三种炼铜方法及炉衬用耐火砖介绍

 

白银炼铜

白银炉是一种侧吹固定炉床，直接将硫化铜精矿等炉料放入熔池进行造镜熔炼，是一种固定的矩形炉。

炉内熔池有隔墙，将炉分为熔炼区和沉淀区两部分，实现炉内动态熔炼和静态熔渣与冰铜分离。熔炼区拱顶设有进料口，铜精矿和熔剂通过进料口投入熔炼区。落入熔池的炉料立即散布在通风口鼓入富氧空气激烈搅拌的熔体中，氧化反应和残渣反应迅速完成。熔炼区产生的高温熔体通过隔墙下通道进入平静的沉淀区，炉渣与冰铜分离。炉渣和冰铜分别通过渣口和虹吸口排出。

白银炼铜法是我国创造的一套新型铜熔炼工艺，是熔池熔炼的一种。白银有色金属公司冶炼厂原采用反射炉熔化。白银炉结构简单，投资少，对原材料和燃料适应性强，熔化强度高，综合能耗低，炉烟SO2浓度高，可产生酸回收。目前，白银炉的基本炉型为矩形固定式，炉内设有隔墙，将熔池分为上、下连接的熔炼区和沉淀区。隔墙一直建在炉顶上，将炉上部的烟气空间完全隔离开的白银炉称为两段双室炉。隔墙仅略高于熔池表面，炉上的烟气空间称为两个单室炉。

熔炼区两侧设置若干风口。炉料从熔炼区炉顶的加料口加入熔池，从两侧风口向熔池中鼓鼓富氧空气。由于富氧空气的搅拌，熔炼区的熔池处于剧烈的运输委员会状态，空气、熔体和炉料迅速混合，在运动状态下完成熔炼反应过程。产生的哑光和炉渣通过隔墙下通道流入沉淀区进行沉淀分离后，由虹吸哑光和渣口释放。双室炉熔炼区的气体和沉淀区的烟气分别从两个烟气出口排出。单室炉的烟气从烟气出口排出。

白银炉主要采用镁铝耐火材料。炉拱顶采用镁铝砖，厚度380mm。炉墙内侧采用镁砖砌筑，厚度460mm，外侧为粘土耐火砖，厚度115mm。铜永套冷却在渣线上。

由于熔体搅拌激烈，化学反应集中，温度高，在风口刺伤时承受机械冲击，耐火材料的工作条件差，使用寿命短，是影响炉子维护周期的关键部件，采用电熔铬镁砖或与铬镁砖结合。炉中间的隔墙采用镁铝砖或镁砖砌筑，冷却水套冷却。炉底反拱上层为镁铝砖，厚度380mm。下层为镁捣料，形成反拱，粘土砖为基毫。炉底总厚度约为l000mm。新的白银炉将渣贫化炉纳入一体，设计成两室三段炉，包括熔炼区、沉淀区和贫化区。三个区之间的熔池上部由隔墙隔开，下部相连。

白银炉工作时，炉内温度为1100~1350℃，从风口喷出的空气或富氧速度高达300m/s左右，在炉内强烈搅拌熔池，形成沸腾、飞溅状态。因此，银炉内衬材料要求具有良好的高温强度和耐腐蚀性，主要采用镁和镁铝耐火材料。

耐火材料的易损部位为：熔炼区风口、熔炼区炉拱及中隔墙附近炉墙及沉淀区渣线。由于熔体搅拌激烈，化学反应集中，温度高，在风口刺伤时承受机械冲击，耐火材料的工作条件差，使用寿命短是影响炉子维护周期的关键部件，采用电熔铸铬镁砖或与铬镁砖结合。

炉拱顶采用镁铝砖，炉墙内衬采用镁砖砌筑，渣线采用铜水套冷却。炉中间的隔墙由镁铝砖和镁砖砌成，并由冷却水套保护。白银熔炼炉炉床不宽(小于4m)，所以炉顶为拱顶，用镁铝砖砌筑，炉底为反拱，用镁砖砌筑。

 

冰铜熔炼电炉内衬用耐火砖

矿热电炉也可用于电力丰富、条件允许的地区。电炉一般为矩形，炉面积50~150m2，炉体由炉顶、炉壁炉底等部分组成。

炉基柱上架空整个炉子，便于通风冷却，保护炉底。电炉的熔化过程通过电弧和电阻加热熔化材料，炉内气氛为还原气氛。处理的材料和产品与反射炉相同，但炉内温度高，炉渣和冰铜粘度降低，耐火材料的化学侵蚀特别严重。

在电场力的作用下，熔体在炉内进行环流运动，对炉衬有一定的冲刷和磨蚀作用，严重的损坏是渣线区。因此，粘土砖通常用于侧墙和端墙的内衬，镁砖或镁铬砖用于渣线以下，粘土砖用于渣线以上和炉顶其他部位。

铜熔炉衬砖在使用过程中受到应力的影响。应力可以通过化学、热学和机械等因素作用于炉衬。砖损坏的化学因素有:1)熔体渗透引起的侵蚀主要来自炉渣和冰铜；2)冰铜中SO2体扩散引起的位蚀；3)氧压变化或低氧分压引起的氧化还原或还原；4)特殊情况下，如使用生精矿或重建炉衬开始加热时的水化作用。

耐火砖损坏的热学因素有：1）炉加热和冶炼过程中放热反应决定的温度值；2）装料或炉作业异常引起的严重间歇性热震；3）熔池中的铜渗透；4）回转炉中循环周期性温度变化引起的热疲劳。

