金冠銅業(yè)閃速熔煉工藝試生產(chǎn)實踐

孟凡偉， 王守全

(銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司， 安徽 銅陵 244100)

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金冠銅業(yè)閃速熔煉工藝試生產(chǎn)實踐

孟凡偉， 王守全

(銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司， 安徽 銅陵 244100)

介紹了金冠銅業(yè)閃速熔煉工藝流程、主要設(shè)備，以及試生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、存在的問題和解決措施。試生產(chǎn)期間，工藝暢通，閃速熔煉爐運行平穩(wěn)，各項技術(shù)指標(biāo)正常受控。

閃速熔煉； 工藝流程； 試生產(chǎn)； 技術(shù)指標(biāo)

0 前言

銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司是新中國最早建設(shè)起來的銅工業(yè)基地。金冠銅業(yè)作為銅陵有色技術(shù)升級改造和環(huán)境改善工程的一部分，設(shè)計年產(chǎn)40萬t礦產(chǎn)陰極銅，主要工藝流程：倉式配料- 蒸汽干燥- 閃速熔煉- 閃速吹煉- 回轉(zhuǎn)式陽極精煉- 大極板雙圓盤定量澆鑄- 永久不銹鋼陰極電解- 高濃度SO2轉(zhuǎn)化制酸。

金冠銅業(yè)是繼美國肯尼科特和山東陽谷祥光銅業(yè)之后，世界上第三座采用閃速熔煉和閃速吹煉技術(shù)的銅冶煉廠。閃速熔煉和閃速吹煉工藝具有環(huán)境指標(biāo)優(yōu)越、綜合能耗低、自動化程度高、勞動條件好、生產(chǎn)操作靈活等優(yōu)勢[1]。雖然美國肯尼科特和山東陽谷祥光銅業(yè)投產(chǎn)初期在設(shè)備、工藝上遇到了一些問題，但都得到了解決，很快達(dá)到了設(shè)計能力。金冠銅業(yè)優(yōu)化集成國際一流的銅冶煉技術(shù)和設(shè)備，充分汲取肯尼科特、山東陽谷祥光銅業(yè)和金隆銅業(yè)的經(jīng)驗，在工藝配置、設(shè)備選型等方面做了較多的改進(jìn)。

1 工藝流程及主要設(shè)備

1.1 工藝流程

金冠銅業(yè)屬買礦型冶煉廠，進(jìn)口銅精礦經(jīng)長江水運到達(dá)銅陵有色金園碼頭，從貨船卸至膠帶運輸機(jī)上，取樣、計量后，再由膠帶運輸機(jī)運送到精礦庫。精礦與石英砂、渣精礦、吹煉渣等按一定的配比送兩套蒸汽干燥系統(tǒng)，干燥后的混合礦送閃速熔煉爐。閃速熔煉爐生產(chǎn)的冰銅經(jīng)過水淬，通過皮帶送至穹形冰銅堆場。閃速熔煉渣排放入渣包，用渣包車送至渣場緩冷，之后再經(jīng)破碎、球磨、浮選，產(chǎn)出渣精礦和尾礦。含塵高溫SO2煙氣進(jìn)入余熱鍋爐冷卻、除塵，再經(jīng)沉塵室、電收塵進(jìn)一步除塵后送去制酸[2]。圖1為閃速熔煉工藝流程圖。

圖1 閃速熔煉工藝流程圖

1.2 主要設(shè)備

銅精礦、石英砂、渣精礦、吹煉渣、返庫含銅物料等儲存在18個配料倉中，其中1#、2#、3#倉為渣精礦、吹煉渣倉，17#、18#倉為石英砂倉。每個倉下面有1個給料皮帶和1個計量皮帶。采用兩套蒸汽干燥系統(tǒng)，蒸汽干燥機(jī)將物料含水從10%降至0.3%以下。每臺干燥機(jī)下方安裝有1臺干礦中間倉，在中間倉下部有一套雙罐單管線克萊德濃相輸送系統(tǒng)。余熱鍋爐采用無灰斗設(shè)計，全部煙灰不落地。精礦噴嘴設(shè)計為120～290 t/h，是目前同類設(shè)計中最大的，由奧圖態(tài)與銅陵有色共同研發(fā)。這些都為金冠銅業(yè)閃速熔煉爐平穩(wěn)運行，快速達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)提供了有力地保障。表1為閃速熔煉主要設(shè)備規(guī)格型號及技術(shù)指標(biāo)。

