有色金属用什么炉子

一种室式火焰炉。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。就其传热方式而言，很多炉型（如加热炉、平炉等）都可归入反射炉。一般是指有色金属冶炼用的反射炉。反射炉在有色金属冶炼中用途很广，用于干燥、焙烧、精炼、熔化、保温和渣处理等工序。反射炉一直是炼铜的主要设备。炼铜反射炉采用优质耐火材料砌筑，炉顶有拱式和吊挂式两种：拱式炉顶多用硅砖；吊挂式炉顶和侧墙内衬均用镁砖、镁铬砖、铬镁砖或镁铝砖。炉底用镁铁砂（氧化镁和氧化铁）烧结而成。熔炼反射炉宜于处理充分混合的细碎物料，不宜处理大块物料。它对原料和燃料的适应性强，容易实现大型化，成本低；但燃料消耗高，烟气量大，烟气含二氧化硫浓度低，不易回收利用，污染环境，因此，限制了炼铜反射炉的发展。采用富氧鼓风和减少漏风的办法，或采用氧气喷吹装置将精矿喷入炉内的办法，可提高反射炉的生产能力和烟气（SO2）浓度，使SO2得到利用。

中频炉定义及优缺点：

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至8000 HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。

中频炉广泛用于有色金属的熔炼［主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。］、锻造加热［用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。］热处理［主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火］钎焊、烧结等。国内著名生产厂家如宁波市神光电炉有限公司等，中频炉有多种名称，如：中频炉，中频电炉、中频感应电炉等。

低频炉定义及优缺点：

低频炉主要用于冶金行业，生产各种铁合金，也适用于生产电熔镁、电石、刚玉、黄磷等产品。是目前国家推广的节能冶炼设备，其工作原理如下。

矿热炉变压器二次出线起至电极的燃弧端点，此段电路是大电流、动负载电路，短网布线复杂，电气参数之间有着相互关联的因果关系。

由于冶炼工艺和电炉结构的原因，一般采用低电压、大电流三相交流工作模式，流经短网的电流一般有几万安培。短网阻抗虽然较小，但强大的电流仍会产生较大的电能损耗。

短网阻抗由电阻和感应电抗两部分组成。对于电感为L的电路，流过频率为f的交流电时，其电抗值X=2πfL；频率f越高，则电抗X越大。矿热炉短网电抗占供电系统电抗的70％以上，产生大量的无功电流存在于短网和系统之间。对于短网来说，无论是有功电流还是无功电流，都将在短网的电阻上产生损耗。

变压器TF将35kV高压降低为100V左右的工频电压，变压器二次侧采用偶数并联绕组同相逆并联，由四个三相绕组组成两组输出，分别向12相带中点的全控桥变频器主电路供电。

变频器的每相分别将两组12相整流电路反并联，T11和T12统称为1大组；T23和T24统称为2大组；类推直至T63和T64统称为第6大组；1、3、5大组，统称为正组，2、4、6大组，统称为反组。

（2）中频感应电炉。可用于熔化灰口铸铁、白口铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁，铜合金，铸钢等。

（3）电弧炉。可用于熔化铸钢

（4）油炉。可用于熔化有色合金。

（5）电阻炉。可用于熔化铝合金。

以上这些仅是常见的用于金属熔化的炉子，而用于熔化金属的炉子还有特种熔化设备。还有其它不用于熔化金属的炉子，如下所述。

（6）热处理炉。可用于铸件的热处理

（7）烘干炉。可用于砂芯、铸型的烘干。

（8）焙烧炉。可用于熔模精密铸造型壳的焙烧。

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在感应电炉中，可以熔炼各种成分的铸铁，由于熔炼过程中氧化损耗少，又能较方便地调节铁液的成分和温度，获得的铁液质量较稳定。一般情况下，使用感应电炉代替冲天炉熔炼铸铁，往往能使铸件的废品率降低1/2～2/3，这就给企业带来较高的经济收益。感应电炉熔炼所获得的铸铁含气量（氮、氢、氧）比冲天炉熔炼的铸件少1/3～1/4，非金属夹杂物少，铸件强度高，性能可靠。一般情况下可以减少铸件的截面积，使金属材料的消耗降低20%～25%。节省金属原材料，且使机械设备的重量降低。

二、用感应电炉熔炼有色金属可减少熔化烧损或实现无氧化熔炼

采用感应电炉熔炼铝或铝合金时，由于无火焰炉炉膛内强烈的氧化性火焰的冲刷，熔化速度快，再加上使用中频感应电炉熔化，以提高熔化速度，降低电磁搅拌，因此熔化时的氧化烧损低于火焰炉。采用沟槽式感应电炉熔化铜时，由于炉膛易于密闭，易于通入还原性保护气氛防止铜液氧化，致使这种形式感应电炉已成为生产无氧铜线材和棒（板）材的典型理想炉型。

