技术领域
[0001] 本发明涉及一种有色冶金领域，具体而言，涉及一种铜熔炼装置。
相关背景技术
[0002] 目前，已投入运行的固定式侧吹熔炼炉只有铜10万t/a规模级，目前设计的最大侧吹炉也只有20万t/a铜，还未投入运行，如果年产30～50万t/a铜规模，即年处理铜精矿150～200万t/a，通常至少需要两条侧吹炼铜生产线，占地面积大，设备多，投资大，操作人员多，运营成本高。由于目前已投入运行的固定式侧吹炉规格小，精矿处理能力小，不能满足单台侧吹炉即单系列处理大规模精矿能力的需要，一定程度上限制了侧吹炼铜技术的发展和推广。
[0003] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。
具体实施方式
[0029] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0030] 参照图1至图3，根据本发明的一个方面，提供一种铜熔炼装置，包括炉体100、加料口101、出烟口106、出渣口102、铜锍口103以及一次风口104。炉体100内自下而上依次设置有铜锍层112、渣层113以及气体层114，其中铜锍层112位于内腔的底部，在该铜锍层112对应的侧壁上可以设置有铜锍口103，该铜锍口103可以位于该铜锍层112的底部。根据本发明的一具体实施方式，其中铜锍口103可以设置于炉体100一端的端部。根据本发明的一具体实施方式，其中加料口101可以设置于炉体100的顶壁上，该加料口101可以为多个，布在顶壁上，例如但不限于，该加料口101可以为3-6个。
[0031] 继续参照图1至图3，根据本发明的一具体实施方式，其中出渣口102可以设置于炉体100的与铜锍口103相对一端。根据本发明的一具体实施方式，其中一次风口104位于炉体100的渣层113对应的侧壁上，可以用于向渣层113鼓入富氧空气，渣层113对应的内侧壁的宽度方向的尺寸为大于2.5m且小于或者等于4.5m。根据本发明的一具体实施方式，其中富氧空气的浓度为70％～95％，但不以此为限，可以根据实际需要选择。根据本发明的一具体实施方式，其中一次风口104的鼓风压力为0.12MPa至0.3MPa，该压力可以提高炉体100宽度方向上中部熔体的搅拌强度，提高富氧空气的鼓风压力，可以克服熔体的阻力，提高了鼓风的穿透深度。根据本发明的一具体实施方式，其中一次风口104可以为多个，相邻的一次风口104的间距可以为500mm-600mm，例如但不限于可以为550mm，或者为600mm。根据本发明的一具体实施方式，其中该一次风口104的风口直径可以为38mm-54mm，例如但不限于可以为
45mm或者为50mm，或者52mm。根据本发明的一具体实施方式，其中该一次风口104的数量可以为48-80个，例如但不限于可以为50个，55个，60个，65个，70个，75个，可以根据实际需要进行选择。本发明提供的铜熔炼装置，可以为侧吹炉，能够实现单炉体处理精矿100-200万t/a，产铜规模达到20-50万t/a。
[0032] 在未做相反说明的情况下，长度方向为图1中的双箭头限定的方向，高度方向为图2中的双箭头的方向，本发明限定的宽度方向为图3中双箭头限定的方向。可以理解的是，在图示中的图片旋转的情况下，限定的宽度方向和高度方向也旋转相应的角度。
[0033] 继续参照图1至图3，炉体100在宽度方向上的投影可以为上部气体层结构宽度大于下部渣层结构宽度。根据本发明的一具体实施方式，其中气体层114的宽度方向的尺寸可以为4.1m-7m。炉体100的外壳可以为钢结构，内衬可以由耐火材料构成。炉体100顶部可以设有加料口101和出烟口106。加料口101可以设置在炉体100中心线上，但不以此为限，根据实际需要也可以靠近两侧壁布置。根据本发明的一具体实施方式，其中炉体100的侧壁上可以设置一次风口104和二次风口105，其中一次风口104在炉体100双侧部，该一次风口104可以设置在渣层113，二次风口105可以设置在炉体100的顶壁和侧壁，该二次风口105可以对应于气体层114。
