影響銅冶煉過(guò)程熔煉渣渣包使用數(shù)量的因素分析與探討

（銅陵金冠銅業(yè)公司，安徽 銅陵 244000）

銅冶煉過(guò)程中熔煉渣采用緩冷的方式為后段工序熔煉渣的選礦創(chuàng)造條件幾乎是當(dāng)前銅冶煉廠(chǎng)的標(biāo)配。緩冷的過(guò)程一般都是采用渣包來(lái)實(shí)現(xiàn)，熔煉渣通過(guò)熔煉爐的放渣口放到渣包中，渣包運(yùn)輸至渣緩冷場(chǎng)進(jìn)行前期的不噴淋冷卻，即緩冷。待冷卻到一定時(shí)間后，對(duì)渣包進(jìn)行噴淋快速冷卻。冷卻好的渣包倒入到渣堆場(chǎng)中，然后由裝載車(chē)將爐渣送到選礦系統(tǒng)的粗碎倉(cāng)中。

1 渣包數(shù)量合理性確認(rèn)的必要性

實(shí)現(xiàn)熔煉渣的緩冷需要占用大量的渣包。以年產(chǎn)40萬(wàn)噸電解銅的冶煉廠(chǎng)為例，每年產(chǎn)出熔煉渣的數(shù)量約120萬(wàn)噸，采用容積為12m3的渣包，每年大約使用的渣包數(shù)量大約為350只左右。

渣包采購(gòu)價(jià)大約25萬(wàn)元每只?？梢?jiàn)渣包的費(fèi)用比較貴，不僅如此，渣包占用時(shí)，還需要有配套建設(shè)的渣緩冷場(chǎng)地和渣緩冷配套循環(huán)冷卻設(shè)施，如熱水泵（冷卻塔的給水泵）、冷卻塔、冷水泵（渣包冷卻給水泵）等。這些都涉及到工廠(chǎng)初期建設(shè)時(shí)的固定資產(chǎn)投入以及生產(chǎn)期間的運(yùn)行費(fèi)用。因此合理的確定渣包的使用數(shù)量是非常有必要的。

2 渣包使用數(shù)量的影響因素的分析和探討

2.1 渣包的裝入率分析

渣包的裝入率即渣包的裝入體積與渣包的容積比率。這個(gè)比率越大，渣包的占用數(shù)量越少。

生產(chǎn)實(shí)踐中每個(gè)渣包的裝入量是有變化的，每個(gè)工廠(chǎng)的平均裝入量也有所變化。渣包在接渣過(guò)程中什么時(shí)候放到合適的位置完全由員工的操作經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)確定也與堵渣口的熟練程度有關(guān)系。對(duì)某銅冶煉廠(chǎng)冷卻后的渣包做了個(gè)隨機(jī)的統(tǒng)計(jì)，渣包的實(shí)際裝入率在65%～75%之間，平均轉(zhuǎn)入率70%裝入量為27.5噸。如果從70%提高到75%，每個(gè)渣包可以多裝爐渣2.5噸，以平均每天3500噸計(jì)算，每天可以少使用10個(gè)渣包，按照每個(gè)渣包冷卻總時(shí)間65小時(shí)計(jì)算，總共可以少使用27只渣包。

2.2 提高渣包裝入量的探討

渣包上部平均直徑3.0米，面積為7平方米，當(dāng)渣包裝入量為27.5噸時(shí)，渣面距離渣包口520毫米。渣包裝入量為30噸時(shí)，渣面距離渣包口415毫米。假設(shè)渣面距離渣包口300毫米時(shí)，渣包的裝入量可以達(dá)到32.67噸。

假設(shè)渣包口200毫米為安全高度，渣的排放速度是每分鐘2噸，那么從300毫米上升到200毫米所需要的時(shí)間為2.3分鐘。這個(gè)時(shí)間操作是可以討論的。筆者以為，如果能夠?qū)υ娓叨冗M(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)探索提高渣包的裝入量是有可能的。

2.3 渣包緩冷時(shí)間的確認(rèn)

渣包緩冷時(shí)間越長(zhǎng)，占用的渣包數(shù)量也越長(zhǎng)。有資料表明熔煉渣包的有效緩冷溫度下限是1050°，熔煉渣的溫度是1300°，控制渣的冷卻速度對(duì)晶體長(zhǎng)大有好處，合理的冷卻速率確定為每分鐘渣溫度下降速度是1度，按此計(jì)算，渣的有效緩冷時(shí)間是4小時(shí)。實(shí)際上渣包的冷卻速度可能會(huì)對(duì)于這個(gè)速度，也就是說(shuō)渣包在緩冷的4小時(shí)以?xún)?nèi)溫度就下降到了1050°以?xún)?nèi)，再延長(zhǎng)緩冷時(shí)間是沒(méi)有意義的。截止目前，沒(méi)有資料表明熔煉渣緩冷時(shí)間超過(guò)4小時(shí)是有效的緩冷時(shí)間。轉(zhuǎn)爐渣由于含銅較高，一般都是采取較長(zhǎng)的緩冷時(shí)間，較長(zhǎng)時(shí)間的考慮更多的是基于安全的角度，避免渣包有可能含銅高放炮的因素來(lái)考慮的。

