反射炉.docx

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反射炉

 反射炉

1、概述

反射炉是传统的火法冶炼设备之一。

按作业性质分为周期性作业和连续性作业反射炉；按冶炼性质分为熔炼、熔化、精练和焙烧反射炉。

反射炉具有结构简单、操作方便、容易控制、对原料及燃料的适应性较强、生产中耗水量较少等优点。

因此，反射炉在熔炼铜、锡、铋精矿和处理铅浮渣以及金属的熔化和精炼等方面都得到广泛的应用。

反射炉生产的主要缺点是燃料消耗量较大、热效率较低（一般只有15~30%），造硫熔炼反射还存在脱硫率及烟气中二氧化硫浓度低、占地面积大、消耗大量耐火材料等缺点。

近年来，我司在改造旧式反射炉方面获得较好的成绩，如大型熔炼反射炉采用止推式吊挂炉顶、虹吸式放冰铜及镁铁整体烧结炉底；精炼反射炉采用打眼放铜；加料口及拱脚梁用水冷却、加料系统自动控制以及逐步推广余热锅炉等。

为进一步强化铜熔炼反射炉熔炼过程，并提高原料中化学热及硫的利用率，减少对环境的污染，我公司已开始采用向熔池鼓入热风的无料坡池熔炼反射炉，为大型反射炉开辟了新的发展前景。

目前反射炉总的发展趋势是加大炉子尺寸（主要是扩大宽度）；采用多点分散供热以增加炉子热负荷；采用富秧热风助燃以提高炉温；采用优质耐火材料并增设强制冷却部件以延长炉体寿命。

