一种渣包和一种渣包冷却方法

摘要

本发明公开了一种渣包，包括渣包本体，还包括设置在所述渣包本体上的换热管道和向所述换热管道通风的风机。本发明提供的渣包能够实现渣包的缓冷。同时还能够提高冷却效率，减少缓冷的时间。能够很好的控制渣包的冷却速度，防止了急冷现象的出现，从而提高了铜的回收率，同时通过冷却介质将高温渣的显热进行回收，换热管道内的水能够重复利用，不会浪费，也不会在操作时存在高温渣“放炮”的可能。换热管道能够将渣包中高温的地方的热量带到低温的地方，使得整个渣包的散热均匀平缓，并且能够调节渣包本身的温度，使得渣包本身的温度趋于均匀，不会出现急冷的情况，减少了冷却过程中对渣包的损坏，延长了渣包的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及渣包冷却技术领域，特别涉及一种渣包和一种渣包冷 却方法。

背景技术

随着工业化生产用铜需求量急剧增长，我国的铜资源供应日趋紧 张，铜冶金行业越来越重视炼铜炉渣的贫化处理。为了进一步降低弃 渣的铜品位，近10年来，国内采用磨浮法实现炼铜炉渣排放的企业 数量在逐年增加，渣选厂规模不断扩大，渣包应用越来越多。

渣包使用过程中，放渣入包时瞬间加热至700℃以上，喷淋冷却 时又用水急冷，渣包损坏严重，每年每个渣包的维修费用都在1万元 以上，且使用寿命一般不超过3年。

目前应用的渣包冷却方法是采用将高温炉渣，也可以称为高温 渣，直接排放入渣包，放满后由渣包车运输到渣冷却现场，自然冷却 12小时，然后人工开启喷淋水的方式冷却48小时，冷却速度无法控 制，冷却速度过快，熔渣内硫化态或金属态铜颗粒无法全部凝聚和长 大，难于通过磨矿分离和浮选，降低了铜的回收率。通常渣尾矿的含 铜都在0.35%左右，大量的铜资源随尾矿流失。

同时冷却现场操作环境非常恶劣，水遇到高温熔体，迅速汽化， 现场大量的水雾影响视线，每吨渣缓冷约消耗0.5吨的水。这不仅浪 费了熔渣的显热，消耗了大量的水利资源，而且操作存在高温渣“放 炮（水遇到高温渣迅速汽化，瞬间释放大量能量）”的可能，严重威胁 人身、设备安全。

因此，如何提供一种渣包，实现渣包的缓冷，是本领域技术人员 目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种渣包，以实现渣包的缓冷；本发明的另 一目的是提供一种渣包冷却方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下方案：

一种渣包，包括渣包本体，还包括设置在所述渣包本体上的换热 管道和向所述换热管道通风的风机。

优选的，上述换热管道与所述渣包本体为一体式铸造。

优选的，上述换热管道与所述渣包本体为分体式结构，所述换热 管道缠缚在所述渣包本体上。

优选的，上述渣包本体设置有用于放置所述换热管道的凹槽。

优选的，上述换热管道为多条，其中，所述渣包的中径位置设置 有一条用于散热速度差别大的区域的散热的换热管道，所述渣包的下 端设置有一条用于散热速度快的区域的散热的换热管道。

优选的，上述的渣包还设置有渣包盖，所述渣包盖包覆有耐火材 料，所述渣包盖的外侧设置有冷却装置。

本发明还提供一种渣包冷却方法，包括：步骤1）：向渣包的换热 管道内通入冷却气体；步骤2）：向所述渣包中排入完高温渣后，盖上 渣包盖，保持所述冷却气体的流量；步骤3）：经过设定时间后，向所 述换热管道内通入冷却液；步骤4）：当所述渣包的外壁温度降到30℃ 或者30℃以下时，冷却完毕。