三、可利用廉价的原材料

在感应电炉熔炼过程中，由于细小废料加入铁液表面后，很快被卷入铁液之中熔化，氧化烧损较少，而这些细小的废料在其它形式铸铁熔炼炉中是很难直接利用的。由于感应电炉能大量使用各种廉价废料，从而可以大幅度降低炉料的成本。在使用感应电炉后，虽然电能费用要比燃料费用贵，但由于铸件废品率的减少和炉料成本降低等因素的影响，节省的费用总是大于电费开支的增加，因而电炉设备的投资可以迅速回收。

四、减少环境污染

由于感应电炉没有能量载体的燃烧生成物，排出的烟气和粉尘较少，发出的噪声也远远低于冲天炉，工人的劳动强度和劳动条件都得到改善，只要条件许可，在铸铁生产中使用感应电炉熔炼、双联和保温浇注，往往是十分有利的。在使用感应电炉后，由于铸铁的强度提高，在设备的可靠性得到提高的同时，还可以适当减轻设备的重量；而铸件耐磨性能的提高又延长了设备的使用寿命。设备的可靠性、寿命和重量大小往往能反映一件企业的制造水平高低。由此可知，在铸造生产中感应电炉应用的普及程度也能反映一个国家机械工业水平。

如炉身中上部炉衬主要考虑耐磨，炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀， 炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀，炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。

中频感应电炉( 以下简称中频炉) 的工作频率在50~ 10 Hz 之间，广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较，中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点。

鼓风炉广泛应用于铜、铅、铅锌、锑等金属的粗炼过程。

鼓风炉由炉顶、炉身、本床（也称咽喉口）、炉缸、风口装置等组成。

冶炼炉料（精矿、烧结矿等）、焦炭、熔剂、反料等固体物料，从炉顶加入，炉身下部侧面风口装置中鼓入的高压空气，在向上走的过程中，与向下的物料进行熔化、氧化、还原等反应，完成冶炼过程，液态金属、锍、炉渣从炉子下部的咽喉口或炉缸排出，烟气、烟尘、气态金属或金属氧化物从炉顶烟气出口排出。目前多为密闭炉顶，炉身为全水套，耐火材料只在咽喉口和炉缸使用，因其炉渣属碱性炉渣，故咽喉口部分主要用镁砖、镁铬砖、铝铬砖；炉缸侧壁和炉底上部用镁砖、镁铬砖、铝铬砖；炉底砌成反拱形。

二、反射炉

反射炉炉头操作温度一般为1400～1500℃，出炉烟气温度一般为1150～1200℃。炉底由下而上依次为石棉板、保温砖层、粘土砖层、镁铝砖或镁砖层。炉墙多采用镁铝砖或镁砖，有些重要部位为了延长使用寿命均采用镁铬砖砌筑，外墙一般采用粘土砖。炉顶采用吊挂式炉顶，小型反射炉炉顶采用砖拱，拱顶材质为镁铝砖。

我国炼铅（铜）工厂大多采用传统的烧结—鼓风炉熔炼流程，由于它存在着以下缺陷：

a、烧结过程中硫燃烧很不充分，返回料比率高；

b、鼓风炉炉料中铅（铜）含量低；

c、大量烟气污染环境。

因而人们一直在努力探索炼铅新工艺，其目的不外乎两个方面：

1、利用反应热进行熔炼；

2、用一步法工艺代替原来的多步法。

国外已成功地研究出艾萨炉（奥斯麦特炉）、卡尔多炉、QSL法、基夫赛特法、悉罗法、富氧炼铅炉等新型炼铅炉和新工艺。

三、艾萨炉（奥斯麦特炉）

艾萨炉炉体为简单的竖式圆筒形，其技术核心是采用了浸没式顶吹燃烧喷枪，在多年小规模试验研究基础上，艾萨冶炼厂于1983年建成了一个处理量为5T/H的炼铅艾萨炉。

溶池温度1170~1200℃艾萨熔炼工艺过程：炉体为具有耐火材料衬里的垂直圆柱体喷枪从炉顶中心插入炉内，喷枪头部浸没在熔池的熔渣层内，冶炼工艺所需的空气或者富氧空气通过喷枪送到渣面以下液态层中形成强烈搅动状态的熔池，炉料从炉顶加入直接落入处于强烈搅动的熔池，快速被卷入熔体与吹入的氧反应，炉料被迅速熔化，生成炉渣和铅（铜）。

