加強工藝技術(shù)管理提高粗銅產(chǎn)品質(zhì)量

李志勇，侯 強，陳鐵昌，金 偉，柳 煜

（中國有色集團撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

某粗銅冶煉廠于1995年生產(chǎn)，原采用密閉鼓風(fēng)爐空氣熔煉，在2006年1月份開始采用密閉鼓風(fēng)爐富氧熔煉，鼓風(fēng)爐由原來的5m2增加到6m2，連吹爐由10m2增加到13m2。粗銅的產(chǎn)量也由原設(shè)計能力的6300t/年，增加到15000t/年。在2012年10月份粗銅生產(chǎn)工藝改為富氧底吹爐熔煉-連續(xù)吹煉爐吹煉的生產(chǎn)工藝。所著冶煉工藝的多次改造，粗銅產(chǎn)品的質(zhì)量管理工作一直是冶煉廠技術(shù)管理的一項重要工作。

1 影響粗銅產(chǎn)品質(zhì)量的因素分析

為了找出影響粗銅產(chǎn)品質(zhì)量的因素，冶煉廠生產(chǎn)技術(shù)管理者同生產(chǎn)車間共同查找原因，大家深入現(xiàn)場，集思廣義，從影響粗銅產(chǎn)品質(zhì)量的因素上逐一進行分析，找出以下幾點主要影響因素。

影響粗銅品位的最主要的因素包括原料成分，工藝配料的嚴格，生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)指標控制和現(xiàn)場操作管理等[1]。

1.1 銅精礦成分的影響

銅精礦的組成對冶煉工藝的選擇極為重要，目前大多數(shù)銅精礦采用火法冶煉工藝處理。首先精銅礦內(nèi)的許多物質(zhì)都直接影響到粗銅的產(chǎn)品質(zhì)量，比如含銅化合物再和鹽發(fā)生反應(yīng)，形成鹽類化合物的砷、銻是非常難去除的物質(zhì)。再比如煉銅原料中的氧化鎂的高堿性脈石成分含量頗高，也會對煉銅工作造成一定程度的影響。由此可見，要采取嚴謹?shù)膽B(tài)度對待原料選擇工作。產(chǎn)品質(zhì)量要求及質(zhì)量扣款如下表。

表1 銅精礦含量成分分析

1.2 工藝配料和熔煉爐生產(chǎn)影響及措施

1.2.1 工藝配料管理

冶煉廠使用的原料有一定數(shù)量的外購礦，礦種復(fù)雜多變，因此，為了不使熔煉爐生產(chǎn)出現(xiàn)大范圍波動，穩(wěn)定爐況，在工藝配料上有嚴格的要求。首先在配料上原則是定準主礦，在入爐礦調(diào)整上主要成分盡量保證長期穩(wěn)定，其他含雜成分按每種礦的化驗單進行配料的調(diào)整，保證入爐的精礦綜合成分滿足生產(chǎn)工藝要求。確保入爐含雜成分砷小于0.2%，鉛+鋅小于8%，氧化鎂小于3.5%。同時在小礦種多時，對銅精礦的拌料工作上，要求拌料工做到多次拌料，嚴格按工藝要求的比例進行拌料。

1.2.2 冰銅品位和渣型控制

能否生成性能穩(wěn)定的冰銅，和連吹爐在生產(chǎn)過程中的操作有極大關(guān)系。要提升冰銅品味，就要保證鼓渣量可以有效減少。在連吹爐中加入同樣規(guī)格質(zhì)量的冰銅，品味較高的冰銅，吹渣量也較少，造成的銅損失也隨之降低。通過研究空氣熔煉的生產(chǎn)過程可知，為了提升銅產(chǎn)量和提升產(chǎn)品質(zhì)量，最好的辦法就是上富氧熔煉工藝。在富氧熔煉的技術(shù)基礎(chǔ)上，做好原料配置工作和技術(shù)指標調(diào)整工作，才能提升我廠熔煉爐的生產(chǎn)質(zhì)量。

氧熔煉比空氣熔爐中的氧化反應(yīng)更頻繁，這更有利于提升熔煉爐的生產(chǎn)質(zhì)量和冰銅品位。在2012年冶煉廠熔煉工藝改造為富氧底吹爐熔煉后，通過生產(chǎn)實踐，我們在生產(chǎn)過程中的冰銅品位控制在50%～55%，這樣在保證兩爐生產(chǎn)銜接上滿足連吹爐的生產(chǎn)操作要求。在渣型選擇上，改高硅渣型為高鐵渣型，F(xiàn)e35%～38%，SiO230%～35%，CaO3%～5%，現(xiàn)生產(chǎn)穩(wěn)定狀況良好，滿足兩爐生產(chǎn)需求[2]。

