冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。
根据炉料受热方式、热源、炉料所处状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、白银炉熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。
精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，要获得纯度较高的精铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包括了氧化过程。
熔炼的基本原理：
冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，出含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般冶炼方法如反射处理，S/Cu比值较高的精矿，得到的冰铜品位低。此时，要先进行氧化焙烧，脱去部分S然后熔炼，才能获得要求品位的冰铜。如采用闪速炉或一步炼铜法测不受S/Cu比限制。硫含量大，自热能力好。
炉料中的化合物有如下几种：
1、硫化物
熔炼生成精矿以CuS、FeS
2、FeS为主；焙砂以Cu
2
S、FeS
为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。
2、氧化物
Fe
2O
3
、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、MeO。如炉料为焙
砂氧化物较多，生生精矿中氧化物较少。
3、脉石
CaCO3、MgCO3、SiO
2
、Al2O3等。
其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实质上是铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生成MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度的不同而分离。
熔炼炉料还包括加入的熔剂如石英、石灰石等，与精矿中部分铁盒脉石形成炉渣。
一、熔炼过程的化学反应
1、热分解反应
（1）、高价硫化物的热分解
FeS
2= FeS + 1/2 S
2
反应573K开始，833K激烈进行。
2CuFe S
2= Cu
2
S + 2FeS +1/2 S
2
反应823K开始分解。
2CuS = Cu
2S + 1/2S
2
反应673K开始，873K激烈进行。
上述反应分解所得的Cu
2
S、FeS高温下稳定，不再分解。（2）、高价氧化物的分解
2CuO = Cu
2O + 1/2O
2
在1378K、Po
2=101.3kPa下，反应向右进行。分解得到的Cu
2
O
在熔炼温度下，Po
2
值小于空气中的分压，即1573~1773K、
Po
2
=21kPa时是比较稳定的化合物。
3Fe
2O
3
= 2Fe
3
O
4
+ 1/2 O
2
此反应在1653K、Po
2=21kPa时分解生成稳定的Fe
3
O
4
。
（3）、碳酸盐的分解
CaCO
3= CaO + CO
2
在1138K、101.3kPa时进行。
MgCO
3= MgO + CO
2
在913K、101.3kPa时进行。
以上分解反应产物是Cu
2S 、FeS、Cu
2
O、Fe
3
O
4
、Fe
2
O
3
、CaO、
MgO等。
2、氧化反应
精矿或焙砂的熔炼师在氧化气氛中进行。虽然方法不同，氧化气氛有强弱之别，但都能使Fe、Cu的硫化物被氧化。（1）、高价硫化物的氧化
2CuFeS
2+ 5/2O
2
= Cu
2
S + FeS + FeO + 2SO
2
788~823K进行。
2CuS + O
2= Cu
2
S + SO
2
FeS
2+ 5/2O
2
= FeO + 2SO
2
（2）、低价硫化物的氧化
FeS + 3/2O
2=FeO + SO
2
3 FeS + 5 O
2= Fe
3
O
4
+ 3SO
2
ZnS + 3/2O
2= ZnO + SO
2
PbS + 3/2O
2= PbO + SO
2
Cu
2S + 3/2O
2
= Cu
2
O + SO
2
熔炼过程中，低价硫化物的氧化可使FeS氧化成FeO。当Po
2
气氛较强时，可生成Fe
3O
4
。
上述反应中，硫化物反应的顺序是FeS、ZnS、PbS、Cu
2
S。
炉料中主要成分是FeS和Cu
2S，故FeS优先氧化，Cu
2
S后氧化，
这是冰铜熔炼的基础。
3、交互反应
热分解和氧化反应生成的FeS、Cu
2S、FeO、Fe
3
O
4
、Cu
2
O、ZnO
等以及炉料中的SiO
2
由于相互接触，将进行相互反应。
①、Cu
2
O-FeS反应
高温下，由Cu对硫的亲和力大于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故能产生如下反应
Cu
2O + FeS = Cu
2
S + FeO
此反应是冰铜熔炼的基础。1573K、Kp=7300时，反应进行非常彻底。
②、Cu
2S-Cu
2
O反应
2Cu
2O + Cu
2
S = 6Cu + SO
2
熔炼温度下，反应易进行，此反应是冰铜中有金属铜的原因。当
FeS含量高时，首先将Cu
2O硫化为Cu
2
S，故冰铜品位不高时，
Cu不可能存在。
4、铁的氧化物与脉石的造渣反应
2FeO + SiO
2= 2FeO·SiO
2
3Fe
3O
4
+ FeS + 5 SiO
2
= 5(2FeO·SiO
2
) + SO
2
5、燃料的燃烧反应
C + O
2= CO
2
2H
2+ O
2
= 2HO
2
CH
4+ 2O
2
= 2HO
2
+ CO
2
硫化物氧化和造渣反应时放热反应，如能和好利用这些热量，可降低熔炼过程燃料的消耗，甚至实现自热熔炼。
上述反应生成了FeS、Cu
2S、FeO、Fe
3
O
4
及少量Cu、Cu
2
O
等。氧化物与熔剂中的SiO
2、CaO、Al
2
O
3
作用生成炉渣，全部
硫化物形成冰铜。
液态冰铜遇水爆炸
Cu
2S + 2HO
2
= 2Cu + 2H
2
+ SO
2
FeS + HO
2
= FeO + H
2
S
3FeS + 4HO
2= Fe
3
O
4
+ 3H
2
S + H
2
上述反应产生的H
2、H
2
S气体与空气中的氧气反应引起爆
炸，反应如下
2 H
2S + 3 O
2
= 2HO
2
(g)+ 2 SO
2
2 H
2
+ O2= 2HO
2
(g)
二、Fe
3O
4
在熔炼过程中的行为：
熔炼过程中生成的Fe
3O
4
分配于炉渣和冰铜中。在较高氧位
和较低温度下，固体Fe
3O
4
便会从炉渣中析出，生成难熔结垢物，
使转炉口和闪速炉上升烟道结疤，炉渣粘度增大，熔点升高，渣含铜升高等。
Fe
3O
4
于MeS间的反应如下：
3Fe
3
O
4
+ FeS = 10FeO + SO2（a）
2 Fe
3
O
4
+ Cu
2
S = 6FeO + 2Cu + SO2（b）
3Fe
3
O
4
+ ZnS = 9FeO + ZnO + SO2（c）
反应的△G°和Kp与温度关系值见下表：
表Fe
3O
4
-MeS系反应的△G°和Kp值
可见，Fe
3O
4
与MeS之间的反应在熔炼温度计1573—1673K
