正文
鼓風爐可用於銅、鎳、鈷等金屬的造鋶熔煉和鉛、鋅等金屬的還原熔煉,還可用於熔化雜銅和處理其他物料。鼓風爐的爐料一般為塊狀,燃料為焦炭。爐料分批從爐頂加入,形成料柱。空氣由下部風口鼓入,焦炭在風口區燃燒,形成高溫熔煉區;爐料在此激烈反應,不斷熔化。還原熔煉時,熔體在爐缸內澄清,分別放出金屬和爐渣,造鋶熔煉時,熔體經本床流入前床,澄清分離出冰銅和爐渣。熱煙氣穿過爐料上升至爐頂排出過程中,使爐料預熱(熔煉混捏精礦時,還使精礦燒結),並發生部分熔煉化學反應。所以鼓風爐的傳熱傳質條件好,熱效率高,單位面積日生產能力(即床能率)大。近代煉銅鼓風爐多處理燒結塊,煙氣SO2濃度低。50年代改為處理混捏精礦和部分塊料,並採用料封爐頂,提高了煙氣SO2濃度,精礦中的硫得到較好的利用。1981年蘇聯公布了硫化銅礦鼓風爐富氧自熱熔煉的專利,以低品位塊礦或精礦製成的團塊(或粒)為原料,鼓入含氧24~45%的富氧空氣,實現自熱熔煉,產出冰銅;煙氣回收單質硫後,還可製取硫酸。1950年,英國建成鉛、鋅鼓風爐,處理鉛、鋅混合礦,同時獲得金屬鉛和鋅。
鼓風爐爐身橫斷面多為長方形,小型爐一般為圓形或橢圓形。爐內的風口部位叫風口區,風口區橫斷面積為衡量爐子大小的尺度。長方形鼓風爐風口區的寬度一般為1~1.5米,長度3~10米。風口至料面的距離稱為料柱高度。爐頂料面上的溫度為爐頂溫度。鼓風爐熔煉的操作分高料柱(3.6~ 5.5米)冷爐頂(100~200℃)和低料柱(2.5~3.5米)熱爐頂(300~500℃)兩種。還原熔煉多用高料柱,造鋶熔煉多用低料柱。鼓風爐的燃料為焦炭。還原熔煉時,焦炭兼作還原劑,焦率較高,如煉鉛鼓風爐焦率約10~13%;造鋶熔煉,焦率較低,煉銅鼓風爐焦率約 8~10%。鼓風爐風壓與料柱高度和爐料塊度有關,高料柱操作,一般為80~150毫米汞柱(表壓),低料柱操作,一般為50~80毫米汞柱(表壓)。鼓風爐風口區為熔煉區,溫度最高,煉鉛爐約為1250℃,煉銅爐約為1350℃。鼓風爐的床能率以風口區單位面積計,煉鉛爐一般為50~70噸/(米2 ·日),熔煉銅精礦的鼓風爐一般為40~50噸/(米2 ·日)。
鼓風爐是傳統的冶金設備之一。19世紀末,爐身開始採用局部水冷裝置,後來發展成全水套爐身;現已發展為汽化冷卻,生產低壓蒸汽。 參考書目
趙天從主編:《重金屬冶金學》,冶金工業出版社,北京,1981。
是否正常作業如何判斷
(1)爐頂。觀察料面下降和料面氣體上升情況,如料面下降和料面氣體上升是沿著整個料面均勻進行的,並且爐氣呈暗紅色說明作業正常;反之,如料面下降和料面氣體卜升不均勻,說明爐壁已長爐結或有掛料現象,應及時清理爐結,處理掛料;如爐頂有火焰外冒,則說明料柱過低,應及時下料。(2)冷卻水溫。如果爐況正常,水套出水溫度波動不大。反之,如水套出水溫度波動異常,則說明爐內溫度極不正常,須多處觀察,找出主要原因,採取有效措施解決。
(3)風口。用鋼釺捕風口時,無發黏發硬現象,不用錘打即可捅到爐子中心;從風口大蓋窺視,看到呈簾狀或網狀,並有光輝點,表明作業正常。如果風口發黑,用鋼釺捅時發硬,需用錘子打才能打到中心,說明風口區爐結較為嚴重,爐況不正常。
(4)虹吸口。不堵塞,浮渣不多,合金液面發紅顯示溫度較高.採用降壓檢查時,合金液面波動靈活,說明虹吸正常。反之,合金液變暗,且流量變小,採用降壓檢查時,液面不波動或波動很小,往往說明虹吸道被銅浮渣堵塞,或是爐缸出現爐結和隔層。
(5)咽喉口。正常作業時,渣溫高,流動性好,不噴風,不堵塞。除此之外,還可以根據爐渣的以下特徵進行判斷:1)渣溫高,凝結快,渣硬而脆,用鋼釺接渣時,渣殼表面呈灰色,且有稠密的皺紋或疙瘩出現。渣在釺上結殼厚,敲脫後釺子上表面呈黃色,說明渣中含氧化鈣偏高;2)渣溫低,流動性好,用鋼釺接渣觀察時,渣殼表面有細小皺紋,渣在釺上結殼薄,崩裂時從鋼釺的巾間,分成兩半並向兩邊裂開,渣硬呈黑灰色,說明此時的渣含鐵偏高;3)渣溫低,色紅髮黏,咽喉眼大,渣不易冷凝,用鋼釺接渣觀察時,有拉絲現象,凝固後表面呈灰色,明亮發光,表面有小氣泡,不崩裂,沒有皺紋,斷面呈玻璃狀,有時還帶金屬顆粒,說明此時渣中二氧化矽含量偏高。
(6)還原能力的判斷。還原能力適當的特徵為:1)爐頂有微弱上火現象;2)用鋼釺捅風口時,能帶出少量的焦炭塊,釺上無粘渣;從風口大蓋窺視,看到呈簾狀或網狀,並有光輝點;3)熔體溫度高,爐況正常。還原能力不足的特徵是:1)熔化速度明顯加快;2)風口發硬,有時發紅、發黑;3)用鋼釺接渣檢察時,渣表面有發亮現象。還原能力過強的特徵是:1)焦點區上移,爐頂上火,料面下降減慢;2)風口發亮,用鋼釺捅時釺子上附有一層含鉛高的熔融物;3)虹吸浮渣多,咽喉口冰銅多。
(7)爐內是否有粘渣的判斷。爐內有牯渣的特徵:1)渣流變黏,咽喉眼縮小,流量變小;2)渣流冒黃綠色火苗,易凝結。用鋼釺接渣觀察時,表面呈泡沫狀,斷面上夾有冰銅;3)風口發暗,爐內渣層上升;4)用鋼釺插入咽喉口,然後迅速抽出,鋼釺表面呈兩節厚度不同的粘附物,並且冷凝時,插入端頭溫度降得慢,其粘附物長而厚。
綜上所述,鼓風爐爐狀正常的表現是:(1)高料柱熔煉時料面不現明火,氣體溫度不高;(2)爐料沿爐子整個水平面均勻下降;(3)爐結少,無懸料,爐氣均勻上升,水套出水溫度穩定;(4)爐前風壓隱定;(5)風口呈簾狀或網狀,並露出光點;(6)流出的渣流動性好,渣中鉛銻含量低,放出的粗合金溫度高。