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鼓風爐(卷名:礦冶)
blastfurnace
豎爐的一種。由爐頂、爐身和爐缸或本床組成。爐頂設有加料口和排煙口。爐身下部兩側各有向爐內鼓風的風口若干個,爐缸設有熔體排出口和放空口,本床只設一個排出口。煉鐵鼓風爐通稱高爐;鼓風爐則一般指有色金屬的熔煉豎爐。
鼓風爐可用于銅、鎳、鈷等金屬的造锍熔煉和鉛、鋅等金屬的還原熔煉,還可用于熔化雜銅和處理其他物料。鼓風爐的爐料一般為塊狀,燃料為焦炭。爐料分批從爐頂加入,形成料柱。空氣由下部風口鼓入,焦炭在風口區燃燒,形成高溫熔煉區;爐料在此激烈反應,不斷熔化。還原熔煉時,熔體在爐缸內澄清,分別放出金屬和爐渣,造锍熔煉時,熔體經本床流入前床,澄清分離出冰銅和爐渣。熱煙氣穿過爐料上升至爐頂排出過程中,使爐料預熱(熔煉混捏精礦時,還使精礦燒結),并發生部分熔煉化學反應。所以鼓風爐的傳熱傳質條件好,熱效率高,單位面積日生產能力(即床能率)大。
近代煉銅鼓風爐多處理燒結塊,煙氣SO2濃度低。50年代改為處理混捏精礦和部分塊料,并采用料封爐頂,提高了煙氣SO2濃度,精礦中的硫得到較好的利用。1981年蘇聯公布了硫化銅礦鼓風爐富氧自熱熔煉的專利,以低品位塊礦或精礦制成的團塊(或粒)為原料,鼓入含氧24~45%的富氧空氣,實現自熱熔煉,產出冰銅;煙氣回收單質硫后,還可制取硫酸。1950年,英國建成鉛、鋅鼓風爐,處理鉛、鋅混合礦,同時獲得金屬鉛和鋅。
鼓風爐爐身橫斷面多為長方形,小型爐一般為圓形或橢圓形。爐內的風口部位叫風口區,風口區橫斷面積為衡量爐子大小的尺度。長方形鼓風爐風口區的寬度一般為1~1.5米,長度3~10米。風口至料面的距離稱為料柱高度。爐頂料面上的溫度為爐頂溫度。鼓風爐熔煉的操作分高料柱(3.6~5.5米)冷爐頂(100~200℃)和低料柱(2.5~3.5米)熱爐頂(300~500℃)兩種。還原熔煉多用高料柱,造锍熔煉多用低料柱。鼓風爐的燃料為焦炭。還原熔煉時,焦炭兼作還原劑,焦率較高,如煉鉛鼓風爐焦率約10~13%;造锍熔煉,焦率較低,煉銅鼓風爐焦率約8~10%。鼓風爐風壓與料柱高度和爐料塊度有關,高料柱操作,一般為80~150毫米汞柱(表壓),低料柱操作,一般為50~80毫米汞柱(表壓)。鼓風爐風口區為熔煉區,溫度最高,煉鉛爐約為1250℃,煉銅爐約為1350℃。鼓風爐的床能率以風口區單位面積計,煉鉛爐一般為50~70噸/(米2·日),熔煉銅精礦的鼓風爐一般為40~50噸/(米2·日)。
鼓風爐是傳統的冶金設備之一。19世紀末,爐身開始采用局部水冷裝置,后來發展成全水套爐身;現已發展為汽化冷卻,生產低壓蒸汽。
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