优选的，上述步骤1）具体为预先向渣包的换热管道内通入冷却 气体，然后向所述渣包中排入高温渣。

优选的，上述步骤1）还包括随着所述渣包内高温渣的逐渐增多， 增加所述冷却气体的流量。

优选的，上述步骤3）还包括控制所述冷却液的流量，使得所述 渣包内温度大于1000℃的位置的冷却速度不大于1℃每分钟。

上述本发明所提供的渣包，包括渣包本体，还包括设置在所述渣 包本体上的换热管道和向所述换热管道通风的风机。使用时，在向渣 包内排入完高温渣之前，开启风机，向换热管道内通风，然后排入高 温渣，在整个排入高温渣的过程中，持续对渣包进行冷却，经过设定 时间后，一般为将渣包送到渣包冷却现场的时间，当将渣包送到渣包 冷却现场之后，向换热管道内通入冷却液，一般为水，对渣包进行更 高强度级别的冷却。整个渣包的冷却过程先采用流动的空气作为冷却 介质，然后采用水作为冷却介质，其中，采用流动的空气作为冷却介 质在换热管道中流动相对于现有技术中的自然冷却能够更好的完成对 渣包的冷却，使得渣包的温度降的更低，采用水作为冷却介质在换热 管道中流动相对于人工开启喷淋水的方式，冷却反应要温和的多，水 通过在换热管道内的流动将热量带走，而不是以剧烈的蒸发的形式将 热量带走，本发明提供的渣包能够缩小渣包在由采用流动的空气作为 冷却介质交换到采用水作为冷却介质时的温度差，实现了渣包的缓冷。 同时还能够提高冷却效率，减少缓冷的时间。

并且，通过对换热管道内的冷却介质的流量的控制，能够很好的 控制渣包的冷却速度，防止了急冷现象的出现，从而提高了铜的回收 率，并且不会浪费高温渣的显热，通过冷却介质将高温渣的显热进行 回收，换热管道内的水能够重复利用，不会浪费，也不会在操作时存 在高温渣“放炮”的可能。

同时，由于换热管道的存在，能够将渣包中高温的地方的热量带 到低温的地方，使得整个渣包的散热均匀平缓，并且能够调节渣包本 身的温度，使得渣包本身的温度趋于均匀，不会出现急冷的情况，减 少了冷却过程中对渣包的损坏，延长了渣包的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的渣包的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的渣包冷却方法流程示意图。

上图1-2中：

渣包本体1、换热管道2。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种渣包，实现了渣包的缓冷；本发明的另 一核心是提供一种渣包冷却方法。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合 附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的渣包的结构示意图。

本发明实施例所提供的渣包，包括渣包本体1，还包括设置在渣 包本体1上的换热管道2和向换热管道2通风的风机。使用时，在向 渣包内排入完高温渣之前，开启风机，向换热管道2内通风，然后排 入高温渣，在整个排入高温渣的过程中，持续对渣包进行冷却，经过 设定时间后，一般为将渣包送到渣包冷却现场的时间，当将渣包送到 渣包冷却现场之后，向换热管道2内通入冷却液，一般为水，对渣包 进行更高强度的冷却。整个渣包的冷却过程先采用流动的空气作为冷 却介质，然后采用水作为冷却介质，其中，采用流动的空气作为冷却 介质在换热管道2中流动相对于现有技术中的自然冷却能够更好的完 成对渣包的冷却，使得渣包的温度降的更低，采用水作为冷却介质在 换热管道2中流动相对于人工开启喷淋水的方式，冷却反应要温和的 多，水通过在换热管道2内的流动将热量带走，而不是以剧烈的蒸发 的形式将热量带走，本发明提供的渣包能够缩小渣包在由采用流动的 空气作为冷却介质交换到采用水作为冷却介质时的温度差，实现了渣 包的缓冷。同时还能够提高冷却效率，减少缓冷的时间。

并且，通过对换热管道2内的冷却介质的流量的控制，能够很好 的控制渣包的冷却速度，防止了急冷现象的出现，从而提高了铜的回 收率，也能够防止冷却速度过慢的现象出现，冷却速度过慢会降低设 备利用率。