2.4 渣包合理緩冷時(shí)間的探討

基于熔煉渣在4小時(shí)緩冷時(shí)間對(duì)渣有效緩冷的兩種結(jié)論的報(bào)道。筆者認(rèn)為需要進(jìn)一步的探討渣的有效緩冷機(jī)理。從目前來(lái)看，經(jīng)驗(yàn)型的選取熔煉渣的緩冷時(shí)間為4小時(shí)是可取的。除非爐渣的緩冷方式有大的突破。轉(zhuǎn)爐渣的緩冷時(shí)間定為24小時(shí)以上還是進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間與熔煉渣相比將占用了相當(dāng)多的渣包。當(dāng)前渣包放炮的研究比較多，放炮的首要條件還是渣中帶銅，為避免渣包放炮。如果能夠?qū)崿F(xiàn)在放渣溜槽上安裝渣含銅的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)，只對(duì)渣含銅高的包子延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，縮短轉(zhuǎn)爐渣渣包的冷卻時(shí)間也是可能的。

2.5 渣包冷卻時(shí)間的確認(rèn)

渣包在完成有效緩冷后，對(duì)其進(jìn)行加水冷卻降溫，當(dāng)達(dá)到一定的溫度后即可將渣包中的爐渣倒出。

以12m3的熔煉銅渣為例，一般在南方夏季最長(zhǎng)的冷卻時(shí)間需要達(dá)到58小時(shí)才可以將渣包冷卻到終點(diǎn)。

對(duì)渣包冷卻的過(guò)程進(jìn)行分析，渣包冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短與水質(zhì)、單位時(shí)間的噴淋量、冷卻的方式（噴淋的方式）、渣包冷卻的終點(diǎn)溫度等因素有關(guān)。

上述五個(gè)因素都沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)研究報(bào)道。

銅冶煉廠(chǎng)水平衡工作中很大一部分水的平衡消耗是寄托在爐渣冷卻過(guò)程中蒸發(fā)帶走的水。40萬(wàn)噸規(guī)模的銅冶煉廠(chǎng)，渣緩冷平均每天需要消耗1200m3的水。不斷的消耗與不斷的補(bǔ)充，實(shí)際上渣冷卻用水是個(gè)濃縮的過(guò)程。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)過(guò)極端的情況，冷卻水濃縮到一定倍數(shù)以后，渣包的冷卻時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)?？梢?jiàn)水質(zhì)的好壞會(huì)影響熱交換的效果。

某冶煉廠(chǎng)對(duì)渣包的噴淋做過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究表明冷卻水量小于每小時(shí)為2.5m3時(shí)渣包的冷卻速度與冷卻水量成正比例關(guān)系，加大單位時(shí)間冷卻水量到3.0m3時(shí)，渣包的總冷卻時(shí)間不變。

國(guó)內(nèi)在對(duì)渣包冷卻時(shí)都是從渣包的上部進(jìn)行給水冷卻。有資料報(bào)道，對(duì)冷卻水進(jìn)行霧化后對(duì)渣包的外壁進(jìn)行冷卻，渣包的冷卻時(shí)間可以大大的縮短。

大部分的銅冶煉廠(chǎng)都是按照渣包安全的冷卻終點(diǎn)溫度是50°來(lái)控制的。這個(gè)溫度是渣包的外壁溫度。渣包的終點(diǎn)溫度越低，需要冷卻的時(shí)間也越長(zhǎng)。

2.6 渣包合理冷卻時(shí)間的探討

冷卻水循環(huán)次數(shù)越多，待處理的水量就越少。但是循環(huán)次數(shù)太多了以后，經(jīng)過(guò)多次濃縮后的水就會(huì)影響渣包的緩冷效果，從而造成冷卻時(shí)間的加長(zhǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)需要不斷的摸索水的濃縮對(duì)冷卻的影響。確定好合理的水循環(huán)次數(shù)。如果能夠通過(guò)定量的研究，確定循環(huán)水中某一特征離子濃度的含量與換熱的關(guān)系，更有利于現(xiàn)場(chǎng)的操控。

單位時(shí)間內(nèi)最經(jīng)濟(jì)的冷卻水量的確定雖然與渣包的占用量沒(méi)有多大的關(guān)系，但是與系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)。建議還是通過(guò)試驗(yàn)的方法確認(rèn)，替代當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)性做法。

