铋反射炉和铜反射炉结构相似，只是由于生产能力的限制(受原料来源的限制)，熔池(熔炼室)的大小一般在10m 2以内。由于铋对砖缝有很强的渗透力，整个炉体建在一个由20毫米厚钢板焊接而成的大铁箱里。

国内冶炼铋的反射炉多以烟煤为燃料，炉膛(燃烧室)通过火墙(火桥)与熔池相连。加料采用炉顶中心加料法。

图1介绍了10m 2铋反射炉的总体结构。在地面下，用钢筋混凝土浇筑基础来承载炉体。地面以上先铺设炉体，炉体上放一个钢板焊接的大铁箱。炉体铺设在铁箱内，周围用钢柱和拉杆加固。

图1 10 m2铋反射炉的总体结构

1-燃烧室；2-火桥；3-渣线:4-进料口；

5-卸料口；6-炉座；7-熔池；8-炉尾；9虹吸管

一、铋反射炉的结构和主要尺寸

整个反射炉由炉底、炉底、炉墙、炉顶、炉尾烟道、加固支架、装料设备、铋虹吸出口、锍和出渣口等组成。

(1)炉座。炉底用红砖砌筑，根据设计图纸要求提前留出拉杆穿过部分，有利于炉底通风，防止炉底漏铋时铋液渗入地下。炉基高约0.5m，上面铺一层掺有耐火泥的细砂，保持表面平整，使铁箱底部的钢板紧贴在炉基上，保证受压均匀。

(2)炉底。反射炉炉底是指熔池的底部，铺设在铁盒子里。炉底如下:①钢板上衬一层石棉板；(2)根据炉底仰拱的弧度，砌筑砖块；(3)用混合物(耐火沙、耐火混合物和硅酸钠)在铺路砖上捣打炉底；(4)用粘土砖砌筑下炉底部，使拱部倒置；⑤用镁砖(铬镁砖)砌筑上炉底仰拱。

(3)炉墙。炉墙分为两层，外层为粘土砖，内层为渣线以上的粘土砖，下层为镁砖。渣线以下的砖缝要求小于1mm。1m长度内的伸缩缝宽度:粘土砖5mm，镁砖10ml。为了防止炉内壁渣线腐蚀后塌陷到熔池中，内外层往往每隔0.5 ~ 1m用一块砖连接起来。炉墙应留有伸缩缝，以避免砖体热膨胀后变形。

(4)炉顶。铋反射炉炉顶宜用硅砖砌筑，缺少硅砖时可用粘土砖、高铝砖、镁砖代替。拱顶建在反射炉两侧固定的工字钢柱上，由钢板焊接而成。为了防止屋顶散热，拱顶砖上覆盖了两层硅藻土轻质保温砖。

(5)炉膛尾部的烟道。炉尾逐渐收缩成船形，尾部连接一个垂直烟道，尾烟用粘土砖砌筑。垂直烟道连接尾部和水平烟道，使炉气通过尾部烟道和水平烟道进入冷却器和除尘器。

(6)加固支架。反射炉体放置在铁箱内。为防止铁箱变形，在炉体两侧和两端每隔1m左右设置立柱。立柱通过楔形焊接与工字梁焊接在一起。在每对立柱之间，穿过炉底以下、炉顶以上的空间隙，由直径为30cm的圆钢拉杆拉紧。

(7)投料设备。炉料在地下配料仓混合后，装入容积为0.3 ~ 0.5吨的箕斗。吊斗由吊车吊至炉顶中心的两个加料口，炉料从炉顶的加料口倒入熔池。加料口直径40 cm，可采用水套式或铸铁式。加料口盖板为铸铁铸造，用滑轮提升打开。

(8)虹吸铋出口。铋出口位于炉尾一侧，如图1所示。日用虹吸镁砖砌体为向上倾斜的通道，下口位于熔池内壁底部，是熔池底部最低的位置，被烘烤池沉积的熔融铋液淹没。下口和上口倾斜穿过前侧壁，上口位于炉外，即粗铋出料口。上下水口高度差为0.22m，以保持熔池中有一定量的粗铋，防止下水口被冰铜和炉渣堵塞，防止炉底结的形成。虹吸管下的水平出铋口仅在停炉时炉内粗铋全部排出时使用。

