劉 斌

(白銀有色集團股份有限公司 銅業(yè)公司， 甘肅 白銀 730900)

淺析銅火法冶煉廠的高溫通風(fēng)機

劉 斌

(白銀有色集團股份有限公司 銅業(yè)公司， 甘肅 白銀 730900)

高溫通風(fēng)機是銅火法冶煉生產(chǎn)工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備，因為銅火法冶煉煙氣具有高溫性、腐蝕性和磨蝕性，所以高溫通風(fēng)機設(shè)計選型時一定要科學(xué)合理，這樣才能保證高溫通風(fēng)機在惡劣的工作條件下安全平穩(wěn)運行。

高溫通風(fēng)機； 銅火法冶煉； 高溫性； 腐蝕性； 磨蝕性

0 前言

銅的冶煉方法有火法和濕法兩類[1]，全世界85%以上的銅是由火法冶煉生產(chǎn)出來的，火法煉銅工藝方法主要有閃速煉銅法、艾薩煉銅法、諾蘭達煉銅法、瓦紐科夫煉銅法和白銀煉銅法等幾種，不論是哪一種火法煉銅方法，在其生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中，冶金爐產(chǎn)生的高溫高粉塵高濃度二氧化硫煙氣都要經(jīng)過余熱鍋爐和電收塵器降溫除塵后，由高溫通風(fēng)機送到制酸工序制酸，高溫通風(fēng)機能否正常運轉(zhuǎn)，關(guān)系到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，因此，高溫通風(fēng)機是這一生產(chǎn)工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備。

1 通風(fēng)機的類型

風(fēng)機是把旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動能，并將氣體輸送出去的機械，通常所說的風(fēng)機包括通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機和羅茨風(fēng)機[2]，通風(fēng)機主要有離心式和軸流式兩種類型，軸流式通風(fēng)機由于產(chǎn)生的風(fēng)壓較小，一般只作通風(fēng)換氣之用，有色冶金企業(yè)應(yīng)用最廣的是離心式通風(fēng)機，根據(jù)離心式通風(fēng)機的風(fēng)壓大小，大致可分為3種類型[3]，具體見表1。

表1 離心式通風(fēng)機分類表

高溫通風(fēng)機是指輸送介質(zhì)溫度高于250 ℃的通風(fēng)機，屬于特種通風(fēng)機，廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工、電力、環(huán)保等行業(yè)，相對于普通風(fēng)機而言，高溫通風(fēng)機的設(shè)計制造要求更高，安裝和日常維護保養(yǎng)的技術(shù)要求也相對較高。通常情況下，銅火法冶煉廠的高溫通風(fēng)機為高壓離心式通風(fēng)機，一般用于抽排熔煉爐和PS轉(zhuǎn)爐的銅冶煉高溫?zé)煔狻?/p>

2 高溫通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點及工作原理

2.1 高溫通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點

江西銅業(yè)集團貴溪冶煉廠、銅陵有色集團金隆銅業(yè)公司、祥光銅業(yè)公司、白銀有色集團銅業(yè)公司等國內(nèi)幾大銅火法冶煉廠的高溫通風(fēng)機結(jié)構(gòu)基本相似，一般都是由電動機、聯(lián)軸器、軸承座、散熱輪、碳環(huán)密封、吸風(fēng)口、排風(fēng)口、機殼、葉輪、主軸和慢轉(zhuǎn)裝置等構(gòu)成[4]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.電動機 2.聯(lián)軸器 3.軸承座 4.散熱輪 5.碳環(huán)密封 6.吸風(fēng)口 7.排風(fēng)口 8.機殼 9.葉輪 10.輪轂 11.主軸 12.慢轉(zhuǎn)裝置圖1 高溫通風(fēng)機結(jié)構(gòu)示意圖

在銅火法冶煉廠，因為需要輸送的冶金爐煙氣量較大，所以高溫通風(fēng)機一般都設(shè)計成雙側(cè)進氣、雙支承結(jié)構(gòu)，葉輪設(shè)計成雙葉片式，相應(yīng)高溫通風(fēng)機的傳動方式一般都為F式，即電動機通過聯(lián)軸器直接與通風(fēng)機主軸相聯(lián)，并且通風(fēng)機為兩端支承[5]。