1.3 連吹爐操作上對粗銅品位的影響

該銅冶煉廠工藝流程是富氧底吹爐熔煉-連續(xù)吹煉爐吹煉的生產(chǎn)工藝。這一技術(shù)流程和轉(zhuǎn)爐吹煉相比較，漏風(fēng)幾率較小，二氧化硅濃度更高，但是操作步驟較為繁雜，粗銅品位相對較低。一般來說，采用這種技術(shù)工藝，會因為爐體內(nèi)的不標準操作，造成爐底結(jié)過厚，對送風(fēng)工作造成不利影響。爐底結(jié)逐漸增厚，導(dǎo)致氧化率降低，空吹時間增加，造銅工作遲遲不能完成，造成粗銅質(zhì)量下降。通常來說，爐底結(jié)成分中，四氧化三鐵含量和鋁鐵含量都比爐渣更多。

已經(jīng)經(jīng)過熔煉的氧化鐵可以溶解在銅之中，但是石英卻處于固體狀態(tài)，因而成懸浮狀態(tài)浮在熔池之中，這會導(dǎo)致熔體循環(huán)速率加快，但是接觸時間也隨之減少，一些氧化鐵難以和二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，但是又在入風(fēng)口處循環(huán)，再次發(fā)生氧化反應(yīng)，成為四氧化三鐵。

四氧化三鐵的熔點較高，容易導(dǎo)致爐渣性能降低，使其含銅量升高。此過程生成的Fe3O4在FeS和SiO2存在時可按下式反應(yīng)。

這是一個吸熱反應(yīng)，如果要發(fā)生還原反應(yīng)，就要將爐內(nèi)溫度控制在一定標準以上，還要嚴格控制吹渣含SiO2大于22%。

還有一點，就是在進行操作的過程中，如果白冰銅尚未達到標準狀態(tài)就不再加入石英砂。在進行造渣時四氧化三鐵的生成，間接加快了爐底結(jié)的生成速度。在造渣最后階段所生成的四氧化三鐵則是直接影響爐底結(jié)的形成因素。有關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明，白冰銅品味超過70%之后，造渣活動率降低，但是四氧化三鐵的生成速度快速增加。如果提前放渣，爐內(nèi)熱量被強制放出，爐內(nèi)溫度驟降，又不及時加入石英砂，就會生成大量的四氧化三鐵物質(zhì)，這些物質(zhì)會影響后續(xù)的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致出銅時間難以控制。但是（如果完成放渣之后再加入石英砂，又會導(dǎo)致大量石英砂聚集在熔體之上，在空吹過程中出現(xiàn)噴渣現(xiàn)象，造成爐內(nèi)管道堵塞問題。）如果出銅時間過長，爐內(nèi)溫度降到四氧化三鐵凝固點以下，四氧化三鐵又會凝固在爐底結(jié)之上，阻礙后續(xù)生產(chǎn)工作，直接影響到粗銅品位。

1.4 生產(chǎn)過程控制管理對粗銅品位的影響

部分含雜質(zhì)較多的熔煉原料是造成粗銅品位較低的主要原因之一，因此冶煉廠也針對這一現(xiàn)象采取了一些改進方案：

（1）少加入含有雜質(zhì)的外購原料，對雜質(zhì)含量較高的礦粉，采用最小比例的配置方式，從而減少雜質(zhì)對粗銅質(zhì)量的影響程度。

（2）采取嚴格的控制手段記錄停車次數(shù)和時間，避免爐溫因停車操作的不穩(wěn)定出現(xiàn)問題，集中停車進行維修工作。

根據(jù)上文所述可知，采取吹煉爐煉制而成的粗銅比采取轉(zhuǎn)爐煉制的粗銅品味更低，是由于吹煉爐的爐底結(jié)更厚，導(dǎo)致空吹時間受到影響，從而直接影響到粗銅質(zhì)量。爐底結(jié)的生成則和人為操作有極大聯(lián)系。如果熔煉原料的雜質(zhì)成分較多，就要采用較為嚴謹?shù)膽B(tài)度對待錘煉爐，從而嚴格按照熔煉要求進行操作，把控白冰銅的品味，嚴格控制出銅時間。

1.5 粗銅外觀質(zhì)量的控制

由于該銅冶煉廠的粗銅生產(chǎn)工藝的局限，產(chǎn)品表面不可能象電銅一樣，表面會產(chǎn)生一定的硫化物，這就要求在生產(chǎn)控制中加強。同時在粗銅外觀質(zhì)量處理上人工進行處理，并設(shè)專人進行質(zhì)量驗收合格后入成品庫。回收后的銅邊子每天分批次加入爐內(nèi)。以進一步確保粗銅外觀質(zhì)量的合格。

2 結(jié)語

在市場化經(jīng)濟中，特別是銅冶煉行業(yè)近年的快速發(fā)展，粗銅的質(zhì)量的好壞也直接影響到企業(yè)的形象，同時也是冶煉廠未來發(fā)展的基礎(chǔ)動力和技術(shù)保障。如何為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的銅產(chǎn)品，也是制銅企業(yè)的重點研究內(nèi)容。為此冶煉廠在加強粗銅質(zhì)量管理工作上，還需進一步提高，從原料控制，工藝技術(shù)管理和生產(chǎn)操作管理等方面做研究。相信在冶煉廠工程技術(shù)人員及干部職工的共同努力下，能夠更好的抓好粗銅質(zhì)量管理工作。從而為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤。