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有色金属火法冶炼用耐火材料_陈肇友

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年产18万吨铜的铜吹炼工艺设计毕业论文

年产18万吨铜的铜吹炼工艺设计毕业论文

本科毕业设计（论文）年产18万吨铜的铜吹炼车间工艺设计设计总说明本文主要设计了一座年产18万吨铜的铜吹炼车间工艺设计。

通过实习并搜集相关资料，熟悉了铜锍吹炼工艺及车间布置。

本次设计的内容包括文献综述、厂址选择与论证、工艺流程与参数的选择、冶金计算、主要设备计算与选型、环境保护等部分。

在文献综述中，叙述了铜资源的分布，火法、湿法的冶炼方法。

铜锍的工艺流程与其技术经济指标以设计手册为主，各铜锍吹炼车间参数为参考依据进行选取。

依据任务书的物料成分和产品质量要求进行物料平衡计算。

通过转炉的尺寸与有关的参数确定吹炼的热平衡计算。

绘制出卧式转炉结构图、车间配置图、设备连接图和流程图各一张。

关键字：铜锍，吹炼，转炉，物料平衡Design DescriptionThe paper aims at designing the technological process and one copper smelting plant , which could produce 180,000 tons of copper each year. Through the practice and collect relevant data, familiar with the copper matte converting process and plant layout. This design content included literature review, site selection and demonstration,technological process and parameter selection, calculation, calculation and selection of main equipment, environmental protection and so on. In the literature review, described the distribution of copper resources, copper pyrometallurgy and copper hydrometallurgy. Copper matte process and the technical and economic indicators to design handbook, the copper matte converting plant parameters as the reference for selection. For material balance calculation according to the material composition and product quality requirements of the task book. Through the thermal balance converter size and related parameters of converting calculation. Drawed a horizontal converter structure chart, workshop layout, equipment connection diagram and flow chart of each one.Key Words:copper matte ,converting, converter, material balance目录第一章文献综述 (7)1.1概述 (7)1.1.1 世界铜资源分布 (7)1.1.2 我国铜资源分布 (8)1.2铜生产方法 (9)1.3火法炼铜 (9)1.3.1铜熔炼 (10)1.3.2铜锍转炉吹炼 (15)1.3.3铜的精炼 (17)1.3.4铜的电解精炼 (18)1.4湿法炼铜 (18)1.4.1硫化铜精矿焙烧-浸出-电积法 (19)1.4.2浸出-萃取-电积法 (19)1.4.3铜矿氨浸-萃取-电积 (19)1.4.4酸浸法处理氧化铜矿 (19)1.5国内铜冶金的发展现状 (21)第二章厂址选择与论证 (23)2.1厂址选择基本原则 (23)2.2工业布局 (23)2.3原材料的供应及交通条件 (24)2.4供水供电条件 (24)2.5环境保护和地理气候条件 (24)2.6厂址的协作条件 (25)第三章工艺流程与参数的选择 (26)3.1铜锍转炉吹炼流程的选择与论证 (26)3.2技术操作条件 (26)3.2.1吹炼制度 (26)3.2.2 供风 (27)3.3 主要技术经济指标 (27)3.3.1 送风时率 (27)3.3.2 铜直接实收率 (28)3.3.3 铜锍加入量 (28)3.3.4 转炉烟罩水耗 (29)3.3.5 鼓风机动力负荷 (29)第四章冶金计算 (30)4.1闪速炉熔炼冶金计算 (30)4.1.1各种物料及成分计算 (31)4.1.2日物料平衡计算 (34)4.1.3热平衡计算 (36)4.2转炉吹炼的冶金计算 (50)4.2.1物料平衡计算 (50)4.2.2转炉热平衡计算 (54)4.3反射炉精炼冶金计算 (58)4.3.1物料平衡计算 (58)4.4铜电解精炼冶金计算 (59)4.4.1物料平衡计算 (60)4.4.2电解设备选择 (61)4.4.3热平衡计算 (63)4.5电解液净化冶金计算 (64)4.5.1净液量的计算 (64)4.5.2硫酸盐生产的物料平衡计算 (65)4.5.3粗硫酸镍生产计算 (67)第五章吹炼车间的相关设备选择及计算 (69)5.1转炉的结构 (69)5.1.1炉体 (69)5.1.2万向接头 (72)5.1.3传动装置 (73)5.1.4支撑装置 (73)5.1.5润滑系统 (73)5.2转炉主要参数的确定 (73)5.2.1筒体 (73)5.2.2炉口 (75)5.2.3风眼直径及位置确定 (75)5.3吹炼车间主要设备选择 (76)5.3.1熔剂、冷料加入装置 (76)5.3.2捅风眼机 (77)5.3.3炉口清理机 (77)5.3.4转炉烟罩 (77)5.3.5鼓风机 (78)5.3.6桥式起重运输机 (78)5.3.7铸渣机 (78)5.3.8粗铜锭直线铸型机 (78)5.4砌体 (78)5.4.1材质选择 (79)5.4.2筒体砌砖 (79)5.4.3炉口砌砖 (79)5.4.4风口砌砖 (79)5.4.5端墙砌砖 (80)第六章铜锍转炉吹炼车间环境保护 (81)6.1概述 (81)6.2铜锍转炉吹炼炉渣及处理 (81)6.3转炉烟气和烟尘及处理 (82)第七章心得体会 (83)参考文献 (84)致谢 (85)第一章文献综述1.1概述有色重金属提取冶金方法分为火法冶金和湿法冶金两大类，并以火法为主。

