閃速爐高冰銅品位生產(chǎn)的探索

鄭德平

（金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021）

1 引言

金隆銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱金隆公司）是一家閃速煉銅企業(yè)。2017年7月以前，公司閃速爐冰銅品位一直按（60±1）%控制，轉(zhuǎn)爐日均生產(chǎn)爐數(shù)7爐以下。為提高閃速爐銅精礦處理效率，增加礦銅產(chǎn)量，公司決定開展以提高冰銅品位和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)爐數(shù)為主要目的的生產(chǎn)試驗(yàn)。

2 提高冰銅品位的主要難點(diǎn)

閃速熔煉屬?gòu)?qiáng)化冶煉［1］，閃速爐是一種極具彈性的熔煉設(shè)備［2］。提高冰銅品位，在理論上可行。但是，冰銅品位的提高，將打破原有生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡，如煙氣平衡、中間在制品處理平衡等，并帶來諸如投料螺旋轉(zhuǎn)速增加、閃速爐熱負(fù)荷增加、爐渣流動(dòng)性變化、鐵硅比提高對(duì)爐內(nèi)有效容積的影響、行車作業(yè)負(fù)荷增加等一系列問題。有效應(yīng)對(duì)這些問題，是本次試驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

3 策劃提高冰銅品位試驗(yàn)的技術(shù)路線

3.1 測(cè)算冰銅品位提高后其他相關(guān)工藝指標(biāo)的變動(dòng)

借助江西邁凱公司開發(fā)的“Metcal”軟件，對(duì)冰銅品位提高引起的氧氣量、冰銅量、爐渣量、煙氣量、熔體溫度、冷卻元件進(jìn)出水溫度等變化進(jìn)行計(jì)算，為閃速爐高冰銅品位生產(chǎn)時(shí)的爐況穩(wěn)定做好準(zhǔn)備。

3.2 維持銅酸系統(tǒng)的煙氣平衡

通過降低空氣用量，提高閃速爐氧濃，避免總風(fēng)量增加，以維持閃速爐、轉(zhuǎn)爐、制酸三大系統(tǒng)的煙氣量平衡。同時(shí)，有助于減少煙塵量［3］，減輕余熱鍋爐結(jié)渣［4］和煙氣輸送壓力。

3.3 維持中間在制品處理平衡

冰銅品位提高后，轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)生的反應(yīng)熱減少，處理固鈹、床下物等雜料的能力下降。可通過增加吹煉爐數(shù)、增加電爐固鈹處理量等，實(shí)現(xiàn)固鈹?shù)戎虚g物料良性循環(huán)。

3.4 適時(shí)調(diào)整生產(chǎn)組織方式

試驗(yàn)期間各工序加強(qiáng)協(xié)調(diào)，積極調(diào)整工藝參數(shù)，尋找新的平衡點(diǎn)。另外，提高冰銅品位和投料量，還可能帶來包括工藝設(shè)備問題在內(nèi)的很多不確定性，難以一步實(shí)施到位，故分兩階段進(jìn)行試驗(yàn)：

第一階段：先試驗(yàn)15天，期間不追求總產(chǎn)量。在固鈹庫存降至400t后，維持現(xiàn)有185t/h的最大投料量不變，使冰銅品位提高至63%。此期間，各系統(tǒng)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題做好應(yīng)對(duì)處理。轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)把握好生產(chǎn)爐數(shù)，尋找最佳生產(chǎn)組織方式，努力減少中間在制品積壓。

第二階段：總結(jié)分析第一階段指標(biāo)變化和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)后，再進(jìn)行高品位、高投料量生產(chǎn)試驗(yàn)。

4 第一階段試驗(yàn)

4.1 熔煉系統(tǒng)

4.1.1 概況

2017年8月1日，閃速爐爐內(nèi)點(diǎn)檢后開始調(diào)整配料，修改數(shù)模冰銅控制品位，并在1日晚間將品位提高至61.6%。而后經(jīng)過連續(xù)跟蹤調(diào)整，將品位穩(wěn)定在（62±1）%。至8月17日，暫停試驗(yàn)，品位恢復(fù)到（60±1）%。

4.1.2 配料

試驗(yàn)期間，配料中銅含量控制在26.3%～26.8%之間，S/Cu控制在1.05～1.08。試驗(yàn)初期，為防止冰銅溫度、爐渣溫度大幅升高，配料中硫含量控制在28%以下。此時(shí)，溫度處于受控范圍內(nèi)。于是，逐步將配料中硫含量提高，最高達(dá)到28.8%。如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)期間配料中Cu、S含量

試驗(yàn)期間，配料中石英砂比例如表1所示。

表1 試驗(yàn)期間配料中石英砂比例

4.1.3 投料量

試驗(yàn)期間，除7日因外部因素影響和11日停爐點(diǎn)檢使日精礦處理量有所下降外，其他時(shí)間均保持了高負(fù)荷生產(chǎn)。整個(gè)試驗(yàn)期間，平均投料量達(dá)到181.4t/h，日均處理精礦約3900t。每日投料量如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)期間日投料量

