有色金属冶炼主要工艺设备及用途分析

张志鹏，张林伟

（1.山东恒邦冶炼股份有限公司冶炼二公司电解二车间，山东 烟台 264000；2.山东恒邦冶炼股份有限公司冶炼二公司综合部，山东 烟台 264000）

近年我国金属冶炼的方式主要以火法冶炼为主，有色金属冶炼的传统工艺具有劳动强度大和操作环境恶劣等特点，并且在生产过程中，由于金属冶炼对工人经验水平依赖性较强，致使有色金属的冶炼具有流量控制不稳定以及工艺条件波动大等缺点，除此之外色金属粒度细难过滤，高温环境下仪器仪表难以长周期运行，工序的自动控制程序不稳定，这些都是工艺技术人员在传统冶炼工艺中遇到的难点。随着科技的进步发展，冶金行业针对不同类型的工艺冶炼实现不同的冶炼要求，有色金属的冶炼技术逐渐步入现代化，金属冶炼具体分为选硫熔炼、经过焙烧后的炭热还原生产金属以及焙烧后的硫化矿或氧化矿用硫酸等溶剂浸出，硫化矿或氧化矿浸出后用电积法从溶液中提取金属，火法冶炼工艺中除了这三类常见的冶炼工艺，对于金、银阳极泥的处理，冶炼厂仍使用传统的火法流程，使控制点简明有效并能反馈控制生产过程，在实际操作上有着很大的可行性，铜硒和贵铅等还原熔炼和精炼都在阳极泥处理范围内，作为冶炼工程当中传质和传热的物质，阳极泥直接用熔炼和电解的方法或与脱铜脱硒后的铜阳极泥混合处理，从而有效的实现有色金属的冶炼，完成银电解金电解等冶炼工序。为满足有色金属产量需求，冶金行业冶炼的工艺设备有很多，如中频炉、反射炉和卧式转炉等，当前有色金属冶炼的工艺设备要满足稳定工艺、优化工艺条件等要求，在实际冶炼生产中，最好可以实现自动控制使自动化控制点简明有效，并且适合自动化仪表的长周期低故障运行。为满足当今对金属工艺冶炼的新一轮要求，技术人员要充分掌握工艺设备及工艺技术，优化工艺使控制点更具代表性，奠定自动化改造基础，为此对当前有色金属冶炼过程中主要工艺设备及其用途进行分析。

1 有色金属冶炼主要工艺设备

1.1 反射炉设备

有色金属冶炼保温以及熔渣处理等过程中都要广泛应用到反射炉设备，在冶金行业对铜的冶炼过程中，反射炉设备是冶炼过程中的主要设备，在铜冶炼的过程中，反射炉设备具有实现规模化生产以及有效降低成本的优点，由于铜熔炉的砌筑材料对耐火性的要求非常高，而反射炉炉膛内的传热则可以满足有色金属铜的冶炼需求，不仅可以通过火焰的反射进行传热，另一方面炉顶炉壁和热气的辐射同样传热。并且随着冶金行业的不断发展，对反射炉技术改造的研究越发深入，保留了传统优点外，还弥补耗能量高以及烟气大并且含有二氧化硫的缺点，降低金属冶炼过程中对环境的污染程度，并且在生产效率上，新型的反射炉可以借助富氧鼓风或者是氧气喷射装置将精矿喷入炉中，从而提升反射炉的生产能力。

1.2 中频炉设备

中频炉设备广泛应用于有色金属的冶炼过程，其具有体积小重量轻的特点，技术人员在冶炼过程中更加方便快捷，对有色金属进行冶炼时，中频炉所采用的中频电源在 200Hz 至 2500Hz的范围之间，冶炼过程中耗能较低。中频炉设备的主要结构有电源线圈以及耐火材料等，中频炉又被称为中频电炉，主要由电源和感应线圈组成，其中感应线圈的主要材料为耐火性高的氦，在感应线圈连接交流电源时会形成感应涡流，并且在一定程度上产生交变磁场，当连接到交流电源时，中频炉里的金属电荷会降低形成一个闭环，并在此基础之上产生感应电动势，而中频炉内金属制品产生的电荷会产生感应电流，起到变压器电阻的作用，相当于变压器的次级绕组，而由于电荷本身形成的是闭环，次级绕组的特征是只有一个闭合的匝，当感应电流通过电荷时，会建立有效的中频磁场，致使中频炉的熔炼温度快，冶炼技术人员可以对中频炉设备进行有效合理的控制，从而提高冶金效率。

2 工艺设备主要用途

2.1 处理完全混合的金属细料

在对有色金属进行冶炼的过程中，反射炉设备的主要作用为对完全混合的金属细料进行有效处理，并且结合实际情况，反射炉在细料的处理方面具有很大优势，适用于很多种类的原材料和燃料。

反射炉中的冶炼炉渣经过末端的冲刷继而水萃出渣水混合物的物质结构，为了对金属细料进行有效处理，在反射炉的炉壁上设置石英枪，并且在水平方向之上安装排风装置，混合的金属细料流经管槽直接进入到发射炉中，通过石英枪装置向炉中喷入一定量的石英溶剂，并在反射炉传动机构中安装涡轮涡杆装置和电磁抱闸装置，从而使传动设备具备一定的灵活性与可靠性，这样就可以将压缩空气吹入炉体中，从而达到混合金属细料的有效处理，通过重力的相互作用力实现固液之间分离的效果，并且冲细料水在实际的应用中可以采取循环使用的策略。反射炉具备高温溶体，有效避免炉子在惯性的作用之下而发生自转，反射炉内会设置交流发动机和直流发动机，正常处理金属细料时使用交流发动机，处理过程中发生事故时则使用直流发动机，从而保证反射炉处理金属细料过程的正常进行，并且这两台电机都连接在同一变速箱的主轴上，技术工作人员在实际操作过程中可以有效控制反射炉设备的故障问题，在交流电动机发生故障时，可立刻启动直流电动机使风口抬离液面。反射炉处理金属细料的技术较为成熟完善，技术人员只要做好监控和把关环节就可以对混合金属细料进行有效处理。

2.2 降低金属电荷

在有色金属冶炼的过程中，中频炉可以对金属进行熔炼和加热保温，而其中最主要的核心则是降低有色金属内部的金属电荷。随着冶金行业的不断发展，中频炉将反应槽改变为单槽并联连续反应，进而形成一个有效的高温熔炼区，炉框放置在支撑杆上作为整个设备正常运转的基础，在对有色金属进行冶炼时，中频炉的感应线圈在高温的作用之下发生剧烈的反应并熔化，进而分离有色金属与熔渣，线圈的感应电流会降低电荷，致使金属熔炼得以顺利进行。技术工作人员在降低金属电荷的过程中，要对PH等工艺条件进行实时监控，令空气会从高炉转炉的下风口中进入炉内，这样炉料会进行一定程度的预热，而中频炉较高的传热传质条件会使有色金属在预热过程中，就能与感应电流发生反应降低电荷，并且在此基础上，中频炉的燃料能够充分燃烧进而熔炼有色金属，热烟气会通过炉料上升到炉顶，在冶炼效率上发挥较大优势，主要应用于碳钢特钢等的冶炼。

3 结束语

当前有色金属的冶炼效率和技术在很大程度上得以实现现代化发展，行业对有色金属的需求量增加，冶金企业应该进一步引进新的技术设备，针对不同原材料进行不同的冶炼方法，对工艺设备进行优化改进，技术工作人员需要结合实际情况熟练掌握冶炼主要工艺设备，进而有效提高有色金属的冶炼效率和质量。