铝碳质耐火材料研究进展及展望

铝碳质耐火材料研究进展及展望

铝碳质耐火材料研究进展及展望摘要：高温烧成铝碳质耐火材料是一种由氧化铝和炭素为基体原料，加入Al、Si、SiC等添加剂，用沥青或树脂等结合剂黏结烧成的耐火材料，被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。

耐火材料组成是其获得优质性能的基础，整理分析耐火材料中各组分对性能的影响，可以为开发低成本优质耐火材料提供理论支持和研究导向。

本文总结了高温烧成铝碳质耐火材料中碳源、结合剂、添加剂的作用及其对材料性能的影响，并对潜在研究方向进行了展望。

关键词：铝碳质耐火材料；理化性能；碳源；结合剂；添加剂0 引言高温烧成铝碳砖(以下简称铝碳砖或铝碳质耐火材料)是一种典型的碳复合耐火材料，因具有优良的热震稳定性和抗渣侵蚀性而被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。

在炼铁系统中，应用在高炉炉缸部位的铝碳砖其碳含量一般在10%～15%(质量分数)[1]，由此带来的缺点是强度低、抗氧化性差，很难抵挡高炉内铁水的长期冲刷和炉内气氛的氧化。

在炼钢系统中，铝碳砖等传统碳复合耐火材料的碳含量一般在10%～20%(质量分数)，在炼钢过程中会对钢水产生增碳作用，不利于洁净钢的生产。

另外从节约资源的角度来看，制备碳含量较高的铝碳砖也会加剧石墨资源的消耗。

综合分析，从高炉长寿、洁净钢生产和节约石墨资源等角度考虑，铝碳砖等碳复合耐火材料必然向低碳方向发展，但单纯降低碳含量又会使碳复合耐火材料的韧性、抗热震及导热性能急剧下降。

因此开发耐火材料不能追求某一指标的发展，应注重各项指标协调综合提高[2]，而综合性能的提高与材料的成分、结构有着密不可分的关系。

本文从合理控制耐火材料成分入手，总结了碳源、结合剂、添加剂对铝碳砖等碳复合耐火材料的结构和性能的影响，碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用如图1所示，以期获得指导低碳耐火材料生产的依据，并据此浅谈了相应的研究前景和发展方向。

图1 碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用Fig.1 Role of carbon source, additive and binder in carbon composite refractories1 碳在耐火材料中的作用铝碳质耐火材料的碳源按粒度大小可分为纳米级碳源和微米级碳源。

有色冶金炉用耐火材料的现状与发展

有色冶金炉用耐火材料的现状与发展

C over Report封面报道有色冶金炉用耐火材料的现状与发展王新虎，杨艳龙，吕文英摘要：由于金属熔炼的主要设施是金属冶炼炉窑，因此对金属熔炼行业科学技术进步以及对防火性能材料品种、材质的要求，应该是耐火材料行业对金属冶炼炉窑提高寿命和质量最大的目标。

本文对铜、铅、锌等金属公司冶炼炉窑的情况以及使用耐火材料的特点加以说明。

关键词：有色冶金炉；耐火材料；现状；发展防火建筑材料应用于钢材、金属、玻璃、水泥、瓷器、油田化学、机械设备、锅炉以及轻工、发电、军事等各个产业中，是保障这些产业生产运转和重大科技建设需要的重要基础物质，尤其在高温工业领域中起着难以替代的关键作用。

