近年來(lái)貴冶轉(zhuǎn)爐技術(shù)與管理發(fā)展的進(jìn)步

胡 展

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

煅貴冶作為國(guó)家“六五”計(jì)劃的重點(diǎn)工程，擔(dān)負(fù)著振興中國(guó)銅冶煉事業(yè)的先行者的重要角色，這也是貴冶能夠長(zhǎng)期保持有力競(jìng)爭(zhēng)者的主要因素。一直以來(lái)，貴冶都十分注重技術(shù)進(jìn)步與管理創(chuàng)新融入生產(chǎn)組織的優(yōu)勢(shì)，對(duì)標(biāo)國(guó)際一流企業(yè)水平，找準(zhǔn)自身差距，明確對(duì)比方向，才能確保貴冶的技術(shù)水平站在世界銅工業(yè)的前沿。特別是近年來(lái)貴冶在全面最好建設(shè)現(xiàn)代化冶煉工廠的進(jìn)程中，轉(zhuǎn)爐的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)步尤為顯著，進(jìn)一步鞏固了貴冶行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者地位。

2 工藝介紹

貴冶目前有PS 轉(zhuǎn)爐9 臺(tái)，生產(chǎn)中6 用3 備，采用的吹煉模式為不完全期交互吹煉。銅精礦經(jīng)閃速爐熔煉，只是把精礦中的脈石、部分硫和鐵除掉，而銅仍以硫化物與鐵的硫化物組成冰銅（含銅55%～60%）。冰銅由65t 包子吊車(chē)裝入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行送風(fēng)吹煉，把冰銅中的硫和鐵幾乎全部氧化除去而得到粗銅（含銅98.5%），金、銀等貴金屬熔于粗銅中。冰銅吹煉作業(yè)分為造渣期和造銅期，吹煉產(chǎn)生的煙氣經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱后，進(jìn)入球型煙道，經(jīng)沉塵室和電收塵器進(jìn)行收塵處理后，送往硫酸進(jìn)行制酸。此外，在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中泄漏的部分煙氣通過(guò)環(huán)集系統(tǒng)收集，收集的煙氣經(jīng)過(guò)脫硫系統(tǒng)回收后再通過(guò)煙囪達(dá)標(biāo)排放。

3 轉(zhuǎn)爐技術(shù)發(fā)展與管理水平的提升

對(duì)于火法冶煉企業(yè)而言，近年來(lái)影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)的瓶頸主要來(lái)源于中間物料的處理量、轉(zhuǎn)爐爐體安全及環(huán)集在線二氧化硫排放量等因素，轉(zhuǎn)爐吹煉又在火法冶煉生產(chǎn)中起到承上啟下的作用。貴冶積極探索實(shí)踐，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步與管理水平的提升解決了上述諸多因素，讓抑制行業(yè)多年發(fā)展的難題破繭重生。

3.1 平衡中間物料產(chǎn)處，保持“零庫(kù)存”常態(tài)化

火法冶煉過(guò)程中除主產(chǎn)品外，產(chǎn)出的含銅等有價(jià)金屬較高的附屬產(chǎn)品（中間物料）。簡(jiǎn)單來(lái)講就是生產(chǎn)過(guò)程中物料無(wú)效循環(huán)的體現(xiàn)，循環(huán)量越大，消耗的成本越高。中間物料最主要的是固鈹（固體冰銅）和床下物（轉(zhuǎn)爐吹煉噴濺物）和渣包殼，中間物料處理主要由轉(zhuǎn)爐和電爐承擔(dān)。電爐處理錮鈹依靠電極發(fā)熱，需要消耗大量電力，能耗成本較大。針對(duì)這一癥結(jié)，貴冶通過(guò)控制中間物料產(chǎn)出、拓展處理途徑及優(yōu)化作業(yè)模式等系列舉措，中間物料不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)處平衡，電爐還徹底結(jié)束了加裝固鈹?shù)臍v史，讓日本東予、西班牙韋爾瓦等世界先進(jìn)銅冶煉廠的同行高度贊譽(yù)。

3.1.1 降低中間物料產(chǎn)出，減少無(wú)效循環(huán)

通過(guò)精細(xì)化生產(chǎn)管理，以穩(wěn)定爐況及合理控制冰銅品位為前提，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備管理模式，強(qiáng)化以點(diǎn)檢為核心的全員預(yù)防維修，做好計(jì)劃性檢修，推進(jìn)日常關(guān)鍵設(shè)備管理工作，降低長(zhǎng)周期生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備故障率，確保工序高效運(yùn)行，降低中間物料產(chǎn)出，減少無(wú)效循環(huán)，為轉(zhuǎn)爐均衡穩(wěn)定處理中間物料打好基礎(chǔ)［1］。

3.1.2 增加中間物料處理，優(yōu)化處理途徑

在不影響各工序正常作業(yè)的前提下，維護(hù)好爐體安全和減少設(shè)備故障率，堅(jiān)持轉(zhuǎn)爐“雙高”作業(yè)（即高風(fēng)量、高富化率作業(yè)）模式，優(yōu)化不同物料的處理方式和走向，研究了轉(zhuǎn)爐造渣期處理中間物料的方法，拓展了工序內(nèi)中間物料的消化途徑，增加中間物料處理量。

