[实用新型]采用天然气/氮气还原含氧铜液的装置

说明书

技术领域

本申请属于铜熔炼领域，具体而言，涉及一种采用天然气/氮气还原含氧铜液的装置。

背景技术

再生铜熔炼过程包括熔化、氧化、扒渣和还原阶段。为提高铜的纯度，用吹入压缩空气来氧化除杂，再用还原剂还原脱氧。传统再生铜熔炼还原过程中，人们常常采用插木还原。但由于木材资源宝贵，为保护环境，还原过程逐渐采用天然气替代插木还原。

目前，使用天然气进行还原存在如下弊端：(1)天然气的利用率低，还原时间长；(2)天然气与铜液反应不完全，产生大量黑烟造成环境污染；(3)天然气在铜液中裂解产生的氢气易被铜液吸收，使铜出现一些微孔，影响产品质量；(4)由于在还原过程中天然气流量没有做出适量和及时调整，导致还原过程某些时间段天然气过量，使铜液温度过高。铜液温度越高越易吸入氧气再次氧化。为使铜液的氧含量降低到要求指标，相应的还原过程就会被拉长。

实用新型内容

为解决上述铜熔炼工艺中的弊端，本实用新型采用天然气和氮气以非预混的方式通入铜液中进行还原，并根据监测的参数调节所述天然气和氮气的流量及它们的流量比例。

发明人也尝试将天然气和氮气进行预混后作为还原气体送到还原喷管，而且根据熔炉内的或烟道出口的温度和CO浓度参数的变化或铜液中氧含量变化来调整还原过程中天然气和氮气的混合比例。此方法可加强铜液的搅拌强度，提高天然气的利用率，减轻环境污染，减少氢气在铜液的溶解度，而且还可阻止铜液表面与空气接触，防止重新溶解氧的现象发生。但是此方法由于是将天然气和氮气先预混后再送入还原喷管的，故预混后混合气体的压力受预混前天然气和氮气压力的限制。一般来说，在再生铜冶炼工厂的天然气压力不会高于3公斤(kg/cm²)，而氮气的压力远大于天然气的压力，可达到10公斤(kg/cm²)。采用进入混合器进行预混的方式后，混合气体的压力将不会高于天然气的压力。还原气体压力越高，在铜液中的穿透性就越强，这样对铜液的搅拌强度就越剧烈，从而进一步提高天然气的利用率。

针对预混后混合气体压力的局限性，本申请提出一种将天然气和氮气以一种非预混的方式喷入铜液进行还原，从而进一步提高天然气的利用率和缩短还原时间。

具体地，本实用新型采用管套管的方式设计还原喷管来将天然气与氮气分别喷入铜液进行还原。内管输送的是压力较低的天然气，外管输入的是压力较高的氮气。这样，压力较高的氮气流环绕着压力较低的天然气流。在铜液中，压力较高的氮气流可帮压力较低的天然气流提高射程，从而增加了天然气与铜液中氧化亚铜的接触机会来提高天然气的利用率。

因此，本实用新型提供一种采用天然气/氮气还原含氧铜液的装置，其特征在于，包括：

天然气供应装置(1)，其通过天然气流量控制阀组(3)与还原喷管(5)连接，用于向还原喷管(5)提供天然气；

氮气供应装置(2)，其通过氮气流量控制阀组(4)与还原喷管(5)连接，用于向还原喷管(5)提供氮气；

还原喷管(5)，包括内管和外管，用于向铜液(6)提供天然气与氮气；

熔炼炉(7)，用于盛装待还原含氧铜液；

PLC控制模块(10)，其一端与天然气流量控制阀组(3)和氮气流量控制阀组(4)连接，另一端与置于熔炼炉(7)中的监测仪器相连，用于控制进入还原喷管(5)中的天然气和氮气的流量。

根据一个优选的实施方式，所述内管输送天然气，且所述外管输送氮气。

根据另一个优选的实施方式，所述置于熔炼炉(7)中的监测仪器选自所述熔炼炉(7)的烟道出口(8)处烟气温度变化和烟气中CO浓度的变化的监测仪器(9)、所述熔炼炉(7)的炉温变化和炉气中CO浓度变化的监测仪器(12)或所述熔炼炉(7)内的铜液(6)的含氧量变化的监测仪器(13)。

根据一个优选的实施方式，所述还原喷管(5)通过加料口(11)插入熔炼炉(7)内。

根据另一个优选的实施方式，所述还原喷管(5)通过熔炼炉炉顶(14)插入熔炼炉(7)内，即还原喷管(5)沿着熔炼炉(7)的长度方向尤其是均匀分布在炉顶(14)。

根据一个优选的实施方式，所述熔炼炉(8)的一侧安装有烧枪(16)，用于熔炼和氧化阶段，以及铜液再次升温。

本实用新型所提供的采用天然气与氮气以非预混方式还原含氧铜液的方法和装置能够有效地提高天然气的利用率约35％、提高铜液质量并缩短还原时间25-45％。

附图说明

图1示出了还原喷管(5-1)，其从熔炼炉加料口插入。