沸騰焙燒是流態(tài)化技術(shù)在冶金工業(yè)上的具體應(yīng)用，為達(dá)到下一步冶金工序的要求，將物料進(jìn)行氧化焙燒、半氧化焙燒、還原焙燒、硫酸化焙燒或半硫酸化焙燒等作業(yè)的熱工設(shè)備。

沸騰焙燒爐的工作原理是將空氣從爐底送入，經(jīng)空氣分布器進(jìn)入爐內(nèi)，當(dāng)空氣以一定的流速自下而上地吹過顆粒狀料層，整個(gè)料層在空氣的攪動(dòng)下，爐料粒子互相分離，并上下翻騰，只要風(fēng)速不超過一定限度，爐料粒子就在一定的高度范圍內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，造成礦粒與氣體接觸的最好條件，使焙燒過程氣固間熱交換速度快，反應(yīng)十分激烈，并且料層溫度均勻。通過控制焙燒溫度、爐料停留時(shí)間、鼓入不同成分的氣體等措施，可實(shí)現(xiàn)不同目的的焙燒作業(yè)。沸騰焙燒爐產(chǎn)出焙砂質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。例如，鋅精礦、銅精礦的氧化焙燒和硫酸化焙燒，金精礦、含鈷硫鐵精礦的硫酸化焙燒，錫精礦的氧化焙燒，高鈦渣的氯化焙燒，汞礦石焙燒，富鎳冰銅氧化焙燒，鎳精礦半氧化焙燒，含鎳鈷紅土礦的加熱和還原也利用沸騰爐進(jìn)行生產(chǎn)。

北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院開發(fā)的漿式進(jìn)料沸騰焙燒爐，已于1992年成功地用于中原黃金冶煉廠大型工業(yè)生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于省卻了精礦干燥工序，避免了粉塵污染及精礦飛揚(yáng)損失；焙燒溫度易于調(diào)節(jié)；該崗位操作環(huán)保條件好。

沸騰爐的缺點(diǎn)是煙塵率高，達(dá)到20％～55％，給煙氣凈化處理增加復(fù)雜性。

沸騰焙燒爐的操作溫度

一、焙燒溫度的控制

硫化金屬礦物的焙燒是一放熱過程，可以靠身的化學(xué)反應(yīng)來維持所需的焙燒溫度，并且熱量有富余，需移去多余的熱量。

而沸騰焙燒爐的流態(tài)化特點(diǎn)是爐內(nèi)物料激烈翻騰使沸騰層內(nèi)各點(diǎn)溫度接近均勻，所以只要改變沸騰床局部工作條件，如在爐墻內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水套、床層內(nèi)裝設(shè)冷卻水管或向床層噴水等措施，都可以起到調(diào)節(jié)整個(gè)床層溫度的效果。這些措施不公可以方便地移去床層內(nèi)多余的熱量，并且控制也比較容易，因而沸騰焙燒爐可以應(yīng)用于各種礦物不同目的的工藝操作。

二、焙燒溫度的選擇

沸騰層操作溫度是根據(jù)不同的焙燒性質(zhì)和入爐物料的化學(xué)成分而定，使焙燒過程處于最好的化學(xué)反應(yīng)條件下進(jìn)行。鋅精礦硫酸化焙燒溫度一般為820～920℃；鋅精礦氧化焙燒溫度為950～1100℃；銅精礦全氧化焙燒溫度控制在750～800℃；銅精礦半氧化焙燒溫度控制在650～750℃；銅精礦全酸化焙燒溫度控制在620～650℃；銅精礦半酸化焙燒溫度控制在650～720℃

沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)

一、爐體

沸騰焙燒爐的爐體外殼一般由鋼焊制而成，其內(nèi)襯由耐火材料的構(gòu)成，爐體結(jié)構(gòu)比較簡單，整個(gè)爐體可人成上中下三部分。上部是爐膛，它包括沸騰層段和上部焙燒空間段，整個(gè)爐膛用耐火材料砌筑成中空的焙燒室，各種精礦的沸騰焙燒過程，就在爐膛進(jìn)行。中部是爐底氣體分布裝置，通常稱作空氣分布板，其作用是支承爐內(nèi)物料并均勻分布?xì)怏w。下部是風(fēng)箱，其作用是盡可能使氣體從風(fēng)管進(jìn)入風(fēng)箱的氣體動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)變成靜壓均勻分布，因此風(fēng)箱的容積必須足夠大。

二、爐體結(jié)構(gòu)和耐火材料

沸騰焙燒爐用耐火材料分述如下：

(1)爐底氣體分布裝置。爐底氣體分布裝置對(duì)爐內(nèi)物料沸騰狀態(tài)、增強(qiáng)氣固接觸、防止滯留起著關(guān)鍵的作用，是焙燒爐正常生產(chǎn)很重要的部件。它必須滿足下列要求：一能支承爐內(nèi)物料；二能均勻分布?xì)怏w并創(chuàng)造良好的起始流態(tài)化條件；三能抑制聚式流態(tài)化原生不穩(wěn)定性的惡性引發(fā)。也就是要考慮氣體從氣體分布裝置噴出的一瞬間的流型和湍流程度，創(chuàng)造一個(gè)良好的氣固接觸條件。