2.2 高溫通風(fēng)機的工作原理

高溫通風(fēng)機與離心式水泵的工作原理類似[6]，當(dāng)電動機通過聯(lián)軸器帶動裝于軸承上的風(fēng)機主軸旋轉(zhuǎn)時，因為葉輪通過輪轂固定于主軸上，所以葉輪隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，通過葉片推動煙氣，并使煙氣獲得一定能量而由葉輪中心向四周流動，當(dāng)煙氣路經(jīng)機殼時，由于體積逐漸增大，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，而后從排風(fēng)口進入排風(fēng)管道，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉輪中心形成一定的真空度，此時吸風(fēng)口處的煙氣在大氣壓力作用下被壓入風(fēng)機，這樣，隨著葉輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，煙氣不斷地被吸入和排出，通風(fēng)機即完成送風(fēng)任務(wù)。

3 高溫通風(fēng)機的技術(shù)性能及選材

3.1 高溫通風(fēng)機的技術(shù)性能

銅火法冶煉廠的冶金爐煙氣特點是溫度高、含塵量多、含有二氧化硫和水，所以對通風(fēng)機有腐蝕和磨蝕[7]，使用一般的通風(fēng)機不能正常運轉(zhuǎn)，因此，在設(shè)備選型時必須從高溫通風(fēng)機產(chǎn)品樣本中選取適合工況條件的機型，有時還不可避免地需要選用非標(biāo)準(zhǔn)機型，進行特殊設(shè)計，這樣才能獲得與工況條件相適應(yīng)的理想通風(fēng)機。2008年，白銀有色集團銅業(yè)公司開始實施擴能技改工程，火法粗煉系統(tǒng)也相應(yīng)進行了技術(shù)升級改造，其中的關(guān)鍵工藝設(shè)備高溫通風(fēng)機重新進行了設(shè)計和選型，根據(jù)冶金計算結(jié)果，確定了高溫通風(fēng)機的流量和壓力，又綜合考慮冶煉煙氣的高溫性、腐蝕性和磨蝕性，經(jīng)過實地考察和反復(fù)論證，最終選用了FW6- 2×39型高溫通風(fēng)機，此通風(fēng)機于2011年11月開始投用，目前已實際運行2年多時間，使用效果良好，顯現(xiàn)了設(shè)計先進、制造精良、結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)可靠等優(yōu)點，完全能夠滿足現(xiàn)場苛刻的煙氣條件。FW6- 2×39型高溫通風(fēng)機技術(shù)性能見表2。

需要進行說明的是，如果高溫通風(fēng)機工況條件與高溫通風(fēng)機廠家的設(shè)計條件不相符時，全壓、流量和軸功率等性能參數(shù)，按照公式(1)、(2)、(3)進行換算：

表2 FW6- 2×39型高溫通風(fēng)機技術(shù)性能

(1)

式中H1—工況條件下通風(fēng)機的全壓，Pa；H0—設(shè)計條件下通風(fēng)機的全壓，Pa；B—當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Γ琍a；t0—通風(fēng)機的設(shè)計溫度，℃；t1—通風(fēng)機輸送煙氣正常工作溫度，℃。

Q1=Q0

(2)

式中Q1—工況條件下通風(fēng)機的流量，m3/h；Q0—設(shè)計條件下通風(fēng)機的流量，m3/h。

(3)

式中N1—工況條件下通風(fēng)機的軸功率，kW；N0—設(shè)計條件下通風(fēng)機的軸功率，kW；B—當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?，Pa；t0—通風(fēng)機的設(shè)計溫度，℃；t1—通風(fēng)機輸送煙氣正常工作溫度，℃。

3.2 高溫通風(fēng)機的主要零部件選材

針對銅火法冶煉煙氣的高溫性、腐蝕性和磨蝕性，高溫通風(fēng)機在設(shè)計時要特別注意機體內(nèi)過煙氣處各零部件的選材，主軸、葉輪和機殼等選擇材料時，既要考慮通風(fēng)機運行的安全可靠性，又要考慮材料的經(jīng)濟性，要選取性價比高的材料。白銀有色集團銅業(yè)公司的FW6- 2×39型高溫通風(fēng)機主要零部件選材見表3。

表3 FW6- 2×39型高溫通風(fēng)機主要零部件選材表

4 結(jié)束語

因為銅火法冶煉煙氣具有高溫性、腐蝕性和磨蝕性，所以對高溫通風(fēng)機的設(shè)計和制造提出了很高要求，目前，國內(nèi)只有幾家大的風(fēng)機制造廠能夠制造出滿足銅火法冶煉廠需求的高溫通風(fēng)機，如何改進在用高溫通風(fēng)機的使用弊端，進一步優(yōu)化高溫通風(fēng)機的設(shè)計，需要銅火法冶煉廠和風(fēng)機制造廠共同探索和努力。

[1] 邱竹賢.有色金屬冶金學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[2] 續(xù)魁昌.風(fēng)機手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

