吹炼

火法冶金过程

火法冶金的一项过程，通常在转炉中进行。向熔融的锍或粗金属鼓入空气或工业纯氧，使杂质氧化成气体逸出，或成氧化物与加入的熔剂造渣，而获得较纯的金属或高锍。此法的特点是过程中所需热量靠杂质氧化和造渣的化学反应热来维持，不需外加燃料。被广泛用于钢和铜、镍的冶炼。

介绍

吹炼是火法冶炼的一个重要过程，通常在转炉中进行。是用喷枪将高压、高速的工业纯氧或空气喷吹在熔融的粗金属液面上，使杂质氧化成气体（如二氧化硫、一氧化碳）逸出，或成氧化物与加入的熔剂造渣，而获得较纯的金属。

吹炼过程中喷枪喷头的设计好坏对冶炼过程有一定影响。喷枪由3层无缝钢管套叠而成，中心通氧，外面两层为进出的高压冷却水。喷头由紫铜锻造加工而成，喷孔有1～4个不等，通入喷枪的纯氧为99～99.7%，氧压为10～15atm，到喷孔前约为5～8atm。

吹炼过程中所需热量完全靠杂质氧化和造渣的化学反应热来维持，无需外加燃料，有时还需加入冷料调节炉温。

根据吹炼的部位不同，可分为顶吹、底吹和顶底复合吹炼。在铜、钢和镍等的冶炼中，多用到吹炼。

工艺原理

鼓风将液态锍氧化除去锍中的铁和硫，产出粗金属或金属富集物的火法冶金过程。铜的吹炼过程一般分为两周期，第一周期是FeS的氧化造渣产出白铜锍（Cu2S），第二周期是Cu2S的氧化得到粗铜。一般称第一周期为造渣期，第二周期为造铜期。镍锍的吹炼只有第一周期，产出高镍锍（Ni3S2），不继续吹炼得粗镍而另行处理。吹炼过程一般在卧式转炉（P-S转炉）（见铜锍吹炼）中进行，为周期性作业。

吹炼的化学反应通式为：MeS+1.5O2=MeO+SO2

2MeO+SiO2=（2MeO·SiO2）

MeS+O2=Me+SO2

吹炼主要是气液两相反应。由于鼓入熔体的气泡受热膨胀，加上熔体的静压力，气泡在上升的过程中极易破裂为分散的小气泡。这种气泡的运动造成一种“熔体柱”运动，产生很大的搅拌能，剧烈搅拌熔体。因此熔体中发生的金属硫化物氧化反应是极为迅速的。例如，在铜锍吹炼时，尽管空气泡在熔体中停留时间只有0.1～0.13s，而氧的利用率仍可达到90%～95%以上。

吹炼方式分类

吹炼方式可以分为雾化和吹炼两种。吹炼根据气体类别分为压缩空气和氧气，根据吹炼设备需要可以选择顶吹、底吹、侧吹和复合吹炼，不同的吹炼方式需要不同的辅助配套，产生不同的提钒效率。钒渣中含量最高的是铁，约35 010一40%。降低铁含量是提高钒含量的有效措施，渣中全铁含量下降5 010对提高渣中钒含量都有利，渣中全铁含量取决于供氧强度和氧枪位置。

吹炼降温

由于金属硫化物的氧化反应是放热反应，加上反应极其剧烈，在吹炼的单位时间内放出的热量足可维持整个过程所需1473K的高温。尤其在吹炼的第一周期，FeS的氧化与造渣放出的热除能维持过程的高温外，还有多余的热量。因此，往往需要采取降温措施来控制炉温，以免因炉温过高而烧损炉衬。降温的办法一般是向转炉中补加一部分冷料，如工厂的返回料，湿法置换过程得到的海绵铜及铜屑等。

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