2、反射炉炉体结构设计

 2.1炉底

周期作业的精炼反射炉与熔炼反射炉多采用砖砌反拱炉底，一般厚为700~900毫米。

由下而上依次为：

炉底铸铁板或钢板、石棉板（10~20毫米）、粘土砖（230~345毫米）、捣打料层（50~100毫米）以及最上层砌的镁砖或镁铝砖反拱（230~380毫米）。

炉底反拱中心角视熔体比重和深度而定。

熔体比重和深度大时，反拱中心角宜较大，如对熔池深1.3~1.4米的粗铅连续精炼炉，一般采用180°的反拱中心角。

其他情况下多用20°~45°。

2.1.3烧结整体炉底

烧结炉底一般由如下各层组成（由下而上），其总厚度一般为1100~1400毫米。

石棉板和石英砂（约50毫米）；

保温砖层（厚115毫米）；

粘土砖层（厚345~460毫米）；

镁铝砖层（厚380毫米）；

烧结层（厚200~350毫米）。

镁铁烧结层的特点是致密坚实不易渗漏，使用寿命长。

国内连续作业铜熔炼反射炉均采用此种材质。

采用镁铁烧结层的炉底在生产中易产生炉结，使炉底上涨，需定期加铁块洗炉。

2.2炉墙

熔炼反射炉的内墙多采用镁砖、镁铝砖砌筑。

有些重要部位如铜熔炼反射炉的粉煤燃烧器附近及转炉渣口等，为了延长使用寿命均采用铬镁砖砌筑。

熔点较低的金属的溶化炉可用黏土砖砌筑。

外墙一般采用粘土砖。

铜熔炼反射炉熔池上部炉墙的厚度一般为460~690毫米。

为延长炉墙寿命，熔池下部逐渐错台加厚（见图2-1之b），最厚处可达900~1290毫米，端墙下部厚达1000~1400毫米。

熔池部分的炉墙外面一般设有炉墙护板。

对周期作业的炉子因炉温波动较大，为增加炉墙结构的稳定性，往往砌成弧形，避免炉墙向炉膛内倒塌。

为延长炉墙的使用寿命，可在熔池渣线一带的炉墙外面设置水套。

2.3炉顶

反射炉炉顶从结构形式上分为砖砌拱顶和吊挂炉顶。

吊挂炉顶又可分成：

简易型吊顶（见图2-2）、

压梁式止推吊顶（见图2-3）和立杆式止推吊顶（见图2-4）。

 2.1.1炉底的结构形式

按照炉底与炉基的关系分为架空炉底和实炉底；按照炉底结构分为砖砌反拱炉底和烧结整体炉底。

大多数精炼反射炉和少数周期作业熔炼反射炉采用架空，以防止金属向炉底及炉基渗漏。

炉底铺垫30毫米厚的铸铁板或10~20毫米的钢板，用砖墩或型钢支撑。

架空高度通常在0.35米以下。

连续作业铜熔炼反射炉炉底直接砌筑在耐热混凝土的基础上。

耐热混凝土基础要求耐温850℃以上。

 2.1.2砖砌反拱炉底

 砖砌反拱炉底结构见图2-1。

国内周期作业的反射炉及炉子宽度较小的反射炉，通常采用砖砌拱顶。

大型铜熔炼反射炉多采用立杆式止推吊顶或压梁式止推吊顶结构。

各种类型炉顶的比较见表2-1。

表2-1炉顶类型比较表 

类别

砖砌拱顶

吊挂炉顶

简易型吊挂炉顶（图2-3）

压梁式止推吊挂炉顶（图2-4）

立杆式止推吊挂炉顶

（图2-5）

优点

1.     结构简单

2.     钢材用量少

3.     施工方便，周期短

1.结构较简单

2.使用寿命较长

3.拱顶中心角可以不受限制，结构较稳定

1.     结构较牢固，稳定性较好，既可防止陷塌，又可防止炉内压力突然升高时向上拱裂（如塌料坡时）

2.     使用寿命长

3.     炉顶中心角可以不受限制

1.     具有压梁式止推吊顶的所有优点

2.     比压梁式施工操作空间大，安装调试较方便

3.     钢材用量及备品备件规格较压梁式少

4.     比压梁式便于维护清扫

缺点

1.     结构的稳定性较差，烘炉停炉时需经常注意调节拉杆的松紧度，劳动强度较大

2.     炉顶寿命较短

3.     热修炉顶时劳动条件较差

1.炉顶气密性较差

2.造价较高

1.     钢材用量大

2.     结构复杂，安装调整操作不便，劳动强度大，清扫炉顶不方便

3.     备品备件多，造价高

1.     结构的整体性及受压的均匀性不如压梁式，结构仍较复杂

