云錫雙頂吹銅冶煉工藝技術(shù)的應(yīng)用

蘭旭，蔡兵

（云南錫業(yè)集團(tuán)(控股)有限責(zé)任公司，云南個(gè)舊 661000）

云錫雙頂吹銅冶煉工藝技術(shù)的應(yīng)用

蘭旭，蔡兵

（云南錫業(yè)集團(tuán)(控股)有限責(zé)任公司，云南個(gè)舊 661000）

介紹了云錫頂吹銅熔煉和吹煉工藝系統(tǒng)情況,結(jié)合試生產(chǎn)實(shí)踐,闡述了頂吹熔煉和頂吹吹煉生產(chǎn)操作，實(shí)踐表明,云錫雙頂吹銅冶煉工藝具有生產(chǎn)流程緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、投資少、環(huán)保條件好等特點(diǎn)。本文還簡述了云錫頂吹煉銅工藝試生產(chǎn)取得的效果。

頂吹熔煉；頂吹吹煉；工藝；操作

云錫雙頂吹銅冶煉項(xiàng)目于2010年5月開工建設(shè),2012年3月投料試車,是該公司在頂吹錫冶煉和頂吹一步煉鉛工藝[1]后,再次采用的頂吹銅冶煉工藝技術(shù)。項(xiàng)目整體裝備水平按照“世界一流,國內(nèi)先進(jìn)”的標(biāo)準(zhǔn)配備。關(guān)鍵設(shè)備涉及11個(gè)國家的先進(jìn)技術(shù),全部采用進(jìn)口設(shè)備。其它配套設(shè)備也是采用國內(nèi)廠商生產(chǎn)的成熟設(shè)備,通過試生產(chǎn)實(shí)踐,取得了良好的效果。

1 雙頂吹銅冶煉工藝系統(tǒng)

云錫銅冶煉項(xiàng)目主體工藝采用頂吹熔煉一頂吹吹煉一不銹鋼陰極電解技術(shù)，配套兩轉(zhuǎn)兩吸制酸及爐渣選礦工藝。目前在國內(nèi)煉銅企業(yè)中,頂吹熔煉是國內(nèi)外新建和改造的銅冶煉廠推廣應(yīng)用最快最多的工藝,尤其是100～200 kt/a設(shè)計(jì)規(guī)模的銅冶煉廠。頂吹熔煉工藝物料適應(yīng)性強(qiáng),連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)料,處理量大,煙氣連續(xù)穩(wěn)定,作業(yè)率高。頂吹吹煉工藝煙氣量少, SO2濃度高,煙氣處理成本低,處理固態(tài)水淬銅锍,無須磨礦和深度干燥;吹煉強(qiáng)度大,單爐吹煉即可滿足冶煉生產(chǎn)要求；作業(yè)獨(dú)立性強(qiáng),受熔煉生產(chǎn)制約小,爐子密閉性好,漏風(fēng)小,作業(yè)環(huán)境好,煙氣污染可得到根本解決;取消了熔體熱倒運(yùn),即解決了車間低空煙氣污染問題的同時(shí),還大大減少了包子殼等的返料量[2-3]。

1.1 熔煉系統(tǒng)

云錫銅熔煉生產(chǎn)工藝過程包括銅精礦配料、圓盤制粒、熔煉配料、頂吹爐熔煉、沉降電爐澄清分離、頂吹爐熔煉渣緩冷,冰銅水淬,精礦處理量為1.2～1.8 kt/d?；旌暇V經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入圓盤制粒機(jī)制粒,制粒后的精礦與熔劑、塊煤按一定比例配料后,經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)加入頂吹熔煉爐;空氣、氧氣和燃料經(jīng)噴槍噴入爐內(nèi)熔池中,并完全攪動(dòng)熔池,使加入爐內(nèi)的精礦被迅速加熱、熔化并和加入的其他物料進(jìn)行各種物理化學(xué)反應(yīng),完成造锍和造渣反應(yīng);銅锍以及爐渣的混合熔體連續(xù)不斷地排放至沉降電爐進(jìn)行澄清分離,爐渣放出緩冷后渣選礦,銅锍放出后進(jìn)入水淬系統(tǒng)進(jìn)行水淬。頂吹熔煉爐煙氣經(jīng)余熱鍋爐冷卻,再經(jīng)電收塵器除塵凈化后送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。沉降電爐產(chǎn)出的煙氣經(jīng)水冷煙道冷卻、電收塵器除塵凈化后送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。

1.2 吹煉系統(tǒng)