[3] 孫研.通風(fēng)機選型實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[4] 孫研.風(fēng)機產(chǎn)品樣本[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[5] 云正寬.冶金工程設(shè)計(第3冊)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[6] 王慶春.冶金通用機械與冶煉設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[7] 北京有色冶金設(shè)計研究總院等.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊(冶煉煙氣收塵通用工程常用數(shù)據(jù)卷)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[8] 成大先.機械設(shè)計手冊(第1卷)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

天津子牙開發(fā)區(qū)多金屬分離技術(shù)獲專利

天津子牙循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)針對區(qū)內(nèi)拆解加工企業(yè)設(shè)備成本高、回收效率低的問題，成功研制開發(fā)出廢線纜、電子線路板及電子信息產(chǎn)品的多金屬分離新技術(shù)，并獲得了國家發(fā)明專利。

天津子牙開發(fā)區(qū)擁有200多家廢電機、廢線纜、廢家電處理企業(yè)，年產(chǎn)再生銅45萬t、再生鋁35萬t，成為我國北方地區(qū)最大的有色金屬集散地。為加快推進廢棄機電、電子產(chǎn)品中有價金屬的高效、經(jīng)濟回收，由園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟研究院協(xié)同組織產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，自主研發(fā)推出真空熔析結(jié)晶—懸浮電解新技術(shù)，并自行設(shè)計、加工、制成多金屬分離工藝技術(shù)系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場示范運行，該項技術(shù)對廢電子線路板銅、銀的回收率分別達到99%、98%，金、鉑、鈀回收率均高于96%，金屬產(chǎn)成品純度不低于99.6%。

同時，真空熔析結(jié)晶系統(tǒng)用于常壓下難以實現(xiàn)分離的過程，可減輕環(huán)境負荷，改善工作條件，提高經(jīng)濟效益。懸浮電解技術(shù)不僅流程短、試劑耗量小，而且電流效率高，制造成本低。通過環(huán)保部門現(xiàn)場監(jiān)測，其生產(chǎn)全過程空氣質(zhì)量達到國家二級標(biāo)準(zhǔn)，污水處理后達標(biāo)排放，使之具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

西北有色研究院研制出多項稀有
金屬表面涂層技術(shù)

西北有色金屬研究院在強化改革中，創(chuàng)新平臺建設(shè)，通過加快新成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化步伐，探索出了科研、產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的全鏈條發(fā)展模式，2014年上半年該院實現(xiàn)綜合收入同比增長30%。通過等離子噴涂工藝在金屬材料表面制備陶瓷涂層，可以使傳統(tǒng)的金屬耐磨性提高10到20倍，使鎳鉻合金工作溫度提高100度到200度，達到一定的隔熱效果。目前該院腐蝕與防護研究所已經(jīng)成功研發(fā)出耐磨、耐高溫、耐腐蝕等多項稀有金屬表面涂層技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航空航天等高科技行業(yè)。

銅山礦業(yè)第二季度銅產(chǎn)量創(chuàng)紀(jì)錄

在多倫多證券交易所上市的銅山礦業(yè)公司宣布其位于不列顛哥倫比亞省的同名銅礦第二季度銅產(chǎn)量創(chuàng)下新紀(jì)錄。這一消息使得該公司股價上周三在交易所交易時創(chuàng)下新高。

截至六月底，這家總部位于溫哥華的礦業(yè)公司第二季度銅產(chǎn)量達到了1990萬磅，相較于第一季度上漲幅度達到4%。

第二季度該公司共產(chǎn)出黃金5000盎司和白銀11.33萬盎司。同期，處理礦石總數(shù)達280萬t，平均銅品位在0.388%，銅可獲得率達到了90.2%。

該公司表示，第二季度公司的采礦活動逐漸轉(zhuǎn)向了3號礦場，2號礦場的采礦活動則轉(zhuǎn)向了該礦場的西南部。

目前，投資者希望該礦業(yè)公司能夠迅速完成其在西加拿大的圓錐破碎機的安裝。安裝完成之后，每天的處理能力可能會達到3.5萬t。

HighTemperatureFanofCopperSmeltingFactory

LIU Bin
(Copper Company, Baiyin Nonferrous Group Co., Ltd. Baiyin 730900, China)

The high temperature fan is the key equipment in copper smelting production process. Because of the copper smelting flue gas with high temperature nature, corrosive nature and abrasive nature, the high temperature fan must be designed and selected scientifically and reasonably, in order to run safety and smoothly under the poor working conditions.

high temperature fan； copper smelting； high temperature nature； corrosive nature； abrasive nature

2014-01-21

劉斌(1978-)，男，陜西合陽人，工程師，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，主要從事有色冶金設(shè)備技術(shù)管理工作。

TH432

B

1003-8884(2014)04-0001-04