下基本不能进行，当温度高于1673K时才能进行。
上述反应表明，只有降低FeO活度及SO2分压，Fe
3O
4
才可
能被还原造渣。而FeO的活度一般靠加入SiO2来调整。当有SiO2存在时，一方面降低了体系反应的温度并增大Kp值，另一
方面SiO2与FeO造渣，从而减小FeO的活度，促进Fe
3O
4
分解。
反应如下：
3 Fe
3O
4
+ FeS + 5 SiO2= 5（2FeO. SiO2）+ SO2
当有SiO2存在时，Fe
3O
4
-FeS系反应的△G°和Kp值见表：
表SiO2存在时Fe
3O
4
-FeS系反应的△G°和Kp值
可见，SiO2存在使Fe
3O
4
-FeS系反应变得容易，反应进行的
温度由1673K降至1373K；随温度升高，反应平衡常数Kp增值最大。
Fe
3O
4
熔点为1800K，当有较多Fe
3
O
4
存在时，将分配于炉渣
和冰铜中，促使炉渣熔点升高，密度增大，恶化了渣和冰铜的分
离。熔炼过程中Fe
3O
4
的生成不可避免。因此，应采取必要措施
促使已生成的Fe
3O
4
分解。
影响Fe
3O
4
还原的因素如下：
1、炉渣成分即αFeO
冰铜熔炼的炉渣主要由FeO- SiO2二元系组成，αFeO随SiO2含量的增大而减小，如要保持αFeO有较低值，一般SiO2含量控制在35%—40%范围内。
2、冰铜品位即αFeS
FeS的存在时氧化熔炼中Fe
3O
4
分解的必要条件。冰铜以
Cu
2
S- FeS为主熔体，降低冰铜品位，将提高FeS含量，也就增大αFeS值。
3、温度
Fe
3O
4
- FeS系反应是吸热反应，升高温度有利于Fe
3
O
4
的分
解。
4、气氛即P SO2
Fe
3O
4
- FeS系反应产生SiO2，降低炉气中P SO2有利于
Fe
3O
4
的分解。
熔炼过程中保持低的αFeO值、高的αFeS值、适当的温度和
低的P SO2课消除或减轻Fe
3O
4
的影响。
三．熔炼过程中杂质的行为
冰铜熔炼所用炉料中除了铜、铁和硫以外，伴生的其他元素有钴、铅、锌、砷、锑、硒、碲、金、银及铂族元素等。冰铜是贵金属的良好捕集剂，熔炼过程中贵金属均富集在其中，最后从电解精炼阳极泥中回收。其他元素在熔炼过程中不同程度地或者
被氧化进人气相，或者以氧化物形态进人炉渣。炉渣汇集了FeS 优先氧化得到的FeO 、精矿和熔剂中的SiO2、Al2O3、CaO以及少量杂质元素。易挥发的杂质或其氧化物富集到烟尘中，然后从中回收。
二、冰铜的形成与性质
高温下，炉料受热后形成低价稳定的化合物，随之形成低熔点共晶组分熔化析出，即形成初冰铜和初渣。其最终成分的形成是在熔池中完成．
炉料经化学反应后形成硫化物和氧化物。通常硫化物的熔点低于氧化物，且接近共晶成分硫化物熔点较低，将优先熔化。硫化物、氧化物及其共晶组分熔点见表2-1：
表2-1 硫化物、氧化物及其共晶组分的熔点
从表2-1可看出，单独硫化物的熔点高于共晶组分。当熔炼温度升至1273K 时，共晶物熔化，继续受热升高温度，溶解了其他硫化物，成分不断变化而流人熔池。
S- FeS 由于FeS在高温下能与许多金属硫化物形成冰铜，由Cu
2
二元系相图可知，在熔炼温度1473K下，其均为液相，并完全
S- FeS二元系相图如图2-1所示。
互溶形成均质溶液。Cu
2
图2-2是FeS与硫化物形成共熔体的重叠液相线。FeS-MeS
S和共熔的特性就是形成冰铜的依据。液态冰铜可看做是Cu
2 FeS的均匀溶液。
感应电炉熔炼工安全操作规程通用范本
内部编号：AN-QP-HT802 版本/ 修改状态：01 / 00 The Procedures Or Steps Formulated T o Ensure The Safe And Effective Operation Of Daily Production, Which Must Be Followed By Relevant Personnel When Operating Equipment Or Handling Business, Are Usually Systematic Documents, Which Are The Operation Specifications Of Operators. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 感应电炉熔炼工安全操作规程通用范 本
感应电炉熔炼工安全操作规程通用范本 使用指引：本操作规程文件可用于保证本部门的日常生产、工作能够安全、稳定、有效运转而制定的，相关人员在操作设备或办理业务时必须遵循的程序或步骤，通常为系统性的文件，是操作人员的操作规范。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 1．检查炉体冷却系统、电气控制装置、感应器铜管、机械传动装置和吊运设备，确认完好、正常。 2．炉瞠熔损超过规定时，应及时修补，方能开炉。 3．检查熔炼所使用的工具，确保齐备、干燥。 4．检查各种金属材料，其品种、块度、水分和清洁度要符合规定，严禁混入密封盒子，箱子和管子之类物件及易爆品，熔化过程中，不准加潮湿炉料。 5．认真烘干炉体和铁水包。
闪速熔炼炉炉前岗位安全操作规程标准范本
操作规程编号：LX-FS-A91302 闪速熔炼炉炉前岗位安全操作规程 标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
闪速熔炼炉炉前岗位安全操作规程 标准范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1排渣和排铜的准备 a.排铜、排渣时，穿好隔热服、工作鞋，戴好防护面罩，厚布手套。 b.加强标准化点检，按要求检测两炉的液面和铜、渣温度，并作记录。 c.加强铜、渣流槽和水套的冷却水的确认工作，以避免冰铜与水接触发生爆炸。 d. .排铜、排渣前要仔细检查铜、渣流槽和水套的损伤程度,不符合规定的禁止使用并更换。 e.严禁用大锤、钢钎等工具重击铜槽和水套表
面。 f. .排铜、排渣前要仔细检查连接软管有无破损和接口不严密的状况，不符合规定的禁止使用并更换。 2闪速熔炼炉排铜操作 a.检查水淬水压、流量正常，粒化系统正常运行，事故水和仪表阀5处于应急状态。 b.检查流槽盖板密封完好，流槽保持干燥，流槽环集系统运行正常。 c.将选择的排冰铜口周围清理干净，稍开氧气阀（≤0.2MPa）。 d.一人开氧，一人烧口。开启氧气时，要缓慢平稳，并严禁戴有油污的手套；烧口时，吹氧管要缓慢水平推进；冰铜流出后，迅速关闭氧气阀，拔出吹氧管。
浅谈冲天炉和电炉熔炼