[0034] 根据本发明的一具体实施方式，其中在炉体100侧壁、隔墙107和沉降区的端墙可以设有冷却元件，例如但不限于，侧壁上可以设置有铜水套115，该铜水套115内可以设置有冷却介质，例如但不限于，冷却介质可以为水。在炉体100一端可以设置铜锍口103，在炉体100另一端可以设置出渣口102和燃烧器口109，其中燃烧器口109可以设置于出渣口102的上方。
[0035] 根据本发明的一具体实施方式，其中炉体100内腔高度方向的尺寸可以为6m至8m。根据本发明的一具体实施方式，其中熔炼区的长度可以为12m-20m。根据本发明的一具体实施方式，其中铜熔炼装置还包括二次风口105，设置于气体层114对应的侧壁上。根据本发明的一具体实施方式，其中铜熔炼装置还包括设置于炉体100顶壁上的出烟口106。
[0036] 根据本发明的一具体实施方式，其中铜熔炼装置的内腔沿宽度方向可以设置有隔墙107，隔墙107将内腔分隔为熔炼区110和沉降区111，隔墙107与炉体100的顶壁之间具有间隔。该熔炼区110和沉降区111水平排列，随着不断加料熔炼，经熔炼后产生的熔炼渣直接可以自流入沉降区111中，在沉降区111完成铜锍和渣的分离。
[0037] 根据本发明的一具体实施方式，其中沉降区111设置有用于对沉降区111进行保温或者加热的加热电极，根据本发明的一具体实施方式，其中加热电极可以为石墨电极108，但不以此为限，可以根据需要进行选择。根据本发明的一具体实施方式，其中沉降区111还可以设置有燃烧器，该燃烧器可以设置于燃烧器口109中。
[0038] 铜精矿与熔剂、煤及其他返料配好料后可以通过皮带输送到炉体100的炉顶，通过加料口101加入到炉体100内，一次风口104鼓入70％～95％的富氧空气，一次风口104的鼓风压力0.12MPa～0.3MPa，物料在熔池内进行氧化脱硫、熔化、造渣等化学反应，产生的铜锍从铜锍口103虹吸或打眼排出，残渣在沉降区111与铜锍沉降分离后从出渣口102排出。二次风口105鼓入空气，用于燃烧烟气中的单体硫及一氧化碳，烟气由上部的出烟口106排出，进入上升烟道、余热锅炉经降温除尘后送制酸。炉体100内的熔炼温度可以为1200℃～1300℃，熔池深度可以为2000mm～2800mm，铜锍品位55％～78％，渣含Cu0.6％～2.5％，熔炼区床能率为精矿量60～90t/m2.d，氧料比与铜锍品位有关，渣含Cu与铜锍品位也有关联。
[0039] 具体可根据不同规模的精矿处理量，如100-200万t/a精矿量，和一定的熔炼区床能率，一般为精矿量60-90t/m2.d，估算出熔炼区炉膛的面积，根据设定炉体的熔炼区渣层113长度，一般小于20m，推算出熔炼区渣层113宽度，熔炼区渣层113宽度为2.5m-4.5m，再根据熔炼区渣层113的宽度，确定渣层风口鼓风压力，鼓风压力0.12MPa-0.3MPa，鼓风量的增加可以通过增加风口数，增加风口直径和提高富氧空气压力来实现。
[0040] 具体实施方式一：
[0041] 年处理100万吨(t)铜精矿时，熔炼强度按精矿量80t/m2.d，熔炼区渣层113的炉体面积为38m2，熔炼区渣层113的长度方向尺寸为15m，渣层113的炉体内宽度为2.5m，一次风口104压力为0.12MPa-0.15MPa，一次风口104间距为600mm，一次风口104数量为48个，一次风口104直径为40mm，加料口101的数量为3个，鼓风富氧浓度85％，熔体温度1220℃～1280℃，熔池深度2500mm，炉底到炉顶的炉膛高度为7000mm，炉体100内气体层结构宽度方向尺寸为4100mm。