(9)冰铜和炉渣出口。位于炉前中部，为阶梯状出口，上部有工作门，材质为镁砖。

二、反射炉运行的基本条件

(1)充电材料和充电方法。炉料的成分如上所述。它可用于处理单独的铋矿、单独的氧化铋渣或铋精矿和氧化铋渣的混合炉料。

10m～2反射炉炼铋的加料方式通常采用炉顶中心加料。这种方法的优点是炉料受热面大，能很好地利用炉顶和炉壁的辐射热，炉料熔化快；缺点是发烟率高，侧墙渣线容易腐蚀。

(2)燃料和燃烧方法。国内10米-2铋冶炼反射炉使用块状烟煤作为燃料，热值为27196 ~ 29288焦耳/千克，燃料消耗一般为300 ~ 350千克/小时

熔池旁边建一个燃烧室，燃烧室面积的选择为:F火/F熔= 0.15 ~ 0.22。熔池和火室之间由防火墙连接，防火墙的高度约为0.65 ~ 0.75米。

10m 2铋冶炼反射炉炉长与炉温的关系如图2所示。

图2铋炉炉长和温度的关系

从图2中可以看出，高温区位于炉膛前部的三分之一处。

(3)烤箱。温度对耐火材料的热膨胀有很大的影响，有些耐火材料由于温度的升高会伴随着晶体的转变。因此，如果采用耐火砌体进行高温熔化，必须提前进行从低温到高温的预热过程，这就是所谓的烘炉。由于炉子使用的耐火材料不同，烘箱的加热条件也不同，所以必须制定合理的烘箱加热制度。

由于耐火材料的热膨胀可以用线膨胀的百分数α来表示，因此

式中L2——加热到规定温度后耐火材料的长度(m)；

L1——加热前耐火材料的长度(米)。

热膨胀只取决于耐火材料的化学矿物成分。耐火材料有几种，如菱镁矿、钢玉、粘土和硅石。其中菱镁矿(如镁砖、铬镁砖)、钢玉(如高铝砖、刚玉砖)、粘土(如熟料、不烧粘土砖、半酸性耐火砖)的线膨胀系数α几乎与温度成正比。只要升温均匀，就能保证耐火材料的均匀膨胀。对于独特的硅质耐火制品(如硅砖)，当温度上升到600℃左右时，曲线的斜率突然发生变化，使曲线水平发展，直到1100℃时，曲线才重新上升。这是因为二氧化硅的晶型在573℃时发生了变化，从β-应时变成了α-应时，体积膨胀率为0.82%，在1000℃时从α-应时变成了α-二氧化硅。但过程很慢，1300℃以上较快，体积膨胀15.4%。因此，当烘箱加热时，为了稳定晶形，有必要

一般铋反射炉大修需要9-12天，小修需要5-7天。

烤箱的好坏与烤箱的使用寿命有很大的关系，一定要严格按照温升表执行。特别是在恒温阶段，硅砖晶体转变引起的体积膨胀，如果温度波动，会使耐火材料反复膨胀收缩，从而损坏耐火材料，缩短炉龄。

三。反射炉冶炼实践

反射炉的正常运行包括以下步骤:配料、加料、加热、熔化、沉淀、排渣、出锍、出粗铋、封炉、清炉。可分为备料(配料、投料)、司炉(加热、熔化、沉淀、清炉)、炉前(出渣、出锍、出粗铋、封炉口)。

(1)备料岗位。包括以下工作:

计算炉料，根据炉况及时调整配料比；

按配比将铋精矿、氧化铋渣和熔剂(纯碱和萤石粉)、还原剂(煤粉)和置换剂(铁屑)混合均匀，各种渣和粉尘按足量混合。

处理炉渣时应注意以下几点:①每炉处理量不宜过大。铋精矿要配渣返回，一般是炉料的十分之一；②精炼渣中NaOH含量高，处理时应适当减少纯碱的加入量。每炉精炼渣处理量不宜过大，以防跑炉；③用于耐火渣料，如底灰、烟道渣等。，每炉添加不超过5%的炉料为宜，防止炉料熔点上升太多:④当必须单独处理返渣时，应在精炼渣中加入更多的煤粉进行还原；浸出渣中应加入更多的纯碱和脉石成分造渣；铋灰应与铁屑适当混合，与其中的硫反应生成FeS，放入冰铜中。