基于國(guó)外對(duì)渣包冷卻方式的報(bào)道，建議對(duì)這種冷卻方式在當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)條件下的應(yīng)用進(jìn)行確認(rèn)。如果能夠取得與報(bào)道一致的效果，那么僅此一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)渣包的使用量就會(huì)較少到一半以上。

合理的渣包安全終點(diǎn)的確認(rèn)也是減少渣包占用的一個(gè)重要的因素。終點(diǎn)溫度的確認(rèn)是基于經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)渣包冷卻到某一溫度后，爐渣倒出后不會(huì)出現(xiàn)紅芯的現(xiàn)象。 確保渣的安全倒出，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)是渣包的外壁溫度小于50℃。筆者對(duì)達(dá)到渣包外壁溫度為50℃，渣的中心溫度檢測(cè)跟蹤為70℃左右。二者的溫差20℃。如果將這個(gè)安全溫度標(biāo)準(zhǔn)修正到100℃或者更高，渣包的冷卻時(shí)間可以縮短。

2.7 渣包的及時(shí)點(diǎn)檢與維修

維修工作量的大小除了與渣包的質(zhì)量，渣包的使用年限有關(guān)外，與渣包的及時(shí)點(diǎn)檢是有很大關(guān)系的。渣包初次出現(xiàn)裂縫時(shí)，其長(zhǎng)度可能會(huì)在300毫米以?xún)?nèi)，這時(shí)候如果沒(méi)有被及時(shí)點(diǎn)檢出來(lái)繼續(xù)使用，待到第二次點(diǎn)檢查出后裂縫可能會(huì)達(dá)到600毫米的長(zhǎng)度，現(xiàn)場(chǎng)偶爾的還出現(xiàn)有渣包裂縫達(dá)到800以上的情況。這不僅增加了渣包的維修工作量，損壞的渣包如果不能夠及時(shí)維修也會(huì)由此占用更多的渣包。

2.8 渣包的及時(shí)點(diǎn)檢與維修探討

渣包的點(diǎn)檢與維修是個(gè)管理工作。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該對(duì)渣包的點(diǎn)檢做好一一對(duì)應(yīng)的記錄，避免渣包的漏檢，造成渣包首次出現(xiàn)裂縫后不能被及時(shí)的查出與維修，從而加大了維修的工作量。某冶煉廠(chǎng)可供同行業(yè)借鑒的做法是，從考核的角度來(lái)督促渣包的及時(shí)點(diǎn)檢與維修?？己艘?guī)定了每月維修渣包中大于700毫米以上裂縫的渣包部超過(guò)某一比例，同時(shí)還規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)待修的渣包數(shù)量不得超過(guò)某一數(shù)值，如果超過(guò)此數(shù)值，必須加班進(jìn)行維修。這種做法保證了處于維修狀態(tài)的渣包始終控制在某個(gè)值。

2.9 冶煉工序放渣帶銅的情況與渣包的占用

冶煉工序在進(jìn)行放渣過(guò)程中由于某些原因?qū)е路旁鼤r(shí)渣中夾帶冰銅，俗稱(chēng)渣帶銅。這種包子進(jìn)入渣緩冷場(chǎng)后若按照常規(guī)的渣包對(duì)待是及容易造成渣包放炮的。按照操作規(guī)定，凡是發(fā)現(xiàn)渣含銅的包子，都是把他們拿出來(lái)進(jìn)行完全的自然緩冷，這個(gè)過(guò)程大約為228小時(shí)（9.5天），正常情況下渣包的占用時(shí)間是60～65小時(shí)，可見(jiàn)一旦出現(xiàn)放渣帶銅的情況，是需要額外的占用包子的。

2.10 減少放渣帶銅占用包子的探討

渣帶銅更多的可能是冶煉某作業(yè)操作的變化，如果對(duì)放渣過(guò)程中渣含銅實(shí)施在線(xiàn)檢測(cè)，可能會(huì)及時(shí)的提醒冶煉的操作，盡可能的減少渣帶銅而減少包子的占用。

3 小結(jié)

管理無(wú)小事，通過(guò)對(duì)涉及到的渣包占用的各個(gè)因素的分析，從而在管理中對(duì)各個(gè)因素逐步優(yōu)化，會(huì)達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程中渣包的合理占用。每減少一個(gè)渣包的占用，不僅僅可以節(jié)約渣包本身的投資，對(duì)應(yīng)的在建設(shè)階段會(huì)減少配套的渣包的噴淋部分、渣緩冷場(chǎng)等建設(shè)期費(fèi)用。同時(shí)也可以建設(shè)運(yùn)行期間的費(fèi)用。