富氧側(cè)吹爐高濃度富氧低碳煉銅生產(chǎn)工藝

劉京超，董文正，柳海峰，段仕卿

（煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司，山東 煙臺(tái) 264001）

事實(shí)上，富氧側(cè)吹熔煉工藝是瓦紐科夫煉銅工藝的升級(jí)，目前已經(jīng)被十余家銅冶煉企業(yè)采用。在這種煉銅工藝投入生產(chǎn)之后，不僅讓富氧濃度得到提高，更有效地減少了燃料率，提高了生產(chǎn)效率。在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，表現(xiàn)出良好的環(huán)保節(jié)能效果。因此，研究富氧側(cè)吹爐煉銅工藝，對(duì)于銅冶煉生產(chǎn)有著巨大的生產(chǎn)價(jià)值。

1 工藝原理分析

在高濃度富氧低碳煉銅工藝中，使用富氧側(cè)吹爐，這是一種富氧熔煉爐，可以在一個(gè)熔爐中完成干燥物料、焙燒物料以及熔煉物料。富氧側(cè)吹爐從兩側(cè)風(fēng)眼中股入空氣，控制直接吹進(jìn)渣層。其他精礦、冷冰銅、溶劑以及燃料，還需要按照特定比例，經(jīng)過計(jì)量皮帶在主皮帶中混合均勻。最后利用主運(yùn)輸皮帶在爐頂增加料到爐內(nèi)。得到冰銅之后，按照轉(zhuǎn)爐周期，將冰銅通過銅溜槽放進(jìn)到銅包之中，煙氣會(huì)經(jīng)過余熱鍋爐得到降溫處理，在電收塵器完成收塵處理之后，會(huì)送還給硫酸系統(tǒng)。

低碳經(jīng)濟(jì)要求在可持續(xù)發(fā)展理念下，經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新、煉銅產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以及能源開發(fā)等措施，減少高碳能源的消耗，進(jìn)一步控制氣體污染情況，形成良好的環(huán)境保護(hù)效果。在煉銅生產(chǎn)中，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，不僅是企業(yè)承擔(dān)低碳環(huán)保責(zé)任，達(dá)到節(jié)能降耗指標(biāo)。也是煉銅生產(chǎn)企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提高能源使用效率，著重發(fā)展新型工藝，建設(shè)經(jīng)濟(jì)環(huán)保社會(huì)。使用富氧側(cè)吹爐可以有效降低煤配率，減少二氧化碳的排放，減少?gòu)U氣排放，達(dá)到良好的低碳環(huán)保效果。

這種工藝不僅可以處理精礦，還能對(duì)復(fù)雜多金屬礦進(jìn)行處理，讓資源得到綜合利用。這種工藝的來(lái)源十分廣泛，讓原料供應(yīng)渠道得到拓寬，讓礦產(chǎn)資源得到最大化利用。由于高富氧濃度高，使得熔煉強(qiáng)度更高。此外，這種工藝操作十分便捷，煉銅生產(chǎn)過程中，這種煉銅工藝更容易被生產(chǎn)人員掌握，可以有效地提高生產(chǎn)效率。氣流從兩側(cè)吹進(jìn)，和金屬接觸面積更大，氣體停留時(shí)間更長(zhǎng)，讓金屬利用率得到最大化應(yīng)用。

2 富氧側(cè)吹爐結(jié)構(gòu)分析

富氧側(cè)吹爐內(nèi)部襯里使用的是耐火材料，在主要部位設(shè)置長(zhǎng)方形有銅水套固定的爐子，主體結(jié)構(gòu)含有基礎(chǔ)、爐底、風(fēng)眼、爐頂、鋼結(jié)構(gòu)、銅水套以及渣室等部分。基礎(chǔ)部分主要是由混合土構(gòu)成，爐底和爐缸則是使用鎂鉻材質(zhì)的磚砌筑而成。在渣室上方使用銅水冷件，在爐頂上使用鍋爐鋼板對(duì)冷件焊接，在底部使用鎂鉻搗物料[1]。在爐頂設(shè)施了兩個(gè)加料口，同時(shí)使用氣封、密封起來(lái)。在爐子前端使用渣室對(duì)渣銅進(jìn)行分離。

3 生產(chǎn)流程

3.1 空氣操作

首先需要將爐內(nèi)富氧濃度提高到80%～85%范圍之內(nèi)，進(jìn)一步提高熔煉爐的自熱程度，可以生產(chǎn)出二氧化硫，讓硫酸生產(chǎn)更加便利，有助于降低生產(chǎn)的成本。在該工藝中，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)十分關(guān)鍵。在低富氧濃度條件下，富氧濃度控制在62%～65%范圍內(nèi)；燃料率控制在3.3%～3.6%范圍之內(nèi)；床能力指標(biāo)為75t/m2·d；爐內(nèi)溫度指標(biāo)為1180℃～1200攝氏度；Fe/SiO2指標(biāo)為1.25%～1.3%；SO2濃度指標(biāo)為25%～28%。在高富氧濃度條件下，富氧濃度控制在80%～85%范圍內(nèi)；燃料率控制在2.7%～3.0%范圍之內(nèi)；床能力指標(biāo)為80t/m2·d；爐內(nèi)溫度指標(biāo)為1200℃～1250攝氏度；Fe/SiO2指標(biāo)為1.45%～1.6%；SO2濃度指標(biāo)為30%～32%。