在高溫操作條件下，隔熱層可保護(hù)花板不發(fā)生熱變形或損壞，爐底花板由鋼板制成，風(fēng)帽由耐熱鑄鐵或耐熱合金鋼制成，填隔熱層一般厚度為230～250。

兩種耐火材料組合成隔熱層的上層抹面厚度為50～100mm，隔熱層材料配比見表1。

表1　沸騰焙燒爐氣體分布板隔熱材料的配比

單一耐火材料隔熱層耐火澆注料，其組成材料及配比如下：

礬土水泥12％～20％，高鋁礬土熟料粉（粒度小于0.088mm 要大于85％）為0～15％，高鋁礬土熟料（粘度小于3mm的占15％，粒度3～6mm的占20％，粒度6～15mm占40％）外加水8～12％。

(2)爐墻磚體。爐墻內(nèi)襯一般采用粘土磚砌筑，近年來新建的大型沸騰爐采用高鋁磚砌筑，在粘土磚或高鋁磚外面，砌筑保溫磚（硅藻土磚或高強(qiáng)經(jīng)質(zhì)粘土磚），在保溫磚與爐殼鋼板之間填充絕熱材料（石棉板、硅藻土）。

(3)燃燒道磚體。沸騰焙燒爐沸騰層以上視爐膛直徑大小設(shè)有1～4個(gè)燃料器，供烤爐和開爐加熱料用，由于沸騰爐為圓柱形爐墻，而錐臺(tái)形燃燒道要傾向沸騰層料面，使燃燒道磚體均為異型磚，給設(shè)計(jì)和制造帶來很大困難，且每一磚型的用磚數(shù)量有限，因此多數(shù)設(shè)計(jì)均用鋁酸鹽水泥耐火澆注料在現(xiàn)場(chǎng)澆制，給磚塊的設(shè)計(jì)、制造、現(xiàn)場(chǎng)施工都帶來方便。

(4)爐頂結(jié)構(gòu)。沸騰焙燒爐球形爐頂采用耐火磚砌筑或耐火澆注料澆灌而成。

耐火磚砌筑的球頂，球頂厚度常采用230mm、250mm或300mm，視爐膛直徑大小而定，耐火磚磚形需根據(jù)球頂直徑大小而配置若干種異型磚，搭配砌筑或按每環(huán)一個(gè)磚型砌筑，常用磚體材質(zhì)為耐火粘土磚、硅藻土、礦渣棉、蛭石及膨脹珍珠巖等。

耐火澆注料搗制成的爐頂，由于澆制爐頂?shù)恼w性較好，施工過程較簡單，因此在中小型爐子上得到采用。

澆注爐頂可采用整體式澆注，也可根據(jù)爐頂直徑大小分?jǐn)?shù)片澆注，通常分作6～8片。澆注爐頂厚度一般為200～250mm。在爐頂上部再敷設(shè)100～150mm絕熱材料，如礦渣棉、蛭石等，上部蓋18號(hào)25mmX25mm鐵絲網(wǎng)，表面用1：2水泥砂漿抹面。

(5)其他。在爐體上尚設(shè)有投料口、排料口、入孔口，冷卻裝置的安裝門洞、爐膛上部清理孔及排煙口等所用耐火材料的材質(zhì)與爐墻相同。

三、沸騰焙燒爐外殼保溫材料與措施

(1)沸騰焙燒爐。在焙燒硫化礦物的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的煙氣含有二氧化硫，其中部分會(huì)轉(zhuǎn)化為三氧化硫，并與煙氣中水蒸氣結(jié)合生成硫酸。當(dāng)鋼外殼壁面溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸就在鋼殼壁面上凝結(jié)而產(chǎn)生腐蝕。使?fàn)t殼壽命大大縮短。近年來，我國沸騰焙燒爐設(shè)計(jì)已采用了外保溫措施，使?fàn)t殼鋼板的溫度處于煙氣硫酸露點(diǎn)溫度以上、杜絕煙氣硫酸冷凝，從而保護(hù)鋼板外殼。

(2)保溫材料。該材料應(yīng)選擇具有質(zhì)輕、熱導(dǎo)率低、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐腐蝕、不燃燒和防震等特性的絕熱材料，常用巖棉、礦渣棉等人造無機(jī)纖維材料制成的氈、毯、板各種制品，也有選用硅藻土或膨脹珍珠巖等。

(3)敷設(shè)。在爐殼外敷設(shè)保溫材料，保溫層由計(jì)算確定，以保證爐殼溫度高于煙氣硫酸露點(diǎn)溫度。在保溫層外表綁上鋼絲，使保溫層貼在爐殼上。最外層再設(shè)置一個(gè)由薄板制作的外殼，使保溫材料免遭雨水、大風(fēng)、碰撞等因素而破壞，起到保護(hù)作用。