反射爐鍊銅

反射爐鍊銅(Reverberatory copper)是指含銅爐料在反射爐內熔鍊成銅鋶的銅熔鍊方法。銅精礦或銅精礦的焙砂與石英石、石灰石等熔劑組成的爐料，在燃料燃燒形成的火焰、高温爐氣和爐內表面熱輻射作用下熔化，熔融產物在料坡上和熔池中與其他爐料組分發生化學反應，生成銅鋶和爐渣並分層。銅鋶送轉爐吹煉成粗銅，爐渣棄去。

反射爐鍊銅適於處理細粒浮選精礦，對原料和不同類型的燃料適應性強，流程簡短，生產穩定，渣含銅低至可直接廢棄的程度，爐牀面積大，適於大規模生產，從而成為當代最重要的鍊銅方法口在世界銅的生產中，反射爐鍊銅產出的銅量長期居於首位。

反射爐鍊銅按原料製備方式，分為精礦經乾燥後入爐的生精礦鍊銅和銅精礦經焙燒後入爐的焙砂鍊銅兩類。生精礦鍊銅工藝流程短，渣含銅較低，金屬品位低，適於熔鍊高品位銅精礦。鋼精礦焙砂鍊銅燃料消耗少，牀能力大，有利於提高銅鋶的品位，但流程長，操作複雜，勞動條件差，只在銅精礦含硫過高而銅品位低(硫銅比超過3.2-5)的情況下使用，由於選礦產出的銅精礦品位不斷提高，大都採用生精礦反射爐鍊銅 ^[1]  。

用優質耐火材料砌築，由鋼立柱和拉桿組成的支架固定的長方形冶金設備。爐體包括爐基、爐底、護牆和爐頂等部分。爐基用耐熱混凝土或爐渣澆灌而成。在爐基上砌築護底，爐底要承受熔體的高温、壓力、沖刷和侵蝕的作用，必須選用適宜的耐火材料建造.以延長其使用壽命。護底通常用石英砂或鎂砂媽固後再經高温燒結而成。中國用鎂砂(MgO)和氧化鐵粉(Fe₂O₃)燒結而成的爐底抗蝕性好，連續工作超過9a仍未損壞。爐牆內層用優良鎂質耐火磚、外層用普通耐火磚砌築，熔池部位加厚，受熔體沖刷和高温渣化的部位如銅鋶口、渣口和轉爐渣進口等位置全部用鎂磚砌築。有些工廠還在爐牆的外壁設置冷卻水套。爐頂可用鎂磚或硅磚構築，有拱式和吊掛式之分。鎂磚吊掛式護頂耐高温、耐渣化學腐蝕性好，局部維修方便，便於爐子加寬，對提高爐子的生產能力和延長爐頂的使用期限有利。中國一些鍊銅廠採用一種以鎂鋁磚為材料的上推式吊頂後，高温區護頂的壽命延長近1a。

在爐子一端牆上設燃燒器(燒嘴)，通過燃燒器的燃料燃燒向爐內供熱，煙氣從爐子另一端經煙道排出。加料多采用沿爐頂兩側加料管加入的方式，護料入護後形成料坡，起到保護爐牆的作用。少數工廠使用活動噴槍從側牆加入銅精礦焙砂。在側牆的下部設有多個放銅鋶口，各口交替使用。爐渣出口設在爐尾端牆或側牆。轉護渣入口位於爐頭端牆或側牆，熱渣經溜槽注入反射爐內。

隨着鍊銅技術的進步和生產規模的大型化，鍊銅反射爐的護牀面積不斷擴大，現代鍊銅反射爐通常長30-35m、寬8-11m、高3.5-4.5m，面積240-350m²，日處理爐料量700-1200t。為回收煙氣中的餘熱和煙塵，一般在爐後設有廢熱鍋護和電收塵器 ^[2]  。

燃料燃燒產生的火焰在高温區達1723-1823K，熱量主要以輻射形式直接或通過赤熱的護頂和護牆間接傳遞給位於料坡上的爐料，使之受熱熔化。熔融產物從料坡往下流動的過程中和熔池裏發生一系列化學反應，生成銅飢、爐渣和煙氣。為使燃料在反射護內燃燒達到較高的温度，需控制爐氣呈微氧化性。這樣的爐氣對護料的氧化作用較弱，因此護內主要發生高價硫化物的熱分解以及熔融產物與爐料和轉爐渣之間的交互反應，氣液、氣固間的多相反應僅處於十分次要的地位 ^[2]  。

爐料和燃料入爐前須經預先處理，不同來源、成分不一的銅精礦按比例混勻，經過預乾燥後，再與按冶金計算所需量的碎熔劑配合，組成爐料。根據作業表由加料口間歇地將爐料加入反射護內。

反射爐可用粉煤、重油和天然氣作燃料，採用何者主要根據燃料的供應情況和使用的經濟效益來選定。中國的反射護用粉煤作燃料，粉煤經專門設備細磨和乾燥處理，要求粒度85%達到0.05-0.07mm，水分1%-1.5%。生產粉煤的原煤含定碳要大於55%，揮發分大於25%，灰分少於12%，發熱量大於2700kJ/kg。

燃燒、加料、放銅鋶和放渣等操作是否得當對反射爐爐況運行和熔鍊效果影響甚大。燃燒操作是通過温度、壓力、流量等參數的變化，藉助於分析檢測和調控手段及時調整空氣與燃料的比例和改善兩者的混合條件，來實現燃料完全燃燒並在爐內形成穩定的高温區。提高爐温是提高爐子生產能力最有效的措施之一，但爐子的熱負荷過大會加速爐頂耐火材料的損耗，實踐中要根據反射爐中耐火材料的性質和爐頂結構等實際情況來選定相應的爐温制度，以實現在最佳熱負荷條件下生產 ^[3]  。