并且不会浪费高温渣的显热，通过冷却介质将高温渣的显热进行 回收，回收高温渣中的大量显热，有着明显的经济和社会效益，用水 做冷却介质时，会产生约0.1MPa的蒸汽，用于外销或作为其它热源 利用，高温渣显热利用率约30%。

并且换热管道2内的水能够重复利用，不会浪费。

并且也不会在操作时存在高温渣“放炮”的可能，降低了渣包的 爆炸安全隐患。

同时，由于换热管道2的存在，能够将渣包中高温的地方的热量 带到低温的地方，使得整个渣包的散热均匀平缓，并且能够调节渣包 本身的温度，使得渣包本身的温度趋于均匀，不会出现急冷的情况， 减少了冷却过程中对渣包的损坏，延长了渣包的使用寿命，渣包的使 用寿命由原来的3年增加到现在的5年。同时还能够减少冷却过程中 对渣包的腐蚀。

具体的，换热管道2与渣包本体1为一体式铸造，一体式铸造能 够提高渣包的强度，延长渣包的使用寿命。

具体的，换热管道2与渣包本体1为分体式结构，换热管道2缠 缚在渣包本体1上。采用分体式结构能够降低渣包制作的繁琐程度， 并且当换热管道2或者渣包本体1有损坏时，只需要更换换热管道2 或者渣包本体1即可，降低了维修成本。

具体的，渣包本体1设置有用于放置换热管道2的凹槽，以便于 换热管道2更好的贴附在渣包本体1上，增加与渣包本体1的接触面 积，该接触面积越大，换热管道2的冷却效果越好。

具体的，换热管道2为多条，其中，渣包的中径位置设置有一条 用于散热速度差别大的区域的散热的换热管道2，渣包的下端设置有 一条用于散热速度快的区域的散热的换热管道2。由于渣包是上大下 小的罐状，下面直径小，冷却速度快，上面直径大，冷却速度慢，所 以换热管道2的换热强度有差别，为了防止换热管道2跨越的区域较 大，导致换热强度差别较大，造成换热管道2的损坏，在散热速度差 别大的区域单独设置一条换热管道2，避免换热管道2自身的换热强 度过大，延长换热管道2的使用寿命，并且单独设置一条换热管道2 使得冷却介质能够快速的流通，冷却效率高，能够更好的实现对渣包 的冷却。

具体的，渣包还设置有渣包盖，渣包盖包覆有耐火材料，渣包盖 的外侧设置有冷却装置。渣包装完高温渣进行运输时渣包盖能够防止 高温渣晃出，并且渣包排放完高温渣后，及时用渣包盖盖上，减少有 害气体的溢出，同时渣包盖上的耐火材料除了耐火，还具有保温作用， 此处的保温主要是因为渣包上层多一个散热面，散势速度快，为确保 包内所有点的冷却速度不会过大，需要保温。渣包盖的外侧设置有冷 却装置，以便于更好的控制渣包盖本身的温度。

渣包盖在装卸时可以采用机械吊装的方式。

同时还可以采用20号锅炉钢将渣包自包顶至包底均进行围绕， 并排布置在渣包的外包壁上，锅炉钢具有良好的换热效果，换热管道 2也可以采用锅炉钢进行制作。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的渣包冷却方法流程示 意图。本发明实施例还提供一种渣包冷却方法，包括：步骤1）：向渣 包的换热管道内通入冷却气体；步骤2）：向渣包中排入完高温渣后， 盖上渣包盖，保持冷却气体的流量；步骤3）：经过设定时间后，向换 热管道内通入冷却液；步骤4）：当渣包的外壁温度降到30℃或者30℃ 以下时，冷却完毕。

