富氧熔煉底吹爐渣含銅的控制

張江龍

(北方銅業(yè)垣曲冶煉廠，山西 垣曲 043700)

富氧熔煉底吹爐渣含銅的控制

張江龍

(北方銅業(yè)垣曲冶煉廠，山西 垣曲 043700)

從北方銅業(yè)垣曲冶煉廠底吹爐煉銅生產(chǎn)數(shù)據(jù)入手，對(duì)富氧熔煉底吹爐渣含銅的主要影響因素進(jìn)行分析，指出了生產(chǎn)中應(yīng)該控制的要點(diǎn)。

銅； 富氧熔煉； 底吹爐； 渣含銅； 鐵硅比； 渣相

富氧熔煉底吹爐工藝作為具有中國獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)煉銅工藝，近幾年在銅行業(yè)有了較快發(fā)展，而作為控制冶煉回收率主要指標(biāo)的渣含銅，歷來是各生產(chǎn)廠家管理的重中之重。本文結(jié)合北方銅業(yè)垣曲冶煉廠投產(chǎn)后的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)底吹爐渣含銅的控制做簡要的分析。

1 工藝概述

富氧底吹熔煉爐是一座可以轉(zhuǎn)動(dòng)的臥式圓筒形爐子，通過熔池下部的噴槍將富氧空氣吹入熔池，使熔池處于強(qiáng)烈的攪拌狀態(tài)。爐料從爐子加料口加入到熔池表面，迅速被卷入攪拌的熔料中，形成良好的傳熱和傳質(zhì)條件，氧化反應(yīng)釋放出大量的熱量，使?fàn)t料很快熔化，生成銅锍和爐渣，銅锍由側(cè)墻的放銅口放出送吹煉，爐渣由端墻的渣口排出，煙氣由上部的排煙口排出進(jìn)入余熱鍋爐除塵后送制酸系統(tǒng)。

2 影響渣含銅的主要因素

底吹爐煉銅工藝在生產(chǎn)中均控制為Fe-SiO2二元系渣相，垣曲冶煉廠底吹爐規(guī)格φ4.8 m×20 m，控制冰銅品位在58%～62%，冰銅溫度1 135～1 150 ℃，本文論述該工況條件下影響渣含銅的主要因素。

2.1 渣溫

爐渣溫度是影響渣含銅的一個(gè)主要因素，工藝中一般控制溫度在1 180±20 ℃，渣溫過低時(shí)，渣子發(fā)粘，流動(dòng)性差，導(dǎo)致銅渣分離不好，渣含銅會(huì)急劇升高，生產(chǎn)中常出現(xiàn)由于渣溫低導(dǎo)致渣含銅由約3.2%升至5.2%～5.7%的情況。渣溫過高時(shí)，冰銅在爐渣中的溶解會(huì)大大增強(qiáng)，同樣導(dǎo)致渣含銅升高，溫度超過1 230 ℃尤其明顯。不同的渣型有其合適的渣溫，通常在保證爐渣流動(dòng)性良好的前提下，盡可能降低爐渣的溫度，以利于降低爐渣的活度， 減少銅在渣中的機(jī)械夾雜。

2.2 鐵硅比(Fe/SiO2)

爐渣的Fe/SiO2是生產(chǎn)控制的一個(gè)主要參數(shù)，一般控制在1.6～1.8之間。Fe/SiO2對(duì)渣含銅的影響主要表現(xiàn)在不同的比值下爐渣的熔化溫度不同，而且隨著鐵硅比的升高，磁性鐵也隨之升高，進(jìn)而影響渣含銅。生產(chǎn)中可根據(jù)原料的成分變化靈活控制，在冰銅品位一定的情況下，適當(dāng)降低Fe/SiO2，有助于降低渣含銅；而在保證渣含銅一定的的情況下，適當(dāng)提高Fe/SiO2，可減少造渣量。在垣曲冶煉廠的生產(chǎn)中，F(xiàn)e/SiO2曾在0.95～2.3之間波動(dòng)，對(duì)渣含銅的影響不明顯。Fe/SiO2控制在1.05～2.1之間均可生產(chǎn)；Fe/SiO2低于0.98后，渣溫控制不低于1 200 ℃，否則流動(dòng)性太差導(dǎo)致渣含銅升高，而且影響爐襯壽命；Fe/SiO2高于2.1，易造成渣口難堵或難開的情況，同時(shí)渣含銅有升高的趨勢(shì)。

