淺析氧氣底吹煉銅新工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

賈文清

（中條山有色金屬集團(tuán)公司，運城 043700）

淺析氧氣底吹煉銅新工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

賈文清

（中條山有色金屬集團(tuán)公司，運城 043700）

在大力倡導(dǎo)發(fā)展先進(jìn)工藝技術(shù)的背景下，我國研制出氧氣底吹煉銅技術(shù)，并應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)煉銅工藝逐漸被取代，不僅減少了原材料的使用，還降低了對環(huán)境的污染。本文主要闡述我國煉銅產(chǎn)業(yè)面臨的問題，并分析氧氣底吹煉銅工藝及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

氧氣底吹 煉銅新工藝 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

我國是金屬冶煉大國，其中，銅的產(chǎn)出量居世界第一，對金屬關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要貢獻(xiàn)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，政府和社會越來越重視優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，要求各個行業(yè)改變粗放型的生產(chǎn)模式，利用先進(jìn)技術(shù)來提高生產(chǎn)力，減少對原材料的應(yīng)用，降低工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境污染。氧氣底吹煉銅工藝就是在這種背景下產(chǎn)生的，如何實現(xiàn)該種新工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，是當(dāng)前需要思考的重要問題。

1 我國煉銅產(chǎn)業(yè)面臨的問題

我國是生產(chǎn)金屬銅的大國，每年煉銅產(chǎn)業(yè)冶煉出大量銅，不僅滿足國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需要，還出口到許多國家，滿足一些金屬稀缺國家的需求，我國煉銅產(chǎn)業(yè)幾乎掌握了世界上所有先進(jìn)的煉銅工藝。面對越來越稀缺的資源及日益惡化的生態(tài)環(huán)境，政府提出節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的要求，煉銅產(chǎn)業(yè)因此加大改造力度，加強對新技術(shù)的研發(fā)，改進(jìn)原有冶煉工藝，大大提升了產(chǎn)業(yè)集中度，且節(jié)能減排效果明顯[1]。

但是，與一些技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家相比，我國煉銅產(chǎn)業(yè)在技術(shù)和工藝上仍存在一些問題：首先，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，雖然能積極學(xué)習(xí)其他國家的先進(jìn)技術(shù)，但自主研發(fā)能力不強，花高價買進(jìn)其他國家的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，大大提升了生產(chǎn)成本，技術(shù)更新后又要進(jìn)行新的投資，造成投資成本居高不下；其次，新技術(shù)和工藝的應(yīng)用范圍較小，部分企業(yè)仍使用傳統(tǒng)工藝煉銅，粗銅能耗高于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；最后，環(huán)境污染問題不容忽視，改善工藝后雖然減輕了環(huán)境污染，但由于該產(chǎn)業(yè)的特殊性及新工藝普及不到位，煉銅產(chǎn)生的污染問題仍較為嚴(yán)重，二氧化硫的排放量居高不下[2]。

2 氧氣底吹煉銅工藝及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

2.1 氧氣底吹煉銅工藝

氧氣底吹煉銅工藝的發(fā)展分為以下四個階段，首先是實驗室試驗階段，其次是半工業(yè)試驗階段，再次是工業(yè)試驗階段，最后是正式投入生產(chǎn)階段。其中，理論研究為實際生產(chǎn)奠定了重要基礎(chǔ)。2012年，恩菲公司開展了銅硫連續(xù)吹煉技術(shù)的半工業(yè)試驗，并取得了不錯的成果。該試驗使用已有的底吹試驗爐，在出煙口加入原料，將放渣口和放銅口分別設(shè)置在冶煉爐的兩端，使用氧槍將氧氣吹入爐子底部，此次半工業(yè)試驗得出以下結(jié)論：第一，該氧氣底吹煉銅工藝可行可控，對冶煉過程的控制主要通過控制氣流量來實現(xiàn)；第二，氧槍在使用過程中受保護(hù)性氣體的保護(hù)，因此，沒有出現(xiàn)燒損現(xiàn)象，氧槍的使用壽命可以達(dá)到一個月以上；第三，如果對溫度的控制相對穩(wěn)定，爐渣和粗銅可以順利排放；第四，爐內(nèi)作業(yè)條件為硅渣，因此，即使沒有進(jìn)行硅渣保護(hù)，耐火材料也不會迅速損耗，通過試驗可以推算出，爐襯的使用壽命至少在一年以上；第五，使用三相熔池和兩相熔池冶煉效果存在差異，前者粗銅含銅量大于98%，后者大于98.5%；前者含硫量在0.7%～11%，后者在0.02%～0.2；前者渣中含銅量在8%～12%，后者在18%～23%[3]。

以試驗為基礎(chǔ)，人們又進(jìn)行了熱態(tài)銅锍底吹工業(yè)化試驗，主要是對先前的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。該試驗對現(xiàn)有的銅锍吹煉爐進(jìn)行改進(jìn)，拆掉了原有的轉(zhuǎn)爐風(fēng)管，在爐子的底部開孔，將底吹氧槍安裝在開孔處（總共五支），放渣口和放銅口仍設(shè)置在爐子的端部，在爐體后側(cè)設(shè)置溫測孔，用來測定內(nèi)部的冶煉溫度，拆除原有環(huán)保煙罩，便于加料，同時，用銅锍氧氣底吹系統(tǒng)代替原來的轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)，控制整個冶煉過程。該工業(yè)試驗最終得出以下結(jié)論：第一，在爐中周期性加料，整個冶煉過程安全可控；第二，采用硅渣作業(yè)和鈣鐵渣作業(yè)時，產(chǎn)生的效果存在差別，前者粗銅含銅量在97%以上，后者在98%以上；前者含硫1%左后，后者可以控制在0.1%以下；前者吹煉渣中含銅18%左右，后者在7%～15%；第三，該試驗對氧槍的規(guī)格和結(jié)構(gòu)要求不多，一般規(guī)格的氧槍都可以在該工藝中使用，但效果存在一定差別，規(guī)格越大，熔體噴濺現(xiàn)象就越明顯，這說明小規(guī)格的氧槍在該系統(tǒng)中更加適用；第四，吹煉中對供氣壓力有一定要求，在0.4MPa～0.6MPa最合理，供氣壓力在此范圍內(nèi)不僅能保證氧氣順利進(jìn)入爐底，而且能在出口處形成蘑菇頭，起到保護(hù)作用，延長氧槍的使用壽命。供氣是否穩(wěn)定決定氧槍是否被燒損，如果壓力波動較大，槍體的燒損就明顯，通道阻塞的現(xiàn)象就比較嚴(yán)重；第五，要使用銅水套對氧槍的使用區(qū)進(jìn)行局部冷卻，保護(hù)該區(qū)域的材料[4]。