3.2 參數(shù)控制

只有在合適的溫度下，爐料溫度才能快速熔化，從而發(fā)生反應(yīng)。因此需要對(duì)冰銅爐溫進(jìn)行控制，同樣也要控制生產(chǎn)渣型等關(guān)鍵指標(biāo)。為了獲得更好的生產(chǎn)效果，需要根據(jù)爐溫、冰銅品位以及渣型的情況對(duì)指標(biāo)進(jìn)行控制，先調(diào)整爐溫。

（1）在渣型合適，且渣質(zhì)量好的情況下，如果冰銅品位比較低，且爐溫低，那么需要先控制氧氣的流量，將氧氣流量調(diào)整到最大值。如果氧氣流量和富氧濃度達(dá)到最大值，那么加料量可能過大，需要進(jìn)行減料處理。

（2）如果冰銅品位不高，且爐內(nèi)溫度較高時(shí)，主要是高硫礦造成的。在保證高富氧濃度的情況下，先著重減少燃料，再參考溫度變化情況，適當(dāng)調(diào)整低硫礦占比，調(diào)高高硫礦占比。

（3）如果冰銅品位比較高，且爐內(nèi)溫度也比較高，在發(fā)生這種情況時(shí)，可以將富氧濃度調(diào)整到最高水平，提高有用氣體的含量，使用全部高硫礦，或者提高高硫礦占比，在提高爐內(nèi)溫度，讓爐內(nèi)溫度保持穩(wěn)定之后，可以增加物料，并降低冰銅的品味。

或者可以不變更配料的比例，適當(dāng)增加高硫礦占比，控制加料量，提高點(diǎn)燃料數(shù)量，在爐內(nèi)溫度出現(xiàn)升高時(shí)，增加物料來(lái)降低冰銅品位[2]。

（4）如果冰銅品位高，且爐內(nèi)溫度高的情況下，多是由于爐料用量過于少，不需要變更爐內(nèi)富氧濃度，可以增加加料量并控制冰銅品位以及爐內(nèi)溫度，直到達(dá)到合適水平。

3.3 控制含銅量

最后需要對(duì)含銅量進(jìn)行控制，其中0.75%是熔煉渣含銅，經(jīng)過溜槽后將熔煉渣放進(jìn)銅包中進(jìn)行降溫處理。在破碎之后和轉(zhuǎn)爐渣一同按照比例展開全渣浮選，獲得渣精礦，倒回到熔煉爐中繼續(xù)使用。在這個(gè)過程中，對(duì)含銅量的控制要利用高濃度富氧，將爐內(nèi)溫度控制在1200℃附近，在緩冷處理之后讓渣含銅得到有效降低。

4 注意事項(xiàng)

4.1 控制煙塵率

在生產(chǎn)過程中，富氧低碳煉銅工藝會(huì)產(chǎn)生大量煙塵，這是由于富氧濃度不夠高造成的。因此首先要嚴(yán)格控制富氧濃度，保證富氧濃度維持較高水平，從而減少煙氣量的產(chǎn)生。其次需要在下料口增加氣封，從負(fù)壓轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒇?fù)壓，從而降低煙氣可以帶走的礦粉數(shù)量，讓煙塵率得到降低。

4.2 控制單體硫形成

在高強(qiáng)度熔煉爐中，由于脫硫率較高，在投產(chǎn)初期煙氣內(nèi)部單硫體有著較高含量，會(huì)對(duì)硫酸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至對(duì)熔池熔煉爐穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此需要控制單體硫的產(chǎn)生，需要加強(qiáng)對(duì)料量、煤粒度以及加入煤塊方式的控制。對(duì)二次風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)余熱鍋爐煙氣的含氧量進(jìn)行控制，將含氧量控制在3%～5%的范圍內(nèi)，從而可以增加富氧濃度，讓熔煉爐自熱成都升高，減少投入低硫礦。這樣可以有效減少單體硫的形成。

4.3 保持上部燃燒

在生產(chǎn)中，由于余熱鍋爐煙氣持續(xù)上升，煙道形成結(jié)焦現(xiàn)象，需要對(duì)煤揮發(fā)以及力度進(jìn)行調(diào)整，盡量在上部完成燃燒，使得煙氣溫度提高，從而起到減少結(jié)交量的作用。

5 結(jié)論

綜上所述，本文通過分析工藝原理以及富氧側(cè)吹爐結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)煉銅工藝要加強(qiáng)空氣操作、生產(chǎn)參數(shù)、含銅量的控制。同時(shí)需要注意對(duì)煙塵率、單體硫的控制，盡量保持上部燃燒。

由于這種煉銅工藝對(duì)物料有著較強(qiáng)適應(yīng)性，工藝配置十分緊湊，生產(chǎn)投資也相對(duì)較少，因此具有較大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。這種熔煉工藝在提供較強(qiáng)熔煉的同時(shí)，積極使用余熱回收和貧化技術(shù)，有著良好的環(huán)保效益。