全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅技術(shù)

馮雙杰 ,袁俊智 ,王新民

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038;2.包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司,內(nèi)蒙古包頭 014000)

0 前言

用銅礦石或者銅精礦生產(chǎn)銅的方法有很多,概括起來有火法和濕法兩類?；鸱ㄒ苯鹗巧a(chǎn)銅的主要方法,目前世界上80%的銅是用火法冶金生產(chǎn)的。特別是硫化銅礦,基本上是用火法處理[1]。銅的火法冶煉流程包括熔煉、吹煉和精煉。銅的火法熔煉比較常見的方法有閃速熔煉、底吹熔煉、頂吹熔煉(澳斯麥特/艾薩)、側(cè)吹熔煉、諾蘭達(dá)法、特尼恩特法、白銀法、瓦紐科夫法、三菱法和北鎳法(氧氣頂吹自熱熔煉法);銅锍的吹煉常見的方法有P-S轉(zhuǎn)爐吹煉、閃速吹煉、底吹連續(xù)吹煉、諾蘭達(dá)連續(xù)吹煉、頂吹吹煉、三菱法;粗銅的火法精煉常見的方法是固定式反射爐精煉和回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉[1-3]。

1 全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅新技術(shù)的開發(fā)

包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司于2003 年9 月成立,2004 年12 月建成一套年產(chǎn)3 萬噸銅密閉鼓風(fēng)爐系統(tǒng)。2009 年,公司決定采用氧氣底吹熔煉+PS 轉(zhuǎn)爐吹煉工藝進(jìn)行技術(shù)改造,于2011 年9 月完成技術(shù)升級改造。但隨著國家節(jié)能環(huán)保要求日趨嚴(yán)格,P-S 轉(zhuǎn)爐工藝所存在的問題日益突出,制約了企業(yè)的發(fā)展。2015 年,該公司選用先進(jìn)的雙底吹連續(xù)煉銅工藝,即氧氣底吹熔煉+氧氣底吹連續(xù)吹煉工藝,淘汰原轉(zhuǎn)爐吹煉工藝,對原廠進(jìn)行技術(shù)升級和擴(kuò)產(chǎn)改造,于2016 年7 月完成技術(shù)升級改造[4-5]。在粗銅的火法精煉工序一直采用固定式反射爐進(jìn)行精煉作業(yè),該工藝存在諸多缺點(diǎn),已不能滿足時代和公司的發(fā)展需求。2018 年該公司啟動三期改造工程,建設(shè)底吹精煉爐替代原有固定式反射爐,形成了“底吹熔煉+底吹吹煉+底吹精煉”的全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅工藝,2019 年7 月完成全部改造。中國恩菲工程技術(shù)有限公司作為設(shè)計單位,全程參與了所有的改造工程。

2 技術(shù)實施

全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅技術(shù)由一臺底吹熔煉爐、一臺底吹吹煉爐和兩臺底吹精煉爐組成,各臺爐子之間采用溜槽連接,具體配置如圖1～2 所示。

底吹熔煉爐系統(tǒng)為完全新建,底吹吹煉爐由原底吹熔煉爐改造而成,將原有銅锍放出口拆除,新設(shè)計了兩個粗銅排放口以及事故粗銅排放口;另外根據(jù)工藝配置新增加了一個加料口,并根據(jù)吹煉的工藝要求對加料口的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了優(yōu)化。底吹精煉爐由轉(zhuǎn)爐改造而成,拆除了轉(zhuǎn)爐原有的三角風(fēng)箱、供風(fēng)系統(tǒng)和爐口,對爐殼上風(fēng)眼區(qū)和爐口區(qū)用相同材質(zhì)的鋼板進(jìn)行修補(bǔ)和加強(qiáng),同時對爐殼兩端加長以滿足精煉爐的要求;在修改后的爐殼上爐口位置以及氧化還原槍的位置重新開口,相應(yīng)的設(shè)計了水冷的爐口和氧化還原槍座;滾圈、托輪裝置、傳動裝置經(jīng)過核算基本滿足精煉爐的要求,直接利舊。整條生產(chǎn)線到2019 年7 月全部改造完成并投產(chǎn),主要生產(chǎn)指標(biāo)如表1 所示。

圖1 全底吹全熱態(tài)三連爐主視圖

圖2 全底吹全熱態(tài)三連爐俯視圖

表1 主要生產(chǎn)指標(biāo)

3 設(shè)計特點(diǎn)

全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅技術(shù)在實施的過程中,與原有的技術(shù)相比有如下特點(diǎn):

(1)熔煉采用底吹熔煉爐,產(chǎn)出的熱態(tài)銅锍全部通過流槽直接流入底吹連續(xù)吹煉爐內(nèi)進(jìn)行吹煉,實現(xiàn)了全熱態(tài)銅锍連續(xù)吹煉,省去了銅锍冷卻、破碎、儲存,再上料等一系列生產(chǎn)過程,利用吹煉過程的富余熱處理廢雜銅等含銅冷料,實現(xiàn)了吹煉爐的熱量平衡,同時也提高了吹煉爐的產(chǎn)能。連續(xù)吹煉爐產(chǎn)出的粗銅,由粗銅口排出,通過溜槽直接放到底吹精煉爐,沒有了粗銅包子倒運(yùn)的操作,底吹精煉爐產(chǎn)出的陽極銅直接排放、澆筑成陽極板。熔煉、吹煉、精煉全采用底吹,三臺爐子之間采用溜槽直聯(lián)加料,實現(xiàn)了熔煉、吹煉、精煉連續(xù)冶煉工藝。

(2)氧氣底吹熔煉爐和氧氣底吹連續(xù)吹煉爐采用大氣量氧槍進(jìn)行送風(fēng),由于單支槍送風(fēng)量加大,從而減少了氧槍的數(shù)量,減少了氧槍的維護(hù)工作量,同時為氧槍位置的靈活調(diào)整提供了便利,可以避開加料口,減少加料口的粘接,進(jìn)而減少了加料口清理的工作量。

(3)底吹精煉爐采用多孔型氧化還原槍替代了傳統(tǒng)的單孔槍,加快了氧化還原的速度,可以縮短精煉爐的操作周期,提高生產(chǎn)效率;同時對氧化還原槍的位置進(jìn)行了調(diào)整,取消了透氣磚,節(jié)省了投資。

(4)底吹精煉爐采用從端墻直接進(jìn)料,縮小了底吹吹煉爐和底吹精煉爐之間的高差,可降低廠房的高度,減少投資。

(5)底吹精煉爐將傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式陽極爐的爐口和出煙口合二為一,精煉爐加冷料、扒渣和出煙等全部從爐口進(jìn)行操作,取消了獨(dú)立出煙口處的煙罩;爐口不再設(shè)液壓驅(qū)動的爐口蓋,取消了相應(yīng)的冷卻設(shè)置和液壓站,優(yōu)化了結(jié)構(gòu),簡化了操作,有利于環(huán)保,節(jié)省了投資。

4 結(jié)論

從2009 年啟動一期工程至今,中國恩菲攜手華鼎銅業(yè)不斷推動技術(shù)發(fā)展,建設(shè)了世界首條全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅生產(chǎn)線,并于2019 年7 月全線拉通,該生產(chǎn)線技術(shù)先進(jìn)、可靠,投資低,為銅行業(yè)中一些舊的傳統(tǒng)企業(yè)的技術(shù)改造提供了很好的可選方案。