浅谈冲天炉和电炉熔炼 About Smelting with Cupola and Electric Furnace 铸造作为传统的成型工艺，近年来在造型、制芯、砂处理、熔化等方面得到不断的改进，由于熔化工艺关系到铸件材质、浇注成型率、运行成本等方面，特别是全球关注环境保护的今天，选用什么样的熔化设备，显得越来越重要了，为此，在新建铸造项目的可行性研究报告中，往往要对熔化设备的选用加以论证，但冲天炉和电炉熔炼那种方式更好，历来是大家争论的焦点，在此，笔者不敢妄加定论，但两种熔炼方法生产的铸件，在材料的品质、加工性能、抗冲击性和韧性方面确实略有差异，国内外两种熔炼方式都有。 1.与电炉相比，冲天炉熔炼的特点 ●可连续出铁液； ●适合于各种批量和规模的生产需要； ●设备费用低； ●占地面积少； ●铁液通过高温焦炭层时，有净化作用，可提供优质的铁液； ●铁液品质稳定，特别是对高牌号的铸件； ●熔炼过程排放大量的灰尘和废气，如果处理不好，易造成环境污染； ●铁液吸收焦炭中的硫，对生产球墨铸铁不利； ●铁液的化学成分和温度波动较大，且供应量不易改变； ●货物运输量较大。 2.投资比较 表1是国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较。 表1国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较 ％，但是其占地面积及土建工程费用则要高出30％左右。 3.运行成本分析 以年产3万t铸铁件的某专业铸造厂为例，按两班制作业，计算依据如下： 冲天炉焦铁比为1：7，焦炭价为1800元/t； 石灰石占焦炭比例30％，石灰石80元/t； 脱硫剂占铁液含量2％，脱硫剂800元/t； 冲天炉熔化时铁损3％，生铁价2000元/t； 双联熔炼时，每吨铁液升温100℃，保温至浇注
冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程以及其他吹炼工艺
3、简述冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程，并举出两种现今工业上采用的其他吹炼工艺，进行简单介绍。（附参考文献） 3.1冰铜吹炼实质 冰铜是Cu-Fe-S体系，主要成分是Cu2S和FeS，此外，还有少量的PbS、ZnS、Ni3S2、Fe3O4等。 吹炼的目的：通过氧化除去冰铜中的Fe和S以及部分其他有害杂质，从而将冰铜转变成粗铜。 吹炼是周期性作业：造渣期——FeS强烈氧化生成FeO，并放出SO2气体，冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）；造铜期——Cu2S氧化成CuO，并与为氧化的Cu2S反应生成金属Cu和SO2。 1.造渣反应 这个阶段将冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）。 首先将FeS氧化造渣并放出大量热 2FeS+3O2→2FeO+2SO2 2FeO+SiO2→2FeO·SiO2 FeO还会被氧化成Fe3O4进而造渣： 6FeO+O2→2Fe3O4 3Fe3O4+FeS+5SiO2→5(2FeO·SiO2)+SO2 2.造铜反应 造渣反应阶段除渣后，得到白冰铜，进一步吹炼得到粗铜： 2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2 Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2 经冰铜转炉吹炼得到的粗铜还含有其它的少量杂质元素，如Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、S、Au、Ag等，因此，需进一步进行火法精炼，制成阳极铜以便电解。 3.2转炉吹炼 在转炉铜锍吹炼过程中，当熔体中FeS氧化造渣被除去后，炉内仅剩Cu2S(即白冰铜)，Cu2S继续吹炼氧化生成Cu2O，Cu2O再与未被氧化的Cu2S发生交互反应获得金属铜。 转炉吹炼中造渣期是分批将铜锍注入转炉中，逐渐富集从而获得足够数量的白铜锍（Cu2S）。在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入第一批铜锍，一般到风口浸入液面下200mm左右为宜。然后旋转炉体到吹风位置，边旋转边吹风，数分钟后加入石英溶剂。当温度升高至1200-1250℃时，把炉子转到停风位置，
铸造部电炉熔炼操作规程
铸造部电炉熔炼操作规程 一、电炉熔炼操作规程 1、主题内容与适用范围： 本标准适用于本公司1T电炉的熔炼过程，规定了1T电炉熔炼过程所应遵守的工艺规范。 2、电炉的熔炼： 2、1熔炼前的检查工作： 2、1、1检查感应线圈、电容器、电源柜冷却水水压是否正常，出水是否畅通； 2、1、2检查水压表指示和报警传输线是否畅通，电炉倾转机构运行是否正常；检查各个螺栓紧固点的螺栓是否松动，保证螺栓在紧固状态； 2、1、3检查炉底、炉衬侵蚀情况，是否有裂纹。如有异常情况，应根据实际情况作相应处理。 2、1、4检查电炉地坑是否积水，如有应及时清理，铺一层干砂，以免发生喷溅事故。 2、1、5熔炼前应清理修补炉口，炉嘴，保证炉嘴光滑，出铁顺畅。 2、2熔炼： 2、2、1打结后的新炉衬，第一炉应满炉熔炼，以利炉衬整体结构烧结良好。 2、2、2熔炼时，仔细审核料单，严格按照料单要求和重量加料；以500kg废钢料单为例：加料顺序为： 2.2.2.1加入50kg铁屑（QT）后加入200kg回炉料（QT）,待上述材料全部熔化结束废钢开始熔化时，加入5kg增碳剂； 2.2.2.2第一批次废钢（大约80kg）和增碳剂熔化结束，第二批次废钢（大约80kg）开始熔化时，加入5kg增碳剂；依次进行，直到将500kg废钢和30kg增碳剂全部加完； 2.2.2.3加入余下的250kg回炉料;待回炉料、废钢、增碳剂熔化完全（铁液温度大约在
1350℃）时，取样，进行炉前快速分析；按照分析结果，加入增碳剂和其他辅料。 2.2.2.4按照熔炼要求，当补加的合金料全部熔化，铁水温度达到工艺要求（小规格球铁件出炉温度控制在1530℃—1560℃；大规格球铁件出炉温度控制在1500℃—1530℃）时，要取原铁水试块；取样后及时出炉； 2.2.2.5第一炉铁水温度必须达到1580℃，烫包回炉后温度升至前面规定要求后出炉; 2、2、3 球化剂（上面举例为12.5kg）准确称量后，加入球化包堤坝内侧（摊匀），硅粒(上面举例为6kg）均匀的覆盖在球化剂上面，再加珍珠岩均匀覆盖（一茶缸，约1.5kg）;在堤坝上加入脱硫用碱面1kg,碱面上放10kg硅钢片 2、2、4在加铁料时，不准炉料猛力撞击炉壁、炉底，以防炉衬受损。 2、2、5炉内严禁加入密封管头、密封件，以防爆炸；生锈、潮湿的回炉料、生铁应在预热后加入，以防止铁水爆溅。 2、2、6在熔炼过程中，应经常把粘附在炉口的熔渣铲扒干净，以便下次熔炼。 2、2、7熔炼工要及时的与炉前工、浇注工取得联系，要他们及时做好出炉浇注的准备工作，保证铁水温度达到工艺要求时及时出炉。尽量减少高温铁水在炉内的停留时间。浇注结束，将铁水球化包旋转，包口朝下平放在地面上，将包口四周用砂盖严实； 2、2、8熔炼工要按工艺要求，做好电炉熔炼记录单/磅料单/用电记录表的记录与转交、保存工作。 2、2、9熔炼结束，将电炉炉体口用专用盖板盖严（四周用砂密封好）；清理熔炼场地，检查冷却循环水的运行状况，一切正常后，结束本炉次的熔炼； 3、炉衬修补及拆炉： 3、1为了保证炉子的安全工作和提高炉子寿命，炉衬在使用一定时间后要进行适当的修补。 3、2炉衬局部发生损坏或产生较大裂纹时，可将损坏处炉衬表面轻轻剥掉。形成燕尾状的凹坑，然后填补加入适量水玻璃的炉衬石英砂混合料修补。 3、3炉底侵蚀较大或局部较深时，待炉子冷至室温时用干料补打结实，起炉熔炼时先用低功率后用高功率熔炼来烧结炉底；
闪速熔炼炉工艺培训