耐火金属材料的特点在有色冶炼应用上能否得到充分发展，关键取决于其构造方式及应用环境的特点。

只有符合操作方式的构造体，能够适应操作环境，才能发挥耐火金属材料的全部作用。

1 常见的耐火材料1.1 硅石耐火材料硅石耐火材料以SiO2为主要元素，其中SiO2含量不低于93%。

这种防火建筑材料可以是定形或不定形。

该材料具备导热性好、荷载软化点高和抗酸性水渣冲刷性能较好的特性。

然而其抗热震性能较差。

因此，该材料常用于焦炉、玻璃熔炉、酸式炼铁炉以及一些热工仪器的构造上。

1.2 铝硅酸盐耐火材料铝硅酸盐耐火材料的主要元素是Al2O3和SiO2。

根据Al2O3在防火建筑材料中的含量不同，该材料可分为半硅质、黏土质和高铝质三种。

该耐火材料具有质轻、热稳定性良好和保温性能较好的优点。

然而其变形温度通常小于1400℃。

1.3 镁质耐火材料镁质耐火建筑材料是以方镁石为晶相，MgO质量分数超过80%的耐火材料。

由于受到原材料成分的限制，镁质耐火材料的主要成分为MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、Cr2O3等。

MgO的熔点高达2800℃，而镁质耐火材料的耐火性可以达到2000℃以上，因此镁质材料具有优异的耐热特性。

铝质耐火材料分为铝砖、镁橄榄石质耐火建材、镁硅尖晶石质耐火建材、铝铬质防火建材和白玉石质耐火建材。

有色金属火法冶炼用耐火材料_陈肇友

有色金属火法冶炼用耐火材料_陈肇友

将上述原料采用不同组合与配方可制成各种名目繁 多的镁铬砖。可概括为如下一些类型或品种的镁铬砖。
（1）普通镁铬砖（即硅酸盐结合镁铬砖）：这种砖 由镁砂与铬矿制作，杂质（CaO与SiO2）含量较多，烧 成温度不高在1550℃左右。砖的显微结构是耐火Байду номын сангаас晶粒 之间由熔点较低的硅酸盐结合。
（2）直接结合镁铬砖：是由较纯镁砂与铬精矿制作， 杂质含量较低，砖的烧成温度在1700℃以上。砖的显微 结构是耐火物晶粒之间多呈直接接触。因此高温性能、 抗侵蚀性与抗冲刷性都较普通镁铬砖好。 （3）共烧结镁铬砖：砖的颗粒与细粉皆由合成共烧结 镁铬料构成。杂质含量低，在1750℃以上烧成。砖的显 微结构也是耐火物晶粒之间多呈直接接触；其化学成分、 尖晶石分布皆均匀。因此这种砖的抗侵蚀性等都甚好。
177.2 6.5 310 10.8
157.8 229.2 10.0 310 310 -
近年来，由于我国发展的需要和世界有色金属价格的 猛涨（铜为6000美元/吨，镍40000美元/吨，铅1900美元/ 吨，锌3600美元/吨，铝2800美元/吨），促进了我国有色 金属工业的大发展。即使这样，我国有些有色金属仍然短 缺，例如我国2006年生产不锈钢就需要15.1万吨镍，仍需 进口4~5万吨镍。
图5 闪速炉熔炼与炉衬耐火材料
闪速熔炼（Flash smelting）是将干燥过的硫化物精矿粉、 熔剂和氧气或富氧空气一起喷入炽热的反应塔内。在高温作 用下，炉料中硫化物在悬浮状态下迅速发生氧化反应，生成 冰铜或冰镍（铜锍或镍锍）和初步造渣。熔体进入沉淀池后， 进一步造渣并完成冰铜或冰镍与熔渣的分离。冰铜或冰镍定 时放出，送转炉吹炼，炉渣连续流入渣贫化电炉，烟气回收 制硫酸。 反应塔上部氧压较高，温度较低，塔壁形成了Fe3O4保护层， 采用直接结合镁铬砖砌筑。塔的下部端墙与侧墙以及沉淀池 渣线部位侧墙，由于所处温度高并经受高温熔体的冲刷，熔 渣和锍的渗透与侵蚀，环境恶劣；因此这些部位都砌的熔铸 镁铬砖并安装有水冷铜套。熔铸镁铬砖的理化性能示于表2。 熔铸镁铬砖生成难度大，生产率很低，成本高，近年来已被 熔粒再结合镁铬砖所代替。 塔顶为球形拱顶或吊挂平顶，采用直接结合镁铬砖。为避 免Fe3O4在熔池底部析出，炉底隔热要好。 诺兰达炉或白银炉等关键部位也都是用半再结合镁铬砖或 电熔再结合镁铬砖。