3.1.3 打破傳統(tǒng)作業(yè)模式，建立全新中間物料處理方法

通過(guò)不斷試驗(yàn)摸索實(shí)踐，以提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)爐次來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能和中間物料處理能力的進(jìn)一步提升（即適當(dāng)降低轉(zhuǎn)爐冰銅裝入量，提高風(fēng)量和氧量，把每日作業(yè)爐次提升上去，每爐銅的胃口雖然小了些，但隨著進(jìn)食頻率的提高，每天的進(jìn)食量總體上還是大幅度的提高），同時(shí)達(dá)到中間物料產(chǎn)出量下降的目的，成功打破了轉(zhuǎn)爐一直延用日本東予冶煉廠的作業(yè)模式，找到了適應(yīng)貴冶生產(chǎn)需求的全新中間物料處理方法。

3.2 提高轉(zhuǎn)爐爐齡，開(kāi)拓轉(zhuǎn)爐吹煉新局面

轉(zhuǎn)爐爐齡是指轉(zhuǎn)爐爐襯在機(jī)械力、熱應(yīng)力、化學(xué)侵蝕的作用下逐漸損耗殆盡，直至無(wú)法繼續(xù)吹煉下去，必須停爐進(jìn)行檢修前所吹煉的爐次。轉(zhuǎn)爐爐齡是標(biāo)志轉(zhuǎn)爐吹煉水平的重要指標(biāo)，貴冶轉(zhuǎn)爐爐齡在國(guó)內(nèi)同行業(yè)已處于絕對(duì)領(lǐng)先水平，但跟世界最好水平日本東予冶煉廠比較還是存在著一定的差距。通過(guò)科學(xué)全面分析研究影響爐齡的機(jī)理及高效處理對(duì)策，加強(qiáng)對(duì)耐火材料的管理和筑爐質(zhì)量把關(guān)，并逐步實(shí)施轉(zhuǎn)爐智能化轉(zhuǎn)型改造，使轉(zhuǎn)爐爐齡不斷提高，開(kāi)拓轉(zhuǎn)爐吹煉新局面。自2015 年改造實(shí)施以來(lái)，轉(zhuǎn)爐平均爐齡從292 爐次提升至362 爐次，使轉(zhuǎn)爐管理創(chuàng)新水平處于全球同行業(yè)領(lǐng)先地位。

3.2.1 加強(qiáng)對(duì)耐火材料的管理，強(qiáng)化筑爐質(zhì)量的檢查和監(jiān)督

提前精細(xì)化制定好的停爐及筑爐計(jì)劃，通過(guò)抽樣、檢查、切割確保使用耐火磚的質(zhì)量，研發(fā)風(fēng)口區(qū)新型整體耐火磚，創(chuàng)新風(fēng)口區(qū)耐火磚砌筑模式，并將原耐火磚和爐殼間的填料由國(guó)產(chǎn)改為進(jìn)口填料，杜絕風(fēng)眼區(qū)發(fā)紅或燒穿等問(wèn)題，減少作業(yè)爐后期風(fēng)口區(qū)爆磚而造成停爐現(xiàn)象，從而達(dá)到耐火材料延長(zhǎng)使用壽命的效果［2］。

3.2.2 提升設(shè)備運(yùn)行效能，推進(jìn)轉(zhuǎn)爐智能化發(fā)展步伐

通過(guò)捅風(fēng)眼機(jī)無(wú)人自動(dòng)化、殘極自動(dòng)操控上機(jī)平臺(tái)及自主研發(fā)的粗銅終點(diǎn)判斷技術(shù)等系列措施［3］，不僅確保了轉(zhuǎn)爐送風(fēng)量及壓力的穩(wěn)定，而且提高了殘極上機(jī)率和粗銅終點(diǎn)判斷準(zhǔn)確率，減少了人為因素干擾現(xiàn)象，使粗銅終點(diǎn)判斷準(zhǔn)確率由原來(lái)的50%左右提高到了99%以上。其次，縮短了捅風(fēng)眼的時(shí)間，使吹煉節(jié)奏明顯加快，還能有效控制底渣的產(chǎn)出，減少底渣過(guò)多對(duì)耐火磚的侵蝕，有效延長(zhǎng)耐火磚使用壽命。其中“一種轉(zhuǎn)爐風(fēng)眼管內(nèi)部粘結(jié)清理工具”還榮獲了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

3.2.3 穩(wěn)定吹煉節(jié)奏，創(chuàng)新操作模式

通過(guò)近兩年的摸索結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，在確保煙氣外溢和尾排排放達(dá)標(biāo)的前提下，強(qiáng)化全員點(diǎn)檢制度和標(biāo)準(zhǔn)化操作，維護(hù)好轉(zhuǎn)爐爐況，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)參數(shù)的監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，合理控制吹煉溫度，嚴(yán)格控制渣含硅，大膽推進(jìn)“高風(fēng)量低壓力吹煉”模式［4］，降低風(fēng)口區(qū)的熱負(fù)荷及耐火磚的消耗速度，從而提高日作業(yè)爐次、送風(fēng)時(shí)率，達(dá)到縮短轉(zhuǎn)爐作業(yè)時(shí)間。

