一种反射炉熔炼再生铜的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种反射炉熔炼再生铜的方法及其装置，直接将反射炉的部分高温烟气与助燃空气混合，形成温度较高、氧浓较低的助燃气体，提高反射炉内温度分布的均匀性，降低局部高温，从而减少金属的烧损。在反射炉烟道闸门后的水平段连接烟气回流管道、高温风机和旁通冷风管，将反射炉排出的高温烟气的一部分输送到燃烧器，在反射炉内实现高风温、低氧浓的燃烧，返烟量占反射炉烟气总量体积的30～50％。本发明是一种金属回收率高、热效率高的反射炉熔炼再生铜的方法，其装置结构简单，性能可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种反射炉熔炼再生铜的方法和装置，特别涉及一种具有高风温、低氧浓燃烧特征的反射炉熔炼再生铜的方法及其装置。

背景技术

随着铜产品需求和铜精矿资源短缺的矛盾日益突出，再生铜越来越受重视。国家十大行业振兴行动规划明确提出，到2011年，我国再生铜使用比例应由2008年的28％提高到35％。我国生产再生铜的方法主要有两类：第一类是将杂铜先经火法处理铸成阳极铜，然后电解精炼成电解铜，称为间接利用法；第二类是是将废杂铜直接熔炼成铜合金或精铜，称为直接利用法^[1]。其中废杂铜直接冶炼成铜产品方法具有工艺简单、成本低、能耗少、经济效益好的优点，在我国得到广泛的应用^[2]。目前再生铜的直接利用法主要采用反射炉来熔炼废杂铜，其熔炼过程主要存在金属回收率偏低、热效率低的问题。而炉内局部温度较高、炉体排烟热损失过大(达63.8％)分别是导致上述两个问题的主要原因^[3]。

充分利用烟气带走的热量是提高反射炉熔炼再生铜系统热效率的有效措施。其具体方法有两大类：烟气余热发电，烟气预热助燃空气。对于前者，由于反射炉熔炼再生铜系统属于周期性生产，烟气流量以及排烟温度不稳定，不适合用于发电。对于后者，一般的处理方式是增加一个间壁式换热器预热空气，由于烟气温度高，且含有一定量的粉尘，使换热器的使用受到局限。

[1]黄崇祺.论中国电缆工业的废杂铜直接再生制杆[J].资源再生，2008，(7)：46～47.

[2]段军伟.浅议利用废铜连铸连轧生产光亮铜杆[J].有色金属加工，2006，35(6)：10～11.

[3]李刚，周萍，闫红杰等.再生铜反射炉的用能分析与节能措施[J].冶金能源，2008，27(5)，37-39.

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种金属回收率高、热效率高的反射炉熔炼再生铜的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该反射炉熔炼再生铜的方法的装置。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的反射炉熔炼再生铜的方法，直接将反射炉的部分高温烟气与助燃空气混合，形成温度较高、氧浓较低的助燃气体，提高反射炉内温度分布的均匀性，降低局部高温，从而减少金属的烧损。

在反射炉烟道闸门后的水平连接烟气回流管道、高温风机和旁通冷风管，将反射炉排出的高温烟气的一部分输送到燃烧器，在反射炉内实现高风温、低氧浓的燃烧，返烟量占反射炉烟气总量体积的30～50％。

对烟道中的负压实行严格控制，原则上闸门后的水平烟道内负压应控制在-20～-5Pa。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现反射炉熔炼再生铜的方法的装置，包括反射炉、水平烟道、闸门、助燃风管通道和燃烧器，在所述的闸门出口后部的水平烟道上连接有烟气回流管道，所述的烟气回流管道上设有调节阀门，所述的烟气回流管道与带有调节阀的旁通冷风管并联后与高温风机的进口端连接，所述的高温风机的出口端通过返烟风管与所述的助燃风管通道连接。

所述的烟气回流管道与所述的水平烟道的连接入口处设有烟气过滤网。

采用上述技术方案的反射炉熔炼再生铜的方法及其装置，将部分高温烟气与空气混合，作为助燃空气，这样可以利用部分高温烟气的热量预热助燃空气，以提高助燃空气的温度，一方面有利于燃料的着火，提高炉内温度分布的均匀性，另一方面，使系统的热效率提高，减小对环境的热污染；同时烟气进入助燃空气，降低助燃空气中氧含量，有利于控制燃料的燃烧速度，降低局部高温，从而减少金属的烧损。与利用烟气余热发电以及应用换热器预热助燃空气的装置相比，直接将部分烟气引入助燃空气中，其系统具有结构简单易行、工程改造量小的特点。

本发明的优点和积极效果：

1、本发明适合于现有反射炉熔炼再生铜系统的技术改造，只需新增返烟系统，其余结构不变，系统改造量与投资费用较少。

2、提出的反射炉熔炼再生铜方法，有利于提高炉内温度分布均匀性，消除局部高温区域，提高金属回收率。

3、返烟量的引入，利用了部分高温烟气的余热(包括物理热和未燃烬的挥发物的化学热)，提高反射炉熔炼再生铜系统的热效率，降低单位产品的能耗。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明采用的反射炉熔炼再生铜的方法，直接将反射炉1的部分高温烟气与助燃空气混合，形成温度较高、氧浓较低的助燃气体，提高反射炉1内温度分布的均匀性，降低局部高温，在反射炉1内实现高风温、低氧浓的燃烧，从而减少金属的烧损，返烟量占反射炉1烟气总量体积的30～50％。对水平烟道2中的负压实行严格控制，闸门3后的水平烟道2负压控制在-20～-5Pa。

参见图1，本发明提供的实现反射炉熔炼再生铜的方法的装置，反射炉1连接有水平烟道2，水平烟道2上设有闸门3，反射炉1上设有燃烧器12，燃烧器12连接有助燃风管通道11，在闸门3出口后部的水平烟道2上连接有烟气回流管道10，烟气回流管道10与水平烟道2的连接入口处设有烟气过滤网6，烟气回流管道10上设有调节阀门7，烟气回流管道10与带有调节阀8的旁通冷风管9并联后与高温风机5的进口端连接，高温风机5的出口端通过返烟风管4与助燃风管通道11连接。

现以80t/炉规格的反射炉熔炼再生铜系统为例予以说明。金属回收率约为95％，煤耗13t/炉；炉内烟气温度约1390℃，水平烟道闸门处的烟气温度约为1000℃。

参见图1，采用本专利技术对现有反射炉熔炼再生铜系统实施改造时，厂房布置、炉体结构、燃料供给系统、加料系统及排烟系统等均可维持不变，在反射炉1的水平烟道2的闸门3后部开孔，通过带有烟气过滤网6和调节阀门7的烟气回流管道10吸入部分高温烟气，与带有调节阀8的旁通冷风管9中的冷空气混合，形成氧气浓度较低、温度较高的助燃气体，利用高温风机5将其混合气体经过保温良好的返烟风管4以及助燃风管通道11输送到燃烧器12，适当调整返烟量与新风量的比例以及流量，确保向反射炉内提供足够的氧量，实现燃料的完全燃烧。这样一方面由于利用了部分高温烟气的热量，使反射炉所需燃料减少，从而降低燃料的消耗。另一方面，烟气与空气混合形成的助燃空气，具有进口风温较高、氧气浓度较低的特点，使炉内温度分布均匀，局部高温区域降低，从而减少金属烧损。

主要工艺参数范围：返烟量占反射炉烟气总量的30～50％(根据炉内温度和产能进行调整)，闸门3后水平烟道2内的负压控制在-20～-5Pa；金属烧损率可降低1％。