2.     钢材用量仍较多

3.     造价比简易吊顶高

应用范围

一般炉宽小于5米的反射炉多采用

炉子宽度较大或要求炉顶中心角较小（即炉顶较平）的反射炉或斜坡烟道顶采用

炉内工作温度较高，炉子跨度较大时采用

同左

 2.4加料口及转炉渣注入口

 2.4.1.周期作业熔炼反射炉炉顶加料口

炼锡、炼铋和处理铅浮渣等几种周期作业的熔炼反射炉，其加料口一般均设在炉顶。

加料口的大小视炉料的条件而定。

炉顶加料口一般是做成水套式的，如图2-5是某厂铅浮渣反射炉炉顶加料口水套。

炼锡反射炉采用多点加料，炉顶加料口通常沿炉长分布，其间距为1~2米。

加料口的工厂实践数据见表2-2。

 2.4.2.粗铜精炼反射炉加料口

粗铜精炼反射炉一般从操作门加料，也有少数在炉顶加料的。

加料口的尺寸按加入铜块的外形大小及加料方式来确定。

采用机械加料时，加料口一般为1500×900毫米，人工加料口一般为1200×600毫米。

 2.4.3.连续作业有料坡熔炼反射炉炉顶加料口

目前国内铜熔炼反射炉均采用料坡熔炼，其加料口均对称设在炉顶两侧沿炉长方向排列，加料口的中心距一般为9~1.2米。

加料口尺寸一般为（150~250）×（200~300）毫米，按加料量及料中水分不同而定，也可将位于高温区的加料口设计大些。

目前国内大型铜熔炼反射炉炉顶加料口数量多达56个。

加料口的中心线至炉侧墙内沿的距离一般为200~300毫米，加料口中心线与水平线的夹角一般不小于60°。

加料口周围的砖体较易被侵蚀，为延长拱顶寿命，一般采用加厚砌体的方法（如炉顶厚为380毫米时，在加料口将砖体加厚为460毫米）。

加料口砖体上设加料管底座和套筒。

加料管底座有铸铁底座和水套式底座两种。

水套加料管底座起保护加料口的砖体、延长使用寿命、减少粘结和便于清理等作用。

生产中对水套加料口应加强维护和管理，防止漏水。

加料管底座材质一般有铸铁、耐热铸铁或普通钢板等。

 国外铜熔炼反射炉也有在侧墙设加料口的。

加料口开在侧墙，增加了炉顶的结构强度，减轻了细料飞损，因而也减轻了对炉顶的侵蚀。

但此种加料系统较复杂，主要适用于处理焙熔烧矿的无料坡熔池熔炼。

2.4.4.转炉渣注入口

需在铜熔炼反射炉中处理转炉渣时，其注入口宜设在前端使渣流方向尽量与侧墙平行，以避免冲击和破坏料坡。

考虑到转炉渣对炉砌体的侵蚀和冲刷，注入口附近的砌砖一般应（大于700毫米），或设水冷装置。

2.5.产品放出口

2.5.1．洞眼式产品放出口

（1）普通洞眼式金属放出口铜精炼反射炉，国内大多数采用普通洞眼式放铜口，见图2-7。

普通洞眼放铜口一般为φ15~30毫米，其位置可在后端墙、侧墙中部或尾部炉底的最低处。

（2）活动护板洞眼式冰铜放出口连续作业铜熔炼反射炉采用的活动护板洞眼式冰铜放出口的结构见图2-8。

连续作业铜熔炼反射炉一般设2~3个冰铜放出口，轮流使用，相邻两冰铜口的间距为2~3米，其高差为65毫米。

冰铜口多社在炉子侧墙尾部，有利于保持稳定的料坡及延长冰铜与炉渣的沉淀分离时间，有时由于车间配置的要求也有设在炉子侧墙前部的。

冰铜口的砖体洞眼一般为65×65毫米，活动护板上的孔眼为φ30~40毫米。

其材质为耐热铸铁或普通铸铁。

2.5.2．扒口式产品放出口

   周期作业反射炉，如炉内同时存在熔渣、冰铜和粗金属等多层熔体，多采用扒口式产品放出口，其结构形式见图2-9数据见表2-3。

 扒口式产品放出口实践数据表表2-3 

厂名

炉子用途

熔池深度（米）

金属产量（吨/炉）

渣产量（吨/炉）

冰铜产量（吨/炉）

放出口

位置

放出口形状及尺寸

备注

A

冶炼厂

炼铋

0.41

~2

~2.5

5~6

炉侧，其中心线距后端墙外侧3.46米

见图3-5之a.

炉底向放铋口方倾斜1%

B

冶炼厂

粗铜精炼

0.75

100

20~30

炉侧，其中心线距炉后端墙外侧3.817米

见图3-5之b.

