转炉吹炼任务是往低冰镍中鼓入空气，加入适当的熔剂（石英），将低冰镍中 的Fe以及S和其它杂质除去，使铜、镍进一步富集成含铜镍约70%~75%，含硫18%~24%的高镍硫。 转炉吹炼是一个强烈的自热过程，维持反应所需的热量依靠铜锍吹炼过程中铁、硫的氧化及造渣反应来供给。

熔炼镍或铜镍锍化矿精矿、富矿块时，获得的一种由铜、镍、铁的硫化物形成的熔体，称为低镍硫。现代镍冶炼厂采用卧式转炉吹炼低镍硫。转炉吹炼任务是往低冰镍中鼓入空气，加入适当的熔剂（石英），将低冰镍中 的Fe以及S和其它杂质除去，使铜、镍进一步富集成含铜镍约70%~75%，含硫18%~24%的高镍硫。

转炉吹炼过程中所需要的热量由低镍硫中的铁和硫氧化、氧化亚铁造渣等反应热供给。吹炼过程不仅可以自然进行，而且还有过剩热量，可用于处理含镍的冷料。处理冷料是防止吹炼过程过热，延长砌体寿命的重要措施。

转炉吹炼是一个强烈的自热过程，维持反应所需的热量依靠铜锍吹炼过程中铁、硫的氧化及造渣反应来供给。

转炉吹炼作业模式有单炉吹炼、炉交叉吹炼和期交换吹炼三种。国内多采用单台炉吹炼和炉交叉吹炼。其目的在于提高转炉送风时率、改善向化工供烟气的连续性，保证熔炼炉比较均匀地排放铜锍。

转炉可分为立式和卧式两种，常用于处理铜锍的是卧式侧吹转炉。卧式侧吹转炉由炉基和炉体两大主体部分组成。

（1）炉基

炉基由钢筋水泥浇铸而成，炉基上表面有地脚螺丝固定托辊底盘，在托辊底盘的上面每侧有两对托辊支撑炉子的质量，并使炉子在其上旋转。

（2）炉体

由炉壳、炉口、护板、托圈、大齿轮、风眼以及炉衬等组成。

①炉壳

炉体的主体是炉壳，炉壳由40~ 50mm锅炉钢板焊接成圆筒，圆筒两端为端盖，也用同样规格的钢板制成。

在炉壳两端各有一个大圈，被支撑在托辊上，而托轮通过底盘固定在炉子基座上。

②炉口

在炉壳的中央开一个向后倾斜27.50的炉口，以供装料、放渣、排烟、出炉和维修人员入炉修补炉衬之用，炉口一般呈长方形，也有少数呈圆形，炉口面积可占熔池最大水平面的20%左右，在正常吹炼时，烟气通过炉口的速度保持在8~11m/s，这样才能保证炉子的正常使用。

由于炉子经常受到熔体腐蚀和烟气冲刷，以及清理炉口时的机械作用，较易损坏，为此，在炉口孔上安装一个可以拆装的活炉口，合金炉口通过螺栓与炉壳连为一体。为保护合金炉口，在其内侧焊接上、下两块合金衬板。

③护板

护板是焊接在炉口周围的保护板，其目的是为了保护炉口附近的炉壳，也可以保护环形风管等进风装置，使它们免受喷溅熔体的侵蚀。炉口护板应有足够的长度、宽度和厚度。

④滚圈

滚圈由托轮支撑，起到旋转炉体并传递、承载炉体质量的作用。转炉的滚圈有矩形、箱形、工字形断面，铜转炉采用工字形断面。

⑤大齿轮

转炉一侧炉壳上装有一个大齿轮，是转炉转动的从动轮，当主动轮电机转动时通过减速机带动小齿轮，小齿轮带动大齿轮可使转炉做3600正、反方向旋转。

⑥风口（风眼）

在转炉炉壳的后侧下方，依据需要开有40~54个圆孔，风管穿过圆孔并通过螺纹联结安装在风箱上，在伸入转炉内的风管部分砌筑耐火砖后，即形成风眼，如图1所示。正常吹炼生产时，压缩空气经过风眼送入炉内与高温熔体发生反应。