[0042] 具体实施方式二：
[0043] 年处理120万t铜精矿时，熔炼强度按75t/m2.d，熔炼区渣层113炉体面积为48m2,熔炼区渣层113的长度方向尺寸为16m，渣层113的炉体内宽度为3.0m，一次风口104压力为0.15MPa-0.20MPa，一次风口104间距为600mm，一次风口104的数量为52个，一次风口104的直径为45mm，加料口101的数量为3个，鼓风富氧浓度为85％，熔体温度1220℃-1280℃，熔池深度2500mm，炉底到炉顶的炉膛高度7200mm，炉体100内气体层结构宽度方向尺寸为
4800mm。
[0044] 具体实施方式三：
[0045] 年处理150万t铜精矿时，熔炼强度按72t/m2.d，熔炼区渣层113的炉体面积为63m2,熔炼区渣层113的长度方向尺寸为18m，渣层113的炉体内宽度为3.5m，一次风口104压力为0.15MPa-0.25MPa，一次风口104间距为600mm，一次风口104数量为60个，一次风口104直径为48mm，加料口101的数量为4个，鼓风富氧浓度80％-85％，熔体温度1220℃-1280℃，熔池深度2500mm，炉底到炉顶的炉膛高度7500mm，炉体100内气体层结构宽度方向尺寸为
5600mm。
[0046] 具体实施方式四：
[0047] 年处理180万t铜精矿时，熔炼强度按72t/m2.d，熔炼区渣层113的炉体面积为76m2，熔炼区渣层113的长度方向尺寸为19m，渣层113的炉体内宽度为4.0m，一次风口104的压力为0.18MPa-0.30MPa，一次风口104的间距为600mm，一次风口104的数量为62个，一次风口104的直径为50mm，加料口的数量为5个，鼓风富氧浓度80％-85％，熔体温度1220℃-1280℃，熔池深度2500mm，炉底到炉顶的炉膛高度7800mm，炉体100内气体层结构宽度方向尺寸为6400mm。
[0048] 具体实施方式五：
[0049] 年处理200万t铜精矿时，熔炼强度按67t/m2.d，熔炼区渣层113的炉体面积为90m2，熔炼区渣层113的长度方向尺寸为20m，渣层113的炉体内宽度为4.5m，一次风口104压力为0.18MPa-0.30MPa，一次风口104的间距为600mm，一次风口104的数量为66个，一次风口104的直径为54mm，加料口101的数量为6个，鼓风富氧浓度80％～85％，熔体温度1220℃～1280℃，熔池深度2500mm，炉底到炉顶的炉膛高度8000mm，炉体100内气体层结构宽度方向尺寸为7000mm。
[0050] 本发明的侧吹炉采用宽炉体、高炉膛结构形式，可以减少炉体的长度，减少炉体加料口的数量，扩大炉膛立式截面积，降低烟气流速，减少烟尘率，出烟口的大小尺寸更合理。
[0051] 尽管炉体宽时，鼓风压力也提高，动能消耗增加，但用本发明的单台侧吹炉处理的铜精矿的量等于现有技术中的两台侧吹炉的处理量，因此本发明的单台侧吹炉较现有的两台侧吹炉，占地面积少，相应的设备少，投资省，节省人力，提高劳动生产率，相比较而言，经济效益会更好。
[0052] 处理相同规模的铜精矿，采用一台大型侧吹熔炼炉系统比两台小型侧吹熔炼炉系统，相应的冶炼系统土建及设备等投资节省约2.0亿人民币(土建3500万元、设备16500万元)，每年折旧费为1515万元(3500/25+16500/12＝1515万元)，操作人员少120人，工资7.5万元/人.年，工资900万元，因鼓风压力提高增加的费用220万元(500度/h×8000h×0.55元/度＝220万元)，每年节省费用约1515+900-220＝2195万元，折合每吨铜55元。
[0053] 所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。
