淺析銅火法冶煉廠的高溫通風機

劉 斌

(白銀有色集團股份有限公司 銅業公司， 甘肅 白銀 730900)

淺析銅火法冶煉廠的高溫通風機

劉 斌

(白銀有色集團股份有限公司 銅業公司， 甘肅 白銀 730900)

高溫通風機是銅火法冶煉生產工藝流程中的關鍵設備，因為銅火法冶煉煙氣具有高溫性、腐蝕性和磨蝕性，所以高溫通風機設計選型時一定要科學合理，這樣才能保證高溫通風機在惡劣的工作條件下安全平穩運行。

高溫通風機； 銅火法冶煉； 高溫性； 腐蝕性； 磨蝕性

0 前言

銅的冶煉方法有火法和濕法兩類[1]，全世界85%以上的銅是由火法冶煉生產出來的，火法煉銅工藝方法主要有閃速煉銅法、艾薩煉銅法、諾蘭達煉銅法、瓦紐科夫煉銅法和白銀煉銅法等幾種，不論是哪一種火法煉銅方法，在其生產工藝系統中，冶金爐產生的高溫高粉塵高濃度二氧化硫煙氣都要經過余熱鍋爐和電收塵器降溫除塵后，由高溫通風機送到制酸工序制酸，高溫通風機能否正常運轉，關系到整個生產系統的安全平穩運行，因此，高溫通風機是這一生產工藝流程中的關鍵設備。

1 通風機的類型

風機是把旋轉的機械能轉換為氣體壓力能和動能，并將氣體輸送出去的機械，通常所說的風機包括通風機、鼓風機、壓縮機和羅茨風機[2]，通風機主要有離心式和軸流式兩種類型，軸流式通風機由于產生的風壓較小，一般只作通風換氣之用，有色冶金企業應用最廣的是離心式通風機，根據離心式通風機的風壓大小，大致可分為3種類型[3]，具體見表1。

表1 離心式通風機分類表

高溫通風機是指輸送介質溫度高于250 ℃的通風機，屬于特種通風機，廣泛應用于冶金、石油化工、電力、環保等行業，相對于普通風機而言，高溫通風機的設計制造要求更高，安裝和日常維護保養的技術要求也相對較高。通常情況下，銅火法冶煉廠的高溫通風機為高壓離心式通風機，一般用于抽排熔煉爐和PS轉爐的銅冶煉高溫煙氣。

2 高溫通風機的結構特點及工作原理

2.1 高溫通風機的結構特點

江西銅業集團貴溪冶煉廠、銅陵有色集團金隆銅業公司、祥光銅業公司、白銀有色集團銅業公司等國內幾大銅火法冶煉廠的高溫通風機結構基本相似，一般都是由電動機、聯軸器、軸承座、散熱輪、碳環密封、吸風口、排風口、機殼、葉輪、主軸和慢轉裝置等構成[4]，結構如圖1所示。

1.電動機 2.聯軸器 3.軸承座 4.散熱輪 5.碳環密封 6.吸風口 7.排風口 8.機殼 9.葉輪 10.輪轂 11.主軸 12.慢轉裝置圖1 高溫通風機結構示意圖

在銅火法冶煉廠，因為需要輸送的冶金爐煙氣量較大，所以高溫通風機一般都設計成雙側進氣、雙支承結構，葉輪設計成雙葉片式，相應高溫通風機的傳動方式一般都為F式，即電動機通過聯軸器直接與通風機主軸相聯，并且通風機為兩端支承[5]。

2.2 高溫通風機的工作原理

高溫通風機與離心式水泵的工作原理類似[6]，當電動機通過聯軸器帶動裝于軸承上的風機主軸旋轉時，因為葉輪通過輪轂固定于主軸上，所以葉輪隨主軸高速旋轉，葉輪旋轉過程中，通過葉片推動煙氣，并使煙氣獲得一定能量而由葉輪中心向四周流動，當煙氣路經機殼時，由于體積逐漸增大，使部分動能轉化為壓力能，而后從排風口進入排風管道，當葉輪旋轉時，葉輪中心形成一定的真空度，此時吸風口處的煙氣在大氣壓力作用下被壓入風機，這樣，隨著葉輪的連續旋轉，煙氣不斷地被吸入和排出，通風機即完成送風任務。