风眼角度设计有仰角、俯角和零角。风眼角度对吹炼作业影响很大，仰角过大不仅加剧物料喷溅，而且降低空气利用率；俯角过大则对炉衬冲刷严重，尤其对炉腹冲刷严重影响炉寿命，同时提高了入炉风压，加重了风机的负荷。故通常选择转炉吹炼时风眼角度为水平0°。在炉体的大托轮上均匀地标有转炉的角度刻度，有一个指针固定在平台上指示角度的数值，操作人员在操作室内可以看到角度，从而可以了解转炉转动的角度，一般0°位是捅风眼的位置。

风口是转炉的关键部位，其直径一般为38~50mm。风口直径大，截面积就大，在同样鼓风压力下鼓入的风量就多，所以采用直径大的风口能提高转炉的生产率。但是，当风口直径过大时，容易使炉内熔体喷出，所以转炉风口直径的大小应根据转炉的规格来确定。

风口的位置一般与水平面成30~7.50，风口管过于倾斜或位置过低，鼓风所受的阻力会增大，将使风压增加，并给清理风口操作带来不便。同时，熔体对炉壁的冲刷作用加剧，影响转炉炉寿命。实践证明，在一定风压下，适当增大倾角，有利于延长空气在熔体内的停留时间，从而提高氧的利用率。在一般情况下，风口浸入熔体的深度为200~500mm时，可以获得最好的吹炼效果。

⑦炉衬

在炉壳里所衬的耐火材料依其性质不同，可分为酸性和碱性两种，以前各国多采用酸性炉衬，后来由于酸性炉衬腐蚀快、寿命短、砖耗大而改用碱性炉衬，后多使用镁质和铬镁质耐火材料作炉衬。

炉衬一般分为以下几个区域：风口区、上风口区、下风口区、炉肩和炉口、炉底和端墙。由于各区受热、受熔体冲刷的情况不同，腐蚀程度不一，所以各区使用的耐火材料和砌体厚度也不同。

（1）加料系统

转炉加料系统由熔剂供给系统和冷料供给系统组成。

熔剂供给系统，应保证供给及时，给料均匀，操作方便，计量准确。该系统是由焙烧上料皮带将熔剂加入石英仓，再经皮带秤、石英下料管从转炉炉口加入炉内。正常生产时，皮带秤的开、停是由计算机控制，也可以通过现场启动开关控制。

（2）送风系统

转炉吹炼所需的空气，由ATLAS或KKK高压鼓风机供给。鼓风机鼓出的风经总风管、风包分风管、风阀、球面接头、三角风箱、U形风管及水平风箱后通过水平风管进入炉内。

球面接头安装在靠近转炉的进风管路上，其作用是消除炉体和进风管路因安装误差、热膨胀等原因而引起的轴向位移，并通过球面接头向转炉供风。三角风箱、环形风管可增大送风管路的截面积，起到均匀供风的作用。

风箱用焊接的方法安装固定在转炉炉壳上，两侧与环形风管相连通。风箱由箱体、弹子阀、风管座以及配套的消声器和风管组成。

水平风管把压缩风送入炉内，由于压缩空气温度低，在风管出口处往往有熔体黏结，将风口局部堵塞，影响转炉送风，因此必须进行捅风眼作业。为了清理方便起见，在水平风箱上安装有弹子阀，这种弹子阀有两个通道，一个接水平风箱，另一个是钢钎的进出口，阀的中间有一个突出的弹子仓，在清理风眼时充作钢球的停泊位。转炉吹炼时，钢球在重力和风压的作用下，恰好将钢钎的进出口堵住，不致泄风，当清理风口时，钢钎将钢球顶起，钢球在弹子阀内沿倾斜的弹道向上移动，进入到弹子仓内，抽出钢钎时，钢球自动回到原来的位置。

（3）排烟系统

转炉吹炼产生的低浓度烟气，经过水冷烟道流向废热锅炉进行余热利用、初步降尘，再经电收尘器收尘，最后由排烟机送至硫酸厂制酸，在烟气系统或化工厂出现故障时，转炉系统停止吹炼作业。