2.2 氧氣底吹煉銅工藝的推廣應(yīng)用

氧氣底吹煉銅工藝經(jīng)過大量工業(yè)試驗后，設(shè)備不斷改進(jìn)，工藝不斷優(yōu)化，逐漸推廣到實際生產(chǎn)中，國內(nèi)很多冶煉廠使用了該項技術(shù)。從這些冶煉廠的運行狀況來看，新工藝的使用有效解決了煉銅過程中出現(xiàn)的一些問題，如煤及燃料油等能源的消耗量明顯降低，二氧化硫的排放量也明顯減少。另外，該項技術(shù)還被應(yīng)用到復(fù)雜銅精礦的處理中，一些銅礦中含有豐富的貴金屬，包括銀、鉑等，為了提升這些貴金屬的回收率，可以將這些銅精礦放在爐底噴吹，并反復(fù)沖洗得到的冰銅。除貴金屬外，冶煉過程中會產(chǎn)生汞和鉛一類的伴生元素，這些元素大部分都會富集在煙塵中，因此，可以通過收集并處理煙塵來收集這些元素[5]。

為了進(jìn)一步推廣氧氣底吹煉銅工藝，繼續(xù)革新這項技術(shù)，我國對該工藝進(jìn)行了更深入的研究，并致力于連續(xù)底吹工藝的研發(fā)中，目前，已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。連續(xù)底吹工藝實際上就是將底吹變成一個持續(xù)的過程，利用底吹技術(shù)將礦熔煉成冰銅，直接將得到的冰銅注入下一個底吹爐中，將其練成合格的粗銅。該工藝能將原有的轉(zhuǎn)爐進(jìn)行升級改造，有效利用現(xiàn)有資源，解決二氧化硫逸散的問題，同時提升其他金屬的回收率，將銅精礦的利用率最大化。

2014年，恩菲公司以原有的試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步改造設(shè)備和工藝，研發(fā)出連續(xù)底吹工藝系統(tǒng)，并投入使用。該系統(tǒng)在底端設(shè)置了11支氧槍，可以將富氧空氣持續(xù)鼓入到爐內(nèi)，在吹煉爐的側(cè)部打眼，并在此處放出粗銅。實踐證明，氧槍的使用壽命超過40天，且沒有出現(xiàn)爐內(nèi)襯被侵蝕的現(xiàn)象，整個底吹爐的使用壽命超過一年。從生產(chǎn)實際狀況來看，氧氣底吹工藝的應(yīng)用情況良好，且連續(xù)底吹工藝還在不斷發(fā)展中，改造后的設(shè)備滿足工藝的基本要求，具備廣闊的應(yīng)用前景。因此，我們應(yīng)進(jìn)一步完善這一工藝，鼓勵冶煉產(chǎn)業(yè)大膽應(yīng)用該項技術(shù)，以促進(jìn)新工藝的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

3 總結(jié)

當(dāng)前，氧氣底吹煉銅工藝處在進(jìn)一步發(fā)展中，與傳統(tǒng)冶煉工藝相比，該種工藝可以節(jié)省大量能源，減少污染物的排放，提高伴生元素的回收率。但是，該項工藝仍存在較多不足，如生產(chǎn)的自動化水平不高。因此，在未來研究中，應(yīng)將自動化技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，并推廣使用，以進(jìn)一步提升我國的煉銅水平。

[1]胡立瓊.氧氣底吹煉鉛與煉銅新工藝產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[J].有色冶金節(jié)能，2011，（3）：6-8.

[2]許欣.氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用[J].世界有色金屬，2015，（4）：25-27.

[3]高長春，袁培新，陳漢榮.氧氣底吹熔煉氧槍淺析[J].中國有色冶金，2006，（6）：13-17，59.

[4]崔志祥，申殿邦，王智.氧氣底吹無碳自熱煉銅新工藝——論低碳經(jīng)濟的煉銅工藝[A]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.2010年第五屆綠色財富（中國）論壇會刊[C].2010：10.

[5]梁帥表，陳知若.氧氣底吹煉銅技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].有色冶金節(jié)能，2013，（2）：16-19.

Industrial Application of New Technology of Oxygen Bottom Blowing Smelting

JIA Wenqing
(Zhongtiaoshan Nonferrous Metals Group Company,Yuncheng 043700)

In strongly advocated the development of advanced technology background, our country developed oxygen bottom blowing copper technology and application in the actual production, the traditional copper smelting process is gradually replaced by, not only reduces the use of raw materials, also reduces the pollution to the environment. This paper mainly expounds the problems facing China's copper industry, and analysis of oxygen bottom blowing smelting technology and its industrial application.

oxygen bottom blowing,the new technology of copper smelting,industrial application