雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝介紹及應(yīng)用意義

韓志

摘 要：介紹了雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝的研發(fā)背景、技術(shù)方案、創(chuàng)新點及實際應(yīng)用情況，并根據(jù)該技術(shù)在赤峰云銅的實際運用情況，分析了該技術(shù)給社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步帶來的潛在意義。

關(guān)鍵詞：銅冶煉技術(shù)；PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝；節(jié)能減排；技術(shù)方案

中圖分類號：TF811 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.084

目前我國銅锍吹煉85%以上采用的仍是傳統(tǒng)的PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝。該工藝由于存在液態(tài)冰銅需用冶金包轉(zhuǎn)運，且需多次轉(zhuǎn)動爐體，因此存在大量SO2煙氣逸散、低空污染和安全問題、爐體密封性差、送風時率低、耐火材料壽命短、單耗高、SO2濃度低、煙氣量大、煙氣波動大、煙氣不連續(xù)、不利于后續(xù)制酸等問題。

隨著我國對能耗、環(huán)保要求的提升，同時為解決傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝存在的上述諸多問題，近年來，赤峰云銅有色金屬有限公司和赤峰金峰冶金技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)了“雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝技術(shù)”。

該技術(shù)與雙閃法和三菱法一樣，都是采用固定的冶金爐代替轉(zhuǎn)爐，熔體采用溜槽轉(zhuǎn)運，溜槽上有密閉煙罩，爐口密閉性好，操作過程中無組織排放煙氣，自動化控制水平高，而且還具有投資小、能耗低、煙塵率低、吹煉渣含銅低、直收率高、粗銅含硫低等優(yōu)點。該技術(shù)在國內(nèi)首次于2014-11在赤峰云銅有色金屬有限公司年產(chǎn)1.25×105 t粗銅項目中實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，至今運行平穩(wěn)，翻開了我國銅冶煉技術(shù)新篇章。

1 雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝的技術(shù)方案

雙爐側(cè)頂吹連續(xù)吹煉工藝技術(shù)方案的核心是將PS轉(zhuǎn)爐粗銅吹煉過程中的在一個吹煉空間分先后、間斷進行的造渣期和造銅期分開在兩個吹煉空間分前后、連續(xù)進行，這兩個吹煉空間分別被命名為造渣爐和造銅爐。

此技術(shù)方案的突出特點是能夠像轉(zhuǎn)爐一樣在造渣完成后較短時間內(nèi)將吹煉渣與白冰銅分開，即吹煉渣從放渣口連續(xù)溢流而出，白冰銅沉入爐底部從虹吸連續(xù)放出進入造銅爐，從而有效避免了其他連續(xù)吹煉法所存在的造渣期和造銅期在一個吹煉空間內(nèi)進行、造銅時富氧空氣繼續(xù)對已經(jīng)造好的吹煉渣中的氧化亞鐵形成過氧化，從而導(dǎo)致渣中的磁鐵含量過高，造成渣含銅較高的弊病。

圖1 雙爐粗銅連續(xù)吹煉工藝流程示意圖

2 雙爐粗銅連續(xù)吹煉的創(chuàng)新點

雙爐粗銅連續(xù)吹煉的創(chuàng)新點在于：①創(chuàng)新性地開發(fā)了雙側(cè)吹造渣爐和頂吹造銅爐組成的粗銅連續(xù)吹煉系統(tǒng)，實現(xiàn)了粗銅吹煉過程的連續(xù)化，生產(chǎn)的粗銅品質(zhì)高、含硫低、渣含銅低，分別從原來PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝的0.3%、4.0%降到現(xiàn)在的小于0.03%和2.3%；②采用的硅鐵渣型對耐火材料腐蝕輕，爐溫穩(wěn)定，爐體耐火材料受熱震損輕，耐火材料單耗低，爐體壽命長，維修費用低；③熔煉爐、造渣爐、造銅爐和陽極爐之間用溜槽連接，冰銅、白冰銅和粗銅以液態(tài)的方式流動轉(zhuǎn)移；④該工藝徹底解決了銅冶煉生產(chǎn)吹煉工序中存在的含硫煙氣無組織排放處理費用及其難收集的問題；⑤該工藝煙氣量小，SO2濃度高且穩(wěn)定，煙氣連續(xù)穩(wěn)定，利于高溫煙氣余熱的回收利用，粗銅綜合能耗比傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝降低了30 kgce/tCu。

3 實際應(yīng)用情況

從2014-11-07起，根據(jù)赤峰云銅工業(yè)化生產(chǎn)的實際情況，連續(xù)吹煉工藝達到的主要技術(shù)指標如表1所示。

表1 主要技術(shù)指標和工藝參數(shù)