有色金属火法冶炼

有色金属火法冶炼

有色金属火法冶炼作者：赵喜鹏来源：《城市建设理论研究》2013年第36期摘要：有色金属种类繁多，冶炼的方法也是多种多样，主要分为火法冶炼、湿法提取和电化学沉积，本文主要根据近年来冶炼工艺技术的发展，重点介绍有色金属的火法冶炼。

关键词：有色金属；火法冶炼中图分类号： P618.4 文献标识码： A近年来，有色重金属与轻金属的火法冶炼工艺技术得到了很大的发展，本文介绍了火法冶炼的特点及其工艺流程，并通过对铜的火法冶炼的分析，对有色金属的火法冶炼进行探讨。

一、有色金属火法冶炼的特点有色金属通常指除去铁和铁基合金以外的所有金属，可以分为重金属、轻金属、贵金属及稀有金属。

在有色重金属的火法冶炼中，所采用的矿石多为铜、铅、锌、锡等硫化物礦，因此与钢铁工业相比，在冶炼中产生的气体和冶炼中遇到的熔体都有很大差异。

在火法冶炼中，由于含硫量较大，在冶炼炉气的气氛中含有大量硫化气体，而产生的熔体不仅含有金属熔体和氧化物熔渣，还有硫化物熔体如冰铜等。

虽然冶炼时的温度和钢铁冶炼相比较低，但火法冶炼中的熔体的熔化温度却比钢铁冶炼中遇到的熔体低得多，而且流动性很好，极易渗入到耐火材料内。

火法冶炼中产生的熔渣多为FeO-SiO2渣系，而且渣量比较大，渣的侵蚀也非常严重。

二、火法冶炼的工艺流程火法冶炼是把矿石和必要的添加物放在炉中加热，熔化为液体生成所需的化学反应，通过还原-氧化反应，利用高温从矿石中提取金属或其化合物。

因为在冶炼过程中没有水溶液的参与，又被称为干法冶金。

火法冶金主要应用于钢铁生产、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等，是最古老但在现代工业中应用规模最大的金属冶炼方法。

火法冶炼的工艺流程可以分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤：1、矿石的准备通过选矿得到细粒的精矿后，先在冶炼要使用的鼓风炉内加入冶金熔剂，使之能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物发生作用，对鼓风炉加热至低于炉料的熔点使溶剂烧结成块，或是添加粘合剂使之压制成型，也可以滚成小球再烧结成球团或加水混捏。

RH精炼炉用耐火材料及提高其寿命的途径

RH精炼炉用耐火材料及提高其寿命的途径

RH精炼炉用耐火材料及提高其寿命的途径
陈肇友
【期刊名称】《耐火材料》
【年(卷),期】2009(43)2
【摘要】较系统地介绍、论述了以下内容:1)RH真空脱气精炼炉类型;2)RH精炼条件及侵蚀严重部位;3)造成一些部位侵蚀严重的原因分析,包括:高速循环流动钢液的冲刷,温度波动造成的热剥落与结构剥落,真空对镁铬砖的损害,铁硅酸性渣及脱硫粉剂对真空室下部、底部与喉口炉衬的侵蚀,浸渍管耐火衬最易蚀损的原因;4)用旋转圆柱体法、回转圆筒法及相图研究分析的结果,抑制熔渣渗入耐火材料,减轻结构剥落的途径;5)适合RH炉不同部位用的耐火材质与维修喷补料的研究、开发情
况;6)RH炉精炼硅钢的过程与炉衬用耐火材料;7)提高RH炉炉衬寿命的途径.
【总页数】15页(P81-95)
【作者】陈肇友
【作者单位】中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司,河南洛阳,471039
【正文语种】中文
【中图分类】TQ17
【相关文献】
1.提高110t RH精炼炉浸渍管寿命的实践 [J], 董晓光;尹宽;赵艳
2.如何提高RH真空炉耐火材料寿命 [J], 王峰;王广忠;刘广涛;张彩东
3.提高RH—MFB且耐火材料寿命的措施及进一步的改进设想 [J], 李进;念顺忠
4.干熄焦装置斜道区耐火材料的损坏及提高寿命的途径 [J], 卢一国;冯占立;王晓阳
5.炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动向 [J], 陈肇友
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中华人民共和国国家发展和改革委员会公告2005年 第 45 号