3 高溫通風機的技術性能及選材

3.1 高溫通風機的技術性能

銅火法冶煉廠的冶金爐煙氣特點是溫度高、含塵量多、含有二氧化硫和水，所以對通風機有腐蝕和磨蝕[7]，使用一般的通風機不能正常運轉，因此，在設備選型時必須從高溫通風機產品樣本中選取適合工況條件的機型，有時還不可避免地需要選用非標準機型，進行特殊設計，這樣才能獲得與工況條件相適應的理想通風機。2008年，白銀有色集團銅業公司開始實施擴能技改工程，火法粗煉系統也相應進行了技術升級改造，其中的關鍵工藝設備高溫通風機重新進行了設計和選型，根據冶金計算結果，確定了高溫通風機的流量和壓力，又綜合考慮冶煉煙氣的高溫性、腐蝕性和磨蝕性，經過實地考察和反復論證，最終選用了FW6- 2×39型高溫通風機，此通風機于2011年11月開始投用，目前已實際運行2年多時間，使用效果良好，顯現了設計先進、制造精良、結構合理、性能穩定、運轉可靠等優點，完全能夠滿足現場苛刻的煙氣條件。FW6- 2×39型高溫通風機技術性能見表2。

需要進行說明的是，如果高溫通風機工況條件與高溫通風機廠家的設計條件不相符時，全壓、流量和軸功率等性能參數，按照公式(1)、(2)、(3)進行換算：

表2 FW6- 2×39型高溫通風機技術性能

(1)

式中H1—工況條件下通風機的全壓，Pa；H0—設計條件下通風機的全壓，Pa；B—當地的大氣壓力，Pa；t0—通風機的設計溫度，℃；t1—通風機輸送煙氣正常工作溫度，℃。

Q1=Q0

(2)

式中Q1—工況條件下通風機的流量，m3/h；Q0—設計條件下通風機的流量，m3/h。

(3)

式中N1—工況條件下通風機的軸功率，kW；N0—設計條件下通風機的軸功率，kW；B—當地的大氣壓力，Pa；t0—通風機的設計溫度，℃；t1—通風機輸送煙氣正常工作溫度，℃。

3.2 高溫通風機的主要零部件選材

針對銅火法冶煉煙氣的高溫性、腐蝕性和磨蝕性，高溫通風機在設計時要特別注意機體內過煙氣處各零部件的選材，主軸、葉輪和機殼等選擇材料時，既要考慮通風機運行的安全可靠性，又要考慮材料的經濟性，要選取性價比高的材料。白銀有色集團銅業公司的FW6- 2×39型高溫通風機主要零部件選材見表3。

表3 FW6- 2×39型高溫通風機主要零部件選材表

4 結束語

因為銅火法冶煉煙氣具有高溫性、腐蝕性和磨蝕性，所以對高溫通風機的設計和制造提出了很高要求，目前，國內只有幾家大的風機制造廠能夠制造出滿足銅火法冶煉廠需求的高溫通風機，如何改進在用高溫通風機的使用弊端，進一步優化高溫通風機的設計，需要銅火法冶煉廠和風機制造廠共同探索和努力。

[1] 邱竹賢.有色金屬冶金學[M].北京：冶金工業出版社，1988.

[2] 續魁昌.風機手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3] 孫研.通風機選型實用手冊[M].北京：機械工業出版社，2000.

[4] 孫研.風機產品樣本[M].北京：機械工業出版社，2003.

