本發(fā)明屬于粗銅火法精煉還原技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及陽極爐精確控制給固體還原劑的裝置及方法。

背景技術(shù)：

在粗銅火法精煉過程，對陽極爐內(nèi)銅水進(jìn)行氧化作業(yè)，將銅水中的硫氧化脫除至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求后，同時氧化過程的氧也不可避免地過量溶解于銅水中，達(dá)到8000ppm左右；為將粗銅中過量溶解的氧脫除，就必須對銅水進(jìn)行還原，將銅水中的氧含量還原至2000ppm以下，達(dá)到澆注陽極板的要求。目前，國內(nèi)同行對銅水還原的主流技術(shù)有天然氣還原、重油還原、固體還原劑還原。天然氣還原具有清潔衛(wèi)生、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，但其不足之處就是有效利用率非常低，最高僅有30～40％的有效利用率，過程控制要求較高，否則將出安全事故；重油還原具有成本低廉的優(yōu)勢，但重油粘稠，需對其加熱保溫處理，提高重油在管道內(nèi)的流動性，還原過程控制不慎，很容易產(chǎn)生黑煙而污染作業(yè)環(huán)境。固體還原劑還原法，具有成本低、有效利用率高于天然氣，只要對作業(yè)尾氣進(jìn)行收塵、除塵處理，其作業(yè)環(huán)境也較為友好。

目前，國內(nèi)銅火法精煉還原過程，使用的固體還原劑，雖對其固定碳含量作了規(guī)定，但對顆粒度沒有作要求，生產(chǎn)商加工過程較為粗放，固體還原劑質(zhì)量常波動，出現(xiàn)細(xì)顆粒還原劑過多或偏粗顆粒度還原劑過多，這常給陽極爐還原操作帶來堵塞下料輸送管道問題，給操作工帶來清理的勞動強(qiáng)度，有時候下料斷斷續(xù)續(xù)不順暢，物料給料速率時大時小，還原劑的有效利用率不足，還原作業(yè)時間過長，影響正常生產(chǎn)作業(yè)及成本。下料速度過快時，陽極爐尾部煙氣溫度快速升高，余熱鍋爐壓力急劇升高，煙氣中一氧化碳濃度過高或未被還原的粉狀還原劑多，可能導(dǎo)致煙道發(fā)生爆炸事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于陽極爐粗銅精煉還原、可精確、穩(wěn)定控制給固體還原劑的裝置及控制方法，確保固體還原劑下料、輸送過程順暢、不堵塞。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種精確控制給固體還原劑的裝置，設(shè)有一漏斗形備料倉，在備料倉頂部設(shè)置有一次篩分器用于對固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料及其它雜物；在備料倉底部漏口往下依次設(shè)有二次篩分器、下料電機(jī)、全開密封閥門；全開密封閥門與中間儲料倉連接，在中間儲料倉上設(shè)有泄壓閥門，并通過在頂部引出的頂部支管道上設(shè)置增壓風(fēng)閥門和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器，在中間儲料倉上部還設(shè)有差減法稱重器，在中間儲料倉下部還通過下部支管道分別連接流化風(fēng)口閥門和流化風(fēng)穩(wěn)壓器，中間儲料倉底部與隔倉式給料裝置通過精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)連接；隔倉式給料裝置連接精準(zhǔn)變頻電機(jī)減速裝置，精準(zhǔn)變頻電機(jī)減速裝置連接精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)；在隔倉式給料裝置底部一端通過底部支管道分別連接載煤風(fēng)閥門和載煤風(fēng)穩(wěn)壓器，另一端設(shè)為風(fēng)料出口；所述頂部支管道、下部支管道、底部支管道分別與壓縮風(fēng)總管連接。