表1 主要設(shè)備規(guī)格型號及技術(shù)指標(biāo)

2 試生產(chǎn)實踐

2.1 試生產(chǎn)運行技術(shù)指標(biāo)

閃速熔煉爐2012年11月18日點火烘爐，12月18日投料試生產(chǎn)，試生產(chǎn)期間，閃速熔煉爐運行平穩(wěn)，爐況可控，放銅放渣操作順暢，冰銅品位基本穩(wěn)定在68%左右，渣含銅控制在2%以內(nèi)，初期投料量控制在100～160 t/h，后期投料量控制在200～255 t/h，高投料量試生產(chǎn)基本成功。表2為試生產(chǎn)期間閃速熔煉爐主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)。

表2 閃速熔煉爐主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)

試生產(chǎn)初期，冰銅品位平均67%～68%，后期68%～69%，基本穩(wěn)定在設(shè)計范圍內(nèi)。雖然在摸索高投料量各工藝參數(shù)時造成爐況短時間波動，但都及時有效地解決，未出現(xiàn)過爐況惡化造成放銅排渣困難的現(xiàn)象。閃速熔煉爐月平均冰銅品位如圖2所示。

圖2 閃速熔煉爐冰銅品位

試生產(chǎn)期間，渣含銅基本在2%以下，低于設(shè)計要求。11月份，分布器水冷底板變形，中央氧從側(cè)面漏出，分布器容易粘結(jié)，爐內(nèi)反應(yīng)狀況差，同時Fe3O4發(fā)生率高，爐底結(jié)上升，爐況不理想，當(dāng)月平均渣含銅偏高。閃速熔煉爐月平均渣含銅如圖3所示。

圖3 閃速熔煉爐渣含銅

試生產(chǎn)期間，渣Fe/SiO2基本在1.30～1.35之間，渣型穩(wěn)定，排渣順暢。閃速熔煉爐月平均渣Fe/SiO2如圖4所示。

圖4 閃速熔煉爐渣Fe/SiO2

試生產(chǎn)初期，投料量低時，1～3月份作業(yè)率在80%以上，4月份達(dá)到90%以上，8月份由于水淬系統(tǒng)故障造成長時間停爐，當(dāng)月作業(yè)率最低。試生產(chǎn)后期，閃速熔煉爐作業(yè)率基本在90%以上。閃速熔煉爐作業(yè)率如圖5所示。

圖5 閃速熔煉爐作業(yè)率

2.2 造成停爐的主要故障

試生產(chǎn)期間，造成停爐的故障主要有：①濃相輸送系統(tǒng)CD泵故障頻繁，導(dǎo)致輸送困難，濃相輸送管道尤其是彎管處易漏灰；②鍋爐刮板易損壞，在線更換維修困難；③精礦目標(biāo)倉布袋著火3次，造成長時間停爐；④底流泵故障；⑤失重系統(tǒng)故障。造成閃速熔煉爐停爐的主要因素分布如圖6所示。

圖6 造成閃速熔煉爐停爐的主要因素

2.3 存在的問題及解決方案

2.3.1 冰銅排放口問題

試生產(chǎn)初期，燒口作業(yè)時冰銅排放口內(nèi)襯極易損耗，使用周期短，維護(hù)工作量大，而且存在銅口水套被燒穿產(chǎn)生漏水放炮事故的隱患；同時冰銅在排放過程中易造成通道粘結(jié)，熔體流量快速變小甚至結(jié)死，影響排放速率；單口冰銅排放量在20～50 t/h，不能滿足高投料量的要求。究其原因：一是冰銅排放口嵌入水套內(nèi)襯厚度不足，深度過大；二是冰銅口水套冷卻能力過強(qiáng)。

