ISA炉反应及基本原理.ppt

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1、ISA炉反应及操作原理1、工艺简介艾萨炼铜法是一种浸没式富氧顶吹熔池熔炼法，通过喷枪把富氧空气强制鼓入熔池，使熔池产生强烈搅动状态加快了化学反应的速度，充分利用了精矿中的硫、铁氧化放出的热量进行熔炼，同时产出高品位冰铜，烟气中高浓度的SO2经收尘后送往硫酸分厂制酸。熔炼过程中不足的热量由燃煤、燃油和燃气等提供。图1－艾萨炉模型艾萨炉的核心技术为一支特制喷枪。富氧空气通过喷枪强制鼓入炉内，由于喷枪内有一漩流器给气体增加了动能，这些具有强大动能的气体使熔池剧烈地搅动，新进炉的物料在瞬间即被高温熔体所包围，同时还随熔体的强

2、制流动发生上下、左右的翻腾，鼓入炉内的氧气大量分散在熔体的各处，在高温下精矿迅速发生化学反应。图2喷枪漩流器2、艾萨炉的炉内结构炉底：艾萨炉炉底为反拱形（即锅底形），采用长425mm左右的耐火砖竖直砌筑，最靠近钢壳处以两层拱角砖进行固定。炉身：全部为450mm长的耐火砖水平砌筑，耐火砖与钢壳之间竖直砌一层保温砖。烟气区：较复杂。钢壳与耐火砖之间为保温砖；在扩张口处即东向为450mm的耐火砖；东南与东北向为400mm的耐火砖；其余各处为350mm的耐火砖；不同长度的砖之间会有一个交叉过渡区，停产时我们可从加料口和喷枪口

3、看出这些交叉区（主要为南向和北向）的错台。阻溅板镶嵌于69～70层的东向。喷枪口电炉烟气加料口保温烧嘴排放阻溅板云铜艾萨炉简图炉底炉身烟气区3、铜火法熔炼原理铜精矿传统熔炼：反射炉、电炉、鼓风炉强氧化熔炼：闪烁炉、诺兰达炉、三菱法、瓦纽科夫法、白银法、澳斯麦特/ISA烟气弃渣铜锍铜锍烟气炉渣吹炼：PS转炉、连续吹炼、闪烁吹炼粗铜火法精炼浇铸阳极板电解精炼阴极铜炉渣贫化贫化渣弃去烟气放空贫化铜锍制酸烟气图3－铜火法冶炼流程阳极泥贵金属硫酸铜现代造锍熔炼是在1150～1250℃的高温下，使硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔

4、炼。利用铜对硫的亲和力大于铁和其他金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成液态冰铜。这种冰铜以Cu2S-FeS为主，并溶有Au、Ag等贵金属及少量其他金属硫化物的共熔体。炉料中的SiO2、Al2O3、CaO等成分与FeO一起形成液态炉渣。炉渣是以2FeO·SiO2为主的氧化物熔体。冰铜与炉渣互不相溶，且密度不同（冰铜的密度大于炉渣的密度），从而分离。火法处理硫化铜精矿优点：能耗低、单位设备生产速度高、贵金属回收率高；缺点：产生大量烟气，污染环境。造锍反应:Cu2S＋O2＝Cu2O＋SO2Fe

5、S+Cu2O＝FeO＋Cu2S△G0＝－144750＋13.05TK＝a（FeO）·a[Cu2S]/a[FeS]·a（Cu2O）该反应的平衡常数K值很大（在1250℃时，lgK为9.86），表面反应显著地向右进行。一般来说，体系中只要有FeS存在，Cu2O将变成Cu2S，进而与FeS形成铜锍Cu2S-FeS。造渣反应：炉内产生的FeO在SiO2存在的情况下，将生成铁橄榄石炉渣。FeO＋SiO2＝（2FeO·SiO2）△G0＝－32260＋15.27T同时，炉内的Fe3O4在高温下能够与石英沙生产炉渣，反应如下：FeS

6、＋3Fe3O4＋5SiO2＝5（2FeO·SiO2）＋SO2艾萨炉熔炼化学热平衡A、各物质化学性质a、燃煤要求固定炭含量≥65％，挥发分≤15％，灰份≤22％，发热值≥6500kcal/kg。b、燃油化学性质发热值为40000KJ/kg，密度0.8232Kg/L。c、S＋O2=SO2(反应生成热11286.09KJ/kg)d、FeS+O2=FeO+SO2(5377.74KJ/kg)e、FeS2+O2=FeS+SO2(1917.74KJ/kg)B、热收入C、热支出物质燃煤燃油化学反应放热物料潜热各种风显热所占百分比30

7、68＜1＜1物质还原反应吸热炉壳散热水蒸发吸热冰铜和炉渣热焓烟气烟尘带走热百分比82203040熔炼过程的主要化学反应类型：熔炼物料中主要的化合物是硫化物、氧化物和碳酸盐。可能的硫化物组成分有：CuFeS2、CuS、Cu2S、FeS2、FeS、ZnS、PbS、NiS等等。氧化物有：Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、NiO、MeO·Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO碳酸盐有：CaCO3、MgCO3等等。这些组分在熔炼过程中将会发生以下化学反应：一、热分解反应在熔炼过程中处理生精矿或者是干精

8、矿时，炉料中含有较多高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解成低价化合物，主要的反应有：FeS2=FeS+1/2S2300℃开始，560℃激烈进行CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2550℃开始2CuS=Cu2S+1/2S2400℃开始，600℃激烈进行。上面反应的分解产物是稳定物质。在较高的温度下，炉料中铜的高价氧化物也发生分解反应：2C