本發(fā)明精確控制給固體還原劑的方法步驟如下：

a.采用一次篩分器對固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料或其它雜物后，儲存于備料倉內(nèi)；

b.備料倉內(nèi)篩分過的固體還原劑通過二次篩分器、下料電機(jī)、全開密封閥門后，進(jìn)入中間儲料倉內(nèi)，固體還原劑儲存至儲料倉三分之二滿倉后，停止下料電機(jī)，關(guān)閉密封閥門；

c.對中間儲料倉進(jìn)行增壓，關(guān)閉泄壓閥門，打開增壓風(fēng)閥門和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器，待中間儲料倉內(nèi)壓力達(dá)到3～5Bar，即可關(guān)閉增壓風(fēng)閥門和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器，打開流化風(fēng)口閥門和流化風(fēng)穩(wěn)壓器，使流化風(fēng)壓力穩(wěn)定在4～5Bar，對中間儲料倉下部固體還原劑進(jìn)行流化處理；

d.陽極爐內(nèi)具備噴吹固體還原劑條件后，打開載煤風(fēng)閥門至全開，通過調(diào)節(jié)載煤風(fēng)穩(wěn)壓器，調(diào)節(jié)風(fēng)壓在3～4Bar，確保載煤風(fēng)壓力略低于中間儲料倉內(nèi)壓力，達(dá)到送煤壓力微平衡，然后啟動精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)，調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行頻率，根據(jù)稱重器在電腦控制界面上的反饋，控制給固體還原劑速率在0.5～1.0kg/s范圍內(nèi)。

上述步驟a和步驟b是分兩次對固體還原劑進(jìn)行篩分處理，步驟a為粗篩分，隔離出大塊物料或雜物，步驟b為細(xì)篩分，僅設(shè)置1～5mm顆粒度大小的固體還原劑能過篩，其余大塊物料均被隔離，確保中間儲料倉下料均勻、順暢。步驟d所述陽極爐煙氣出口在線監(jiān)測溫度的升溫速率為5～10℃/h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①通過對固體還原劑進(jìn)行兩次篩分處理后，隔離出大塊顆粒度物料或雜物，篩選出粒度在1～5mm范圍內(nèi)的還原劑，該粒度范圍內(nèi)的還原劑很適用于回轉(zhuǎn)式陽極爐粗銅火法精煉過程，還原使用，不僅還原效率提高，確保了還原過程的連續(xù)、順暢、穩(wěn)定，避免無效消耗及安全隱患事故的發(fā)生，更避免了還原劑輸送管道被堵塞帶來的勞動強(qiáng)度大等問題；

②通過差減法稱重器的重量反饋，同時結(jié)合還原過程煙氣在線溫度升溫情況，控制在線煙氣溫度升溫速率5～10℃/h，調(diào)節(jié)精確給料電機(jī)頻率，確保給固體還原劑速率在最佳的0.5～1.0kg/s速度范圍內(nèi)，可進(jìn)一步提高固體還原劑的有效利用率，避免無效消耗及安全隱患事故的發(fā)生；所設(shè)置的精確給料電機(jī)頻率可實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)高低頻率調(diào)節(jié)，電機(jī)內(nèi)部為獨(dú)立隔倉式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，上部中間儲料倉內(nèi)與電機(jī)下部在極短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)相對隔離密封，僅電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)獨(dú)立隔倉內(nèi)精準(zhǔn)定量的固體還原劑能自由通過，進(jìn)入到下部，定量的固體還原劑經(jīng)載煤風(fēng)混合后，通過風(fēng)料出口，輸送至陽極爐內(nèi)；

③本發(fā)明裝置采用全系統(tǒng)控制，可根據(jù)不同裝載容量的回轉(zhuǎn)式陽極爐等實(shí)際操作要求來調(diào)節(jié)固體還原劑給料速度的精準(zhǔn)控制，系統(tǒng)反饋各裝置開啟情況、儲料倉內(nèi)壓力情況。既可就地手動操控，也可在電腦界面上進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的示意圖；