使用时，向渣换热管道内通入冷却气体，然后排入高温渣，在整 个排入高温渣的过程中，保持冷却气体的流量，持续对渣包进行冷却， 经过设定时间后，一般为将渣包送到渣包冷却现场的时间，当将渣包 送到渣包冷却现场之后，向换热管道内通入冷却液，一般为水，对渣 包进行更高强度级别的冷却。整个渣包的冷却过程先采用流动的空气 作为冷却介质，然后采用水作为冷却介质，其中，采用流动的空气作 为冷却介质在换热管道中流动相对于现有技术中的自然冷却能够更好 的完成对渣包的冷却，使得渣包的温度降的更低，采用水作为冷却介 质在换热管道中流动相对于人工开启喷淋水的方式，冷却反应要温和 的多，水通过在换热管道内的流动将热量带走，而不是以剧烈的蒸发 的形式将热量带走，本发明实施例提供的渣包冷却方法能够缩小渣包 在由采用流动的空气作为冷却介质交换到采用水作为冷却介质时的温 度差，实现了渣包的缓冷。同时还能够提高冷却效率，减少缓冷的时 间。

在渣包装完高温渣进行运输时盖上渣包盖能够防止高温渣晃出， 形成一个封闭的冷却环境，更有利于对渣包冷却速度的控制，同时减 少有害气体的溢出，同时渣包盖上还具有一定的保温作用，此处的保 温主要是因为渣包上层多一个散热面，散势速度快，为确保包内所有 点的冷却速度不会过大，需要保温。

并且，通过对换热管道内的冷却介质的流量的控制，能够很好的 控制渣包的冷却速度，防止了急冷现象的出现，从而提高了铜的回收 率，也能够防止冷却速度过慢的现象出现，冷却速度过慢会降低设备 利用率。

并且不会浪费高温渣的显热，通过冷却介质将高温渣的显热进行 回收，回收高温渣中的大量显热，有着明显的经济和社会效益，用水 做冷却介质时，会产生约0.1MPa的蒸汽，用于外销或作为其它热源 利用，高温渣显热利用率约30%。

并且换热管道内的水能够重复利用，不会浪费。

并且，也不会在操作时存在高温渣“放炮”的可能，降低了渣包 的爆炸安全隐患。

同时，由于换热管道的存在，能够将渣包中高温的地方的热量带 到低温的地方，使得整个渣包的散热均匀平缓，并且能够调节渣包本 身的温度，使得渣包本身的温度趋于均匀，不会出现急冷的情况，减 少了冷却过程中对渣包的损坏，延长了渣包的使用寿命，渣包的使用 寿命由原来的3年增加到现在的5年。同时还能够减少冷却过程中对 渣包的腐蚀。

具体的，步骤1）具体为预先向渣包的换热管道内通入冷却气体， 然后向渣包中排入高温渣。当然也可以先排入高温渣，然后向换热管 道内通入冷却气体，但这样做没有预冷的效果，渣包很容易损坏，在 向换热管道内通入冷却气体后再排入高温渣，能够提前预冷，降低渣 包本身的温度，使得高温渣排入时，能够第一时间降低高温渣的温度， 降低高温渣对渣包的损坏程度。

具体的，步骤1）还包括随着渣包内高温渣的逐渐增多，增加冷 却气体的流量。向渣包的换热管道内通入冷却气体中的冷却气体为压 缩空气，开始时，空气压力为0.1兆帕，流量为5标准立方米每小时， 然后向渣包内排入高温渣，在排渣过程中，随着渣包内高温渣的量的 增加而增加压缩空气的流量，由此5标准立方米每小时增加到10标准 立方米每小时，渣包排放满后，盖上渣包盖，将渣包运输到渣包冷却 现场，运输过程中保持压缩空气的流量在10标准立方米每小时，渣包 放在预定位置后，将空气冷却改为水冷却。

具体的，步骤3）还包括控制冷却液的流量，使得渣包内温度大 于1000℃的位置的冷却速度不大于1℃每分钟。当将渣包放在预定位 置后，并将空气冷却改为水冷却后，由红外测渣包外壁温度，根据渣 包的包壁温度控制冷却水的流量，保证渣包内任何一点温度大于 1000℃的位置，冷却速度不大于1℃每分钟。防止出现急冷现象，急 冷会导致铜晶粒来不急长大，后续选矿不能很好的选出。