闪速熔炼炉工艺培训 祥光铜业潘如春 1、铜精矿的成分 自然界的铜主要以硫化矿和氧化矿形式存在,特别是硫化矿分布最广。硫化矿采用火法冶炼进行处理，氧化矿用湿法进行处理。我们处理的铜精矿均为硫化矿， 铜精矿一般由黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、硫铁矿（FeS2）等其中两种或两种以上混合而成，并含有一定的脉石成分（SiO2、Al2O3、CaO、MgO等）及金属的氧化物如氧化镁，氧化铝等。熔炼炉入炉物料主要为硫化物和较少的氧化物。硫化物组成成分有：CuFeS2、CuS、Cu2S、FeS2、FeS、ZnS、PbS、NiS等。氧化物有：SiO2、Al2O3、CaO和MgO 等以及Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、NiO、MeO·Fe2O3。 闪速炉对原料要求较高，对物料的粒度、水份都有很高的要求。闪速炉实现的是自热反应，在冶炼过程中不需要外部供热（或需要很少的热量），所有对混合精矿的化学成分也有要求，对铜精矿的含铜和S/Cu有一定要求，过高的S/Cu造成反应热量多，过低的S/Cu造成反应热量低（烟灰和吹炼炉渣等冷料处理不掉）。 2、FSF配料计算 按车间配料单（《配料计划变更指令书》）在熔炼计算机数模中，设定铜精矿、FCF渣、渣精矿等配料比例，然后计算出所需要的石英沙配比，从而得到入炉混合精矿的成分。 根据石英沙比例，我们可以保证反应得出的渣型合理。 配料计算得到的混合精矿成分是FSF炉况控制的基础。 配料的准确性非常重要，将直接关系到炉况控制的精确性。 3、熔炼反应过程 1）高价硫化物的热分解
熔炼未经焙烧或烧结处理的生精矿或干精矿时，炉料中含有较多的高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解成低价化合物，主要反应有： 2FeS2(s)→2FeS(s)+S2(g) (2-1) 300℃开始，560℃激烈进行： 2CuFeS2(s)→Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2(2-2) 550 ℃开始： 2CuS(s)＝Cu2S(s)+1/2S2(2-3) 400 ℃开始，600 ℃激烈反应。 2）硫化物氧化 在现代强化熔炼炉中，炉料往往很快地就进入高温强氧化气氛中，所以高价硫化物除发生离解反应同时，还被直接氧化。主要的氧化反应有： 高价硫化物的直接氧化 2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2(2-7 ) 2FeS2+11/2O2= Fe2O3+4SO2(2-8 ) 3FeS2+8O2= Fe3O4+6SO2(2-9 ) 2CuS+O2=Cu2S+SO2(2-10) 低价的化合物的氧化反应 2FeS(l)+3O2(g) = 2FeO(g)+2SO2 (g) (2-11) 10Fe2O3(s)+FeS(l) = 7Fe3O4 (s)+SO2 (g) (2-12) 2Cu2S(l)+3O2 (g) = 2Cu2O(l)+2SO2 (g) (2-13) Cu2O(l)+FeS(l)= Cu2S+FeO 其它有色金属硫化物（NiS、PbS、ZnS等）也会被氧化成相应的氧化物。 在强氧化气氛下，还会发生下列反应时，Fe3O4生成量较多。Fe3O4容易在炉壁形成挂渣，在炉底析出形成炉底粘结，对炉体耐火材料起保护作用。 3FeO(l)+1/2O2 = Fe3O4 (S) (2-14) 3）沉淀池造渣反应 2FeO(l) + SiO2 =2Fe O·SiO2 (2-15) 炉渣是以2FeO·SiO2(铁橄榄石）为主的氧化物熔体。 铜锍与炉渣互不相溶，且密度各异从而分离。 在氧化气氛的造锍熔炼中，只能依靠与FeS的作用来还原，即： 3 Fe3O 4 (s)+[FeS] = 10(FeO)+SO2 (g) ΔGo=761329－455千焦(2-16) 式中（）为渣相，[ ]为冰铜相。反应要在1400℃以上才能向右进行，而且Kp值很小。 铁硫化物生成Fe3O4的趋势是不可避免的，只是随炉型，程度不同。在强氧势及良好的气固接触经过氧化反应，炉料中铁的一部分形成Fe3O4，纯Fe3O4的
冲天炉熔炼工艺基础
冲天炉熔炼工艺基础 1、冲天炉熔炼基本原理 （1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带： A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽.二氧化碳浓度达到最大值的区域。 B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO]浓度基本不变的区域.从风口引入的风容易趋向炉壁.形成炉壁效应.形成一个下凹的氧化带和还原带.对熔化造成不利影响。 ①不易形成一个集中的高温区.不利于铁水过热； ②加速了炉壁的侵蚀； ③铁料熔化不均匀.铁液不易稳定下降,影响化学成分。 解决方法： ①采用较大焦炭块度.使风均匀送入； ②采用插入式风嘴； ③采用曲线炉膛； ④采用中央送风系统； ⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗.送风量要与焦炭损耗相适应。 根据炉气、炉料、铁水浓度和温度.炉身分为4个区域： （1）预热区：从加料口下沿.炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区.下面的炉气温度可达1200℃—1300℃.预热带的上部炉气温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度不高.炉气黑度和辐射空间较小.炉气在料层内流速较大.炉料与炉气之间的热交换以对流为主.炉料在预热区内停留时间较长.一般为30分钟左右.预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。 （2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区.在实际熔炼过程中.底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度.熔化区内的热交换方式仍以对流为主.在实际熔炼过程中.熔化区不是一个平面区带.而是一个中心下凹的曲面.从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直.熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定.也受焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响.这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化.造成熔化区高度波动（影响出铁温度）.当焦铁比一定.熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高.从而扩大了过热区.提高了铁水温度.但是批料层不宜过薄.否则易混料使加料操作不便。 （3）过热区：从铁液熔化以后.铁水下滴过程中.与高温炉气和炽热的焦炭相接触.温度进一步提高.此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭与铁水接触传导传热为主.焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧.经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30秒.而在这一区间内铁水却要提高350℃左右.比预热区大了24倍左右.其传热强度为11KJ/Kg.s.达到这样高的传热强度.
