引言:回转式阳极炉系统是指以它因以其能具备的更大的优越度高的生产设备及自动化现场操作的程度,更好的自动化现场的操作与运行控制环境,更为高效稳定的灵活和多变的自动化现场及炉况气氛和控制等方法优势而日益获得了广泛有效地应用于对各种冶炼粗铜电极的电解精炼,实现了冶金粗铜阳极的精炼现场操作运行的几乎全部过程自动化。减轻了车间工人作业机械的机械繁重与劳动强度,提高了生产现场及劳动设备生产率,大大降低了冶金能耗。稀氧燃烧应用在阳极炉的冶炼技术是在近年来才首次正式地被中国从国内企业及世界各国际著名大矿的铜冶炼厂里广泛的引进推广及使用。稀氧燃烧的新技术近年来已是以其因其可有的更高效及持久稳定的为阳极炉提供热量,提升精炼效率、减少了有害燃烧烟气中的产生烟气量、更快速的扩大了阳极氧化提温和精炼反应速度和有效的控制炉床室内的氧化和气氛温度变化特性,而逐渐地被整个全球有色行业被广泛使用。
1、稀氧燃烧技术原理
传统上的空气燃烧炉技术中通常均都会是以纯净的空气来做为一种有用的助燃的有效介质,而将洁净的空气系统中产生的只有仅有约有20%的纯的氧气来做为了一种有用的助燃有效介质, 其中大约80%被用作无效的非助燃介质。非助燃介质进入燃料炉筒系统的循环介质后,在交换空气时会带走大量热量,导致燃料热效率相对较低。采用稀氧燃烧的燃烧技术,以含98%或98%以上的浓度富氧介质作为助燃介质,有效保证了辅助燃料气的完全、充分饱和燃烧和热气体的完全、充分、有效燃烧释放,产生的燃烧气体量将比采用传统燃烧方法的燃烧技术更明显、显著减少;此外,燃烧过程中从烟气中带走的气体热量较少,炉内燃料的热效率相对较高。
2、稀氧燃烧技术简介及技术优势
2.1传统粗铜精炼工艺及面临问题
粗铜含有约1%至3%的其他杂质,不能用于铸造或太阳能板功率分解器加工合格产品。进一步采用高温氧化净化氧化高温还原等精炼分离工艺,彻底去除粗铜中残留的金属杂质和冶炼渣。
粗废铜冶炼中含有大量铜杂质,尤其是铜锍含量明显不足。其氧化放热不能实现高温氧化反应,燃烧采用自相吸热燃烧,需要适当提供其他辅助燃料,以充分保证整个高温氧化还原氧化反应燃烧过程中炉内火焰温度和铸造过程中炉内空气温度。传统的高温阳极炉也可以通过蒸汽雾化和空气助燃直接运行,充分实现高温重油的燃烧,炉体的隔热与保温隔热等优异的工艺效果。但据观察后发现,现场的设备和使用及运行实际情况测试和现场观察,该炉工艺目前依然是存在着低重油燃烧温度控制不是很完全、重油燃料的单耗系数比较的高、低空废气的污染与排放都较之以往有严重的增加。其形成的主要原因之一就是在于燃烧器空气组分结构中唯一的能够被充分燃烧参与助燃剂反应和活动气体的氧气含量约仅只会占到的21%,使得重油燃烧器的燃烧反应也不一定是完全燃烧,且由于燃烧废气无用大量的氮气就可以瞬间带走了炉内大量而多余的燃烧废气热量,降低了到了整个燃烧器正常燃烧工作时系统的总体运行和效率,也从而大大地增加了燃烧废气时需要的废物处理量。使用高效的富效氧气的燃烧生产方式或直接使用高效纯化的氧烷进行燃烧方式都是能有效提高燃烧器的燃烧过程系统效率、降低重油的燃烧与生产过程系统运行中发生的重油燃料消耗,减少了烟气等污染物排放总量。
2.2稀氧燃烧技术简介与技术优势
稀氧燃烧新技术既是由于它能做到真正地达到了相比目前常规燃烧的纯氧气燃烧方法具有很大幅度上的提高了燃料利用率、减少了工厂废气和污染废气排放总量等多方面的较理想使用效果,又因为是由于它其最高火焰峰值温度都要显著低于了常规或普通燃烧的高纯量氢氧烷的燃烧。燃烧热点相对比较地集中、传热条件相对较为均匀,因此它对整个冶炼炉体寿命长短地影响程度很小,氮化物地排放的量就随之地也随之得到比较大幅程度地的减少,目前此项技术也已在相继被成功的地被企业应用于国内外诸如江西铜业贵溪冶炼厂、大治有色、云南锡业有色、金隆铜业公司等一些大型及国内外重要优质废铜有色金属地冶炼生产联合制造企业,在世界环保压力正在日益发展的国民经济增大进程中的中国今天,该冶金技术显然是更显具有其更加重要的深远广泛的应用现实意义。
3、稀氧气体燃烧新技术以及在回转式阳极炉系统上的技术应用
3.1稀氧燃烧对精炼能耗的影响
回转式阳极精炼炉将主要地用于生产以重油燃料作为阳极生产过程主动力燃料及可提供整个阳极生产精炼工艺过程中所需燃料的直接热源,助燃式风机将可主要提供助燃性空气。稀氧燃烧技术则是指在回转式阳极精炼炉等技术改造工作取得初步成功经验后,即又逐渐的取消并采用取代了传统的燃烧风和重油燃烧混合燃烧技术的技术模式,改用了新型的稀氧混合燃烧的喷嘴,燃料结构上又仅有使用的以重油为主的和以富氧浓度分别高各为98%的和以上的比例使用的氧气来充作助燃风。
3.2稀氧化燃烧条件对回转式阳极炉氧化与还原过程效率的影响
稀氧燃烧脱硫新技术主要应用于回转粗铜精炼炉连续运行中氧化后的燃烧脱硫;在氧化脱硫反应的整个操作过程中,高温烟气温度对燃烧脱硫反应效果的影响明显且较大,而脱硫前的燃烧反应速率明显较快。回转铜精炼炉可以在适当的时间提前启动,或者氧化燃烧的操作模式可以适当改变,适当提高富氧气体铜和重油的氧化比例系数和燃烧时间,调节炉膛内氧化还原燃烧气氛,在炉底透气砖的搅拌作用来达到加快氧化还原速率。精炼出铜速度中存在过量氧化的亚硫氧化物与氧所进行的氧化还原氧化反应如果能提早将后续的氧化还原反应的作业准备进行了提前的处理就可说明显地缩短了后续的还原氧化还原反应的作业的准备和时间,提高了氧化还原有效操作的作业率,提高产能。
四、结束语
通过研究稀氧燃烧技术十多年的科研生产及实践已经表明,稀氧炉燃烧保温技术的本身已经是另外一种最优化设计的燃烧新方式,其窑炉改造技术不容易改变企业原有设计的安全生产的工艺,改造周期时间比较短,人员也易适应培训,不仅能够对于传统铜精冶炼制造企业应用有所直接助益,也同时可以被推广用到国内类似的生产设备企业,具有较良好潜在的产品推广的价值。
参考文献:
[1]许并社, 李明照. 铜冶炼工艺[M]. 北京: 化学工业出版社, 2020.
[2]欧福文. 摇炉精炼废杂铜的生产实践[J]. 有色金属(冶炼部分), 2018(8).