[實用新型]采用天然氣/氮氣還原含氧銅液的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420472080.6
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN204080057U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 王晶紅;林慶坤;劉劍玉;劉天成
• 申請（專利權）人: 空氣化工產品有限公司
• 主分類號: C22B15/00
• 分類號: C22B15/00;C22B5/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 孟凡宏;謝燕軍

技術領域

本申請屬于銅熔煉領域，具體而言，涉及一種采用天然氣/氮氣還原含氧銅液的裝置。

背景技術

再生銅熔煉過程包括熔化、氧化、扒渣和還原階段。為提高銅的純度，用吹入壓縮空氣來氧化除雜，再用還原劑還原脫氧。傳統(tǒng)再生銅熔煉還原過程中，人們常常采用插木還原。但由于木材資源寶貴，為保護環(huán)境，還原過程逐漸采用天然氣替代插木還原。

目前，使用天然氣進行還原存在如下弊端：(1)天然氣的利用率低，還原時間長；(2)天然氣與銅液反應不完全，產生大量黑煙造成環(huán)境污染；(3)天然氣在銅液中裂解產生的氫氣易被銅液吸收，使銅出現(xiàn)一些微孔，影響產品質量；(4)由于在還原過程中天然氣流量沒有做出適量和及時調整，導致還原過程某些時間段天然氣過量，使銅液溫度過高。銅液溫度越高越易吸入氧氣再次氧化。為使銅液的氧含量降低到要求指標，相應的還原過程就會被拉長。

實用新型內容

為解決上述銅熔煉工藝中的弊端，本實用新型采用天然氣和氮氣以非預混的方式通入銅液中進行還原，并根據(jù)監(jiān)測的參數(shù)調節(jié)所述天然氣和氮氣的流量及它們的流量比例。

發(fā)明人也嘗試將天然氣和氮氣進行預混后作為還原氣體送到還原噴管，而且根據(jù)熔爐內的或煙道出口的溫度和CO濃度參數(shù)的變化或銅液中氧含量變化來調整還原過程中天然氣和氮氣的混合比例。此方法可加強銅液的攪拌強度，提高天然氣的利用率，減輕環(huán)境污染，減少氫氣在銅液的溶解度，而且還可阻止銅液表面與空氣接觸，防止重新溶解氧的現(xiàn)象發(fā)生。但是此方法由于是將天然氣和氮氣先預混后再送入還原噴管的，故預混后混合氣體的壓力受預混前天然氣和氮氣壓力的限制。一般來說，在再生銅冶煉工廠的天然氣壓力不會高于3公斤(kg/cm²)，而氮氣的壓力遠大于天然氣的壓力，可達到10公斤(kg/cm²)。采用進入混合器進行預混的方式后，混合氣體的壓力將不會高于天然氣的壓力。還原氣體壓力越高，在銅液中的穿透性就越強，這樣對銅液的攪拌強度就越劇烈，從而進一步提高天然氣的利用率。

針對預混后混合氣體壓力的局限性，本申請?zhí)岢鲆环N將天然氣和氮氣以一種非預混的方式噴入銅液進行還原，從而進一步提高天然氣的利用率和縮短還原時間。

具體地，本實用新型采用管套管的方式設計還原噴管來將天然氣與氮氣分別噴入銅液進行還原。內管輸送的是壓力較低的天然氣，外管輸入的是壓力較高的氮氣。這樣，壓力較高的氮氣流環(huán)繞著壓力較低的天然氣流。在銅液中，壓力較高的氮氣流可幫壓力較低的天然氣流提高射程，從而增加了天然氣與銅液中氧化亞銅的接觸機會來提高天然氣的利用率。

因此，本實用新型提供一種采用天然氣/氮氣還原含氧銅液的裝置，其特征在于，包括：

天然氣供應裝置(1)，其通過天然氣流量控制閥組(3)與還原噴管(5)連接，用于向還原噴管(5)提供天然氣；

氮氣供應裝置(2)，其通過氮氣流量控制閥組(4)與還原噴管(5)連接，用于向還原噴管(5)提供氮氣；

還原噴管(5)，包括內管和外管，用于向銅液(6)提供天然氣與氮氣；

熔煉爐(7)，用于盛裝待還原含氧銅液；

PLC控制模塊(10)，其一端與天然氣流量控制閥組(3)和氮氣流量控制閥組(4)連接，另一端與置于熔煉爐(7)中的監(jiān)測儀器相連，用于控制進入還原噴管(5)中的天然氣和氮氣的流量。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述內管輸送天然氣，且所述外管輸送氮氣。

根據(jù)另一個優(yōu)選的實施方式，所述置于熔煉爐(7)中的監(jiān)測儀器選自所述熔煉爐(7)的煙道出口(8)處煙氣溫度變化和煙氣中CO濃度的變化的監(jiān)測儀器(9)、所述熔煉爐(7)的爐溫變化和爐氣中CO濃度變化的監(jiān)測儀器(12)或所述熔煉爐(7)內的銅液(6)的含氧量變化的監(jiān)測儀器(13)。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述還原噴管(5)通過加料口(11)插入熔煉爐(7)內。

根據(jù)另一個優(yōu)選的實施方式，所述還原噴管(5)通過熔煉爐爐頂(14)插入熔煉爐(7)內，即還原噴管(5)沿著熔煉爐(7)的長度方向尤其是均勻分布在爐頂(14)。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，所述熔煉爐(8)的一側安裝有燒槍(16)，用于熔煉和氧化階段，以及銅液再次升溫。

本實用新型所提供的采用天然氣與氮氣以非預混方式還原含氧銅液的方法和裝置能夠有效地提高天然氣的利用率約35％、提高銅液質量并縮短還原時間25-45％。

附圖說明

圖1示出了還原噴管(5-1)，其從熔煉爐加料口插入。