为了降低再生铜反射窑炉熔炼系统的能耗,提高金属回收率,提高产品质量,对系统中的关键设备与工艺进行了研究。
直流式燃气喷嘴系统组织燃烧的方式不够理想,煤气与助燃空气的混合气以直流射流的形式喷进炉膛,气流在燃烧器的出口没有旋转运动,扩散角很小,只能从气流外边缘卷吸热烟气,加热面积小,导致煤气与空气混合不充分,使得反射炉内燃烧不完全,同时使反射炉内温度分布不够均匀,尾部烟气中存在大量CO ,不仅造成能量的浪费,而且对环境造成污染。
在燃烧技术中,旋转射流是强化燃烧和组织火焰的一个有效措施,能够提高火焰稳定性和燃烧强度。基于旋流燃烧的思想,将直流式燃烧器改为螺旋式高速配风燃烧器,使燃气与空气在燃烧器内充分混合,合理组织燃烧,解决燃烧不完全的问题。
螺旋式燃烧器强迫助燃空气在燃气混合前作旋转运动,产生旋流,使空气与燃气能更充分混合。混合射流从喷口喷出后,除了具有一般射流的径向与轴向速度分量外,还具有一定分布的圆周向(切向) 速度分量,这种燃气与助燃空气的混合旋转射流能够强化燃烧,使燃气燃烧完全,并提高燃烧的稳定性,同时能够在炉膛内产生回流,使炉内温度分布均匀,降低了因燃烧不完全而造成的热损失,有利于节能降耗,同时炉内温度均匀分布有利于提高成品铜的质量。
再生铜中Sn 、Pb 等杂质需要催化剂经过氧化除去,而铜中的氧则由还原过程除去。氧化、还原阶段的温度控制非常关键,对生产能耗和产品性能都有重要影响。
(1) 氧化期 由于Sn 、Pb 等元素在相对低温下难以氧化除去,因此采用高温氧化操作,即在低温扒渣结束后,大火持续升温至1 300 ℃以上,再进入氧化阶段,避免了从相对低温开始就进入氧化阶段而导致氧化时间过长、铜料过度氧化的问题。整个氧化期间关闭燃烧器,停风停火,使金属杂质在高温下尽快氧化而除去,缩短了氧化时间。熔炼周期比原来缩短了近3 h ,提高了生产效率。
(2) 还原期 采用高温还原操作,利用还原剂在高温下的干馏作用,产生C、H2 和其他碳氢化合物来还原被氧化的铜液。在高温还原期,也应关闭燃烧器,采用停风停火的高温还原操作,在反射炉内创造良好的还原氛围,提高还原剂的还原效率,降低还原剂的消耗,同时停风停火的操作能防止高速气流将铜料吸带走而造成铜损耗。
