效果在于:炉砖升温期间制定了科学的升温曲线,可以最大限度的延长炉砖使用寿命;升温阶段、造熔池阶段采用天然气燃料和黑砂,燃烧产物干净清洁,且能完全燃烧,不存在环境污染;所造渣层厚度1000mm左右,喷枪不容易烧损,炉砖挂渣良好,进一步延长了炉衬寿命。本发明的开炉方法适用于绝大部分顶吹炉升温开炉,降低企业生产成本。附图说明图1是本发明实施例中的炉砖升温曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详述。实施例:一种顶吹炉的开炉方法,具体步骤如下:1)第一炉期新砖砌筑完成后,在炉底铺设干燥木柴棍,厚度600mm,然后利用手持式自动点火器将喷枪点火,此时喷枪天然气量为150nm3/h,燃烧比11:1,一次风压50kpa,将喷枪下降至距离炉底800mm,将木柴点火,此时炉砖温度缓慢上升,并能看到木柴燃烧。2)当炉砖热电偶温度到达150℃时,进入第一阶段恒温操作,此时喷枪天然气量为250nm3/h,燃烧比11:1,一次风压60kpa,喷枪头部至炉底850mm,木柴燃烧基本结束。3)恒温阶段结束后,增加天然气用量350nm3/h,燃烧比11:1,一次风压70kpa,喷枪头部至炉底850mm,炉砖温度继续上升。4)当炉砖热电偶温度到达450℃时,进入第二阶段恒温操作,此时喷枪天然气量为500nm3/h,燃烧比11:1,一次风压80kpa,喷枪头部至炉底900mm。5)恒温阶段结束后,增加天然气用量750nm3/h,燃烧比11:1,一次风压90kpa,喷枪头部至炉底950mm,炉砖热电偶温度继续上升。6)当炉砖热电偶温度到达850℃时,进入第三阶段恒温操作,此时喷枪天然气量为1000nm3/h,燃烧比11:1,一次风压100kpa,喷枪头部至炉底1200mm。7)恒温阶段结束后,增加天然气用量1400nm3/h,燃烧比11:1,一次风压120kpa,喷枪头部至炉底1400mm,炉砖热电偶温度继续上升,直到炉砖温度超过1200℃进入造熔池阶段。8)开启炉顶加料皮带,设定入炉黑砂量5~10t/h,天然气用量1450nm3/h,燃烧比9:1,一次风压130kpa,二次风量3000nm3/h,喷枪头部至炉底1750mm。其中所用黑砂的成分及含量见表1:表1黑砂的成分及含量分析数据h2o(%)cu(%)s(%)fe(%)sio2(%)cao(%)mgo(%)ai2o3(%)pb(%)as(%)13.650.700.5535.3729.486.762.276.820.060.049)当熔池冶炼高度达到1100mm时,且从炉口能明显观察到炉内熔体翻滚时,停止加黑砂,进入顶吹炉投料开炉阶段。10)按生产要求设定奥炉参数和原料配方,入炉精矿量80t/h,加入高铁、高硫矿,精矿cu含量23%,fe含量28%,s/cu1.2,喷枪氧浓58%,控制冰铜品位55%,fe/sio2比为1.2,冶炼温度1215℃。11)按照奥炉参数,通过冶金计算确定喷枪流体参数,设定喷枪天然气量250nm3/h,喷枪一次风量20000nm3/h,喷枪氧量9500nm3/h,喷枪一次风压150kpa,喷枪二次风量3000nm3/h,控制喷枪风背压44kpa。12)当炉内液面高度达到650mm时,从炉体外侧将顶吹炉虹吸堰内口烧开,熔体通过排放通道进入虹吸堰内,当堰内熔体高度超过1600mm,熔体进入溜槽中,取样化验fe/sio2比为1.20、温度为1205℃,符合fe/sio2为1.15~1.3、温度1180~1250℃的设定值,开炉结束,进入正常生产阶段。当前第1页1 2 3 
技术特征:

1.一种顶吹炉的开炉方法,包括如下步骤:

(1)阶梯式升温:利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧,对炉砖进行加热升温,至少四次升温、三次恒温交替进行,直至炉砖热电偶温度超过1200℃;

(2)造熔池:向炉内加入黑砂,至熔池冶炼高度达到1000~1200mm后,停止加入黑砂;

(3)投料开炉:向炉内加入高铁高硫铜精矿进行冶炼,控制冰铜品位54~57%、铁/二氧化硅比为1.15~1.3、冶炼温度1180~1250℃;

(4)开炉结束:当炉内熔体液面高度达到1500~1700mm时,将炉内熔体排放至虹吸堰并进入溜槽中,从溜槽中对熔体进行取样化验,化验合格、开炉结束。

2.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(1)中,若炉砖是新砌筑完成后第一次使用,则在升温前先在炉底铺设厚度为500~800mm的干燥木柴,且第一次炉砖升温时点燃木柴。

3.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(1)中,利用喷枪将天然气和氧气喷吹进炉内燃烧,喷枪天然气用量150~1500nm3/h,燃烧比11:1,以炉砖热电偶温度为基准进行阶梯式升温:升至150℃后恒温60~65h,再升至450℃后恒温35~40h,再升至850℃后恒温18~22h,最后升至炉砖温度超过1200℃。

4.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述黑砂主要成分为:cu0.5~1%、s0.5~1%、fe32~37%、sio228~32%、cao6~8%、mgo2~3%、al2o36~7%、h2o<20%。

5.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(2)中,黑砂加料速度为5~10t/h,天然气用量1350~1500nm3/h,燃烧比9:1,一次风压130kpa,二次风量3000nm3/h,喷枪头部至炉底1600~1900mm。

6.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(3)中,入炉精矿速度70~90t/h,加入的高铁高硫矿铜精矿中:cu含量22~24%,fe含量27~29%,s/cu比为1.15~1.3,冶炼过程中喷枪氧浓55~60%。

7.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(3)中,喷枪天然气量200~500nm3/h,喷枪一次风量18000~22000nm3/h,喷枪氧量9000~12000nm3/h,喷枪一次风压140~160kpa,喷枪二次风量2000~3000nm3/h,控制喷枪风背压39~44kpa。

8.根据权利要求1所述顶吹炉的开炉方法,其特征在于:所述步骤(4)中,从溜槽中取样化验时,熔体的fe/sio2比在1.15~1.3、温度在1180~1250℃范围内,开炉结束。

技术总结
本发明属于金属冶炼领域,具体涉及一种顶吹炉的开炉方法,包括如下步骤:(1)阶梯式升温;(2)造熔池;(3)投料开炉;(4)开炉结束。采用上述方案,炉砖升温期间制定了科学的升温曲线,且采用天然气燃料和黑砂,燃烧产物干净清洁,且能完全燃烧,不存在环境污染,所造渣层厚度1000mm左右,喷枪不容易烧损,炉砖挂渣良好,能大大延长炉衬寿命,降低企业生产成本。

技术研发人员:程利振;王勇;程宾;赵斌;李春玉;陆逊;王乾
受保护的技术使用者:铜陵有色金属集团股份有限公司
技术研发日:2020.05.22
技术公布日:2020.08.21

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