中华人民共和国国家发展和改革委员会公告
2005年第45 号
根据《标准化法实施条例》的规定，我委组织对已实施5年以上的行业标准进行了复审，决定废止YB/T327-1963《耐火材料用铝土矿石分类及技术条件》等61项黑色冶金行业标准、DL/T 504-1992《电力工程规划设计任务来源代码》等39项电力行业标准、YS/T 14-1991《异质外延层和硅多晶层厚度测量方法》等项等46项有色金属行业标准、SY/T 5020-1997《钻井泵用锥柱螺纹》等16项石油天然气行业标准、MT377—1995《电雷管用绝缘电线》等8项煤炭行业标准、XB/T 101-1995《高稀土铁矿石》等11项稀土行业标准（具体标准编号及名称见附件），现予公布，自公布之日起生效。

中华人民共和国国家发展和改革委员会
二ＯＯ五年七月二十六日
附件：
废止181项黑色冶金、电力、有色金属、煤炭、石油天然气、
稀土行业标准编号及名称。

210979004_富氧侧吹还原炉还原剂的使用及探索

世界有色金属 2022年 12月下18冶金冶炼M etallurgical smelting富氧侧吹还原炉还原剂的使用及探索马宝军，邱友斌，杨明学，荆 涛，黄 涛（广西南丹南方金属有限公司，广西　南丹　５４７２０４）摘 要：本文介绍了粉煤喷枪在富氧侧吹还原炉炼铅的生产运行及应用情况，不断摸索改进，解决了生产上容易产生隔层、能耗高、冶炼直收率低的问题，提高了劳动生产率，增加了经济效益。

关键词：铅冶炼；富氧侧吹还原炉；粉煤喷枪；残碳中图分类号：ＴＦ８１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２２）２４－００１８－３Use and exploration of reductant in oxygen-rich side blowing reducing furnaceMA Bao-jun, QIU You-bin, YANG Ming-xue, JING Tao, HUANG Tao（Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｎａｎｄａｎ　Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｎａｎｄａｎ　５４７２０４）Abstract: Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅａｄ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｏｆ　ｐｏｗｄｅｒ　ｃｏａｌ　ｓｐｒａｙ　ｇｕｎ　ｉｎ　ｏｘｙｇｅｎ－ｒｉｃｈ　ｓｉｄｅ　ｂｌｏｗｉｎｇ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｕｒｎａｃｅ，　ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ　ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ，　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｅａｓｙ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，　ｈｉｇｈ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔ　ｙｉｅｌｄ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｌａｂｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ．Keywords:　Ｌｅａｄ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ；　ｏｘｙｇｅｎ－ｒｉｃｈ　ｓｉｄｅ　ｂｌｏｗｉｎｇ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｕｒｎａｃｅ；　ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ　ｃｏａｌ　ｓｐｒａｙ　ｇｕｎ；　ｃａｒｂｏｎ　ｒｅｓｉｄｕｅ收稿日期：２０２２－１０作者简介：马宝军（１９７０－），男，高级工程师，辽宁葫芦岛，集团公司副总经理，高级工程师，学士，主要研究方向：富氧侧吹炉炼铅技术。

一种以铜冶炼渣为原料制备耐火材料的方法[发明专利]

专利名称：一种以铜冶炼渣为原料制备耐火材料的方法专利类型：发明专利
发明人：胡建杭,高鹏文,王华,姚培福
申请号：CN202011450445.1
申请日：20201209
公开号：CN112430108A
公开日：
20210302
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种以铜冶炼渣为原料制备耐火材料的方法。

本发明提供的以铜冶炼渣为原料制备耐火材料的方法，包括以下步骤：将铜冶炼渣、镁砂和结合剂混合，进行球磨，得到混合料；将所述混合料依次进行成型处理、干燥和烧结，得到所述耐火材料。

实施例测试结果表明，采用本发明提供的方法得到的耐火材料密度为1.752～2.359g/cm，密度适中；导热系数为0.46～1.03W/mK，导热系数低；最高使用温度为1250～1300℃，耐火温度高；抗压强度为184.3～201.3MPa，抗压强度高，不易变形，实现了对铜冶炼渣的资源化利用。

申请人：昆明理工大学
地址：650093 云南省昆明市学府路253号昆明理工大学基础楼
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：王术娜
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用火法从尾矿和冶炼废渣富集有价金属的方法[发明专利]