4.1.4 冰銅品位及電爐渣含銅

試驗(yàn)期間，由于閃速爐高冰銅品位的摸索、轉(zhuǎn)爐周期和入轉(zhuǎn)爐冰銅量的摸索，使閃速爐銅面較高，帶入電爐的銅也較多，致電爐渣含銅明顯升高，維持在0.7%～0.85%之間，而正常生產(chǎn)時(shí)控制在0.68%以下。圖3給出了冰銅品位與電爐渣含銅的波動(dòng)情況，表2給出了不同范圍冰銅品位的占比。

隨著轉(zhuǎn)爐吹煉爐次的提高，閃速爐高冰銅品位生產(chǎn)的穩(wěn)定等，電爐渣含銅也恢復(fù)到試驗(yàn)前水平。

圖3 冰銅品位與渣含銅波動(dòng)情況

表2 冰銅品位占比情況

4.1.5 冰銅溫度和爐渣溫度

試驗(yàn)期間，對(duì)冰銅溫度和爐渣溫度的波動(dòng)高度重視，對(duì)因溫度上升造成的爐體膨脹、冷卻元件漏水、放銅排渣風(fēng)險(xiǎn)等全天候監(jiān)控記錄。冰銅溫度、爐渣溫度每2h測(cè)量1次。圖4是每天測(cè)量的平均值?？梢钥闯?，冰銅溫度基本維持在1250℃上下，渣溫初期保持在1280℃左右，后期微降，可能與試驗(yàn)后期爐況波動(dòng)有關(guān)。正常生產(chǎn)時(shí)，冰銅溫度控制在（1230±10）℃，渣溫度控制在（1250±10）℃。試驗(yàn)階段冰銅溫度、渣溫度分別高出正常值（15±5）℃和（25±5）℃。雖然溫度較高，但試驗(yàn)期間未發(fā)生冰銅包、渣包發(fā)紅，也未出現(xiàn)冰銅口、渣口難堵，以及放冰銅、排渣等異?，F(xiàn)象。此后，公司又采取和保持以下措施控制溫度：

①增加高銅低硫礦、氧化礦和渣精礦的采購(gòu)量，通過調(diào)整配料單來降低反應(yīng)熱負(fù)荷；同時(shí)，長(zhǎng)、短期配料計(jì)劃配合，避免出現(xiàn)熱負(fù)荷的大幅度變化；

②避免頻繁停料，嚴(yán)格控制升降料幅度和間隔時(shí)間，以穩(wěn)定爐內(nèi)溫度［5］；

③保持爐內(nèi)負(fù)壓操作，加快爐體散熱［5］。

圖4 試驗(yàn)期間冰銅溫度和渣溫度波動(dòng)情況

4.1.6 電爐渣包數(shù)

試驗(yàn)期間，電爐放渣包數(shù)如圖5所示，其中最多一天是81包。每包約25.7t。

圖5 試驗(yàn)期間電爐渣包數(shù)波動(dòng)情況

4.1.7 電爐處理固鈹

試驗(yàn)期間電爐處理固鈹數(shù)量如圖6所示。其中，8月7日至12日，因電爐銅面持續(xù)偏高，每天放冰銅6～8包，固鈹處理量較少。

圖6 試驗(yàn)期間電爐處理固鈹情況

4.1.8 氧濃、爐內(nèi)壓和鍋爐運(yùn)行控制

試驗(yàn)期間，閃速爐投料量控制在（180±5）t/h，工藝風(fēng)控制在（6500±250）Nm3/h，用氧量19500～22500Nm3/h，氧濃在76.5%上下，較之前增加近2個(gè)百分點(diǎn)；爐內(nèi)壓-15～-5Pa，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速420～490rpm；鍋爐蒸汽46～55t/h、壓差40～50Pa左右、出口溫度390℃以下；電收塵入口溫度370℃以下。以上，均處在可控范圍內(nèi)。

4.1.9 螺旋運(yùn)行情況

閃速爐投料量增至190t/h時(shí)，2#螺旋電機(jī)轉(zhuǎn)速1320～1370rpm，低于1480rpm的上限。1#螺旋轉(zhuǎn)速通過手動(dòng)與2#螺旋電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一致，電流在30～50A內(nèi)波動(dòng)，均處于可控范圍。

4.2 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)

4.2.1 作業(yè)方式調(diào)整

維持4臺(tái)PS轉(zhuǎn)爐1臺(tái)冷態(tài)、3臺(tái)熱態(tài)、任意2臺(tái)同時(shí)送風(fēng)吹煉的作業(yè)制度［5］。試驗(yàn)期間主要作業(yè)調(diào)整有：

①嘗試性提高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由雙爐吹煉時(shí)的1250rpm提升至1350rpm后，單爐吹煉時(shí)的1200 rpm以下提升至1250rpm，并證明其安全可控；單爐送風(fēng)量由37000Nm3/h提高至40000Nm3/h以上，使造銅期較以前縮短10min以上，保證了吹煉爐次提高；

