硫酸廠

[拼音]：yelian jixie

[英文]：smelting machinery

應用高溫冶金方法（或稱火法冶金）將礦石或低純度金屬冶煉成為一定純度金屬或者將幾種金屬和非金屬配合冶煉成為一定成分的合金的機械裝置。大多數金屬礦石是含有雜質的金屬化合物，主要是氧化物和硫化物。含雜質少的天然礦石可以直接進入冶煉過程；雜質多的則先經過精選富整合為精礦再行冶煉。氧化物礦石多用焦炭及其燃燒產生的一氧化碳氣在豎式或臥式爐、窯中還原，少數用氫或甲烷等還原。硫化物礦石則一般先在氧化氣氛的爐、窯中焙燒，將硫氧化為SO2，隨氣流排出並被收集，然後再處理留存的金屬氧化物。冶煉機械主要包括與所冶煉的礦石相適應的各種爐、窯和配套的上料、出料、鑄錠和冶金車輛等裝置，有人將處理精礦的燒結裝置或球團裝置等也包括在內。某些金屬礦石採用溼法提煉（包括化學浸出、電解、細菌分解等）。溼法提煉的優點是回收率高、能耗少，較適用於難選、難熔的貧礦石和稀有金屬的提煉。溼法提煉所採用的機械裝置有萃取器、電解裝置、高壓釜、過濾機、離心分離機等。

簡史

1856年英國的H.貝塞麥發明貝塞麥轉爐鍊鋼。1856～1864年英國的K.W.西門子和法國的P.┵.馬丁發明平爐鍊鋼。1899年法國的P.L.T.埃魯用電爐鍊鋼。貝塞麥轉爐煉出的鋼含雜質較多，平爐和電爐的應用遂逐漸擴大。1952年第一座工業生產用的氧氣頂吹轉爐在奧地利的林茨廠投產。氧氣頂吹轉爐生產的每噸鋼投資少，冶煉週期短，產量高，鋼的質量好，獲得迅速發展。1970年氧氣底吹轉爐投入工業性生產。它需要的廠房高度較低。氧氣轉爐與爐外精煉、連續鑄錠等裝置結合應用後，使鋼的冶煉機械更趨完善。

17世紀末英國有了鍊銅的反射爐。1880年始用轉爐吹煉，同期在歐美又發明了電解精煉銅和熔爐電解鋁等裝置。

鋼、鐵冶煉機械

鋼、鐵一般都採用高溫冶金方法冶煉。鋼鐵冶煉機械包括鍊鐵的高爐及其配套機械、鍊鋼的平爐和轉爐、電弧爐、爐外精煉裝置、鑄錠裝置以及冶金車輛等。

高爐及其配套機械

將鐵礦石或人造富礦連續煉成生鐵的鼓風豎爐稱為高爐。它的外形像一個堅式的圓筒，由耐火材料及金屬殼體組成，圖1為高爐及其配套機械的佈置。原料從貯礦槽經稱量後由高爐機械的料斗或帶式輸送機送到爐頂，分批均勻地置入爐內。經熱風爐預熱的空氣由風口鼓入爐內，使燃料燃燒加熱爐料並使之分解和還原，從而得到生鐵。鐵水從出鐵口放出，經鐵水溝和流嘴進入鐵水罐中，運往鋼廠或由鑄鐵機鑄成鐵塊。從爐頂匯出的煤氣，經煤氣淨化系統處理後可作為燃料。為強化冶煉，除採用外燃式熱風爐提高風溫、加大風量或採用綜合鼓風（包括噴吹燃料、富氧鼓風和脫溼鼓風）外，提高爐頂壓力也能增加產量和降低焦碳消耗。新建的高爐廣泛採用鍾閥密封式或無料鍾式高壓爐頂。採用無料鍾式高壓爐頂後，爐頂高度和重量均可相應降低一半左右。高爐容積也達5500米3左右（日產生鐵1萬餘噸）。高爐生產的大型化、連續化，要求有較高的機械化和自動化程度，須採用開、堵出鐵口機和換風口機等配套高爐機械。

鍊鋼平爐

按結構形式可分為傾動式和固定式兩種。傾動式平爐因熔鍊室可前後傾動，具有操作靈活和分罐出鋼的特點，但結構較複雜，故一般均採用固定式平爐。固定式平爐的特點與傾動式平爐相反。平爐熔鍊範圍一般為100～650噸。20世紀70年代開始採用埋入式氧槍，加大供氧強度，縮短了冶煉時間。