专利名称：用火法从尾矿和冶炼废渣富集有价金属的方法专利类型：发明专利
发明人：章震云,陈世民
申请号：CN201210042401.4
申请日：20120223
公开号：CN102628103A
公开日：
20120808
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用火法从尾矿和冶炼废渣富集有价金属的方法，是把含金银铁渣、尾矿及冶炼渣和粘结剂物料混合；利用粘结剂中石灰的固化作用，上述混合物料在压力5000-8000KN下压团成型，在常温下放置5-10天，等物料在高压下进行氧化反应，风干部分水分后，使得团块熟化；将团块和焦炭投入竖炉中在1250-1350℃下，在弱氧化气氛中，铜与硫结合为硫化铜，硫化铜和硫化铁一起共融生成锍，锍将金银铜和部分贵金属富集，做为铜冶炼及其贵金属回收的原料，其它的容易挥发的有价金属铅铋锑进入烟尘富集。

本发明工艺简单、成本低、并能将有些尾矿和冶炼废渣同时回收，综合利用。

申请人：永兴县华鑫铅锡有限责任公司
地址：423309 湖南省郴州市永兴县太和工业园永兴县华鑫铅锡有限责任公司
国籍：CN
代理机构：长沙新裕知识产权代理有限公司
代理人：周跃仁
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（3）熔渣为FeO-SiO2渣系，且渣量大。由于硫化物以及 冰铜或冰镍中含有大量硫化铁，为了除去铁，在熔炼或吹 炼中要将FeS氧化为FeO： FeS+O2→(FeO)渣+SO2↑ 为此必须加硅石SiO2造渣，以形成低熔点渣。所以不管 是采用何种冶炼炉：反射炉、闪速炉、澳斯炉、诺兰达炉 或是转炉吹炼冰铜或冰镍，其熔渣的主要成分都是FeO与 SiO2，FeO含量在35%以上。 （4）由于矿石与硫化物熔体中含有色重金属都不多，因 此熔炼与吹炼时，渣量都很大，因此渣的侵蚀也就严重。
高炉炉衬是在炉气气氛中含有大量CO（高炉煤气），铁 水中含碳几接近或达到饱和，所以高炉、铁水预处理罐都 可用碳或含碳耐火材料。氧气转炉炼钢中吹炼铁水（Fe-C 熔体），会析出大量CO气体，其压力约为0.1MPa;由反应 式2C+O2=2CO，从热力学计算，炉气中氧分压为：PO2 = 5.5×10-15~5.5×10-17 MPa;说明炼钢转炉中氧压很低。 在有色重金属熔炼与吹炼中，炉内气氛中含有大量SO2， 其浓度在11%~15%，即SO2压力为PSO2=0.01MPa,从热力学 计算，在1200~1400℃时，其炉气中O2分压PO2大致在 5×10-6 MPa；比炼钢转炉的氧压大9~11数量级。因此，在 有色重金属熔炼炉与吹炼炉中，含碳耐火材料中的碳很易 被氧化烧掉。这可能就是含碳耐火材料在有色重金属冶炼 炉上使用效果不好的原因。
一些有色重金属冶炼炉的关键部位所用镁铬砖的理化性能 示于表2 表2 一些镁铬砖的理化性能
品种 理化性能
MgO
直接结合 镁铬砖 优质镁铬 风口砖 共烧结 镁铬砖 电熔再结 合镁铬砖 进口熔粒 镁铬砖 熔铸 镁铬
~60 ~22 ~11 ~7 ~1.2
~0.8-1.0
~52 ~26 ~11 4~5 ~1.2
1.2 何种耐火材质较为适宜有色重金属冶炼炉
1.2.1 含碳耐火材料不适宜的原因分析[2,3] 含碳耐火材料在钢铁工业的高炉、铁水预处理罐、氧气 转炉、盛钢桶、连铸浸入式水口等广泛使用，效果很好。 很自然会想到把含碳耐火材料用于炼铜、炼镍等有色金属 冶炼炉。苏联、日本以及我国都曾试过，但效果都不理想， 比普通镁铬砖还差。 为何含碳耐火材料在钢铁工业使用效果很好，而在有 色金属冶炼炉上使用，效果就不好了？
将上述原料采用不同组合与配方可制成各种名目繁 多的镁铬砖。可概括为如下一些类型或品种的镁铬砖。