圖中各標(biāo)號部件為：1.備料倉、2.一次篩分器、3.二次篩分器、4.下料電機(jī)、5.密封閥門、6.中間儲料倉、7.壓縮風(fēng)總管、8.增壓風(fēng)閥門、9.增壓風(fēng)穩(wěn)壓器、10.泄壓閥門、11.差減法稱重器、12.流化風(fēng)口閥門、13.流化風(fēng)穩(wěn)壓器、14.精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)、15.載煤風(fēng)閥門、16.載煤風(fēng)穩(wěn)壓器、17.精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)、18.精準(zhǔn)變頻電機(jī)減速裝置、19.隔倉式給料裝置、20.風(fēng)料出口。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的精確控制給固體還原劑的裝置，設(shè)有一漏斗形備料倉1，在備料倉1頂部設(shè)置有一次篩分器2用于對固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料及其它雜物；在備料倉1底部漏口往下依次設(shè)有二次篩分器3、下料電機(jī)4、全開密封閥門5；全開密封閥門5與中間儲料倉6連接，在中間儲料倉6上設(shè)有泄壓閥門10，并通過在頂部引出的頂部支管道上設(shè)置增壓風(fēng)閥門8和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器9，在中間儲料倉6上部還設(shè)有差減法稱重器11，在中間儲料倉6下部還通過下部支管道分別連接流化風(fēng)口閥門12和流化風(fēng)穩(wěn)壓器13，中間儲料倉6底部與隔倉式給料裝置19通過精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)14連接；隔倉式給料裝置19連接精準(zhǔn)變頻電機(jī)減速裝置18，精準(zhǔn)變頻電機(jī)減速裝置18連接精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)17；在隔倉式給料裝置19底部一端通過底部支管道分別連接載煤風(fēng)閥門15和載煤風(fēng)穩(wěn)壓器16，另一端設(shè)為風(fēng)料出口20；所述頂部支管道、下部支管道、底部支管道分別與壓縮風(fēng)總管7連接。

精確控制給固體還原劑的方法步驟如下：

a.采用一次篩分器2對固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料或其它雜物后，儲存于備料倉1內(nèi)；

b.備料倉內(nèi)篩分過的固體還原劑通過二次篩分器3、下料電機(jī)4、全開密封閥門5后，進(jìn)入中間儲料倉6內(nèi)，固體還原劑儲存至儲料倉三分之二滿倉后，停止下料電機(jī)，關(guān)閉密封閥門5；

c.對中間儲料倉6進(jìn)行增壓，關(guān)閉泄壓閥門10，打開增壓風(fēng)閥門8和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器9，待中間儲料倉內(nèi)壓力達(dá)到3～5Bar，即可關(guān)閉增壓風(fēng)閥門8和增壓風(fēng)穩(wěn)壓器9，打開流化風(fēng)口閥門12和流化風(fēng)穩(wěn)壓器13，使流化風(fēng)壓力穩(wěn)定在4～5Bar，對中間儲料倉6下部固體還原劑進(jìn)行流化處理；

d.陽極爐內(nèi)具備噴吹固體還原劑條件后，打開載煤風(fēng)閥門15至全開，通過調(diào)節(jié)載煤風(fēng)穩(wěn)壓器16，調(diào)節(jié)風(fēng)壓在3～4Bar，確保載煤風(fēng)壓力略低于中間儲料倉內(nèi)壓力，達(dá)到送煤壓力微平衡，然后啟動精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)17，調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行頻率，根據(jù)稱重器在電腦控制界面上的反饋，控制給固體還原劑速率在0.5～1.0kg/s范圍內(nèi)。

上述步驟a和步驟b分兩次對固體還原劑進(jìn)行篩分處理，步驟a為粗篩分，隔離出大塊物料或雜物，步驟b為細(xì)篩分，僅設(shè)置1～5mm顆粒度大小的固體還原劑能過篩，其余大塊物料均被隔離，確保中間儲料倉下料均勻、順暢。步驟d所述陽極爐煙氣出口在線監(jiān)測溫度的升溫速率為5～10℃/h。

本發(fā)明可在陽極爐精煉還原時，精確控制固體還原劑給煤量，固體還原劑下料速度較為合理，還原劑在陽極爐內(nèi)高效還原，可實(shí)現(xiàn)固體還原劑有效還原利用率在90％以上。固體還原劑精準(zhǔn)下料的過程反饋，不僅僅可以通過差減法稱重器來反饋，還可通過陽極爐煙氣出口在線溫度監(jiān)測來反饋。

