冶金爐

冶金生產過程中對各種物料或工件進行熱加工處理的工業爐。熱工處理是以物料或工件的升温為重要特徵的處理過程，例如焙燒、熔鍊、加熱、熱處理、乾燥等。鋼鐵冶金和有色冶金的大部分生產環節都離不開爐子。歷史上，許多生產環節的革新，產品的產量和質量的提高，都同舊冶金爐的改革和新冶金爐的應用緊密相關。平爐的出現，曾有力地推進了鍊鋼生產的發展。冶金工業的能源消耗，在很大程度上取決於各種冶金爐的能耗。

現代冶金工業用爐，按熱源不同，可分為燃料爐、電爐、自熱爐三大類。此外，以新能源（如太陽能、原子能）為熱源的冶金爐正處於研製階段。

以燃料的燃燒熱為熱源，冶金工業中使用最為廣泛。由於爐內的熱工特徵不同，燃料爐又可分為火焰爐、豎爐、流態化爐和浴爐等四類：① 火焰爐 特徵是火焰或燃燒產物佔據爐膛的一部分空間，物料或工件佔據另一部分空間。一般情況下，火焰與物料直接接觸；但在有些情況下，例如為防止工件的氧化，將火焰與工件隔開，火焰的熱量通過隔牆傳給物料。② 豎爐 特徵是爐身直立，大部分空間堆滿塊狀物料，爐氣通過料層的孔隙向上流動，與爐料間呈逆流換熱。③ 流態化爐 特徵是爐內為細顆粒物料的流態化牀。氣體由下部通入。使物料“沸騰”成流態化（見流態化焙燒）。④ 浴爐 特徵是爐內盛液體介質（熔融鹽類或熔融金屬）。將工件浸入此介質中進行加熱，主要用於熱處理。浴爐熱源可用燃料，也可用電。

特徵是以電為熱源。由於電熱轉換方法不同，又分為電阻爐、感應爐、電弧爐三種。

特徵是靠爐料自身產生的熱量維持爐子的正常工作，除爐料的預熱或預熔化外，爐內不需要或基本上不需要外加熱量。例如：鍊鋼轉爐，銅、鎳吹煉轉爐和鋁熱法冶煉爐。硫化礦的焙燒爐也往往是自熱爐。

冶金爐還有間歇式爐和連續式爐的區別。間歇式爐的特徵是分批裝料、出料，爐子温度在生產過程中呈週期性變化。連續式爐特徵是物料或工件連續穿爐運行，按工藝要求控制爐內各部分的温度，並保持穩定。連續式爐在產量、質量、燃料消耗、機械化、自動化等方面都比間歇式爐優越。此外還有安裝料和出料方法、裝料和出料機械、爐體形狀、附屬設備如空氣預熱器的名稱、温度高低等稱呼爐子的。

鼓風爐熔鍊按熔鍊過程的性質可分為還原熔煉法如(鉛燒結塊的熔鍊、鉛鋅混合精礦的熔鍊）。氧化熔鍊（如銅燒結塊和銅精礦、銅鎳精礦和礦石的造鋶熔鍊）及還原造鋶熔鍊（如氧化鎳礦熔鍊成鎳鋶）。按結構特點分為敞開式爐和密閉式爐，全水套爐和半水套爐。

鼓風爐主體由爐身、爐頂、爐缸（有的爐子沒有）、風口裝置及煙喉口等組成。為了加強熔融產物的沉清分離，多數鼓風爐都附設保温前牀或電熱前牀。

鼓風爐爐型根據冶煉過程特點和原料性質的不同可以有許多種。按風口區橫截面形狀分，有圓形、橢圓形、長方形三種。前兩種爐內氣流分佈均勻，爐結生成較慢且易於清除；但圓形爐直徑受到鼓風透能力的限制，只適用於小型爐。按縱斷面形狀分．有向十萬張型、直簡型、椅型（雙排風口）和向下擴張的倒爐覆型。目前，我國多數工廠採用向上擴張型爐。它有利於氣流沿橫截面均勻分佈，並可減少灰塵。直簡型爐適用於粉料較多的場合，有利於減饅爐結的生長，倒爐覆型和椅型提高單位生產率，國外已分別用於鎳氧化礦的造鋶熔鍊及鉛還原熔煉。

國內在鼓風爐結構設計及操作技術等方面曾有不少革新，如銅密閉鼓風爐爐頂結構及排煙方式的改造，鉛鼓風爐採用水套爐項及密閉加料，汽化冷卻帽檐式風口及汽化冷卻料斗的應用，爐身水套的汽化冷卻以及加料系統的自動控制等。

反射爐是傳統的火法冶煉設備之一，按作業性質分為週期性作業和連續性作業反射爐；按冶煉性質分為熔化、熔鍊、精煉和培燒反射爐。

反射爐具有結構簡單、操作方便、容易控制、對原料和燃科的適應性較強、生產中耗水少、作業率高、適合大規模生產等優點。因此，反射爐在熔鍊鋼、錫、泌精礦和處理鉛浮渣以及金屬的熔化及熔鍊等方面得到廣泛的應用。目前，世界銅冶煉生產中，反射妒熔鍊佔30%-40%，80%-90%的錫是反射爐熔鍊生產的。

反射爐生產的主要缺點是燃料消耗較大、熱效率較低（一般只有15%-30%），造鋶熔鍊反射護還存在脱硫率及煙氣中二氧化硫濃度低、佔地面積大、消耗大量耐火材料等缺點。 多年來，我國對舊式反射爐進行許多改進，加大型反射爐採用止推式吊掛爐頂、虹吸式放銅鋶及鎂鐵式整體燒結爐底；精煉反射爐採用打眼放銅；加料口及拱腳梁用水冷卻、加料系統自動控制以及逐步推廣餘熱鍋爐等。 為進一步強化銅熔鍊反射爐熔鍊過程，並提高原科中化學熱及硫的利用率，減少對環境的污染，現在許多國外工 廠對現存的反射爐進行技術改造，其主要的改造途徑是採用富氧空氣熔鍊和使用熱風。