[5] 云正寬.冶金工程設計(第3冊)[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[6] 王慶春.冶金通用機械與冶煉設備[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[7] 北京有色冶金設計研究總院等.重有色金屬冶煉設計手冊(冶煉煙氣收塵通用工程常用數據卷)[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[8] 成大先.機械設計手冊(第1卷)[M].北京：化學工業出版社，2008.

天津子牙開發區多金屬分離技術獲專利

天津子牙循環經濟技術開發區針對區內拆解加工企業設備成本高、回收效率低的問題，成功研制開發出廢線纜、電子線路板及電子信息產品的多金屬分離新技術，并獲得了國家發明專利。

天津子牙開發區擁有200多家廢電機、廢線纜、廢家電處理企業，年產再生銅45萬t、再生鋁35萬t，成為我國北方地區最大的有色金屬集散地。為加快推進廢棄機電、電子產品中有價金屬的高效、經濟回收，由園區循環經濟研究院協同組織產學研聯合攻關，自主研發推出真空熔析結晶—懸浮電解新技術，并自行設計、加工、制成多金屬分離工藝技術系統。經現場示范運行，該項技術對廢電子線路板銅、銀的回收率分別達到99%、98%，金、鉑、鈀回收率均高于96%，金屬產成品純度不低于99.6%。

同時，真空熔析結晶系統用于常壓下難以實現分離的過程，可減輕環境負荷，改善工作條件，提高經濟效益。懸浮電解技術不僅流程短、試劑耗量小，而且電流效率高，制造成本低。通過環保部門現場監測，其生產全過程空氣質量達到國家二級標準，污水處理后達標排放，使之具有廣闊的推廣應用前景。

西北有色研究院研制出多項稀有
金屬表面涂層技術

西北有色金屬研究院在強化改革中，創新平臺建設，通過加快新成果轉化和產業化步伐，探索出了科研、產業相結合的全鏈條發展模式，2014年上半年該院實現綜合收入同比增長30%。通過等離子噴涂工藝在金屬材料表面制備陶瓷涂層，可以使傳統的金屬耐磨性提高10到20倍，使鎳鉻合金工作溫度提高100度到200度，達到一定的隔熱效果。目前該院腐蝕與防護研究所已經成功研發出耐磨、耐高溫、耐腐蝕等多項稀有金屬表面涂層技術，廣泛應用于航空航天等高科技行業。

銅山礦業第二季度銅產量創紀錄

在多倫多證券交易所上市的銅山礦業公司宣布其位于不列顛哥倫比亞省的同名銅礦第二季度銅產量創下新紀錄。這一消息使得該公司股價上周三在交易所交易時創下新高。

截至六月底，這家總部位于溫哥華的礦業公司第二季度銅產量達到了1990萬磅，相較于第一季度上漲幅度達到4%。

第二季度該公司共產出黃金5000盎司和白銀11.33萬盎司。同期，處理礦石總數達280萬t，平均銅品位在0.388%，銅可獲得率達到了90.2%。

該公司表示，第二季度公司的采礦活動逐漸轉向了3號礦場，2號礦場的采礦活動則轉向了該礦場的西南部。

目前，投資者希望該礦業公司能夠迅速完成其在西加拿大的圓錐破碎機的安裝。安裝完成之后，每天的處理能力可能會達到3.5萬t。

HighTemperatureFanofCopperSmeltingFactory

LIU Bin
(Copper Company, Baiyin Nonferrous Group Co., Ltd. Baiyin 730900, China)

The high temperature fan is the key equipment in copper smelting production process. Because of the copper smelting flue gas with high temperature nature, corrosive nature and abrasive nature, the high temperature fan must be designed and selected scientifically and reasonably, in order to run safety and smoothly under the poor working conditions.

high temperature fan； copper smelting； high temperature nature； corrosive nature； abrasive nature

2014-01-21

劉斌(1978-)，男，陜西合陽人，工程師，大學本科，工學學士，主要從事有色冶金設備技術管理工作。

TH432

B

1003-8884(2014)04-0001-04