云錫頂吹吹煉爐生產(chǎn)工藝過程包括水淬銅锍上料、頂吹爐吹煉、吹煉渣水淬。銅锍處理量為600～750 t/d。銅锍經(jīng)過水淬堆存銅锍倉,通過堆取料機(jī)把銅锍與熔劑、塊煤按一定比例配料后經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)加入吹煉爐;空氣、氧氣和煤粉經(jīng)噴槍噴入爐內(nèi)熔池中,并完全攪動(dòng)熔池,使加入爐內(nèi)的銅锍被迅速加熱、熔化并和加入的其他物料進(jìn)行各種物理化學(xué)反應(yīng)。粗銅及爐渣定期從吹煉爐內(nèi)排放,粗銅排放至回轉(zhuǎn)式陽極爐,爐渣直接進(jìn)行水淬返回熔煉爐。吹煉煙氣經(jīng)余熱鍋爐冷卻、電收塵器除塵凈化后送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。雙頂吹銅冶煉工藝流程示意如圖1。

圖1 雙頂吹工藝流程示意

2 雙頂吹煉銅工藝操作

該銅冶煉項(xiàng)目在試生產(chǎn)實(shí)踐過程中,圍繞提高設(shè)備開動(dòng)率、降低能耗等方面對(duì)雙頂吹煉銅工藝操作及控制參數(shù)進(jìn)行了不斷的優(yōu)化、完善,取得了較好的效果。

2.1 頂吹爐熔煉工藝操作

頂吹熔煉通過控制銅锍品位、爐渣渣型和過程溫度來控制熔煉過程,而這些參數(shù)又是通過穩(wěn)定控制入爐的物料量來實(shí)現(xiàn)的,因此物料量和物料成份對(duì)這幾個(gè)參數(shù)的控制都至關(guān)重要。由于強(qiáng)氧化熔池熔煉過程是一個(gè)通過將精礦中硫化物氧化來提高銅锍品位的過程,是一個(gè)放熱過程,因此,銅锍品位的控制、渣型控制和過程溫度控制是密不可分的。

1)渣型控制。爐渣渣型控制的目的在于將爐渣控制在熔點(diǎn)最低、黏性最小和流動(dòng)性最好的成分范圍內(nèi),盡可能降低熔煉溫度,減少爐渣對(duì)爐體耐火材料的侵蝕,提高冶金爐壽命,降低熔煉燃料成本，保證有價(jià)金屬在爐渣中的澄清分離,降低爐渣中的有價(jià)金屬含量,提高熔煉回收率。頂吹熔煉爐磁性約在6%～9%,Fe/SiO2約在1.3～1.6,產(chǎn)出的銅锍含銅50%～65%。

2)過程溫度控制。熔煉過程溫度和處理的物料成分、熔煉產(chǎn)物的成分相關(guān)。保持熔煉過程溫度需要的熱量部分來源于物料自身反應(yīng)放出的熱量,其余部分由噴槍或加料系統(tǒng)加入的燃料來補(bǔ)充。在生產(chǎn)過程中,實(shí)時(shí)監(jiān)控熔煉過程的熔體溫度,及時(shí)通過噴槍或加料系統(tǒng)加入的燃料調(diào)整熔煉溫度，使熔池溫差控制在±5℃以內(nèi)。

3)銅锍品位控制。銅锍品位是通過控制物料的氧化程度來控制的,即根據(jù)物料成分和工藝要求,依據(jù)冶金原理計(jì)算,確定對(duì)應(yīng)工藝條件下的產(chǎn)出目標(biāo)品位銅锍時(shí)需要的理論精礦氧氣消耗量,再根據(jù)檢測到的實(shí)際銅锍品位和目標(biāo)銅锍品位的差異,調(diào)整實(shí)際的精礦氧單耗、熔煉強(qiáng)度,最終使實(shí)際的銅锍品位接近目標(biāo)銅锍品位。云錫頂吹熔煉爐生產(chǎn)的銅锍品位在50%～60%。

2.2 頂吹吹煉爐工藝操作

頂吹吹煉,通過控制爐渣渣型和過程溫度來控制吹煉過程,吹煉過程是一個(gè)硫化物氧化過程，分為造渣期和造銅期。

1)渣型控制。渣鐵硅比是通過控制石英石熔劑的加入量來控制的,其加入量和產(chǎn)出的粗銅品位與原料中的SiO2含量有關(guān),頂吹吹煉在造渣期間,調(diào)整Fe/SiO2,提高粗銅轉(zhuǎn)化率,降低Fe3O4含量,縮短造銅期的時(shí)間在1 h以內(nèi)。