應(yīng)用實(shí)例一

一臺已裝載容量有350噸粗銅的回轉(zhuǎn)式陽極爐，其爐內(nèi)銅水已經(jīng)氧化至8000ppm氧含量，銅水中其它雜質(zhì)含量均達(dá)到氧化終點(diǎn)要求。將固體還原劑噴吹管道與爐體連接好。將固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料或其它雜物后，儲存于備料倉1內(nèi)；備料倉內(nèi)篩分過的固體還原劑通過二次篩分器3、下料電機(jī)4、全開密封閥門5后，進(jìn)入中間儲料倉6內(nèi)，通過差減法稱重器11顯示，中間儲料倉內(nèi)固體還原劑重量已達(dá)2000kg左右即可合適，停止下料電機(jī)4，關(guān)閉密封閥門5。采用雙罐還原，其操作方式完全一樣。對中間儲料倉6進(jìn)行增壓，關(guān)閉泄壓閥門10，打開增壓閥門8和穩(wěn)壓器9，待中間儲料倉內(nèi)壓力達(dá)到3.5Bar，即可關(guān)閉增壓閥門8和穩(wěn)壓器9，打開流化風(fēng)閥門12和流化風(fēng)穩(wěn)壓器13，調(diào)節(jié)流化風(fēng)穩(wěn)壓器壓力在4.0Bar，對中間儲料倉6下部固體還原劑進(jìn)行流化處理；打開載煤風(fēng)閥門15至全開，調(diào)節(jié)載煤風(fēng)穩(wěn)壓器16壓力在3.5Bar，然后啟動精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)17，調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行頻率，根據(jù)差減法稱重器在電腦控制界面上的反饋，確保給固體還原劑速率在0.8kg/s左右速度，同時觀察煙氣在線監(jiān)測溫度升溫速率不超過10℃/h，雙罐同時進(jìn)行還原，控制固體還原劑相同下煤速率，30min后，兩個中間儲料倉均已給足1400kg左右固體還原劑量時，即可停止還原，停止精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)17的運(yùn)行，對陽極爐內(nèi)粗銅進(jìn)行測氧操作或人工取樣分析，只要銅水中的氧含量在2000ppm以下，或人工看樣，達(dá)到澆注、滿足電解要求的陽極銅，即可對陽極爐內(nèi)的銅水進(jìn)行澆注陽極板作業(yè)，實(shí)現(xiàn)固體還原劑還原過程有效利用率達(dá)90％以上。

應(yīng)用實(shí)例二

一臺已裝載容量有660噸粗銅的回轉(zhuǎn)式陽極爐，其爐內(nèi)銅水已經(jīng)氧化至8500ppm氧含量，銅水中其它雜質(zhì)含量均達(dá)到氧化終點(diǎn)要求。將固體還原劑噴吹管道與爐體連接好。將固體還原劑進(jìn)行一次篩分，隔離出大塊物料或其它雜物后，儲存于備料倉1內(nèi)；備料倉內(nèi)篩分過的固體還原劑通過二次篩分器3、下料電機(jī)4、全開密封閥門5后，進(jìn)入中間儲料倉6內(nèi)，通過差減法稱重器11顯示，中間儲料倉6內(nèi)固體還原劑重量已達(dá)3500kg左右即可合適，停止下料電機(jī)4，關(guān)閉密封閥門5。采用雙罐還原，其操作方式完全一樣。對中間儲料倉6進(jìn)行增壓，關(guān)閉泄壓閥門10，打開增壓閥門8和穩(wěn)壓器9，待中間儲料倉內(nèi)壓力達(dá)到4.5Bar，即可關(guān)閉增壓閥門8和穩(wěn)壓器9，打開流化風(fēng)閥門12和流化風(fēng)穩(wěn)壓器13，調(diào)節(jié)流化風(fēng)穩(wěn)壓器壓力在4.5Bar，對中間儲料倉6下部固體還原劑進(jìn)行流化處理；打開載煤風(fēng)閥門15至全開，調(diào)節(jié)載煤風(fēng)穩(wěn)壓器16壓力在3.5Bar，然后啟動精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)17，調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行頻率，根據(jù)稱重器在電腦控制界面上的反饋，確保給固體還原劑速率在1.0kg/s左右速度，同時觀察煙氣在線監(jiān)測溫度升溫速率不超過10℃/h，雙罐同時進(jìn)行還原，控制固體還原劑相同下煤速率，60min后，兩個中間儲料倉均已給足3000～3200kg固體還原劑量時，即可停止還原，停止精準(zhǔn)給料變頻電機(jī)的運(yùn)行，對陽極爐內(nèi)粗銅進(jìn)行測氧操作或人工取樣分析，只要銅水中的氧含量在2000ppm以下，或人工看樣，達(dá)到澆注、滿足電解要求的陽極銅，即可對陽極爐內(nèi)的銅水進(jìn)行澆注陽極板作業(yè)，實(shí)現(xiàn)固體還原劑還原過程有效利用率達(dá)90％以上。