由于艾萨炉炼铅（铜）工艺特点是物料混合时间很短，熔融金属、渣、酸气在炉子内发生强烈搅拌，因而也决定了其工作环境比传统炼铅（铜）法苛刻得多：

a、熔融铅（铜）、熔渣以及酸气对耐火炉衬的强烈冲刷；

b、铳对耐火炉衬的化学侵蚀、渗透；

c、热应力破坏。

因此，艾萨炉铅（铜）冶炼耐火材料炉衬必须具有以下优良使用性能，才能实现炉窑长寿、高效、低耗等目的：

a、具有较高的常温、高温耐压强度，较低的气孔率以抵抗物料和熔融金属、渣的冲刷；

b、用优质高纯原料制作，产品中低熔物很少，能有效抵御环境与炉衬发生化学反应而变质损毁并提高抗渗透性；

c、具有优质的热震稳定性能，受热应力（温度变化产生的应力破坏轻微）。

四、卡尔多炉

卡尔多炉用耐火材料损毁的主要因素及对耐火材料的要求和艾萨炉（奥斯麦特炉）相同。

卡尔多炉又称氧气斜吹转炉，由于炉体倾斜而且旋转,增加了液态金属和液态渣的接触，提高了反应效率。由于炉体旋转,炉体受热均匀，侵蚀均匀，有利于延长炉子寿命。

由于使用了氧气,熔炼和吹炼都在同一炉内进行,故强化了熔炼过程,缩短了流程，且提高了烟气中SO2浓度。

正确地选择炉子内膛形状及尺寸，对于卡尔多炉冶炼过程化学反应的顺利进行，减少喷溅，减轻炉底侵蚀，制造及安装方便是很重要的。

吹炼是在1100～1300℃左右的高温中进行的，所以为保证一定的炉子寿命，必须选择合理的炉衬材质，并确定严格的砌筑方法。

设计内衬本应根据各部位的工作环境及主要侵蚀作用选用不同厚度、不同材质的耐火材料，以达到最合理配置，降低成本；但考虑到卡尔多炉的侵蚀速度平均比较快（寿命2～3个月），并为了现场砌筑管理的标准化和便捷及国际标准化趋势，采用同一厚度、同一材质的设计，并减少砖型。若需方另有要求，可按需方要求设计。

五、氧气底吹炉

1、QLS法

QLS法在同一反应器内完成氧化和还原反应，其反应过程实际上分为两步。内衬的设计配置是否合理直接关系到炉子的寿命；内衬的设计配置包括两方面：一是确定合理的结构和尺寸；二是正确选择耐火材料。QLS法在我国只有白银有，炉衬厚度350mm，熔池上部选用电熔半再结合镁铬砖；熔池底部选用电熔再结合镁铬砖LDMGe－26。

2、气底吹富氧炼铅炉

氧气底吹富氧炼铅炉是一台水平圆柱形反应炉。熔池上部选用直接结合镁铬砖LZMGe－18；熔池底部选用电熔半再结合镁铬砖LDMGe－18。或全部选用电熔半再结合镁铬砖LDMGe－18。总用量约160吨。

六、挥发窑

挥发窑是处理浸出渣，回收Zn、Pb、In、Ge等有价金属的回转窑。

挥发窑的特点是窑的砌体在高温下随窑壳一起转动，长期处于震动状态，同时还要承受炉料的磨损和撞击作用；其耐火材料的损毁主要表现为：

（1）熔融炉渣、金属的侵蚀。

（2）机械磨损。

（3）高温作用，窑中间断反应带的温度高达1300～1500℃。

所以在窑中间断反应带主要选用铝铬渣砖或镁铝铬砖以达到延长窑衬使用寿命的目的。

镁铝铬砖的特点是：

一是在生产时加入大颗粒的预合成尖晶石料，利用各种矿物高温下的膨胀不一致性使其内部产生微裂纹，从而提高制品热震稳定性；

二是铬矿中含有Fe2O3，Fe2O3向MgO中扩散，增强了方镁石和镁铝尖晶石的直接结合，促进颗粒与基质之间的结合，提高了材料的高温强度；

三是加入铬铁矿，其中的Cr2O3与Al2O3、MgO形成连续固溶体，提高了材料的致密度和耐磨性。

七、倾动炉

为处理粗杂铜，贵冶引进德国MAERZ公司倾动炉专利技术，包括倾动炉炉体、燃烧系统、铸锭系统、废热锅炉、收尘系统及其它辅助设施。

该倾动炉具有反射炉可加料和扒渣的特点，又有回转式阳极炉可根据不同操作周期改变炉位的优点，机械化和自动化程度高（倾转采用液压设备，加料采用灵活快捷的专用加料机），燃烧效率高，工人操作劳动强度低。贵冶350吨倾动炉为当前最大型号，可年处理含铜10万吨的物料。选用耐火材料为电熔再结合镁铬砖或电熔半再结合镁铬砖，Cr2O3含量18以上。