由於現今對環境保護提出越來越嚴格的要求，重視節約能源，預料今後新建和改建的反射爐熔鍊工藝將向環保和節能型發展。

諾蘭達鍊銅法最初是以生產粗銅為目的，但因粗銅含雜質高，於1975年改為生產高品位銅鋶。

諾蘭達爐是一台水平圓柱形反應爐。用高速拋料機將含銅物料和熔劑加入爐內，通過側邊風口噴入富氧空氣以保持熔池內銅鋶和熔渣處於攪動狀態，精礦中的鐵和硫與氧發生氧化放熱反應，提供熔鍊所需的主要熱量，不足的熱量由配入爐料中的煤或碎焦補充，或者用燃燒裝置燒煤或燒油補充。熔鍊產生的銅鋶Cc55%-75%，由銅鋶口間斷地放入銅鋶包中送轉爐吹煉。爐渣從端牆渣口放出。直接流到渣貧化電爐進行爐渣貧化處理，貧化爐銅鋶也送轉爐吹煉回收銅。或者爐渣放入渣包中，經緩冷，然後送選礦廠．選出渣精礦，渣精礦返回諾蘭達爐回收渣中的銅。反應爐煙氣經水冷密封煙罩到餘熱熱鍋爐將煙氣降温並回收餘熱，或者用其它冷卻方式將煙氣降温，然後經電除塵器淨化後送硫酸廠制酸 ^[1]  。

閃速爐是處理粉狀硫化礦物的一種強化冶煉設備，一般由精礦噴嘴、反應塔、沉澱池及上升煙道等四個主要部分組成。乾燥後含水小於0.3%的爐料和富氧空氣或預熱空氣通過精礦噴嘴進行混合並高速噴入反應塔內，在高温作用下，迅速進行氧化脱硫、熔化、造渣等反應，形成的熔體進入沉澱池後進—步完成造渣過程，並分離成富集金屬產品和爐渣。為維持—定的温度，在反應塔和沉澱池內可適當補充一些燃料。熔鍊氣體產物由上升煙道排出。

閃速爐的主要優點是：煙氣量相對小，二氧化硫濃度高、利於制酸，可減少環境污染，是一種較清潔的金屬提取工藝，單台生產能力大，綜合能耗低；過程空氣富氧濃度可在23%-95%範圍內選擇，有利於設備選擇和控制煙氣總量，過程控制簡單，容易實現自動化；投產、挖潛容易實現。但閃速爐熔鍊存在着渣含有用金屬高，煙塵率較大，物料準備要求高等缺點。因此，爐渣必須進一步處理。

轉爐是有色冶金生產中用於處理銅和鎳的硫化物的主要冶金設備。它的特點是不需要燃料，僅依靠銅鋶中的鐵和硫與鼓入熔體中的空氣進行氧化反應放出的熱量來提供全部的熱支出。爐子為週期性作業，爐內加入液態銅硫，鼓入空氣進行吹煉，第一期為造渣期，生成白銅硫，第二期為造鋶期，生成粗銅，粗銅再送入熔煉爐內精煉成陽極銅。吹煉中產生的煙氣送硫酸廠制酸。

目前轉爐主要用來處理銅鋶(金屬硫化物)、舊式轉爐勞動條件差，環境污染嚴重。隨着技術的發展採用了捅風眼機，減輕了工人的勞動強度；普通煙罩發展成為密閉煙罩使轉爐操作全封閉，還有虹吸轉爐，霍勃肯轉爐的出現，使煙氣中SO2濃度達到8%-9%，甚至高達15%，這就使得環境大大改善。近幾年來還在轉爐中使用了富氧吹煉，大大提高了轉爐的生產能力。

大型轉爐具有熱容量大，作業週期內温度變化小，爐襯壽命長，牛產率高等優點。因此目前世界上卧式轉爐都向大型化發展，外形尺寸達到∮4.2m x10m，容量180th，國內的轉爐也普遍加長，提高了裝入量。煙化爐是適應從有色冶金爐渣中回收鉛、鋅而產生的。隨着現代冶金技術的發展和綜合回收的需要，有色冶金企業中各種爐渣（如銅渣、鉛鋅渣、錫等）的處理均廣泛採用姻化爐。同時，煙化爐還可以用來富集回收其他易揮發的金屑。煙化過程的實質是以空氣和粉煤（或其他還原刑）的混合物通入熔觸的爐渣中進行還原吹煉。在高温下，爐渣中的鉛、鋅、錫等金屬呈各種形式揮發，並富集於煙塵中而加以收集。

煙化爐具有的優點是：可以直接處理熔渣，燃料消耗較少，金屬回收率高，操作簡單，機械化程度較高等。通常．煙化爐是採用粉煤作還原劑和燃料，其缺點是粉煤製備和輸送過程比較複雜，風口、管道磨損嚴重。如果用重油作還原劑和燃科則無上述缺點，但需備有一套供油設施。姻化爐是一種類似鼓風爐的立式設備。姻化爐的兩側、兩端和爐底、爐頂均由水套拼裝而成。主要部件有風口裝置、熔渣注入裝置、冷料加入裝置、故渣口、排煙口、水套煙道和支撐框架等。目前在煙化爐爐型結構上進行了重大改進，設計出的姻化爐與餘熱鍋爐一體化的新型結構取得了良好效果。