有色金屬冶煉主要工藝設備及用途分析

張志鵬，張林偉

（1.山東恒邦冶煉股份有限公司冶煉二公司電解二車間，山東 煙臺 264000；2.山東恒邦冶煉股份有限公司冶煉二公司綜合部，山東 煙臺 264000）

近年我國金屬冶煉的方式主要以火法冶煉為主，有色金屬冶煉的傳統工藝具有勞動強度大和操作環境惡劣等特點，并且在生產過程中，由于金屬冶煉對工人經驗水平依賴性較強，致使有色金屬的冶煉具有流量控制不穩定以及工藝條件波動大等缺點，除此之外色金屬粒度細難過濾，高溫環境下儀器儀表難以長周期運行，工序的自動控制程序不穩定，這些都是工藝技術人員在傳統冶煉工藝中遇到的難點。隨著科技的進步發展，冶金行業針對不同類型的工藝冶煉實現不同的冶煉要求，有色金屬的冶煉技術逐漸步入現代化，金屬冶煉具體分為選硫熔煉、經過焙燒后的炭熱還原生產金屬以及焙燒后的硫化礦或氧化礦用硫酸等溶劑浸出，硫化礦或氧化礦浸出后用電積法從溶液中提取金屬，火法冶煉工藝中除了這三類常見的冶煉工藝，對于金、銀陽極泥的處理，冶煉廠仍使用傳統的火法流程，使控制點簡明有效并能反饋控制生產過程，在實際操作上有著很大的可行性，銅硒和貴鉛等還原熔煉和精煉都在陽極泥處理范圍內，作為冶煉工程當中傳質和傳熱的物質，陽極泥直接用熔煉和電解的方法或與脫銅脫硒后的銅陽極泥混合處理，從而有效的實現有色金屬的冶煉，完成銀電解金電解等冶煉工序。為滿足有色金屬產量需求，冶金行業冶煉的工藝設備有很多，如中頻爐、反射爐和臥式轉爐等，當前有色金屬冶煉的工藝設備要滿足穩定工藝、優化工藝條件等要求，在實際冶煉生產中，最好可以實現自動控制使自動化控制點簡明有效，并且適合自動化儀表的長周期低故障運行。為滿足當今對金屬工藝冶煉的新一輪要求，技術人員要充分掌握工藝設備及工藝技術，優化工藝使控制點更具代表性，奠定自動化改造基礎，為此對當前有色金屬冶煉過程中主要工藝設備及其用途進行分析。

1 有色金屬冶煉主要工藝設備

1.1 反射爐設備

有色金屬冶煉保溫以及熔渣處理等過程中都要廣泛應用到反射爐設備，在冶金行業對銅的冶煉過程中，反射爐設備是冶煉過程中的主要設備，在銅冶煉的過程中，反射爐設備具有實現規模化生產以及有效降低成本的優點，由于銅熔爐的砌筑材料對耐火性的要求非常高，而反射爐爐膛內的傳熱則可以滿足有色金屬銅的冶煉需求，不僅可以通過火焰的反射進行傳熱，另一方面爐頂爐壁和熱氣的輻射同樣傳熱。并且隨著冶金行業的不斷發展，對反射爐技術改造的研究越發深入，保留了傳統優點外，還彌補耗能量高以及煙氣大并且含有二氧化硫的缺點，降低金屬冶煉過程中對環境的污染程度，并且在生產效率上，新型的反射爐可以借助富氧鼓風或者是氧氣噴射裝置將精礦噴入爐中，從而提升反射爐的生產能力。