3.3 降低SO2總排放量，實(shí)現(xiàn)環(huán)保在線SO2小時(shí)值全面達(dá)標(biāo)

硫在銅冶煉過(guò)程中最主要的來(lái)源為原料和燃料，在生產(chǎn)過(guò)程泄漏的部分通過(guò)環(huán)集系統(tǒng)收集，收集經(jīng)過(guò)脫硫系統(tǒng)回收后通過(guò)煙囪排放。近年來(lái)，隨著空氣質(zhì)量的劣化，環(huán)保壓力越來(lái)越大，大氣污染物排放濃度限值還有可能下調(diào)，這對(duì)含硫尾氣處理工藝提出了更高的要求。貴冶從優(yōu)化工藝控制，均衡組織生產(chǎn)，加強(qiáng)對(duì)環(huán)保設(shè)施的管理創(chuàng)新著手，降低入口濃度峰值，從而實(shí)現(xiàn)出口尾排SO2值平穩(wěn)控制在100mg/Nm3以下，確保在線SO2小時(shí)均值全面達(dá)標(biāo)。

3.3.1 優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，確保生產(chǎn)均衡、穩(wěn)定、高效、環(huán)保控制

穩(wěn)定閃速爐爐況，以“銅量略少”控制的生產(chǎn)組織模式，閃速爐根據(jù)轉(zhuǎn)爐需求合理安排放銅，并改變轉(zhuǎn)爐氧化渣加入模式，避免生產(chǎn)波動(dòng)影響在線監(jiān)控指標(biāo)。

3.3.2 科學(xué)合理配料，精準(zhǔn)控制要求

做好低硫銅精礦的均衡進(jìn)廠、均衡使用工作，加大雙系統(tǒng)各類(lèi)礦種的靈活調(diào)配、增加配料礦種等方式，精細(xì)轉(zhuǎn)爐開(kāi)停風(fēng)操作，做好三大爐的錯(cuò)峰作業(yè)的橫向溝通協(xié)作，熔煉與硫酸之間的縱向溝通協(xié)調(diào)，控制閃速爐爐內(nèi)壓和硫酸一級(jí)動(dòng)力波0Pa 以上時(shí)間，穩(wěn)定工藝風(fēng)量走向，避免工藝煙氣外溢現(xiàn)象。

3.3.3 應(yīng)用有機(jī)胺脫硫技術(shù)，為綠色冶煉保駕護(hù)航

由于早期采用的活性焦脫硫工藝難以滿足新的環(huán)保政策要求，2016 年通過(guò)引進(jìn)、吸收、消化有機(jī)胺脫硫技術(shù)［5］，成功地解決了有機(jī)胺脫硫技術(shù)在火法環(huán)集煙氣應(yīng)用中存在含塵高、含酸高、煙氣量和煙氣SO2濃度波動(dòng)大等問(wèn)題，并開(kāi)發(fā)了一系列節(jié)能降耗技術(shù)，解決有機(jī)胺脫硫系統(tǒng)運(yùn)行中蒸汽耗量大、運(yùn)行成本偏高的問(wèn)題，提高了有機(jī)胺脫硫系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化程度，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、免維護(hù)作業(yè)模式［6］，滿足了工廠減員增效和智能化工廠建設(shè)等相關(guān)要求。

4 實(shí)施效果

近年來(lái)，通過(guò)革新技術(shù)、全面對(duì)標(biāo)、智慧冶煉等一系列有效舉措，貴冶已成為全球唯一單廠陰極銅產(chǎn)能突破百萬(wàn)噸的銅冶煉廠。在產(chǎn)能擴(kuò)張的同時(shí)，貴冶開(kāi)創(chuàng)了“消耗少、成本低、效率高、指標(biāo)優(yōu)、環(huán)保好”的銅冶煉新模式，尤其轉(zhuǎn)爐工序的核心技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)始終處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

（1）實(shí)現(xiàn)了中間物料的優(yōu)化管控與產(chǎn)處平衡，電爐也徹底結(jié)束了加裝固鈹?shù)臍v史，僅節(jié)約電爐用電每年可達(dá)1300 多萬(wàn)kW·h，達(dá)到了工廠深度降本增效的目的。

（2）實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐平均爐齡的持續(xù)攀升，其中2018 年轉(zhuǎn)爐平均爐齡達(dá)到了362 爐次，單爐5#轉(zhuǎn)爐爐齡為420 爐次，均創(chuàng)歷史最好水平，每年耐火材料消耗逐年遞減，降低生產(chǎn)成本.

（3）自2016 年從有機(jī)胺脫硫技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，煙氣排放濃度由原來(lái)的220mg/Nm3降低到60mg/Nm3，可減少二氧化硫排放近1200t，助力工廠打造“綠色冶煉”新樣板提供了有力支撐。