卧式转炉吹炼基本原理
氧气顶吹转炉炼钢的吹氧时间仅仅是十几分钟,在这短短的时间内要完成造渣、脱碳、脱磷、脱硫、去气、去除非金属夹杂物及升温等基本任务。
由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同,吹炼工艺也有所区别。
硫化铜精矿含铜一般为10%~30%,除脉石外,常伴生有大量铁的硫化物,其量超过主金属铜,所以火法由精矿直接炼出粗金属,在技术上仍存在一定困难,在冶炼时金属回收率和金属产品质量上也不容易达到要求。因此,世界上普遍采用造锍熔炼—铜锍吹炼的工艺来处理硫化铜精矿。这种工艺的原理是,利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属,而铁对氧的亲和力大于铜的物性,在高温及控制氧化气氛条件下,使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去,而金属铜则富集在各种中间产物中,并逐步提到提纯。
在铜的冶炼富集过程中,造锍熔炼是一个重要的单元过程,即将硫化铜精矿、部分氧化物焙砂、返料和适量的熔剂等炉料,在1423~1523K的高温下进行熔炼,产出两种互不相溶的液相(熔锍和熔渣)的过程。所谓熔锍是指硫化亚铁与重金属硫化物互熔在一起形成的硫化物熔体;熔渣是指矿石中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在熔炼过程中形成的金属硅酸盐、铁酸盐和铝酸盐等混合物的熔体。造锍熔炼主要包括两个过程,即造渣和造锍过程,其主要反应如下:
2FeS(l)+3O2(g)=2FeO(l)+2SO2(g) (1)
2FeO(l)+SiO2(s)=2FeO.SiO2(l) (2)
xFeS(l)+yCu2S(l)=yCu2S.xFeS(l) (3)
FeS的氧化反应(1)可以达到炉料部分脱硫的目的;造渣反应(2)主要是脱出炉料中的部分铁,并使炉料中的SiO2、Al2O3、CaO等成分和杂质通过造渣除去;造锍反应(3)则是使炉料中的硫化亚铜与未氧化的硫化亚铁相互熔解,产出含铜较高的液态锍(又称冰铜)。铜锍中铜、铁、硫的总量常占85%~95%,炉料中的贵金属几乎全部进入铜锍。炉渣是以2FeO.SiO2(铁橄榄石)为主的离子型硅酸盐熔体,铜锍则是经Cu2S和FeS为主的共价型硫化物熔体,二者互不相溶,且铜锍的密度大于炉渣密度,故铜锍与炉渣可以相互分离。传统的造锍熔炼法有反射炉熔炼、电炉熔炼、密闭鼓风炉熔炼;现代的强化熔炼法有闪速熔炼、诺兰达法、三菱法、瓦纽科夫法、白银法和艾萨法或奥斯麦特法。
造锍熔炼的目的在于:把炉料中全部铜富集在铜锍相,把脉石、氧化物及杂质成分汇集于熔渣相,然后将铜锍与熔渣相完全分离。为了达到这两个目的,造锍熔炼过程必须遵循两个原则,一是必须使炉料有相当数量的硫来形成铜锍,二是使炉渣含二氧化硅接近饱和,以使铜锍和炉渣不至混溶。
当炉料中有足够的硫时,在高温下由于铜对硫的亲和力大于铁,而铁对氧的亲合力大于铜,故FeS能按以下反应使铜硫化:
FeS(l)+Cu2O(l)=FeO(l)+Cu2S(l)
在熔炼温度1473K,Cu2O几乎完全被FeS硫化。实践证明,不论铜的氧化物呈什么形态存在,上述反应都能进行。这个反应也用于从转炉渣中回收铜,它是火法炼铜的一个重要反应。
对炉渣性质的研究表明,当没有二氧化硅时,液体氧化物和硫化物是高度过混溶的。实验表明,当体系中不存在SiO2时,例如含30%~60%Cu的铜锍在1427K下,能溶解达其本身质量50% FeO。因而不含SiO2的硫化物—氧化物体系基本上是单一相,即不能使渣与锍分离。但是,随着体系中SiO2含量的增加,渣—锍间不相混溶性逐步提高,直到SiO2含量高于5%,铜锍与炉渣才开始分离。当炉渣被SiO2饱和时,渣与锍之间相互溶解度最小,铜锍与炉渣之间最大限度的分离。表2-4列出一组被SiO2饱和的Cu2S-FeS-FeO-SiO2体系中两个不相混溶的液相的平衡组。