（1）普通镁铬砖（即硅酸盐结合镁铬砖）：这种砖 由镁砂与铬矿制作，杂质（CaO与SiO2）含量较多，烧 成温度不高在1550℃左右。砖的显微结构是耐火物晶粒 之间由熔点较低的硅酸盐结合。
（2）直接结合镁铬砖：是由较纯镁砂与铬精矿制作， 杂质含量较低，砖的烧成温度在1700℃以上。砖的显微 结构是耐火物晶粒之间多呈直接接触。因此高温性能、 抗侵蚀性与抗冲刷性都较普通镁铬砖好。 （3）共烧结镁铬砖：砖的颗粒与细粉皆由合成共烧结 镁铬料构成。杂质含量低，在1750℃以上烧成。砖的显 微结构也是耐火物晶粒之间多呈直接接触；其化学成分、 尖晶石分布皆均匀。因此这种砖的抗侵蚀性等都甚好。
~60 ~20 ~11 ~7 0.9
—
~60 ~20 ~11 ~7 1.0~1.5
56 21 6.5 14.5 0.7
54.7 20.8 13.9 7.3 2.8
w/%
Cr2O3 Al2O3 Fe2O3 SiO2
CaO
显气孔率/% 体积密度/(g· -3) cm 耐压强度/MPa
高温抗折(1400℃)/MPa 荷重开始软化温度/℃
式中σ为熔体的表面张力；θ为熔体在耐火材料上的润湿 性接触角，如果润湿性差，接触角θ＞90°，cosθ为负值， 熔体就不能渗入耐火材料；η为熔体的粘度；r为耐火材 料孔隙的半径，τ为时间。
从上式可以得出减轻结构剥落的途径有[7]：①加入与 熔体润湿性不好的非氧化物以阻止熔渣的渗入；②加入 与熔体能形成高熔点物或高粘滞性物的组元到耐火材料 中，以堵塞渗透通道；③使耐火材料气孔微细化。现已 认识到使耐火材料气孔微细化，不仅可以抑制熔体的渗 透，提高抗侵蚀性，还可提高其抗热震性。 Cr2O3可与许多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或 熔化温度高的低共熔物。例如Cr2O3与SiO2形成的低共熔 物的熔化温度达1720℃，Cr2O3与FeO能生成熔点达 2100℃的FeO· 2O3，Cr2O3与Al2O3可形成固溶体；Cr2O3 Cr 与Cu2O可形成熔点在1600℃以上的化合物。此外Cr2O3还 能大大提高熔渣的粘度。因此熔渣渗入含Cr2O3耐火材料 的深度一般都较不含Cr2O3的耐火材料浅得多[8]。即耐火 材料中加入Cr2O3，一般都能减轻结构剥落。ZrO2也有类 似的特性，此外加入ZrO2还能提高耐火材料的抗热震性。
图4 火法炼铜流程
1.4.1 闪速熔炼炉[1,10] 图5示出了芬兰奥托昆普闪速炉。我国江西贵溪冶炼厂 建有铜熔炼闪速炉，甘肃金川有色金属公司建有镍熔炼闪 速炉。闪速炉主要由反应塔、沉淀池与上升烟道构成。其 优点是矿石焙烧和熔炼结合在一起进行，反应迅速，能耗 低，大大减轻了有色金属冶炼过程对环境的污染。
有色金属种类繁多，冶炼方法也多种多样。在此主要 结合有色重金属、铜、镍、铅、锌与轻金属铝的火法冶炼 中，较为先进的冶炼炉用耐火材料进行论述。
1 有色重金属冶炼用耐火材料
1.1 有色重金属火法冶炼特点[1]
钢铁工业所用矿石为氧化铁矿，金属熔体为Fe-C熔体， 熔渣为CaO-SiO2-Al2O3或CaO-SiO2-FeO渣系，冶炼中产生 大量的CO气体；而有色重金属冶炼中所用矿石多为含铜、 镍、铅、锌甚低的硫化物矿，因此冶炼中产生的气体与遇 到的熔体都与钢铁工业有很大差异，其主要特点如下： （1）炉气气氛中含有大量SO2气体。用的原料是硫化物， 因此冶炼中会产生大量的SO2气体。 （2）遇到的熔体不仅有氧化物熔渣、金属熔体，还有 硫化物熔体如冰铜（铜锍）或冰镍（镍锍）。虽然冶炼温 度比钢铁冶炼低，但这些熔体的熔化温度却比钢铁工业遇 到的熔体低得多，而其流动性却很好，极易渗入耐火材料 内。
（4）电熔（熔粒）再结合镁铬砖：砖的颗粒与细粉皆由 电溶镁铬料构成，在高温下烧成。这种砖在耐磨、抗冲刷 性方面甚好，但抗热震性不如共烧结镁铬砖。 （5）半再结合镁铬砖：国内将由电熔镁铬料做颗粒，共 烧结料做细粉的镁铬砖称半再结合镁铬砖。严格说来应称 为熔粒-共烧结镁铬砖。具有烧结镁铬砖与电熔再结合镁铬 砖之间的一些优异性质。