八、闪速炉

闪速炉是芬兰奥托昆普公司发明的处理粉状硫化矿物的一种强化冶炼设备，一般由精矿喷嘴、反应塔、沉淀池、上升烟道等四个主要部分组成。干燥后的炉料和预热空气通过精矿喷嘴进行混合并高速喷入反应塔内，在高温作用下，迅速进行氧化脱硫、熔化、造渣等反应，形成的熔体进入沉淀池后进一步完成造渣过程，并分离成富集金属产品和炉渣，熔炼气体产物由上升烟道排出。

精矿喷嘴使用的耐火材料一般为高铝质耐火浇注料或捣打料。

反应塔是闪速炉内熔炼反应过程进行的主要场所，上部温度约为900～1100℃，下部温度可达1350～1550℃，要求耐火材料耐高温、耐冲刷、抗侵蚀、高温稳定性好。反应塔顶与上部塔壁温度较低，一般采用直接结合镁铬砖。中下部塔壁则采用电熔铸镁铬砖或电熔再结合镁铬砖。

九、诺兰达炉

大冶有色公司为了提高产能和改善环保，新建诺兰达熔炼工艺，1997年投产后，当时形成15万吨粗铜生产能力。

诺兰达熔炼工艺是加拿大诺兰达公司研究开发的，为一水平圆柱形反应炉，属富氧熔池熔炼，在一个反应炉内完成精矿干燥、焙烧、熔炼和吹炼造渣工艺。熔池及渣线部位用电熔半再结合镁铬砖18，其他部分直接结合镁铬砖16。

十、转炉

火法炼铜生产过程中从铜硫到粗铜的冶炼过程绝大部分是在转炉中进行的，炼镍亦如此。

转炉是一横卧的圆柱形筒体，钢板筒体内衬耐火材料，上方有一进出物料的炉口，沿长度方向的一侧有一系列风口；转炉加入的大部分炉料是液态铜硫或低镍锍，在风口中鼓入高压空气的作用下进行脱硫，造渣反应，整个过程不用外加燃料，是自热熔炼过程，反应过程中产生的烟气不断炉口喷出沿烟罩进入收尘和制酸系统；反应过程中生成的渣定期停风后倾动炉体从炉口到出；最终的产品（粗铜或高镍锍）也是停风后倾动炉体从炉口到出。

由于吹炼一段时间后，需停风从炉口倒渣，倒完渣后再加入一批铜锍吹炼，如此循环几次直到加完预定的铜锍，并全部吹炼成粗铜，这一冶炼周期即告结束，在这一周期内转炉温度波动在800～1500℃之间，另外冶炼过程中还要加入一些冷料和石英石，因此要求耐火材料要有很好的抗高温急冷急热性，接触熔体和物料部分有较好的耐磨性，及抵抗酸性渣和碱性渣腐蚀的性能。

转炉耐火材料分为风口、风口区、炉口、炉身、端墙几个部分。风口选用电熔再结合镁铬砖26，风口区、炉口、炉身、端墙几个部分选用电熔再结合镁铬砖16或电熔半再结合镁铬砖16。

11、阳极炉（精炼炉）

阳极炉也叫回转式精炼炉，适用于精炼熔融粗铜。

精炼作业为加料、氧化、还原、浇铸，产品为阳极板。在圆柱形炉体上设有炉口，用于装料和出铜，炉体侧面设有少量风口，在氧化期通入高压空气，在还原期通入还原剂；风口不操作时置于熔体面以上，进行氧化还原操作时，将炉子倾动使风口埋入熔体内。

第一，阳极炉的炉膛温度高于1350℃，与固定式炉不同的是没有固定的熔池(渣)线，炉渣的侵蚀和熔融金属的冲刷几乎涉及2/3以上的炉膛内表面；

第二，由于炉子需要经常转动，砌体与钢壳间必须紧密接触，加大砌体与钢壳间的静磨擦而克服转动扭矩以保持砌体的稳定性，因此不设轻质隔热层；

第三，为了减轻砌体荷重（以减少支撑装置的荷重，减小传动功率消耗）在钢壳表面温度允许的条件下（300℃）尽量减薄砌层厚度。

另外，在加料的两个冲击区，考虑到加料时温度波动影响，在该部位也选择电熔半再结合镁铬砖。燃烧口、烟气出口因结构和施工方便，采用镁铬质捣打料打结。