对于二氧化硅作用的机理,一般认为,当没有二氧化硅时,氧化物和硫化物结合成共价分键的半导体(Cu-Fe-S-O)相。当有二氧化硅存在时,它便与氧化物化合而形成强力结合的硅氧阴离子,因而汇集成离子型的炉渣相。硫化物不显出形成这种硅氧阴离子的倾向,而是保留为明显的共价键的铜锍相。这样就形成了不相混溶的两层。
另外一些实验表明,CaO和Al2O3都能与SiO2形成络合物,并能降低FeS和其他硫化物在熔渣中的溶解度,从而改善熔渣与溶锍之间的分离效果。所以炉渣中有少量氧化钙和氧化铝也是有好处的。
继续追问: 30%~60%Cu的铜锍下一步采用什么方法冶炼?补充回答:
铜锍一般采用P-S转炉(1909年皮尔斯(Peirce)和史密斯(Smith)在波尔梯莫尔(Baltimore)首次用碱性或中性耐火材料炉衬的转炉吹炼铜锍成功,因此卧式转炉又通称为P-S转炉)吹炼,将铜锍吹炼成含铜98.5%~99.5%的粗铜。转炉吹炼的实质是在一定压力下将空气送液体铜锍中,使铜锍中的FeS氧化成FeO与加入的石英熔剂造渣,Cu2S则与氧化生成的Cu2O发生相互反应变成粗铜。吹炼过程所需热量全靠熔锍中的硫和铁的氧化和造渣反应所放出的热量供应,为自热过程。吹炼过程的温度为1250摄氏度左右。
继续追问: 98.5%~99.5%的粗铜下一步又怎么处理呐?补充回答:
粗铜的处理仍然采用火法精炼,要除去粗铜中的铁、铅、锌、铋、镍、砷、锑、硫等杂质。利用杂质对氧的亲和势大于铜对氧的亲和势以及杂质氧化物在铜中溶解度低的特性,首先向铜液中鼓入空气,使杂质氧化而被除去,然后在铜液中加入还原剂除氧,最后得到化学成分和物理规格符合电解精炼要求的阳极铜。
另外一点:不要再继续追问了,我忙去了。。。。。。
冰铜吹炼 利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点,在卧式转炉中,往熔融的冰铜中鼓入空气,使硫化亚铁氧化成氧化亚铁,并与加入的石英熔剂造渣除去,同时部分脱除其他杂质,而后继续鼓风,使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气,得到含铜98~99%的粗铜,贵金属也进入粗铜中。
一个吹炼周期分为两个阶段:第一阶段,将FeS氧化成FeO,造渣除去,得到白冰铜(Cu2S)。冶炼温度1150~1250℃。主要反应是:
2FeS+3O2—→2FeO+2SO2
2FeO+SiO2—→2FeO·SiO2
第二阶段,冶炼温度1200~1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜:
2Cu2S+3O2—→2Cu2O+2SO2
Cu2S+2Cu2O—→6Cu+SO2
冰铜吹炼是放热反应,可自热进行,通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。吹炼后的炉渣含铜较高,一般为2~5%,返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方法处理。吹炼烟气含SO2浓度较高,一般为8~12%,可以制酸。吹炼一般用卧式转炉,间断操作。表压约1公斤力/厘米2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排风眼鼓入熔体,加料、排渣、出铜和排烟都经过炉体上的炉口。
卧式转炉结构特点及优点:
1 热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高;
2 炉衬寿命长,节约维护时间;
3 采用独特的支承装置,有效降低炉身高度;
4 采用新型烟气收集装置,不仅保护环境,还可制做硫酸等副产品;
5 炉体封头采用球形封头,强度大、变形小;
6 增加平衡装置,运转吹炼平稳;
7 广泛采用电气传动,整机自动化程度高;
8 主传动结构紧凑,安全可靠。
ldac是什么意思?
一般的氧气顶吹转炉炼钢法用石灰块造渣,成渣速度较慢,只适用于吹炼含磷量低于0.2%的生铁。如果石灰粉粒度过大,石灰的溶解速度降低,影响去磷效果。喷粉设备的性能,必须能满足炼钢工艺的要求。LD-AC法的发展历程 1952年氧气顶吹转炉问世,现已成为世界上的主要炼钢方法。在氧气顶吹转炉炼钢法的基础...