砖损坏的机械因素有:1)炉内材料(如金属、冰铜、渣、炉料、充满灰尘的废气等。)运动造成的磨损。)，冶炼的某些阶段，吹还原造成的磨损；2)装料或风口刺穿造成的冲击应力；3)转炉周期性荷载变化造成的机械疲劳；4)炉衬耐火砖砌筑不当造成的应力。

上述因素会对砖炉衬造成腐蚀，这些应力的相互作用往往对砖有害。炼铜转炉衬里，特别是风口区和渣线部位，耐火砖衬里应具有良好的耐渣性；砖密度应高；耐热性好；耐压强度高。

镁铬砖或铬镁砖广泛应用于各国炼铜转炉的内衬。镁砖很少使用，因为它和热震稳定性差，很少使用。

在转炉风口区域和渣线部位，是转炉内衬的薄弱坏节。由于这些部位温差波动和渣侵蚀严重，应选用质耐火材料，一般采用镁铬砖或熔合镁铬砖。

砖损坏的化学因素有哪些？

(1)熔体渗透引起的侵蚀主要来自炉渣，也有冰铜(2)冰铜中$02体扩散引起的位蚀(3)氧压变化或低氧分压引起的氧化还原作用或还原作用4)特殊情况，如使用生精矿或重建炉衬开始加热时的水化作用。

各部位耐火砖推荐：转炉出风口砖和出风口转是转炉衬损坏严重的部位。为了提高出风口的完整性和出风口位置的准确性，出风口区域采用实体砖砌成整体，然后采用特殊钻头钻孔，材料采用镁铬砖或直接结合镁铬砖；出风口区域也采用镁铬砖直接结合；

筒体和端墙在渣线上采用质镁铬砖或镁砖；炉口砌砖是结构强度薄弱的环节，尤其是炉口与圆筒的交接处，形状复杂，砖加工量大，砖缝多，难以控制。

炉口是加料、排渣、排烟的通道。工艺操作繁琐，温度变化频繁，铜渣溅出，烟气冲刷，炉口清洗机械碰撞磨损，化学侵蚀严重，衬里工作条件恶劣。因此，在选择耐火砖时，应尽量减少砖型，减少结构的薄弱环节，直接结合镁铬砖，提高炉体的张力使用寿命。

 

耐火材料在冰铜吹炼转炉的应用

转炉冰铜吹制分为渣期和铜期。渣期主要为定期，分批向转炉注入热冰铜，鼓风氧化，添加熔剂渣，定期倒出渣，获得含铜70%以上的白冰铜；铜期继续鼓风氧化，无需添加熔剂，将白冰铜吹成粗铜。

转炉内衬主要为镁铬耐火材料，内衬易损部位主要为风口及风口区、炉口及端墙等部位。特别是风口和风口区，使用条件苛刻，也是易损的部位。解决风口和风口区耐火材料的使用寿命，不仅可以减少整个转炉衬的腐蚀，而且可以大大提高转炉的年龄。重有色金属金中转炉用耐火材料的消耗比例较大。

转炉是目前广泛使用的炼钢方法，占全球近65%。钢炉主要由转炉生产。对于转炉，内部使用的耐火材料一般受到高温渣的侵蚀。因此，在选择转炉浇注料时，须注意，一般选择耐渣、耐高温的耐火材料，如高纯镁白云石砖、各种质镁砖等。

转炉吹制为间歇操作。每个周期内，都有许多停止进料和倒渣的操作。在吹制过程中，炉内温度为1200~1300℃。当停止进料、倒渣和倒粗铜时，炉内吸入大量冷空气，温度迅速下降。一般来说，进料时炉温下降300~500℃，转炉炉温波动800~1500℃。因此，转炉内衬的耐火材料应具有良好的耐热性和抗震性能。

转炉作业时，高压空气通过风口吹出，在风口周围形成强烈的搅拌。高温熔体对炉衬有很强的冲刷作用。因此，风口区转炉的耐火材料，特别是风口区的耐火材料，应具有良好的耐磨性。同时，在转炉冶炼过程中，应添加一些冷料和固体造渣剂，并在吹制过程中添加石英石造渣。炉渣的主要成分包括FEO、CaO和SiO2。炉渣类型从弱酸到强碱性，因此炉衬需要良好的耐碱性渣。

转炉出风口砖和出风口区砖是转炉衬损坏严重的部位。为了提高出风口的完整性和出风口位置的准确性，目前出风口砖采用实体砖砌成整体，然后采用特殊钻孔钻孔，材料采用熔体颗粒结合镁铬砖或直接结合镁铬砖。上述材料也用于风口区。渣线部分采用质镁铬砖或镁砖。

炉口砌砖是结构强度薄弱的部位，尤其是炉口与圆筒的交接处。由于形状复杂，砖加工量大，砖缝多，难以掌握；炉口是加料、倒渣、排烟的通道。工艺操作频繁，温度变化频繁，铜渣溅出，烟气冲刷，炉口清洗机械碰撞磨损。CuS2和SO2的侵蚀非常严重，衬里的工作条件其恶劣。因此，在结构上应采取措施，尽量减少砖型，减少结构中的薄弱环节；在材料选择上，所有选择直接结合镁铬砖，以提高炉体的整体寿命。

转炉内衬主要为镁铬耐火材料，镁铬砖具有良好的耐急、耐冷、耐热、耐磨、耐碱渣性能。内衬的易损部位主要是风口和风口区、炉口和端墙。特别是风口和风口区，使用条件苛刻，也是易损的部位。解决风口和风口区耐火砖的使用寿命，不仅可以减少整个转炉衬的腐蚀，而且可以大大提高转炉的年龄。