加料前，打开加料机盖，关闭反射炉与烟道之间的闸门，检查料斗加料机的运行情况。

(2)消防员岗位。司炉工作的关键是控制好各阶段的炉温，最大限度地节约燃料。

炉温控制:加料时炉温在1000℃左右；在熔化阶段逐渐升温至1250℃;保持高温冶炼六小时以上，直至炉料整平；保温阶段，温度应控制在1200 ~ 1250℃之间，沉淀时间不少于六小时，使悬浮在冰铜和炉渣中的铋珠进入粗铋。

实施节煤灭火系统:采用薄煤层，频繁加煤，炉内保持零压或微负压和微正压，并保持适当的过剩空气量，使熔池前方形成高温区，碳在炉内完全燃烧成CO2。

(3)炉前岗位。炉前操作影响炉渣铋含量、冰铜铋含量等技术指标。

由于冰铜熔点比炉渣低，流动性比炉渣好，开炉前要做好一切准备。开始排渣时，应按照“宽、浅、平”的关键原则开炉，使炉渣慢慢流出，不影响炉内液体分层。在排出冰铜之前，尽量将熔渣清理干净。铜锍要快速放出，因为放出时会带走炉内大量热量，造成炉温急剧下降。如果操作缓慢，锍还没有放出时炉温就会下降，炉内还没有放出的锍粘度会增加，流动性变差。因此，必须在炉温下降前放出冰铜，可在炉内储存少量冰铜，以降低冰铜的铋含量。

虹吸粗铋时，要掌握好炉内粗铋的剩余量，防止冰铜或炉渣进入虹吸管下口，堵塞虹吸通道。装炉后最好安排好虹吸出粗铋的顺序，防止固体炉料落入虹吸通道，因炉内残留少量液态金属而堵塞通道。当虹吸管堵塞时，可以将氧气引入虹吸管中烧穿。

四。反射炉的故障排除

(1)火室顶部坍塌。这是反射炉容易出现的故障。由于炉顶温度变化剧烈，高温时要承受1400℃左右的温度，低温时可以冷却到500℃左右。然而，由于每个炉的温度反复剧烈变化，炉顶耐火材料容易损坏。同时，筑炉质量对此影响很大:比如耐火材料受潮或机械损坏；筑炉时，伸缩缝留得不够，造成炉顶向上膨胀鼓包，砖被挤碎。或者膨胀节留得太宽，以至于炉顶坍塌。也有一些原因；如果不及时松开或拧紧拉杆，砖体会被挤压或倒塌，耐火材料会被损坏；烤箱的质量对此也有影响。如果不按加热制度加热烤箱，温度会剧烈波动，耐火材料会损坏。操作不慎，如炉底炉顶部的焦点区域，使炉顶承受过高的温度，或在清炉前炉底过冷，容易损坏炉顶耐火材料。

着火室的顶部可以烧毁进行紧急修复。急救修复法是降低炉温，去除炉顶烧坏部分，向炉膛内填充湿冷渣使平炉膛呈一定弧度，而不是烘烤木模，然后向熔池内补料三分之二以上，降低炉顶温度，再砌筑炉顶。一般急救修复时间为四小时。

(2)熔池侧壁烧坏。反射炉的侧墙分别建在内层和外层。由于熔体侵蚀渣线，渣线附近的砖容易损坏，造成熔池内壁烧坏，高温火焰直接烧在拱脚建筑物上。如果不及时修复，楔块会被烧坏，炉顶会垮塌。

急救修补法是出锍后降低炉温，拆下烧坏的内壁外壁，用钢板挡住熔池的辐射热，补料三分之二降低炉温，再进行急救修补，然后砌内壁，再砌外壁。

(3)包袱难融。耐火材料炉料的主要原因是配料不当、炉温不足、炉抽力不足。配料不当是指熔剂加入量不足、焦粉加入量过多、高熔点返料加入量过多、精矿中耐火成分含量过高等。炉膛温度的影响，如炉排堵塞，遮挡面积小且分布不均匀，烟煤质量差，灰分高，热值低，火焰短，或司炉不熟练，工作责任心不强，如给煤。抽力的影响有:烟道堵塞，烟气潮湿，布袋积灰厚，掉袋多，管道漏气。必须根据炉况，分析矛盾，找出原因，及时处理。