排烟收尘系统主要设备包括电收尘器、高温排烟机、埋刮板输送机、仓式泵等。

转炉排烟收尘配置板式卧式四电场电收尘器四台，电场有效截面积50 ，电收尘器主要由阴极系统、阳极系统、振打系统、壳体、灰斗、排灰装置、外保温层、高低压电气控制系统组成。

烟灰处理设备主要是由烟灰拉运设备埋刮板输送机和烟灰吹送设备仓式泵组成。每台电收尘器灰斗下部配置一台埋刮板排灰机，四台埋刮板排灰机将烟灰拉运到配置在球形烟道下部的总刮板输送机，总刮板输送机将烟灰卸人配置在其头部的集尘仓，再用NCD5.0仓式泵气力输送到铜合成熔炼炉烟尘仓。仓式泵主要由仓式泵本体及辅件手动双侧插板门、旋转给料机、排堵装置、储气罐、现场控制柜、PLC控制柜等组成。

为保持厂房内良好的作业环境，在水冷烟道入口附近设有环保烟罩，用于收集少量的外溢烟气。环保烟罩又有固定烟罩和旋转烟罩之分，固定烟罩主要用于正常吹炼或进料作业时外泄烟气的捕集，而在放渣或出炉时，则由旋转烟罩发挥其更为有效的作用。环保烟气 浓度很低，经120m烟囱排空。

（4）传动系统

转炉内为高温熔体，因此要求传动机构必须灵活可靠，运行平稳。转炉传动系统配备一台交流电机作为主用电机，另有一台直流电机以备故障时炉子能够正常倾转。两台电动机是通过一个变速器来工作的，变速后，小齿轮和大齿轮啮合时炉子转动，炉子的回转速度为0.6 r/min。

在转炉传动系统中设有事故连锁装置，当转炉故障停风、停电或风压不足时，此装置立即启动，通过直流电机驱动炉子转动，使风口抬离液面、在进料位置（60°）停止，以防止风眼灌死。

（5）控制系统

为了保证炉子的正常作业和安全生产，转炉采用了计算机控制系统，通过此系统，主要完成以下工作：

①对运行参数如风压、流量、排烟系统负压、保温时炉膛温度等进行监控，发现异常情况及时汇报或采取措施。

②远程控制设备开停，如加料皮带、闸板等。通过控制室开关的切换，既可以在现场手动操作，也可以实现控制远程操作。

（6）残极加料系统

残极加料系统主要由机架、液压系统、整形装置、链板运输机、投炉装置、抬起推入装置、倾翻溜槽、头部装置、尾轮装置及检测器组成。

打包残极垛经过尾部整形装置整形后，由链板输送机倾斜向上输送到转炉加料口，炉门提起后，由液压推杆将残极垛推送投入炉内。

残极加料机组在不停风的条件下随时连续将残极加入炉内，提高转炉生产效率，降低了转炉烟气外溢，改善了现场环境，同时对提高烟气浓度及制酸大有好处。

转炉的烘烤有多种方式。可以用木材、液化气和其他燃料进行烘烤，普遍使用的是重油。

转炉吹炼实际操作中，大部分炉前操作都还依赖人工观察、判断，丰富的现场经验与良好的操作方法可使吹炼作业得到控制，容易达到各项工艺经济技术指标要求。残渣吹炼法和还原放渣法是在生产实践中总结出来的较好的两种转炉吹炼操作方法，主要目的是在操作过程中如何控制好送风时率和转炉渣含金属等经济技术指标。

残渣吹炼法是指在转炉吹炼过程中，放渣作业时，控制炉内剩余残渣层厚≯50mm的排渣吹炼方法，转炉吹炼的目的是“去硫除铁”，其过程实质为造渣过程，造渣过程控制直接影响转炉各项工艺技术、经济技术指标的完成状况。

残渣吹炼法可有效降低转炉操作难度，易于控制各项技术指标。残渣吹炼法的优点：

（1）可以有效控制吹炼过程中转炉内渣层的厚度，控制料面状态，减少喷溅损失。转炉内熔体在高压空气的吹动下沸腾，熔体的剧烈流动使得部分熔体飞溅出炉口，从而造成金属损失。随着吹炼过程的进行，喷溅物的金属含量不断提高，损失也随之上升。而较多炉内熔体会使喷溅加剧，所以控制好炉内 熔体的体积，以减少喷溅损失。