当渣包的外壁温度降到30℃或者30℃以下时，冷却完毕，打开 渣包盖，将渣包中的渣倾倒在渣堆场，进入后续的破碎、磨浮选工序。

在具体应用时，冶炼厂中排渣温度1300℃，排入14立方的渣包 中，渣总重30吨。原来采用传统冷却方式进行冷却。

指标如下：

冷却时间60小时；

冷却新水消耗14.8吨；

破碎浮选后尾矿含铜0.34%。

其中冷却时间具体为渣包中放满高温渣后由渣包车运输到渣包 冷却现场，需要自然冷却12小时，然后人工开启喷淋水的方式冷却 48小时，总共60小时。

采用本发明实施例提供的渣包以及渣包冷却方法，过程如下：

根据计算，渣包外壁温度为450℃时，通入的水量为5L/min，然 后随温度降低，不断增加水循环量，加强冷却效果，在渣包外壁温度 降为130℃时，循环水量增加到12L/min。时间共累计1150min。

然后继续增加水循环量，当渣包外壁温度降为30℃时，循环水量 增加到28L/min。而时间共累计700min。

指标如下：

总时间冷却累计为1150+700=1850min，即30.8小时；

0.1MPa蒸汽量为2.8吨；

破碎浮选后尾矿含铜0.18%。

比较如下：

  工艺   冷却时间   水消耗   蒸汽产量   尾矿含铜   传统工艺   60小时   14.8吨   0吨   0.34%   本发明工艺   30.8小时   0吨   2.8吨   0.18%

可以看出，采用本发明实施例提供的渣包以及渣包冷却方法后， 冷却时间得到了降低，水消耗由于可以循环利用，没有耗水，同时可 以产生蒸汽，进行外销，获得一定的收益，并且尾矿含铜量远远小于 传统工艺中的尾矿含铜量，减少了铜的浪费。

效益分析：

年产40万吨的铜冶炼厂，每年铜渣处理量约110万吨：

每年铜多回收110万吨×（0.34－0.18）÷100=0.176万吨；

每年水耗减少110万吨×14.8=1628万吨；

每年蒸汽多产110万吨×2.8=308万吨；

渣包数量减少(按年360工作日计算)

（（1100000吨÷30吨每渣包)×60小时)÷(360天×24小时每 天)-(1100000吨÷30吨每渣包)×30.8小时)÷(360天×24小时每 天)=124个

其中：30吨每渣包是每个渣包每次盛的数量，单位是吨；60小 时是原工艺60个小时冷却时间；360天×24小时每天是一年的有效工 作小时时间；30.8小时是新工艺冷却时间。

（（1100000吨÷30吨每渣包)×60小时)得到的是处理110万吨 需要用到的渣包数量与冷却时间的乘积，（（1100000吨÷30吨每渣包) ×60小时)÷(360天×24小时每天)得到的是按年360工作日，每个 工作日24小时进行计算，传统工艺每年需要多少渣包，同理，(1100000 吨÷30吨每渣包)×30.8小时)÷(360天×24小时每天)得到的是使用 本发明提供的渣包和渣包冷却方法每年需要多少渣包，传统工艺每年 需要多少渣包减去本发明提供的渣包和渣包冷却方法每年需要多少渣 包得出渣包的数量减少量，计算得出该渣包的数量减少量为124个。

其中，铜价格按6万元/吨，蒸汽价格按100元/吨，工业新水价 格按1元/吨，渣包按30万元/个。

40万吨铜的效益为：

渣包减少投资：124个×30万元/个=3720万元，其它设备及场地 投资2000万元。

增加收益：

铜收益：1760吨×6万元/吨=10560万元；

蒸汽收益：308万元×100元/吨=30800万元；

新水节约：1628万元×1元/吨=1628万元；

一次性减少渣包投资：124个×30万元/个=3720万元；

每年总收益：10560万元+30800万元+1628万元=42988万元。

以上对本发明所提供的渣包和渣包冷却方法进行了详细介绍。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应 当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理 的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。