[科普中国]-热风熔炼

热风熔炼(blast preheat smelting)是指将预热空气或预热富氧空气鼓入冶金炉内以强化冶金过程的熔炼方法，预热鼓风用于高炉炼铁已经有一个多世纪的历史，但直到20世纪40年代末才开始用于有色金属冶金。这种方法主要用于奥托昆普(Outokumpu )型闪速护的铜(镍)造硫熔炼和鼓风炉炼锌。在有废热作为鼓风预热热源的情况下、炼铅鼓风炉和炼铜反射炉等冶金设备也可采用热风熔炼。

简介热风熔炼(blast preheat smelting)是指将预热空气或预热富氧空气鼓入冶金炉内以强化冶金过程的熔炼方法，预热鼓风用于高炉炼铁已经有一个多世纪的历史，但直到20世纪40年代末才开始用于有色金属冶金。这种方法主要用于奥托昆普(Outokumpu )型闪速护的铜(镍)造硫熔炼和鼓风炉炼锌。在有废热作为鼓风预热热源的情况下、炼铅鼓风炉和炼铜反射炉等冶金设备也可采用热风熔炼1。

原理在有色金属冶金原料的熔炼过程中，大多依赖于燃料燃烧和(或)硫化物氧化反应提供热量。以维持一定的高温，使炉料达到熔融状态，完成预定的氧化或还原反应，从而实现金属或金属富集物〔如锍)与脉石分离。因此，凡采取增加热量来源和减少热量消耗的措施，都能加速熔炼过程的进行。

预热鼓风能强化熔炼过程的原理是：

(1)热风显热可代替部分燃料燃烧所产生的热量，使燃料消耗下降、并使助燃的风量减少，也降低了单位金属的烟气量和烟气带走的热损失，起提高热利用率和降低燃料的作用；

(2）热风使燃料和反应物的活性提高。有利于提高燃料燃烧温度和完全程度，也有利于提高硫化物氧化或氧化物还原的反应速度和还原程度，起强化冶炼过程和提高金属回收率的作用；

(3)热风能使熔炼炉的高温区集中，加快了炉料熔化速度，提高炉渣的过热程度2。

热风熔炼的主要特点热风熔炼的主要特点是：在现有的铅鼓风炉内设置风套结构，利用熔炼过程的余热，让通常鼓入炼铅炉内的冷风流经该风套而变为热风，再把热风吹入炉内，从而起到降低焦耗，提高生产效率的作用。同时，这种技术与专设热风换热设备相比，不仅投资少、见效快，而且又节省能源、厂房和专用操作、维护人员3。

应用在有色金属冶金中，热风熔炼最早应用于闪速炼铜。1949年，芬兰哈贾瓦尔塔(Harjavalta )炼铜厂用预热空气鼓风，奥托昆普闪速炼铜法用于工业生产。世界上有30多台这类铜(镍)闪速炉在运转，除个别外，几乎全部用热风熔炼，且大多采用预热富氧鼓风。热风温度为473~1323K。为熔炼过程提供了一部分热量。从而减少了闪速炉在规定温度下操作所需的空气(或富氧空气)用量和(或)燃料用量。热风还加热了闪速炉反应塔顶，以确保入炉的硫化物精矿迅速着火燃烧。芬兰哈贾瓦尔塔炼铜厂闪速炉采用473K温度和含氧38%~40%的富氧鼓风，炼出含铜65%的铜毓，就能完全实现自热熔炼。

最早采用热风还原熔炼的工艺是鼓风炉炼锌。1950年英国阿旺茅斯（Avonmouth)工厂开始用密闭鼓风炉炼锌。在鼓风炉还原熔炼中，作为发热剂需要消耗的碳量比作为还原剂需要消耗的碳量多。如果不用预热鼓风代替一部分焦炭发热，不仅燃料消耗大，而且不能解决炉料中氧化铁被还原成金属铁的问题。因此，预热鼓风是使鼓风护炼锌能顺利进行的重要条件。炼锌鼓风炉利用从锌蒸气冷凝器出来的低热值煤气预热空气，使鼓风温度达到1073~1433K。

日本直岛、细仓等六家鼓风炉炼铅厂采用预热温度为523~6T3K的热风熔炼，炉子熔炼量提高30%左右，焦率也下降30%。并由于高温区集中，炉料过热程度高，金属在炉渣中的损失减少，出炉烟气温度降低.前苏联的契姆肯特炼铅厂是世界上第一个同时采用富氧与热风的铅鼓风炉熔炼厂，取得了比单一采用富氧或热风熔炼更好的效果1。

热风制备热风制备简单。低温(低于873K)热风预热采用热交换器，高温（873~1373K)热风预热采用蓄热式热风炉。预热空气的热源可利用高温废气、余热锅护低压蒸汽，也可用含碳氢可燃成分的其他冶金废气和天然气、重油、劣质煤等燃料燃烧预热。鼓风炉炼锌都采用高温热风熔炼，炼铅鼓风炉和炼铜闪速炉多采用中、低温热风，并同时采用富氧，因为提高鼓风中氧浓度比提高热风温度更有利于强化熔炼，而且预热低温鼓风的设备投资要比预热高温鼓风少得多3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学