一、炼锡反射炉的用途
炼锡反射炉用于熔炼锡精矿,产出粗锡。
反射炉熔炼过程是粉煤或重油燃烧的高温烟气将炉内物料加热并进行还原熔炼,在低于1150℃时主要为还原阶段,炉料受热升温发生一系列反应,一氧化碳气体与氧化锡作用,还原产生锡珠,彼此汇合积聚在炉底。还原至一定时间后,开始进入以造渣为主的阶段,这时温度在1200℃以上,随着温度升高,先熔的化合物和共晶便熔解难熔的脉石成分,组成均匀的熔体炉渣,待到渣面气泡消失,标志还原熔炼结束。还原熔炼结束,将炉温升至1350℃以上,使炉渣在高温下澄清分离20mm后,开大口先放锡后放渣,放出的粗锡流入锡锅自然冷却,降温至800〜900℃捞出硬头;在350〜400℃捞出乙锡;最后得到含铁、砷较少的甲锡,甲锡用泵送去精炼。放出的炉渣进入前床沉淀锡,然后炉渣送反射炉二次还原熔炼或烟化炉挥发处理,进一步回收锡。放完渣后进行下一炉操作。
近20年来,已实现了锡精矿反射炉连续熔炼,这主要得益于近年来的技术进步,主要有以下几点:
(1)采用粉煤或重油供热,使炉子供热强度得以提高并能保持炉温平稳。
(2)烟气余热得以利用,从而降低燃料消耗。
(3)采用烟化炉处理富渣,使反射炉能够充裕地进行一段熔炼而无需过分强调渣含锡的高低,使连续熔炼过程更容易控制。
二、锡精矿熔炼反射炉的构造
炼锡所用的反射炉,规格较小,一般炉膛长4〜12m,宽2〜4m,炉底面积10〜50m2,炉底至炉顶高1.5m,熔池深度400mm,炉子用于熔炼锡精矿、产出粗锡,每炉产锡量3.5〜6t。
炼锡反射炉与铜精炼反射炉相似,配料由炉顶上的加料孔装入,这点又与铜精矿熔炼反射炉相似。金属锡和炉渣由侧墙上开设的放出口排出。
(一)炉基和炉底
液态锡在高温下表面张力小,粘度小,很容易从炉子不严密的缝隙漏出,不但造成损失,而且影响炉子寿命。因此反射炉炉底总是用铁売包起来,壳外利用空气对流冷却保护。所以炼锡反射炉是架空在有通风道的基础上,也便于取出炉底漏锡。
1.炉基,碎石层为300〜400mm.混凝土层为300〜400mm,在其上沿纵向砌3条砖墙,墙高500〜6OOmm,墙上横放一排工字钢或槽钢,炉壳放在钢梁上,这样砖墙基础与炉底壳之间形成2条自然通风道,保证炉底冷却并便于回收漏下的锡。
2.炉底,炉底结构有用砖砌的,也有用镁砂烧结的,有以下几种:
(1)砖砌炉底的结构,由下往上依次为钢板,耐火粘土砖为350〜460mm,捣打料为115mm,工作面用镁砖或高铝砖为230mm,砲成反拱型。
(2)镁砂烧结炉底,筑炉底是在整个炉子砌筑的最后阶段进行。炉底结构由下往上依次为炉底钢板、填打料层为200〜350mm、镁砂烧结层为300〜500mm。
拌和均匀的镁砂送入炉内捶紧,使炉底向放锡口倾斜(15/1000)。筑好后应立即进行烧结,烧结过程主要是在镁砂中形成铁酸镁化合物或固熔体,使炉底成一块整体,这一过程主要靠逐渐升温来完成。
镁铁烧结层的特点是致密坚实、不易渗漏,也容易修补。我国迕续作业反射炉都采用镁铁烧结层作炉底工作面。
炉底终归是炉子最薄弱部位,使用期不长,炉子大修间隔1年左右。
(二)炉墙
炉墙厚度约580mm,由于熔池部位内墙遭受炉渣侵蚀,故渣线以下用镁砖或镁铝砖砌筑,厚约300mm,炉墙其余部位用耐火粘土砖,外壳为10〜20mm钢板。
炉墙两侧开有工作门,便于翻动炉内物料的操作。放锡口和放渣口位于侧墙的一边,稍靠炉尾。
炉墙渣线部位腐蚀最快,使炉子使用1.5〜2年就要大修。
(三)炉顶
炉顶为砖砌拱型、炉顶厚般为230〜300mm,材质为高铝砖,炉顶外敷设一层粘土质或硅藻土保温砖。
我国反射炉炼锡都采用炉顶侧边加料,所以炉顶两侧有两排加料孔,加料孔距侧墙500mm,孔距900〜1300mm,为便于加热培化,两边相对的加料孔互相错开。
三、耐火材料的工作条件
耐火砌体的损坏机理,在炉渣渗入耐火砌体中时,耐火砌体就被铁的氧化物所饱和。铁的氧化物和方镁石作用,生成含镁富氏体(MgFeO2),从而降低了镁砖的耐火度。由于再烧结和在砖中出现应力的结果,砖体上就会有裂缝出现。
当铁的氧化物、氧化硅、氧化钙和方镁石相互作用时,在1450〜1530℃生成镁薔薇辉石[Ca3Mg(SiO4)2〕、镁黄长石(Ca2MgSi2O2)和橄榄石(MgFe)2SiO4。后者会生成熔点低于炼锡时炉子操作温度的低共熔混合物。
由于液态锡流动性很大,液态锡会深深地渗入炉底砌体中和达到粘土砖砌体的下层。冷却时它就凝固在砖缝和裂缝中,砌体温度升高时就膨胀,促使镁砖断裂成块而进入熔池中。在反射炉操作实
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践中,常常会发现耐火材料碎块浮起的情形。同时,由于上述熔点低的共熔混合物在镁砖中生成,砌体还逐渐被炉渣所熔解。
在炉龄结束后,炉子砌体要完全重砌。在炉龄期中进行一次小修和一次热修。在停炉修理时,每1m3炉底上约有1.5t锡。再炼耐火砌体以便回收锡,总是会损失一些锡的。
为了延长炼锡炉的炉龄以及为了减少锡在反射炉熔炼时的损失,必须提高炉底的寿命和抵抗锡的渗透能力。为此,炉底应该用尺寸准确、形状正确的高密度镁砖来砌筑,最好用大型砖来砌筑,使炉底砖缝数量最少,而且砖缝也最细。
反射炉是当前应用最广的炼锡设备,这种设备能够直接处理细粒级精矿,炉内的温度、还原气氛、炉料等容易调节,因而适于处理成分复杂和变化大的锡精矿。对燃料的要求不很严格,粗锡和炉渣在炉内澄淸分离较好,因此反射炉炼锡占世界锡产量的80%〜90%。随着富矿的逐年减少,杂质(包括铁)含量较多的精矿日益增加。在目前的条件下,反射炉仍是处理锡精矿的主要冶炼设备,但机械化程度较差,加料、清灰、搅拌熔池等操作的机械化尚待进一步解决。
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