有色金屬冶金爐具有代表性的有閃速爐、頂吹爐、底吹爐(具有完全自主智慧財產權)、轉爐、陽極爐、電爐、流態化焙燒爐、側吹爐等。
1、閃速爐
閃速爐是處理粉狀硫化物料的一種強化冶煉設備,可用於銅精礦、鎳精礦的熔煉,冰銅的吹煉,按爐型又可分為閃速爐、合成閃速爐、旋浮爐等。ENFI設計的閃速爐已經有五座,其中最大的閃速熔煉爐反應塔尺寸為φ7×8m,也是目前世界上最大的閃速熔煉爐,設計能力為年產40萬噸陰極銅。
圖一閃速爐示意圖
閃速爐(包括合成閃速爐和旋浮爐)使用的耐火材料大多為國產直接結合鎂鉻磚,再結合鎂鉻磚和少量高鋁磚,在關鍵部位採用進口電熔再結合鎂鉻磚和直接結合鎂鉻磚。其中閃速熔煉爐、合成閃速爐進口耐火材料只佔總量的約五分之一左右;閃速吹煉爐(包括旋浮吹煉爐)使用進口耐火材料的數量較大,約佔總量的將近三分之二。
2、頂吹爐
頂吹爐包括ISA爐、AUSMELT爐和自熱爐等,適用於銅、鎳、鉛、錫、浸出渣等多種物料的冶煉。ENFI承擔了國內絕大部分頂吹工程的設計工作,ENFI設計的頂吹爐有18座,其中最大的頂吹爐是世界上第一座用於煉鎳的頂吹爐,也是到目前為止世界上最大的頂吹爐,爐膛尺寸為φ5×16.5m,小時處理量為100噸鎳精礦。
圖二頂吹爐示意圖
頂吹爐耐火材料多採用直接結合鎂鉻磚、電熔再結合鎂鉻磚和少量高鋁磚,也有採用鉻鋁尖晶石磚的,除放出口等個別關鍵部位外,頂吹爐上國產耐火材料(包括外資廠產品)已經佔據主導地位。艾薩爐爐壽在二到三年,奧斯麥特爐爐壽多在一年左右,採用合理的水冷卻技術,爐壽可達三年以上
3、氧氣底吹爐
氧氣底吹爐是ENFI開發的具有自主智慧財產權的先進冶金爐,適用於銅、鉛等金屬的冶煉。底吹煉鉛爐(包括底吹電熱還原爐)已經投產了30多臺,底吹煉銅爐(包括底吹連續吹煉爐)已經投產和即將投產的有10臺,其中φ5.8X30m底吹熔煉爐是目前世界上最大的臥式迴轉爐,設計能力為年產40萬噸陰極銅。
氧氣底吹爐的耐火材料,其中槍口套磚和放出口磚以及部分槍口區域磚採用進口優質鎂鉻磚,其餘採用國產直接結合鎂鉻磚。
圖三氧氣底吹爐示意圖
4、PS轉爐
目前將銅鋶吹煉成粗銅的主要設備仍然是PS轉爐。轉爐風口磚、風口區域磚和爐口磚採用電熔再結合鎂鉻磚或直接結合鎂鉻磚,其餘多採用半再結合鎂鉻磚。
目前轉爐內襯的耐火材料全部國產,風口區磚壽命在200~300爐,爐身的平均壽命在1000爐以上。
5、迴轉式陽極爐
大型銅冶煉廠均採用迴轉式陽極爐進行液態粗銅的精煉。
迴轉式陽極爐爐襯工作層一般砌築鎂鉻磚,鎂鉻磚與爐殼之間襯一層粘土磚。在氧化還原口和出銅口處,多採用電熔再結合鎂鉻磚。目前,迴轉式陽極爐爐身所用的耐火材料已全部採用國產耐火材料。
隨著冶煉廠規模的不斷擴大,配套的迴轉式陽極爐規格也不斷擴大,對於較大的陽極爐,近些年開發了一些新技術,比如透氣磚技術、氧化還原口技術、純氧燃燒技術、滑板放出口裝置,其中的透氣磚、氧化還原口磚、滑板放出I:1用的滑板,還是以進口耐火材料為主。
6、電爐
有色冶煉使用的電爐種類很多,有熔煉精礦的礦熱電爐,渣貧化及渣保溫的貧化電爐,混合熔體沉降與分離使用的沉降電爐等,可用於銅、鎳、鉛、錫、鋅、鎳鐵、釩鈦磁鐵礦、銅鈷合金等。ENFI設計的大型電爐已經超過了30座。
圖四電爐示意圖
銅、鎳電爐耐火材料多用鎂鉻磚,鎳鐵、釩鈦磁鐵礦電爐多用高純鎂磚,銅鈷合金、煉錫電爐多用碳磚和鋁鉻尖晶石磚,電爐爐頂大多採用特殊研製的鋼纖維增強的耐火澆注料整體澆注。
ENFI為緬甸達貢山項目設計的72000KVA鎳鐵電爐(渣線面積288m2)已經投產近三年,除放出口磚按常規更換外,其餘耐火材料仍在正常使用,該電爐所使用的高純鎂磚為進口產品。
7、流態化焙燒爐
流態化焙燒爐(沸騰爐)爐身採用耐磨高鋁磚砌築,爐頂之前多採用低蠕變高鋁磚砌築,現在已逐漸用近期研製成功的特製耐火澆注料整體澆注。
圖五流態化焙燒爐示意圖
圖示為ENFI近期開發設計的目前世界上最大的152m2流態化焙燒爐,用於鋅精礦焙燒,現正在進行砌築施工。
8、側吹爐
側吹爐可用於銅、鉛、錫、鎳鐵、浸出渣以及再生金屬的冶煉。
側吹爐所用的耐火材料目前主要是鎂鉻磚,但槍口磚和槍口區域磚所適用的鎂鉻磚壽命都不太理想。
9、再生金屬冶煉爐
目前,再生金屬行業正深入落實產業準入制度,再生金屬行業已經走上了形式多樣化、企業規模化、設備大型化、質量標準化、技術不斷創新及產業升級速度加快的軌道。在這一過程中,採用先進的再生金屬冶煉爐是很關鍵的,其中適用的耐火材料研究沒有跟上,爐壽普遍不長。