冲天炉生产工艺技术大全
生产工艺技术大全 1.风口排距改进的大排距冲天炉 2.冲天炉高增碳强还原溶化铸铁工艺 3.分装再燃式冲天炉 4.一种具有开边式炉膛的冲天炉 5.温差式供风冲天炉 6.一种电渣精炼冲天炉铸造铁水工艺 7.向竖炉和冲天炉送进添加剂的方法和装置 8.内插风管式冲天炉 9.一种局部石灰石炉衬碱性冲天炉 10.冲天炉内衬耐高温材料 11.冲天炉除尘方法及其装置 12.冲天炉烟气的净化方法及其装置 13.冲天炉消烟除尘装置 14. 炉气余热回收热风水冷净化冲天炉 15. 一种用于冲天炉的热风炉胆 16.冲天炉消烟除尘装置 17.熔化钢铁屑的新型冲天炉 18.冲天炉加稀土氧化渣的方法 19.转换风口脉动鼓风冲天炉 20.熔化钢铁屑的新型冲天炉 21.干湿二级冲天炉炉帽旋流除尘器 22.冲天炉炉帽旋流除尘器 23.一种化铁炉（冲天炉）脱硫工艺 24.带冲天炉型加料预热炉的熔炼装置 25.利用冲天炉余热的热处理炉 26.利用冲天炉余热的烘干设备 27.冲天炉 28.冲天炉除尘器 29.高风位热旋风过热型冲天炉 30. 冲天炉用除尘换热装置 31. 冲天炉的高温热风炉胆 32.内密筋式冲天炉小热风胆 33.反吹式冲天炉除尘器 34.无烟筒温差式供风冲天炉 35.冲天炉熔炼用铸铁屑压块的生产方法 36.双炉胆高温热风大双冲天炉 37.冲天炉空气预热分离器 38.无烟筒温差式供风冲天炉 39.冲天炉膨胀补偿器 40.冲天炉换热器 41.自热高温供风冲天炉 42.节能冲天炉
43.冲天炉废气的净化除尘器 44.钢屑还原铸铁冲天炉 45.水冷无炉衬冲天炉 46.封闭叠加式热风冲天炉 47.冲天炉用含铁氧化物球团及其制取工艺 48.全风套薄炉衬猪嘴形进风口冲天炉 49.冲天炉、炼铁炉中的废气循环燃烧法 50.用于在高炉或冲天炉中获取金属的方法 51.冲天炉热风炉胆 52. 酸性炉衬冲天炉动态平衡增熔方法 53.冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺 54.修补冲天炉风带炉衬的胎模 55.一种冲天炉除尘设备 56.冲天炉炉前纯碱连续脱硫及熔渣粒化装置 57.余热渐开式偏心均衡供风冲天炉 58.水冷式冲天炉 59.高温节能冲天炉 60.简外热水冷冲天炉 61.冲天炉用卧式换热除尘装置 62.多功能冲天炉 63.热风冲天炉 64.冲天炉热风装置 65.冲天炉、感应电炉炉体衬套 66.冲天炉结构改进及废气回收节能装置 67.冲天炉空气冷却装置 68.外热风冲天炉及烟尘净化工艺装备 69. 喷淋式水冷风口冲天炉 70.冲天炉用水冷供风管 71.直燃式热风冲天炉 72.无烟筒温差式供风冲天炉 73.冲天炉型高效蜂窝煤炉及炉身套群 74.直燃式热风冲天炉 75.冲天炉炉顶装置 76.冲天炉炉缸升降器 77.无渣棉的冲天炉 78.冲天炉空气内冷却装置 79.冲天炉用耐火材料 80.冲天炉熔炼铸铁屑生产球墨铸铁件及灰铸铁件的工艺 81.冲天炉外水冷装置 82.冲天炉分渣器 83.前炉返热式冲天炉 84.热强供风大双冲天炉 85.一种外热风冲天炉 86.冲天炉热交换器
闪速熔炼炉泡沫渣的成因和预防措施(1)(2)
闪速熔炼炉泡沫渣的成因和预防措施 刘富全 中铝东南铜业有限公司熔炼厂，福建宁德 352100 摘要：分析了闪速熔炼炉泡沫渣发生的成因 ,同时提介绍出了泡沫渣预防和处理措施 关键词：闪速熔炼；炉温；渣型；泡沫渣 前言 目前国内铜冶炼工艺比较先进的“双闪”技术，即“闪速熔炼”、“闪速吹炼”冶炼工艺，在中国已有四座双闪铜冶炼厂。某厂设计能力为年产阴极铜400kt/a，硫酸1460 kt/a。该厂从建成至投产生产过程中不断设备改进与技术革新，于建成当年产出第一块阳极铜板。在试生产过程中熔炼炉因停炉后复产发生泡沫渣工艺事故 ,现就其原因作一简要分析 ,并提出预防和处理措施。 1 工艺简介 闪速熔炼是铜冶炼“双闪”炼铜的熔炼工艺，主要功能是处理铜精矿、烟尘、吹炼渣、渣选精矿、石英砂的混合物料，炉料在反应塔内与富氧空气完成氧化脱硫反应及造渣、造冰铜反应，生成的冰铜经冰铜风淬系统风淬后及冰铜磨研磨干燥后送闪速吹炼系统吹炼，熔炼渣经缓冷后进入渣选系统。烟气经过余热锅炉、电收尘净化后和吹炼炉烟气混合后送制酸厂制酸。 2 产生泡沫渣的情况 泡沫渣发生在闪速熔炼炉停炉保温再次投料复产时段。在停炉保温期间，通过采取增加柴油辅助升温，在闪速熔炼炉靠近反应塔侧形成明显的停炉前的生料堆，逐渐熔化反应。停炉保温期间，多次尝试进行熔体排放，由于铜渣分离不清和炉内熔体粘度较大，熔体下部温度较低等原因，排放困难，熔体排出效果不明显。 闪速熔炼炉停炉保温反应塔侧检尺炉内熔体总液面高640mm。发生泡沫渣前两小时炉内液面异常增高，测得反应塔侧熔体液面高740mm。熔炼炉再次投料生产，炉内产生泡沫渣从燃烧器口、观察孔逸出。现场取样泡沫渣较轻，渣面凹凸不平，渣内部有许多的气孔。 3 泡沫渣的成因
铜闪速熔炼过程参数预测模型
１引言 生产实践表明，在铜闪速熔炼过程中，当闪速炉处理料量不变时，闪速炉产出的冰铜温度、冰铜品位及渣中铁硅比是闪速熔炼过程的综合判断指标，也是对闪速炉的操作参数（即热风、氧气量）进行调控的重要依据。目前，由于对这三大参数的检测只能放在出冰铜时进行人工测量，而冰铜每隔一段时间才从冰铜口放出，这样测得的数据将滞后熔炼过程１ｈ以上，再加上人为因素的影响，使得测量得到的三大参数难以及时起到修正操作参数的作用。此外，由于对冰铜温度的检测是使用消耗式热电偶在炉前冰铜口处测得［１］，这种一次性热电偶测温存在不可重复性，测量成本较高。因此，研究开发闪速熔炼过程模型，用三大参数的预测值代替其实测值来指导闪速炉的反 馈控制，将极大提高对熔炼过程操作参数调控的实时性，从而可以优化操作参数，进而提高生产过程的稳定性。 目前，闪速炉计算机在线控制多采用基于物料平衡和热平衡的机理模型来模拟熔炼过程［２］。与其它方法建立的模型相比，机理模型的可解释性强、外推性能好。但是机理模型的建立通常是基于一定假设条件的，而这些假设条件与实际情况存在一定差距，难以保证机理模型的精确性。 而对于机理模型不清楚的对象，可以采用基于数据驱动的建模方法建立过程模型。其中，模糊神经网络（ＦＮＮ） 由于具有很强的容错能力，在处理和解决问题时不需要对象的精确数学模型，ＦＮＮ通过其结构的可变性，逐步适应外部环境的各种因素的作用，因此在解决具有高度非线性和严重不确定性的复杂系统控制方面具有巨大潜力。 收稿日期：２００７－０９－２８ ※本项目获２００４年国家发改委高技术产业化专项资助， 资助文号：发改高技［２００４］２０８０号。作者简介：顾毅（１９６２—） ，男，广西人，高级工程师，主要从事工业自动化设计与研究工作。铜闪速熔炼过程参数预测模型 顾毅１，颜青君２ （１．南昌有色冶金设计研究院，江西南昌３３０００２；２．中南大学信息科学与工程学院， 湖南长沙４１００８３）〔 摘要〕针对铜闪速炉的冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的预测问题，提出了一个基于模糊神经网络 的预测模型。