(4)炉结。炉膛结渣是反射炉粗炼的主要故障。在生产实践中，各铋冶炼厂都发生过因炉内结渣恶性增长而被迫停炉的现象，但对炉内结渣的原因及消除措施研究不足。

某厂根据多次对炉结的分析研究，认为铁是炉结的主要成分。现在，炉结的几种化学成分列于表1。

表1反射炉主要成分(%)

从表1中可以看出，炉结可以分为两类:

第一种炉渣——黄渣:上表中的1号~ 6号炉渣，其中铁砷含量之和为75% ~ 85%，但铁砷之间波动幅度较大，实际上是黄渣的成分，即Fe2As、Fe3As2、Fe2As等。

冶金炉产生黄渣有三个条件；即炉内还原气氛强；炉料中砷含量高；金属铁存在。但是，在铋反射炉中，由于煤粉加入量过多或炉料混合不均匀，在某些区域还原性气氛可能很强。铋精矿中砷含量高，烟尘返回配料，使氧化砷形成闭路循环，还原为单体砷，与金属铁形成黄渣。特别是当炉料中氧化铋渣的比例较大时，为了还原这种氧化渣，往往要增加煤粉的比例，从而增强炉内的还原气氛。因此，在处理大量氧化铋渣时，炉内出现黄渣的机会更多。

同时，废铁的质量对黄渣的形成有很大的影响。如果用铸铁屑作置换剂，不易产生黄渣，如果用钢屑，则易产生黄渣。原因是在一定范围内，铁的熔点随着铁中渗碳量的增加而降低。例如，含碳量为4.3%的共晶合金在1150℃熔化，而含碳量小于1.7%的钢熔点高，组织致密。从Fe-C系统的状态图可以看出。(参见图3)

图3铁碳系统状态图

在铋反射炉的正常熔炼温度下，废钢与炉料之间的置换反应速度慢且不完全。部分钢屑在红热状态下与砷单体接触形成黄色渣，密度约7 g/cm3，介于冰铜和粗铋之间。熔点波动很大，1300℃才能软化。黄渣如果不及时处理，会迅速增厚，堵塞熔池，甚至死亡。

为避免黄渣，应严格控制炉内弱还原气氛，采用铸铁屑作为置换剂，产生的烟尘应单独处理。

当炉内已出现黄渣时，可采用高温熔化法:出冰铜后，露出黄渣的固体表面，在1250-1350℃的高温下熔化1-2小时，然后边熔化边搁置。对于熔点较高的黄渣，在高温下，操作人员在炉内黄渣层下插入较厚的钢钎和木头，通过湿木头逸出的气体的冲力和人力，迫使软化的黄渣破碎拔出。

从图4中Bi-Fe体系的状态图可以看出，铋和铁在固态或液态下呈层状，所以黄渣中铋主要是机械包裹，可以通过熔出分离。

图4铋铁系统的状态图

第二类炉结——铁矿床:表1所列的7号炉结，砷含量低，铁含量53.16%。通过物相分析发现，铁主要以Fe3O4状态存在(含50% ~ 70% Fe3O4)。根据图5的分析，Fe3O4的熔点为1597℃，在铋反射炉的熔化温度下不可能熔化，在炉内形成固体炉结，在炉尾或炉侧墙和炉底附近凝结，逐渐堵塞熔池。

磁性氧化铁的分解程度与温度和与二氧化硅的接触有关；

反应的平衡压力pSO2 _ 2随着温度的升高而增加。当炉内SiO2过量时，温度高于1000℃，反应能迅速进行，70% ~ 85%的Fe3O4在炉内分解。

铁可以将Fe3O4还原成FeO进行造渣；

处理这种炉结的必要条件是高温、过量的SiO2和FeS。必要时加入铁屑搅拌，增加接触机会。

图5铁氧体系的状态图