转炉炼钢的基本任务是什么?冶炼用原料有哪些
基本任务就是将高炉运送来的铁水倒进炼钢转炉里,经过一系列氧气吹炼冶金反应过程把铁水熔炼成合格的钢水。原料包括:转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金,非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂,气体包括氧气、氮气、氩气等。非金属料是在转炉炼钢过程 中为了去除磷...
转炉炼钢取的钢水怎样才能分辨碳的高低还有就取样后根据碳的高低加入合...
通过钢水样看碳其实主要是个经验。有很多干扰的因素。如果你们那里炼的主要是低碳钢的话可以参考一下。我在炉前干10多年了,对于超过15个碳的样子还是分不清,在这朝下的我把我的经验告诉你。是这样,如果温度在1660多度时,7、8个碳是最好看的,拨开渣子看钢水特别的清澈,过两三秒才会蹦碳花。...
卧式转炉吹炼技术操作条件
要有吹炼制度、供风、温度、炉口压力及漏风系数、铜锍加入量 这些东西一个都不能少
转炉炼钢枪位咋控制
(2)吹炼过程的枪位控制 吹炼过程枪位控制的基本原则是:继续化好渣、化透渣、快速脱碳、不喷溅、熔池均匀升温。吹炼中期的特点是强烈脱碳,在这个阶段中,不仅吹入的氧气全部用于碳的氧化,而且渣中的氧化铁也大量被消耗。渣中∑(FeO)的降低将使炉渣的熔点上升,流动性下降,还会使炉渣出现“返干...
铜吹炼反射炉和转炉的区别?
吹炼设备大型化,机械化,自动化程度日趋提高。以前一般采用反射炉吹炼,现在采用机械驱动的回转式炉吹炼。 反射炉是传统的火法精炼设备,具有结构简单,容易操作,原料燃料适应性广等优点。缺点是热效率低,操作环境和劳动条件差。精炼反射炉的形式及结构与熔炼反射炉基本相同。 详询kou貳貳伍@陆陆伍@...
转炉详细资料大全
中文名 :转炉 外文名 :Converter 拼音:zhuàn lú 形状:圆筒形 词语,器具,简介,转炉结构,炼钢转炉,炼铜转炉,喷溅预防,废物回收,净化回收, 词语 词目 :转炉 拼音:zhuàn lú 基本解释 [converter] 一般指可以倾动的圆筒状吹氧炼钢容器 详细解释 炼钢炉的一种。炉体圆筒形,架在一个水平轴架上,可以转动。也用来...
闪速吹炼特点
相比于传统的P-S转炉,闪速吹炼炉展现出了独特的作业模式。它采用连续作业的方式,将熔炼和吹炼过程在时间与空间上进行了有效分离,这意味着两者不再直接关联,显著提升了设备的作业效率。在能源利用上,闪速吹炼炉的一大亮点是提高了余热锅炉的蒸汽利用率,这对于节能减排具有积极意义。更重要的是,闪速...
转炉炼钢冶炼过程中枪位如何变化
确定合适的枪位主要考虑两个因素:一是要有一定的冲击面积;二是在保证炉底不被损坏的条件下,有一定的冲击深度。枪位是以喷头端面与平静熔池面的距离来表示,枪位(H\/mm)与喷头喉口直径(d\/mm)的经验关系式为:H=(35~50)d 。跟据实际吹炼效果再加以调整。
冰铜的形成原因
强度大、变形小;增加平衡装置,运转吹炼平稳。在工艺上,原来竖炉炼铜是间歇式,加一次料,冶炼一次,不仅产量小,而且十分浪费矿石燃料。相比之下,连续选矿、连续熔炼、新式转炉、水力推动这几种新技术给建立新炼铜厂奠定了基础,新铜厂将能够长期不间断的生产大量粗铜锭,这种纯度用来铸造铜钱足够了。
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桓台县18623646816: 什么是酸性转炉炼钢法?请详解原理.?
卓肤雪纳: 以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程. 转炉按耐火材料分为酸性和碱性,按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹;按气体种类为分空气转炉和氧气转炉. 碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大,单炉产量高、成本低、投资少,为目前使用最普遍的炼钢设备.转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼.
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