仿真结果表明，该模型的预测精度较高，可以较准确地反映冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的变化趋势，为生产操作提供有益的指导。 〔 关键词〕闪速炉；预测模型；模糊神经网络中图分类号：ＴＦ８０１．３，ＴＰ１５文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－４３４５（２００７）０６－００１３－０３ ＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＭｏｄｅｌｏｆｔｈｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＣｏｐｐｅｒＦｌａｓｈＳｍｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ ＧＵＹｉ１，ＹＡＮＱｉｎｇ－ｊｕｎ２ （１．ＮａｎｃｈａｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ３３０００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００８３，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｍａｔｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍａｔｔｅｇｒａｄｅ，ａｎｄｒａｔｉｏｏｆＦｅｔｏＳｉＯ２ｉｎｓｌａｇｆｒｏｍｃｏｐｐｅｒｆｌａｓｈｓｍｅｌｔｅｒ，ａｎｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ， ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ．Ｓｏｔｈｉｓｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｅｘａｃｔｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｓｏｆｔｈｅｍａｔｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍａｔｔｅｇｒａｄｅ，ａｎｄｒａｔｉｏｏｆＦｅｔｏＳｉＯ２ｉｎｓｌａｇ，ａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓａｇｕｉｄｅｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＣｏｐｐｅｒｆｌａｓｈｓｍｅｌｔｅｒ；ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌ；ｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ 有色冶金设计与研究 第２８卷２００７年第６期 １２月
感应电炉熔炼安全操作规程(标准版)
The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 感应电炉熔炼安全操作规程(标 准版)
感应电炉熔炼安全操作规程(标准版)导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 1.操作者须经培训，懂设备的结构、原理和性能，懂熔炼工艺，会操作，经安全教育，考试及格。 2.操作者需穿隔热工作服，穿工作鞋，戴隔热手套，防护眼镜。 3.开炉前应认真检查，确保符合以下要求： 1）炉体及耐火衬里完好。 2）电气控制系统完好，感应器完好，电压正常。 3）冷却水压力正常，流量正常，无泄漏，水质良好，水温不高于规定值。 4）安全防护装置齐全可靠，接地完好。 5）工具齐全，完好，干燥。 6）现场整洁，道路畅通，无易燃易爆品。 7）需熔炼的材料质量合格，块度，水分，清洁度符合要求，无夹杂密封盒及易燃易爆物品。 8）现场须有良好的、通风降温设施。
4.多人操作必须由领班者统一指挥，各操作人员应认真做好本职工作，并注意协调一致。按规定程序开炉，按熔炼金属品种的工艺进行熔炼，确保安全和产品质量。操作人员应防止触电、烫伤和物体砸伤。 5.最高熔炼温度和熔炼量不许超过炉的规定值，在熔炼过程中，如有发现漏炉，应立即停电，停止熔炼。 6.熔炼过程中如发生短时停电，应做好保温；如停电较长时间，应将炉内熔化的金属倒出。 7.铁水包应经预热，将炉内熔化好的金属排至铁水包内时，操作人员应密切配合，防止飞溅、溢出等引发伤害。 8.熔炼工作结束，切断电源停炉，达到冷却要求后，再停冷却水。保养设备，整理工具并放回规定处，整理堆放好剩余铁块等物料，清扫整理现场。 9.修理炉及铁水包的耐火衬里，必须采用耐火度、强度等性能符合要求的耐火材料，严禁混入各种金属。修理施工必须保证质量。 10.定期清净冷却水系统，更换被污染的水，确保水质良好。如炉感应加热铜管内水垢较多，应及时清除，以保证冷却效果。 XX设计有限公司
电炉熔炼球墨铸铁元素控制方法
电炉熔炼球墨铸铁（灰铸铁）元素控制方法 公司生产球磨铁铸件执行标准按GB/T1348-2009标准执行，灰铸铁按GB/T9439-2010标准执行。 球墨铸铁根据企业三一技术协议要求提出化学元素成分如下： QT500-7 C%: ; Si%: ; Mn%： ; P%:≤ ; S%：≤ ; Mg：~ 根据三一技术要求，本公司对QT500-7牌号提出含量元素如下：C%：左右； Si%:左右； Mn%：≤； P%:≤ ; S%：≤ ; Mg：~ 碳当量%~%之间，炉前三角试片白口宽度控制在3~5mm之间。 对铁液元素如何控制，坩埚熔炼配料元素含量求下线. 1、碳元素 参阅有关资料和对电炉熔炼总结经验得出：C 元素烧损约5%左右，1kg增碳剂增C约为，吸收率在92%左右。 根据以上数据对原铁液里含C量进行调质，投入增碳剂。 2、Si元素 Si元素在坩埚熔炼时增Si量达14%左右,前包球化后Si元素烧损14%左右，为了控制在原铁液里不加硅铁调质，在配料时，保持含Si量在%左右，按增Si14%计算，原铁液里的Si含量应保持在%左右，球铁在球化之前原铁液含Si量保持%~%为宜，所以在坩埚内不加硅铁进行调质。铸件中Si含量要求在%左右，余下Si 含量在前包球化、
孕育处理加入，但前包总投Si含量不能<1%为宜。 3、Mn元素 新生铁、回炉料、废钢都含有Mn元素，在配料时按5%烧损计算。若Mn含量过低时，在铁液熔化完出铁水前进行投放，溶化后进行搅拌出锅。总之，Si和Mn在坩埚内调质都要在最后投放，以免过度烧损。 4、P元素 如果原铁液含P高，目前无办法来处理，只有从配料上来控制，少用新生铁，多用废钢来解决。 5、S元素 S元素在球墨铁铸件，应当控制在为好。若原材料含S高，必须加脱硫剂进行脱硫。但S含量和Mg元素有一定的关联，稀土镁合金主要是除S、脱氧。球化后看铁液含S量和Mg残留量，在元素允许的范围内，若S稍偏高，Mg残留量偏低，下包球化时，稀土镁合金适当加大投放量；若S元素含量偏低，Mg残留量偏高，可适当降低稀土镁合金的投放量（平时操作经验而定）。 一、本公司1T电炉熔炼时的原材料投入顺序在电炉操作规定上有明确规定，用的稀土镁合金、覆盖硅和孕育剂的块度大小对球化都有一定影响。稀土镁合金和覆盖硅的块度控制在10-25mm之间(厂家已提供)，孕育剂粒度1-3mm(厂家提供)，这样有利于球化，效果好，球化后铁水质量稳定。 注：电炉熔炼生产时，白口加大倾向应引起注意，有关资料提供