2.3 渣層厚度

渣層厚度是影響渣含銅的一個(gè)主要因素。由于底吹爐熔煉吹的是銅锍層，銅渣混合物經(jīng)過短暫的澄清分離就到達(dá)渣口排出，為便于冰銅粒子的積聚及分離，必須對(duì)渣層厚度進(jìn)行控制。渣層過薄時(shí)，冰銅被爐渣從渣口帶出；渣層過厚時(shí)，爐內(nèi)的主要反應(yīng)在渣相中進(jìn)行，冰銅粒子難于積聚，銅渣分離不清，在渣口表現(xiàn)出渣帶銅的現(xiàn)象。生產(chǎn)中適宜的渣層厚度在250～350 mm之間，有些廠家控制在200～300 mm。

2.4 雜質(zhì)氧化物

影響渣含銅的氧化物主要有CaO、PbO、ZnO、Al2O3、MgO等。

適量的CaO有助于渣含銅的降低，其原理主要是形成三元系渣相后，冰銅在渣中的溶解度降低，但CaO升高后，會(huì)使渣粘度增大，反而不利于銅渣分離。生產(chǎn)中CaO低于1.8%時(shí)，渣含銅較理想，高于2.5%后，渣粘度增大，提升爐溫到1 200 ℃時(shí)，出現(xiàn)銅渣不分的情況。

PbO對(duì)渣含銅的影響主要是生成的鉛氧化物揮發(fā)后，與其它含銅物料在直升煙道上形成大量結(jié)焦，隨后以焦塊形式進(jìn)入渣中。

ZnO、Al2O3、MgO均屬于高難熔的物質(zhì)，都使?fàn)t渣熔點(diǎn)升高，粘度增大，從而導(dǎo)致渣含銅升高。渣中ZnO達(dá)到約1.7%時(shí)，渣含銅在4.8%居高不下。Al2O3在渣中約3%時(shí)，基本沒有影響，在10%時(shí)，渣含銅約3.3%；當(dāng)達(dá)到17%～22%時(shí)，渣含銅則維持在4.7%～5.2%左右。MgO在渣中達(dá)到2.4%時(shí)，渣含銅明顯升高，超過設(shè)計(jì)指標(biāo)4%。這三種氧化物共同作用時(shí)，渣含銅升高的更大。

2.5 冷料及煙道結(jié)塊

由于底吹爐在熔煉過程中有富余的熱量，各廠家在有條件的情況下都加入冷料，但生產(chǎn)中由于控制不佳，冷料塊過大或難熔，造成冷料未化完便從渣口直接排出，從而導(dǎo)致渣含銅升高；煙道結(jié)焦塊被振打擊落后，飄浮于渣表面被帶出，與冷料產(chǎn)生的結(jié)果一樣。這兩種情況均在熔煉工藝采樣中難于采到，最終造成選礦的綜合渣樣比冶煉的采樣值高約1%。

2.6 氧壓和風(fēng)壓

底吹爐一般控制氧壓和風(fēng)壓不小于0.4 MPa，適宜的壓力在0.45～0.55 MPa之間，其中氧壓占主導(dǎo)地位。生產(chǎn)中為追求產(chǎn)量，曾一度控制氧壓和風(fēng)壓在0.63～0.64 MPa，壓力過高，造成渣口涌動(dòng)強(qiáng)烈，銅渣分離不好，總液面在1.25 m時(shí)，渣含銅升高到4.3%。適當(dāng)提高總液面，控制在1.35～1.45 m時(shí)，可使渣含銅控制在4%以下。

3 結(jié)論

(1)底吹爐熔煉渣含銅的損失主要為機(jī)械夾雜，降低爐渣含銅應(yīng)首先從減少機(jī)械損失入手；

(2)在適宜的操作條件下，控制原料有害雜質(zhì)成分，能夠保證渣含銅在合理的范圍內(nèi)；

(3)減少煙道結(jié)焦也是降低渣含銅的一個(gè)重要措施。

[1] 彭容秋，銅冶金[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2004.

[2] 李明照，許并社. 銅冶煉工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

Control of copper content in slag of oxygen-enriched bottom blowing furnace

ZHANG Jiang-long

Based on the production data of smelting copper with bottom-blowing furnace in Northern Copper YuanQu smelter, this article analyzed major influence factors of controlling copper content in slag, and indicated the key point which need to be controlled in production.

copper; oxygen-enriched smelting; bottom blowing furnace; copper content in slag; iron silica ratio; slag phase

張江龍(1974—)，男，山西省陽城縣人。

2015-05-12

TF811

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1672-6103(2016)01-0022-02