炉底向放铜口方向倾斜1.5~2%

 2.5.3．虹吸式产品放出口

虹吸式产品放出口具有操作方便、安全，可改善劳动条件、减轻劳动强度、提高产品质量等优点。

 铅浮渣反射炉采用虹吸放铅可以避免冰铜堵死出铅口。

某厂铅浮渣反射炉虹吸放铅口设在炉子后部侧墙上，其结构见图2-10。

   连续作业铜熔炼反射炉虹吸放冰铜口及虹吸池的结构见图2-10。

目前国内大型铜熔炼反射炉均改为虹吸放冰铜。

虹吸池位置一般设在炉子后部侧墙。

大型反射炉虹吸口约为150X330毫米左右。

虹吸池的深度由下式确定：

h虹=         y冰h冰+y渣h渣

        y冰-△h-h剩                     （米）     （2-1）

式中h虹—虹吸池深度，米；

y冰—冰铜比重，吨/米3

y渣—熔渣比重，吨/米3

h冰—炉内冰铜层的最小厚度，米，大型炉子在操作正常的条件下，炉内冰铜层的厚度一般为0.5~0.8米；

△h—每放出一包冰铜（或每放一次冰铜）后炉内熔池液面下降的高度，米；

h渣—炉内渣层的最大厚度，米，一般为0.35~0.45米；

h剩—当炉内液面最低时仍可按正常速度放出一包冰铜所需的过剩压头，米，计算时可取h剩=△h。

   计算虹吸池的合理深度时，应按炉内冰铜层和渣层的最大值和最小值两种情况分别代入公式（2-1）进行校核计算，求出虹吸池放铜口的筑坝堵口操作会有困难。

据目前的操作经验，虹吸池的最大冰铜面与最小冰铜面之差为0.2~0.3米时，虹吸放铜操作仍然可以正常进行。

虹吸池的合理尺寸，目前尚无详细的计算资料。

国内工厂的实际数见表2-4。

虹吸池应设有补充供热设备，以防在炉子操作不正常或热修时冰铜冻结。

供热产生的烟气可从虹吸池顶部通过炉墙引入反射炉炉膛，亦可单独设一排烟管。

当采用虹吸放冰铜时，仍需留设2个洞眼放冰铜口，作为计划检修或事故停炉之用。

国内工厂铜熔炼反射炉虹吸放铜口结构参数表表2-4

炉床

面积（米2）

放冰铜量（吨/日）

熔池

深度（米）

每放一包冰铜炉内液面下降高度（毫米）

虹吸池液面最大深度（米）

虹吸池液面最小深度（米）

虹吸池尺寸（米）

虹吸口尺寸（毫米）

虹吸池中心线距后端墙外壁（米）

虹吸池冰铜放出口下沿距虹吸池底高度（米）

辅助洞眼放冰铜口个数（个）

210

550~600

0.95~1.15

~60△

0.96

0.74

长2.23

宽1.35

高1.01

宽150

高330

6.505

0.74

2

270

500~550

0.9~1.2

~60△

~1.0

0.77

长2.585

宽1.790

高0.810

宽150

高330

0.726

3

△：

是生产现场的实测数字，由于熔池内有料堆及结块，液面波动量不能按熔池几何尺寸计算。

2.6.放渣口

2.6.1.精炼炉的扒渣门

精炼反射炉扒渣门的大小，根据渣量多少及操作情况而定，一般为0.3×0.5~0.5×0.8米。

其位置多设在炉子的后端墙上，也有少数设在炉子侧墙上的。

渣口下沿应低于最大液面100~200毫米。

2.6.2．熔炼反射炉的放渣口

熔炼反射炉的放渣，通常采用自流方式。

现在大型铜熔炼反射炉放渣口多设在炉子后部侧墙，其中心线距后端墙约3米左右。

渣口为0.4×（0.7~0.9）米，渣口下沿低于液面0.3~0.5米。

2.7.工作门

周期作业反射炉的工作门用于加入块料、插入氧化吹风管、还原油管、进行氧化还原操作以及向炉内加入溶剂等，工作门的数量及位置视炉子大小而定。

小炉子（30吨以下）炉门上设有窥视孔，大炉子炉门上设有风管油管插入孔（φ250~350）。

炉门的开启与关闭，有平衡锤人工控制、手动葫芦卷扬和电动卷扬等，也可采用气动装置。

    连续作业铜熔炼反射炉工作门为施工过程中筑炉材料的运送和工作人员进出之用，在炉子点火前即用与砖墙相同的耐火砖砌满。

工作门一般设在熔池渣线以上的炉子侧墙上。

大型铜熔炼反射炉也有利用转炉渣口进出而不另设工作门的。