铜闪速熔炼过程操作模式的多类分类策略研究
铜闪速熔炼过程操作模式的多类分类策略研究 针对铜闪速熔炼操作模式易获取而标记困难的特点，文章利用支持向量机在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中特有的优势，构造了一种基于边缘交叉的支持向量机决策树模型，能有效的减小传统决策树方法出现的误差积累现象，提高铜闪速熔炼过程操作模式分类的准确度。 标签：操作模式；支持向量机；多类分类 引言 铜是重要的有色金属之一，在能源、航空、冶金、机械、石油、化工、电器、医疗卫生等工业部门中有着重要的应用。熔炼是提取铜、铅、锌、镍等有色金属的主要工艺方法，世界上85%的铜是通过熔炼工艺生产的，但我国铜熔炼工艺能耗比发达国家高出21.2%，有价金属随炉渣损失大。因此，研究研究铜闪速熔炼过程的操作参数优化，对于实现铜闪速熔炼过程的节能降耗、提高资源利用率以及充分发挥生产潜力、提高生产过程的技术经济指标，实现企业的可持续发展，都具有重大意义[1]。 铜闪速熔炼过程是一个复杂的物理化学变化过程，具有非线性、时变性、强耦合、大滞后等特点。Goto和Maruyama等[2-5]开发了符合热力学反应条件和物料平衡、热量平衡的操作参数优化模型。然而，由于数学模型是通过大量简化得到的，很难应用数学模型来实现操作参数的优化。无法完全依靠传统方法建立精确的物理模型进行管理监控。但在长期的运行过程中产生了大量反映其运行机理和运行状态的数据。由于实际需求和成本优化等因素考虑，如何利用这些海量数据来优化系统操作参数，提高产量已成为亟待解决的问题。文献[6]针对铜闪速熔炼过程的特点，充分利用在生产过程中长期积累的工业数据，提出了基于数据驱动的操作模式优化方法。文章在此基础上，针对铜闪速熔炼过程生产过程的特点，进行了铜闪速熔炼过程操作模式的分类策略研究，提出一种改进的多类支持向量机分类方法，并将其应用到铜闪速熔炼过程的操作模式分类。 1 铜闪速熔炼过程控制机理 铜闪速熔炼工艺机理为：将深度脱水的精矿粉末，在闪速炉喷嘴处与空气或氧气混合，然后从反应塔顶部喷入反应塔内并发生反应，形成熔融硫化物和氧化物的混合熔体，并下降到反应塔底部，在沉淀池中汇集并沉淀分离，最终形成冰铜与炉渣。闪速熔炼炉结构如图1所示。 图1 闪速熔炼结构图 铜闪速熔炼优化控制的基本思想是以铜闪速熔炼三大工艺指标的稳定优化运行为控制目标。精矿、造渣剂等混合物以规定的速率加入到闪速炉中，在这个速率上建立所有其他的控制。熔炼过程所需要的热消耗主要通过提高炉内富氧浓
真空感应炉熔炼工艺
真空感应炉熔炼工艺 真空感应熔炼（VIM）是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，具有熔炼室体积小，抽真空时间和熔炼周期短，便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分等特点。由于以上特点，现在已发展为特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产的重要工序之一。1、基本原理： 真空感应熔炼的两个基本原理应用是：感应加热和真空环境。 1.1 感应熔炼是除电弧炉以外较重要的一种电炉熔炼方法。与电弧炉相比，其特点有： （1）电磁感应加热。由于加热方式不同，感应炉没有电弧加热所必须的石墨电极，从而杜绝了电极增碳的可能，因而可以熔炼电弧炉很难熔炼的含碳量极低的钢和合金。 （2）熔池中存在一定强度的电磁搅拌，可促进钢水成分和温度均匀，钢中夹杂合并、长大和上浮。 （3）熔池比表面积小。优点是熔炼过程中容易控制气氛，无电弧及电弧下高温区，合金元素烧损少、吸气少，所以有利于成分控制、气体含量低和缩短熔炼时间；缺点是渣钢界面面积小，再加上熔渣不能被感应加热，渣温低，流动性差，反应力低，不利于渣钢界面冶金反应的进行，特别是脱硫、脱磷等，因而对原材料要求较为严格。（4）烟尘少对环境污染小。熔炼过程中基本无火焰，也无燃烧产物。 感应加热的原理： 感应加热原理主要依据两则电学基本定律： 一是法拉第电磁感应定律： E=B·L·v·si n∠(v·B) E:导体两端所感应的电势； B:磁感应强度； v:相对速度； ∠(v·B):磁感应强度的方向与速度方向之间的夹角。 当一座无芯感应炉的感应线圈有频率为f的交变电流时，则在感应圈所包围的空间和四周产生一个交变磁场，该交变磁场的极性、磁
冲天炉熔炼层焦比
) k )(g kg 层焦量（每批焦料量层铁焦比= 例如：铁焦比是10时，若已定每批铁料为400kg ，则层焦为40kg 。 层焦量：按照炉内焦炭层厚度来决定，其厚度以100～160mm 为宜。 层焦重量可用下式计算： Ahr W =焦 式中： W 焦—每批层焦量，kg ； A ——熔化带处炉膛断面积，m 2; r ——焦炭的堆积比重，400～500kg/m 3 例如：有一冲天炉直径为900mm ，层焦厚度去120mm ，则层焦量为: g W k 34.3445012.0)9.0(4 2=??= 焦 则每批层焦量为35kg. 底焦高度：1.7m π0.452 ×1.7×450=486kg 加500kg 焦炭。
风量：一般以每分钟送入炉内空气在标态下的立方米来计算，其单位为m3/min 。 )m min)/23路断面积（送风量（送风强度A m Q = 曲线炉膛的冲天炉，在计算送风强度时，一般按主风口处的炉断面积来计算，一般冲天炉的送风强度在90～150m 3/(min ·m 2 )。 例如： 一冲天炉，熔化带处内径为720mm ，主风口处炉膛内径为450mm ，最佳送风强度取120m 3(min ·m 2)，则风量为： min /08.19)45.0(412032m Q =?= 按焦炭消耗量和燃烧比计算： S C K W ??+=)1(60 4450νη 式中:W ——送风量，（m 3/min 标态） ；燃烧比（),%% %%22co co co +--νη K —焦耗量，%；即熔化100kg 铁料所消耗的焦炭量。 C —焦炭中所含固定碳量，%； S —冲天炉的熔化率，t/h 。 例如： 某冲天炉的熔化记录数据如下：
电炉熔炼技术操作条件电极
电炉熔炼技术操作条件电极 大型电炉一般采用自焙电极，低于500kVA小型电炉也可以采用炭素电极或石墨电极。 一、电极壳 自焙电极的外壳用薄钢板焊接或轧制件铆接而成，外壳上钻有直径3～5mm的小孔以排除壳内挥发物（如用标准电极糊，可设一定数量排气孔；用密闭糊，则可不必开孔）。内设筋片若干片。 自焙电极壳的有关尺寸见表1。 自焙电极的筋片形式见图1。 表1 自焙电极壳尺寸，mm 图1 自焙电极的筋片形式图 云冶电极壳规格为： （一）材料规格 钢板型号：P－3F普通钢板 化学成分，%：C－0.18；Si－0.2；Mn－0.41；P－0.025；S－0.033。 物理规格：2000×1000×1.5mm