1.2 中頻爐設備

中頻爐設備廣泛應用于有色金屬的冶煉過程，其具有體積小重量輕的特點，技術人員在冶煉過程中更加方便快捷，對有色金屬進行冶煉時，中頻爐所采用的中頻電源在 200Hz 至 2500Hz的范圍之間，冶煉過程中耗能較低。中頻爐設備的主要結構有電源線圈以及耐火材料等，中頻爐又被稱為中頻電爐，主要由電源和感應線圈組成，其中感應線圈的主要材料為耐火性高的氦，在感應線圈連接交流電源時會形成感應渦流，并且在一定程度上產生交變磁場，當連接到交流電源時，中頻爐里的金屬電荷會降低形成一個閉環，并在此基礎之上產生感應電動勢，而中頻爐內金屬制品產生的電荷會產生感應電流，起到變壓器電阻的作用，相當于變壓器的次級繞組，而由于電荷本身形成的是閉環，次級繞組的特征是只有一個閉合的匝，當感應電流通過電荷時，會建立有效的中頻磁場，致使中頻爐的熔煉溫度快，冶煉技術人員可以對中頻爐設備進行有效合理的控制，從而提高冶金效率。

2 工藝設備主要用途

2.1 處理完全混合的金屬細料

在對有色金屬進行冶煉的過程中，反射爐設備的主要作用為對完全混合的金屬細料進行有效處理，并且結合實際情況，反射爐在細料的處理方面具有很大優勢，適用于很多種類的原材料和燃料。

反射爐中的冶煉爐渣經過末端的沖刷繼而水萃出渣水混合物的物質結構，為了對金屬細料進行有效處理，在反射爐的爐壁上設置石英槍，并且在水平方向之上安裝排風裝置，混合的金屬細料流經管槽直接進入到發射爐中，通過石英槍裝置向爐中噴入一定量的石英溶劑，并在反射爐傳動機構中安裝渦輪渦桿裝置和電磁抱閘裝置，從而使傳動設備具備一定的靈活性與可靠性，這樣就可以將壓縮空氣吹入爐體中，從而達到混合金屬細料的有效處理，通過重力的相互作用力實現固液之間分離的效果，并且沖細料水在實際的應用中可以采取循環使用的策略。反射爐具備高溫溶體，有效避免爐子在慣性的作用之下而發生自轉，反射爐內會設置交流發動機和直流發動機，正常處理金屬細料時使用交流發動機，處理過程中發生事故時則使用直流發動機，從而保證反射爐處理金屬細料過程的正常進行，并且這兩臺電機都連接在同一變速箱的主軸上，技術工作人員在實際操作過程中可以有效控制反射爐設備的故障問題，在交流電動機發生故障時，可立刻啟動直流電動機使風口抬離液面。反射爐處理金屬細料的技術較為成熟完善，技術人員只要做好監控和把關環節就可以對混合金屬細料進行有效處理。

2.2 降低金屬電荷

在有色金屬冶煉的過程中，中頻爐可以對金屬進行熔煉和加熱保溫，而其中最主要的核心則是降低有色金屬內部的金屬電荷。隨著冶金行業的不斷發展，中頻爐將反應槽改變為單槽并聯連續反應，進而形成一個有效的高溫熔煉區，爐框放置在支撐桿上作為整個設備正常運轉的基礎，在對有色金屬進行冶煉時，中頻爐的感應線圈在高溫的作用之下發生劇烈的反應并熔化，進而分離有色金屬與熔渣，線圈的感應電流會降低電荷，致使金屬熔煉得以順利進行。技術工作人員在降低金屬電荷的過程中，要對PH等工藝條件進行實時監控，令空氣會從高爐轉爐的下風口中進入爐內，這樣爐料會進行一定程度的預熱，而中頻爐較高的傳熱傳質條件會使有色金屬在預熱過程中，就能與感應電流發生反應降低電荷，并且在此基礎上，中頻爐的燃料能夠充分燃燒進而熔煉有色金屬，熱煙氣會通過爐料上升到爐頂，在冶煉效率上發揮較大優勢，主要應用于碳鋼特鋼等的冶煉。

3 結束語

當前有色金屬的冶煉效率和技術在很大程度上得以實現現代化發展，行業對有色金屬的需求量增加，冶金企業應該進一步引進新的技術設備，針對不同原材料進行不同的冶煉方法，對工藝設備進行優化改進，技術工作人員需要結合實際情況熟練掌握冶煉主要工藝設備，進而有效提高有色金屬的冶煉效率和質量。