項目 設(shè)計值 實際運行值 實際均值

粗銅品位Cu/（%） 99.0 98.8～99.18 99.022

粗銅含硫/（%） 0.10 0.018～0.035 0.022

造渣爐吹煉渣含銅/（%） 3.0 1.7～3.5 2.253

造渣爐噸粗銅渣量/t 0.52 0.45～0.6 0.52

造銅爐噸粗銅渣量/t 0.075 0.07～0.11 0.095

冰銅至粗銅的直收率/（%） 98.21 98.39 98.39

從表1中可以看出，各項主要技術(shù)經(jīng)濟指標（217 d平均值）均已達到行業(yè)領(lǐng)先水平。

雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉爐在赤峰云銅于2014-11-07點火投料生產(chǎn)，造渣爐和造銅爐的爐況非常穩(wěn)定，爐內(nèi)反應(yīng)狀況良好，渣含銅、粗銅含硫、直收率等控制指標正常，粗銅質(zhì)量優(yōu)于國家行業(yè)標準《粗銅》（YS/T70—2005）規(guī)定的牌號98.50產(chǎn)品的化學(xué)成分要求。

4 對社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的意義

4.1 在節(jié)能減排方面的貢獻

在節(jié)能方面，赤峰云銅實踐證明，采用該連續(xù)吹煉技術(shù)可使粗銅綜合能耗降低30 kgce/t。如果全國有4×106 t產(chǎn)能使用該技術(shù)，年可節(jié)約標煤1.2×105 t。

在減排方面，赤峰云銅實踐證明，該技術(shù)使銅冶煉硫的回收率由原來的97%提高到98.3%，硫的總捕集率達到99.8%.以年產(chǎn)1.0×105 t生產(chǎn)規(guī)模為例，每年減排SO2約5.6×106 t。如果國內(nèi)使用PS轉(zhuǎn)爐的銅冶煉企業(yè)中有4×106 t的產(chǎn)能采用該技術(shù)，每年可以減排SO2約 2.24×108 t。

4.2 在經(jīng)濟方面的貢獻

4.2.1 節(jié)省投資

如果采用該連續(xù)吹煉技術(shù)淘汰PS轉(zhuǎn)爐，產(chǎn)能至少可提高20%. 目前采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝的產(chǎn)能如果按4×106 t計，可增

產(chǎn)8×105 t；按常規(guī)投資水平，每1×104 t銅粗銅產(chǎn)能需投資約1.2億元，根據(jù)赤峰云銅的情況，采用雙爐側(cè)頂吹連續(xù)吹煉技術(shù)進行改造，只投資6 000萬元，就增加產(chǎn)能2×104 t，1×104 t產(chǎn)能只需投資3 000萬元，合計每1×104 t產(chǎn)能比常規(guī)投資節(jié)省9 000萬元，增產(chǎn)8×105 t，可為社會節(jié)省投資72億元。

4.2.2 降本增效

先算降低變動成本的效益，1×105 t生產(chǎn)規(guī)模，每年增效3 588萬元，全國4×106 t產(chǎn)能，年可節(jié)約成本14.35億元。再算增產(chǎn)效益，全國增產(chǎn)8×105 t，按赤峰云銅的成本水平測算，噸銅增產(chǎn)效益約為2 500元，8×105 t的增產(chǎn)效益約為20億元。

4.3 對科技進步的意義

采用該連續(xù)吹煉技術(shù)代替使用了100多年的PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，具有劃時代的歷史意義。該技術(shù)具有投資低，節(jié)能減排、環(huán)保效果好，經(jīng)濟、社會效益顯著，可實現(xiàn)銅冶煉的清潔生產(chǎn)等優(yōu)點，標志著中國的銅冶煉技術(shù)將進入一個嶄新的發(fā)展時代。

參考文獻

[1]任鴻九，王立川.有色金屬提取手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[2]大冶有色金屬公司.YS/T 70—2005 粗銅[S].北京：中國標準出版社，2005.

〔編輯：王霞〕

The Double Side of the Furnace Top Crude Copper Continuous

Converting Process and Its Application Significance

Han Zhi

Abstract： This paper introduces the double side of the furnace top blown blister copper continuous converting process research and development background， technical scheme， innovation and practical application situation， and according to the technology in the actual application of Chifeng Yuntong Nonferrous Metal Co.， Ltd.， analyzes the potential significance to social and economic development and the progress of science and technology brought in by the technology.

Key words： copper smelting technology； PS converter blowing process； energy saving and emissions reduction； technical scheme