（二）电极壳制作规格（mm） 为加强电极的抗拉强度，在电极壳中心焊接两根直径18的螺纹钢。 自焙电机外壳用钢的耗量，一般为电极糊耗量的5%。 二、电极糊 电极糊用无烟煤、焦炭、煤焦油和沥青制成。块状电极糊每块重约25～30kg，经破碎后装入电极壳内。其块度以能在相邻两筋片间自由落下为准，一般为20～40mm。国外有的工厂采用颚式破碎机破碎电极糊。 生产操作时，电极糊面高度即铜瓦上电极糊装料高度一般为0.5～1.5m。 电极糊要保持清洁，防止泥沙等杂物混入。不同厂的电极糊要分别堆存。 目前国内几家工厂产电极糊物理化学性质列于表2。 表2 国产电极糊物理化学性质数据表（一） 续表2 国产电极糊物理化学性质数据表（二）
在工作过程中，电极上部焙烧的部分逐渐下降，当接近高温带时，逐渐烧结。图2为前苏联北方镍公司矿热电炉的电极内电极糊在不同高度下的温度变化。 图2 自焙电极糊沿电极高度的温度变化 在区间Ⅰ内，温度为50～70℃，电极糊软化并与原先加入的电极糊表面牢固地粘结起来； 在区间Ⅱ内，即在铜瓦区，电极糊的温度从70℃升到300℃，电极糊粘结剂中的挥发物开始挥发； 在区间Ⅲ内，电极烧结，大量挥发物在400～540℃时挥发出来。在730℃时，电极糊内的挥发物全部挥发，烧结过程完结； 在区间Ⅳ内，电极以完成了进入工作状态的准备，其温度超过900℃。 不同温度下自焙电极，电极糊的物理性质列于表3。 表3 不同温度下自焙电极、电极糊的物理性质
电炉教材
1.5.1火法炼铜 火法炼铜时当今生产铜的主要方法，世界上80%以上的铜是用火法从硫化铜精矿中提取的。火法炼铜最突出的特点时适应性强、能耗低、生产效率高。 硫化铜精矿的火法熔炼，一般包括三个过程。第一个过程时将铜矿石熔炼成冰铜，第二个过程是将冰铜吹炼成粗铜，最后把粗铜精炼成纯铜。精炼分为火法精炼和电解精炼。1.5.2湿法炼铜 湿法炼铜是在溶液中进行的一种提铜方法，无论贫矿、富矿、氧化矿或硫化矿，都可用湿法炼铜的方法提取铜。 湿法炼铜时用适当的溶剂浸出铜矿石，使铜以离子状态进入溶液，脉石及其它杂质不溶解。浸出后经澄清和过滤，得到含铜浸出液和由脉石组成的不溶残渣及浸出渣。浸出过程中，由于一些金属和非金属杂质与铜一起进入溶液，浸出液须净化，净化后的浸出液用置换、还原、电积等方法将铜提取出来。湿法炼铜工艺流程图如图1-2所示。 第2章冰铜熔炼 2.1概述 冰铜熔炼时在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生产MeS共熔体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜与炉渣由于性质差别极大而分离。 根据炉料受热方式、热源、炉料所处的状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。 铜精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，再获得纯度较高的粗铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包含了氧化过程。 2.2冰铜熔炼的基本原理 冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，除含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般熔炼方法如反射炉处理S/Cu比值高的精矿，得到的冰铜品位低，此时要先进行氧化焙烧，脱去部分硫后熔炼，才能获得要求较高品位的冰铜。如采用闪速熔炼或一步炼铜法则不受S/Cu的限制。硫含量大，自热能力好。 炉料中的化合物分如下几种： (1) 硫化物 熔炼生精矿以CuS、FeS、FeS2为主；焙砂以Cu2S、FeS为主，还有少量的ZnS、NiS、PbS等。 (2) 氧化物 Fe2O3、Fe3O4、CuO、Cu2O、ZnO、MeO、Al2O3。如炉料为焙烧氧化物较多，生精矿中氧化物较少。 （3）脉石 CaCO3、MgCO3、SiO2、Al2O3等。 其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实际上时铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生产MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度不同而分离。 熔炼的炉料还包括加入的熔剂如石英石、石灰石等，与精矿中部分铁和脉石形成炉渣。 2.2.1熔炼过程的化学反应
第5章 冲天炉熔炼
第五章冲天炉熔炼 第一节冲天炉熔炼的基本原理 一、冲天炉基本结构 图5—1所示为冲天炉的主要结构简图。炉子由以下几部分组成： 1 炉底与炉基 炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料柱起支撑作用。 2 炉体与前炉 炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。炉体内壁砌耐火材料，临近加料口处的炉膛则用钢板圈或铁砖构筑，以承受加料时炉料的冲击。 前炉由前炉体和可分离的炉盖组成。前炉的作用是储存铁水，并使铁水的成分和温度均匀，减少铁水在炉缸内的停留时间，从而有利于降低炉缸对铁水的增碳与增硫作用，而且还有利于渣铁分离，净化铁水。目前国内外的冲天炉大多是带有前炉的。前炉的容量大致为冲天炉每小时熔化铁水量的0.8－2倍。 3 烟囱与除尘装置 烟囱在加料口上面，其外壳与炉身连成一体，内壁砌耐火砖。烟囱的作用是引导炉气向上流动并排出炉外。除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰及有害气体成分，使废气净化。 4 送风系统 冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。送风系统的作用是按照炉子工作的要求，将来自鼓风机的供底焦燃烧用的一定量空气送入冲天炉内。 5 热风装置 热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。常用热风装置有内热式和外热式两种。 以上是冲天炉的几个主要组成部分。除此以外，冲天炉还必须配备鼓风设
备、加配料设备、控制与调节设备以及有关的测试仪器。 二、冲天炉内炉气与温度的分布 1 冲天炉内炉气的分布 图5－2所示为沿冲天炉纵截面与横截面的炉气分布示意图。 由图5－2a可知，在冲天炉纵截面上，由于炉壁效应的影响，炉气比较集中在炉壁附近，离炉壁愈近，炉气的流速就越大。 在冲天炉横截面上，在风口前缘，因空气流速高，流量大，形成了强烈的燃烧带，而在两个风口之上的区域，则由于空气量少而形成所谓“死区”A。此外，来自风口的空气流股，因焦炭块的阻力而逐渐失去动能，难于深入炉子中心，因而在炉膛截面的中心区域出现“死区”B。所以，在冲天炉风口区域的炉膛截面上，空气及其与焦炭反应后所生成的炉气，无论沿炉膛四周或炉子径向