②調(diào)整轉(zhuǎn)爐進(jìn)冰銅的方式，把造渣一期進(jìn)第一包冰銅提前至與另一臺(tái)轉(zhuǎn)爐造渣二期進(jìn)料時(shí)間一致，利用單臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)可以微開轉(zhuǎn)爐鐘罩閥和此時(shí)制酸系統(tǒng)的富裕能力，充分吸入造渣一期進(jìn)第一包冰銅產(chǎn)生的大量煙氣，并保證后續(xù)兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)不受另外一臺(tái)進(jìn)料影響。

另外，2017年5月份大修期間，對(duì)閃速爐、轉(zhuǎn)爐、制酸及環(huán)集系統(tǒng)排煙管道進(jìn)一步優(yōu)化后，其煙氣輸送能力明顯提升。

4.2.2 轉(zhuǎn)爐日生產(chǎn)爐數(shù)和煙氣平衡

通過作業(yè)方式的調(diào)整，轉(zhuǎn)爐日生產(chǎn)爐數(shù)得到提高，平均生產(chǎn)爐數(shù)7.2爐/日，最高達(dá)7.4爐/日，如圖7所示。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)低空污染和煙氣平衡被打破的現(xiàn)象。

圖7 轉(zhuǎn)爐日生產(chǎn)爐數(shù)

4.2.3 轉(zhuǎn)爐處理冷料

轉(zhuǎn)爐固鈹處理量隨冰銅品位升高而降低，日平均處理冷料達(dá)49.5t，約6.9t/爐，高于預(yù)期的3～5t/爐，如圖8所示。另外，床下物、固白鈹、氧化銅皮、粗銅包殼等含銅雜料的處理量也高于預(yù)期，現(xiàn)場(chǎng)基本未出現(xiàn)冷料積存現(xiàn)象。

圖8 冰銅品位與轉(zhuǎn)爐處理固鈹量的對(duì)應(yīng)情況

4.3 陽極爐、豎爐系統(tǒng)

試驗(yàn)期間，2#陽極爐爐修，豎爐配合1#陽極爐、3#陽極爐進(jìn)行生產(chǎn)，陽極爐周期未出現(xiàn)異常。期間，陽極板產(chǎn)量日均1532t，高于計(jì)劃值。

4.4 行車系統(tǒng)

試驗(yàn)期間，行車系統(tǒng)滿足生產(chǎn)要求。

4.5 制酸系統(tǒng)

4.5.1 煙氣平衡方面

試驗(yàn)期間，制酸兩個(gè)系統(tǒng)SO2濃度基本穩(wěn)定，風(fēng)量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以及稀釋風(fēng)閥門開度等，距設(shè)計(jì)上限仍有一定富余，未對(duì)熔煉主廠房空氣質(zhì)量造成不良影響。后續(xù)，隨著Ⅱ系統(tǒng)電除霧器的更新改造，還會(huì)進(jìn)一步改善熔煉主廠房的空氣質(zhì)量。圖9、圖10給出了試驗(yàn)期間SO2濃度及風(fēng)量的變化情況。

圖9 硫酸風(fēng)機(jī)出口SO2濃度變化

圖10 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)風(fēng)量變化

4.5.2 系統(tǒng)熱負(fù)荷方面

試驗(yàn)期間，硫酸系統(tǒng)熱負(fù)荷總體可控，但富余空間有限。9月，公司已在凈化I系統(tǒng)新增了1臺(tái)板式換熱器，以改善系統(tǒng)的熱平衡。

5 第二階段試驗(yàn)

在總結(jié)8月份試驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)應(yīng)對(duì)措施后，公司認(rèn)為各系統(tǒng)有能力承受更大的生產(chǎn)負(fù)荷。于是，10月、11月進(jìn)入試驗(yàn)的第二階段，即同時(shí)提高冰銅品位和投料量。試驗(yàn)期間的主要績(jī)效如表3所示。

表3 高品位冰銅生產(chǎn)試驗(yàn)相關(guān)績(jī)效比較

6 試驗(yàn)效果及結(jié)論

從表3的數(shù)據(jù)可以看出，在高品位生產(chǎn)期間，精礦處理量、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)爐數(shù)、冷銅處理量、陽極板產(chǎn)量等數(shù)據(jù)均優(yōu)于低品位生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)。另外，冶煉煙氣量降低、SO2濃度提高、熔煉主廠房低空污染得到良好控制、各系統(tǒng)安全受控。雖然10月份固鈹?shù)戎虚g物料庫存超出控制范圍，但在11月底已得到較好控制。

綜上所述，至2017年11月底，高品位冰銅生產(chǎn)試驗(yàn)取得成功，綜合效益顯著。目前，公司高品位冰銅生產(chǎn)已經(jīng)常態(tài)化。