2)過程溫度控制。通過樣桿取樣判斷溫度或排渣、排銅時(shí)測溫儀的測量,當(dāng)操作溫度高于目標(biāo)溫度，或熔體流動(dòng)性較好時(shí),就適當(dāng)減少補(bǔ)充燃料量或增加精煉渣來降低吹煉溫度,當(dāng)操作溫度低于目標(biāo)溫度時(shí),則適當(dāng)增加補(bǔ)充燃料來使吹煉溫度達(dá)到目標(biāo)溫度,粗銅排放溫度控制在1 250～1 300℃,吹煉渣排放溫度控制在1 280～1 350℃。

3)粗銅含銅量的控制。粗銅含銅量是通過控制銅锍的氧化程度來控制的,即根據(jù)銅锍成分和工藝要求,依據(jù)冶金原理計(jì)算,確定對(duì)應(yīng)工藝條件下的產(chǎn)出目標(biāo)含銅量粗銅時(shí)需要的理論氧氣消耗量，實(shí)際的生產(chǎn)過程中,由于吹煉爐的煙氣是獨(dú)立的,不受其他爐子煙氣的影響,在造渣期和造銅期通過在線分析儀SO2濃度判斷吹煉強(qiáng)度,使吹煉工藝平穩(wěn)進(jìn)行。每爐期的終點(diǎn)同樣通過在線分析儀SO2濃度判斷,可確保粗銅含S＜0.5%。

3 試生產(chǎn)取得的效果

3.1 頂吹熔煉指標(biāo)

頂吹熔煉經(jīng)過試生產(chǎn)調(diào)試,處理量基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)值,調(diào)試期間銅直收率達(dá)到95%以上,渣率37%～67%,渣含銅0.71%～1.75%,其他各項(xiàng)指標(biāo)趨于平穩(wěn)。

3.2 頂吹吹煉指標(biāo)

頂吹吹煉在試生產(chǎn)期間,同樣考察了銅直收率、渣率、渣含銅等指標(biāo)。銅直收率78%～88%,渣率31%～42%,渣含銅較高,導(dǎo)致銅直收率偏低,其他指標(biāo)趨于平穩(wěn),基本在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

云錫銅冶煉項(xiàng)目在短期內(nèi),通過試生產(chǎn)實(shí)踐及存在的問題,進(jìn)行了針對(duì)性的解決，各項(xiàng)指標(biāo)基本上達(dá)到預(yù)期效果,雙頂吹銅冶煉工藝流程取得決定性成功。該項(xiàng)目采用的技術(shù)和工藝在同行業(yè)中具有典型的代表性,從投資、環(huán)保、生產(chǎn)規(guī)?？?從云錫現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)踐及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看,雙頂吹煉銅工藝更具有先進(jìn)性、適應(yīng)性、自動(dòng)化程度高、操作人員少、投資合理、能源消耗低、主金屬回收率高、有價(jià)金屬有效回收、效益好,職業(yè)衛(wèi)生達(dá)標(biāo)、安全生產(chǎn)有保障、環(huán)保領(lǐng)先等優(yōu)點(diǎn)。通過不斷的改進(jìn)和完善雙頂吹銅冶煉技術(shù),使其更適合云錫銅冶煉的發(fā)展。

[1]顧鶴林,宋興誠,蘭旭.云錫頂吹一步煉鉛工藝技術(shù)及試生產(chǎn)實(shí)踐[C]//全國第二屆熔池熔煉技術(shù)及裝備專題研討會(huì)論文集.西安：中國有色金屬學(xué)會(huì)重有色金屬冶金學(xué)術(shù)委員會(huì),2011:238.

[2]許并社,李明照.銅冶煉工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[3]朱祖澤,賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

Application of Double Top-blown Copper Smelting Process in Yunxi Project

LAN Xu,CAI Bing
(Yunnan Tin Co.,Ltd.,Gejiu,Yunnan 661000,China)

In combination with production practice,this paper introduces the condition of top-blown copper smelting andconverting process system in Yunxi project,and elaborates its production operation.It is indicated from practice that this double topblown copper smelting process in Yunxi project is of compact production process,stable operation,high production efficiency,lowinvestment and good environment protection condition.In addition,this paper also has a brief introduction on the effect during test run of top-blown copper smelting process in Yunxi project.

top-blown smelting;top-blown converting;process;operation

TF803.11

B

1004-4345(2014)03-0021-03

2014-03-10

蘭旭(1957—),男，正高級(jí)工程師,主要從事企業(yè)有色金屬技術(shù)及管理工作。