鍊鋼轉爐

鼓入空氣或工業純氧，使氧氣與液態鐵水中的碳、矽、錳等元素氧化，以調整鋼水的化學成分，並利用氧化時產生的熱量來鍊鋼的裝置。鼓入空氣的轉爐，因煉出的鋼質量差，已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。鍊鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經稱量後通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環形託圈支承，託圈兩端的軸由軸承支承。託圈軸與傳動機構聯接後能使爐體繞軸線作360°迴轉，以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點齧合式等，以全懸掛的多點齧合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率，轉爐爐體也可做成更換式的。

為了防止環境汙染和節約能源，在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經餘熱利用煙道生產蒸汽，又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統，使煙氣符合排放標準。

轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種，但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業純氧，並以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。

頂吹轉爐的容量已達400噸，並有更大型的轉爐正在籌建中。

底吹轉爐的噴口設定在爐底(圖3)，噴口數目可根據工藝要求而定。

噴口型式有透氣（或毛細管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質，噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉爐較適用於高磷鐵水的冶煉。

在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂底複合吹煉的轉爐，效果較好。

為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求，現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣淨化、汙水處理和綜合利用等配套裝置，同時也採用計算機控制，以提高生產的經濟效益。

電弧爐

利用電能通過石墨制的電極與金屬爐料之間產生電弧所生成的熱量進行熔化爐料。電弧爐由爐體、傳動裝置、供電系統和控制裝置等組成（圖4）。爐體結構依裝料形式不同，可分為爐身開出式、爐蓋旋轉式和爐蓋開出式幾種。

為了出鋼方便，整個爐體可作前後傾動。電極的夾持和升降機構安裝在爐體的側面，為了調整電弧長度，升降機構能自動調節。為了提高鋼的質量，常在爐底下部裝設電磁攪拌器，使鋼流按需要方向流動。電弧爐容量一般為10～360噸。為了提高生產能力和縮短熔鍊時間，電弧爐正向超高功率方向發展。

爐外精煉

為提高鋼液質量，可將鍊鋼爐初煉的鋼液在鍊鋼爐外精煉。爐外精煉有真空脫氣、鋼包精煉、噴射冶金等方法。

（1）真空脫氣:利用氣相壓力降低而使鋼中溶解的氣體析出。真空脫氣有座包脫氣法、滴流脫氣法、提升除氣(D-H)法、迴圈除氣(R-H)法等。提升除氣法和迴圈除氣法應用較為普遍。提升除氣法（圖5）是靠真空室和鋼水罐的垂直往復相對運動，使鋼液分批進入負壓 66.6～133帕的真空室處理，小批量的鋼液吞吐過程即為除氣攪拌過程，處理容量約為鋼水罐容量的1/12～1/6。提升除氣法的真空室頂部裝有電熱裝置，可減少鋼液的溫度降。在處理後期，可通過特殊的合金料罐加入鐵合金。迴圈除氣法（圖6）是將真空室下端的二根管子插入鋼液中進行，先在左側的上升管內匯入少量氬氣或其他惰性氣體。氣體經鋼液高溫加熱而產生熱膨脹，不斷膨脹的向上流動的氣體使鋼液上升進入真空室而濺成微粒，從而獲得充分除氣，除氣後的鋼液沿右側下降管流回鋼水罐，使鋼液在罐內充分攪拌。經迴圈除氣後的鋼液純度高，溫度和成分也較均勻。真空室可容鋼量約為1～2噸。整個裝置支承在平行的四聯杆機構上，能在不同容量的鋼水罐上工作。

（2）鋼包精煉:將鋼液電弧加熱、真空脫氣、吹氬或電磁攪拌、合金化、脫硫等多種工藝均移入鋼包內進行的精煉方法。

（3）噴射冶金:將粉狀精煉劑，合金劑以流態化狀態吹入鋼液內部的精煉方法。主要裝置有噴粉罐和可升降的噴槍架等。

鑄錠裝置

將鋼液鑄成坯錠的裝置。鑄錠分為鋼錠模鑄錠和連續鑄錠兩種工藝。連續鑄錠能提高鋼材成材率，降低能耗，簡化傳統的鋼錠模鑄錠的準備和脫模等工序，為鋼鐵工業的生產連續化創造條件。圖7為連續鑄錠的工藝流程和裝置。裝置的主要結構型式有立式、立彎式、弧式和水平式等，以弧式應用較為廣泛。熱狀態下裝置變形和防止漏鋼是裝置製造和操作中的關鍵環節。為了加快處理漏鋼事故，關鍵裝置應能迅速整體吊裝更換。