針對這些問題，對冰銅排放口水套結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。在外形尺寸增加不大的情況下，內(nèi)部尺寸擴(kuò)大，深度縮短，并增加了不銹鋼防護(hù)層；水套固定結(jié)構(gòu)設(shè)計使得水套更易于安裝與更換。改造后冰銅口內(nèi)襯使用壽命提高了2～3倍，極大地降低了更換維修費用。單口冰銅排放量提高到130～170 t/h，為閃速熔煉爐高投料量提供了有力的保障。

2.3.2 水淬系統(tǒng)問題

試生產(chǎn)過程中，水淬系統(tǒng)主要存在三方面問題：①濃密池水質(zhì)渾濁，設(shè)備磨損速度過快，尤其是冷、熱水泵出口管道的磨損嚴(yán)重；②底流泵出口管道頻繁漏水；③濃密池環(huán)形底流出口過長，導(dǎo)致管道堵塞且不易疏通。

水淬系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)后，水質(zhì)清澈，冷、熱水泵管道以及其他工藝管道漏水事故減少。底流泵運行穩(wěn)定，基本沒有管道漏水現(xiàn)象，渣漿濃度大大降低，整個系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,同時降低了水淬系統(tǒng)維修費用。

2.3.3 煙塵系統(tǒng)問題

試生產(chǎn)初期，煙塵系統(tǒng)故障頻發(fā)，多次造成停爐。主要問題是：①煙塵輸送泵經(jīng)常因大塊堵泵造成輸送困難；②管道彎頭磨損嚴(yán)重；③補(bǔ)氣閥組頻繁斷裂；④沉塵室支撐橫梁因受熱膨脹以及煙灰堆積導(dǎo)致兩端焊接點崩裂脫落，刮板機(jī)多次壓死，清灰量較大嚴(yán)重影響生產(chǎn)工作。

針對這些問題，在刮板機(jī)下料口安裝格篩；更換管壁加厚的耐磨彎頭；將補(bǔ)氣閥組硬性連接改成軟連接，同時取消部分補(bǔ)氣閥組，增加減壓閥用來降壓；安裝新型支撐橫梁并穿透沉塵室。經(jīng)過改造，問題得到有效解決，系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

3 結(jié)論

總體來說，金冠銅業(yè)閃速熔煉爐試生產(chǎn)非常順利。試生產(chǎn)期間，沒有發(fā)生重大人身安全事故和設(shè)備事故，閃速熔煉爐運行穩(wěn)定，各工藝參數(shù)指標(biāo)可控，各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計要求，生產(chǎn)日趨穩(wěn)定。接下來的工作重點是高投料量下的閃速熔煉操作控制以及熔池管理等。

[1] 周俊,孫來勝,孟凡偉,等.銅陵新建閃速熔煉- 閃速吹煉項目概述[J].有色金屬(冶煉部分)，2013，(2)：5-9.

[2] 周松林.祥光“雙閃”銅冶煉工藝及生產(chǎn)實踐[J].有色金屬(冶煉部分)，2009，(2)：11-15.

Trial production practice of flash smelting process in Jinguan Copper Corporation

MENG Fan-wei, WANG Shou-quan

This paper briefly introduced the process of flash smelting, main facilities, technical indicators of trial production, existing problems and problem solutions. The flash smelting furnace was running smoothly, technical indicators was controlled during the trial production.

flash smelting； process flow-sheet； trial production; technical indicators

孟凡偉(1984—)，男，山東人，研究生學(xué)歷，助理工程師，從事閃速熔煉- 閃速吹煉技術(shù)管理工作。

2014-- 04-- 15

TF811； TF803.11

B

1672-- 6103(2015)02-- 0016-- 03