（2）可以加快吹炼反应速度。在正常吹炼条件下，风管埋于熔体内200~300mm深处向炉内供风，炉内渣层厚度<50mm，将有利于空气中的氧气与低冰镍中的FeS充分接触反应，促进造渣过程的进行。

（3）可减少熔体对砌体的冲涮，保护砌体，延长炉寿。

（4）可降低炉后工的劳动强度，易于转炉操作。

还原放渣法是指将低冰镍加入转炉吹炼3min之后再放渣。即“先进料，后放渣”。

（1）还原吹炼与返渣作业同时进行。使空闲时间减少了3min，吹炼时间相应增加了3min，同时作业也有利于降低转炉渣温度，可降低渣含金属。

（2）放渣作业与天车的吊运作业同时进行，改变了原来转炉停止作业等待天车加冷料变为和放渣同时，天车事先做好加冷料的准备工作，待放渣完毕后就及时将料加入转炉，节省1min时间。

转炉吹炼过程主要的非吹炼时间分为两部分： 一是进料（低冰镍、冷料）；二是排渣时间。其中放渣时间受人为因素影响最大，把握二次排渣的时机是优化残渣吹炼法的重要条件。

以10t转炉的一般进料、放渣过程为例。 渣包储渣量有限，排渣时需要排出一包以上的渣时，就要进行第二次放渣，即为二次排渣。 一般的情况下是放1.5包渣。在转炉吹炼过程中普遍采用的进料、放渣过程记录如图2所示。

普通的吹炼操作，每次排渣都是二次排渣，放渣时间长，增加了非吹炼时间，送风时率相应降低，空气利用率也随之降低。最终影响转炉处理低冰镍量， 影响高冰镍产量。

归纳普通二次排渣缺点是：

（1）送风时率低，进料、放渣操作耗时占总操作时间的17.08%。

（2）空气利用率低。

（3）容易造成因操作不当，致使金属损失。

残渣吹炼法操作要点是不必每次排渣都进行二次排渣，即在吹炼过程中，选择1~2次排渣作业进行二次排渣，而不是每次排渣都进行二次排渣。采用残渣吹炼法操作的进料、放渣过程记录如图3所示。

由图3可知：采用残渣吹炼法，选择地放第二次、第四次渣时采取二次排渣，同样是进8.5包料，在进料、放渣环节就可以节省26min。进料、放渣操作耗时占总操作时间也由原来的17.08%下降到11.67%。

采用残渣吹炼法在第二和第四排渣时需进行二次排渣。在这个过程中若采用还原放渣法，可缩短空闲时间，则进料、放渣耗时占总操作时间就降低了。

采用上述两种方法，可以使进料放渣过程的空闲等待时间由原来的82min降低到46min，空闲时间的缩短，使得吹炼时间增加，提高了送风时率，提高了转炉操作效率。

这种吹炼工艺的主要操作方法是：

（1）将铁水倒入转炉开始进行吹炼后，在吹炼末期当含碳量降低到0.08%时，顶吹氧枪停止吹氧，因为如果继续吹氧，那么铁的氧化反应要先于脱碳反应。

（2）在炉底沿圆周和中心分别设置有8个和4个底吹风口，在顶吹氧枪停止吹氧后，通过沿圆周分布的8个底吹风口处吹Ar，流量为20～30L/min·t，以便把溶池表面的熔渣推向炉壁，要保证未被熔渣覆盖的钢水表面为整个熔池面积的20%，这样使脱碳反应得以进行的面积扩大。

（3）通过炉底中心的4个底吹风口吹Ar，流量为20～30L/min·t，这样既使未被熔渣覆盖的钢水面不断循环，又有助于脱碳反应进行。然后将顶吹氧枪的氧压调整到小于20千帕，否则在吹氧脱碳的同时又使铁等元素氧化，为此只要把Ar和氧同时从顶枪吹向钢水表面，流量为1000L/min·t，进行20分钟左右的脱碳反应，就能使钢水含碳量降低到0.005%以下。