图3示出了一些耐火氧化物在FeO-SiO2渣（或称铁橄榄 石渣）中于不同温度下的溶解速度（旋转圆柱体法测定）， 可以看出镁铬尖晶石（MgO· 2O3 ）较好。 Cr
图3 SiO2、MgO、Al2O3与镁铬尖晶石在铁橄榄石 渣中的溶解速度与温度的关系 (转速为120 r/min)
（2）抗熔体渗透与结构剥落 耐火材料在使用过程中，熔体可沿其气孔与裂隙等 毛细管通道渗入砖内，并与之相互作用形成与原来砖的 结构和性质不同的变质层。当炉内温度发生波动时，变 质层就会开裂、剥落。熔体渗入砖内越深变质层越厚， 结构剥落也越厚。熔体渗入耐火材料内的深度X可由下 式[5,6]来评估：
~0.9
19 3.2 50 11.4 1750 — —
1~1.5
16 3.28 60.1 — ＞1700 0.99 1.28
1.3
＜18 3.30 ＞30 — — — —
—
11 3.38
114.3
17.1 3.26 61.5 — ＞1700 0.97 1.24
~15 ~3.25 ~50 —
＞1700
有色金属火法冶炼用耐火材料 及其发展动向
中钢集团洛阳耐火材料研究院 陈肇友
有色金属工业中消耗耐火材料较多的是铜、镍、铅、锌、 锡与炼铝工业。 我国2003年与2006年有色金属的产量示于表1。2006年 我国十种主要有色金属总产量为 1917 万吨，同比年增长 17.48%，连续五年居世界首位。 表1 我国有色金属近年来产量（万吨） 金属 年份 2003 2006 铜 镍 铅 锌 锡 铝 556 950 镁 33.9 52.5
—
＞1700
热膨 胀率
1000℃ 1200℃
— —
— —
1300℃
热导率/[W· K)-1] (m· 热震稳定性(1100℃水冷)/次
1.37
1.6 —
—
— ＞7
1.32
1.4 —
1.32
1.43 —
—
— —
1.43
1.93 —
1.4 铜、镍冶炼炉用耐火材料及发展动向
图4示出了铜火法冶炼的主要流程。炼镍与其极为相似。 仅在以下方面有差异：炼铜转炉的产品为精铜，而炼镍转 炉的产品为高冰镍（含镍高的镍锍）；铜电解精炼用的是 铜阳极板，而镍电解精炼用的Ni3S2阳极板。
（6）熔铸镁铬砖：是用镁砂和铬矿加入一定量外加剂， 经混合、压坯与素烧，破碎成块进电弧炉熔融，再注入模 内、退火，生产成母砖；母砖经切、磨等加工制成所需要 的砖型。砖内尖晶石与方镁石晶粒之间的一些缝隙中有适 量的低熔点硅酸盐相。正如熔铸AZS砖那样，低熔点相对熔 铸冷凝过程中的热应力与体积效应有缓解作用。这种砖耐 磨、抗高温熔体冲刷、侵蚀性好、导热性好，但抗热震性 差，是专为连续式生产炉如闪速炉关键部位研制的。我国 于1996年研制成功，该技术一直为法国与日本所垄断。这 种砖浇铸温度为~2350℃，在超高温与高温阶段 （2350℃~1450℃）冷却速度难以控制，容易造成大量裂纹 和大量缩孔，成品率极低。这种砖由于制作难度大，成品 率低，现在多改用熔粒再结合镁铬砖与熔粒-共烧结镁铬砖 所代替[9]。
图2 Al2O3-SiO2-Fe3O4、Cr2O3-SiO2-Fe2O3、 ZrO2-SiO2-Fe2O3、MgO-SiO2-Fe3O4与 CaO-SiO2-Fe2O3系在1500℃时的液相区
从图1与图2可看出CaO(石灰)在FeO-SiO2渣中溶解度很 大，与铁硅渣形成的液相区最大，因此石灰与含CaO多的 白云石不适宜于用来做有色重金属冶炼炉的炉衬。SiO2是 与FeO形成低熔点的熔剂，因此硅砖与含SiO2的耐火材料也 不能用来做有色重金属冶炼炉的炉衬。从图1与图2看Cr2O3 及ZrO2与铁硅渣构成的液相区小，以及在FeO-SiO2渣中溶 解度小，表明Cr2O3与ZrO2耐火氧化物适于用来做有色重金 属冶炼炉的炉衬。