富氧侧吹炉改造创新生产实践

第３１卷第３期　２０１５年Ｏ６月　有　色　矿冶　Ｖｏ１．３１．№３　Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲ０ＵＳ　ＭＩＮｌＮＧ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｊｕｎｅ　２０１５　文章编号：１００７—９６７Ｘ（２０１５）０３—４Ｏ—Ｏ３　富氧侧吹炉改造创新生产实践　罗银华，王志超，王治永　（赤峰富邦铜业有限责任公司，内蒙古林西０２５２５０）　摘要：阐述了根据企业生产需求对原有贫化电炉进行了改造，改造后的工艺富氧浓度到达８Ｏ　～８５　，燃料率２．８　～３．０　，炉渣中Ｆｅ／ＳｉＯｚ：１．６～１．６５，炉渣中含铁达到４１　以上，渣　含铜在０．８０　以下。冰铜直接从富氧侧吹炉底部放出，进入转炉。改进后的工艺将降低　冶炼生产成本，改善劳动环境，降低工人劳动强度。　关键词：富氧侧吹炉；高富氧浓度；降低成本；改善环境　中图分类号：ＴＦ８０６　文献标识码：Ａ　１　背　景　富氧侧吹熔炼炼铜工艺具有投资小、物料处理　能力强、操作简单、投资小＿１　等特点，充分适应我国　产能分散、铜精矿杂质高，成份复杂等特点　］。近几　年来富氧侧吹炉熔池炼铜工艺在国内铜冶炼行业得　到良好的应用。目前采用富氧侧吹工艺进行铜冶炼　生产的企业已经达到十几家。富氧侧吹熔炼工艺原　型来自前苏联的瓦纽科夫炉，其主要由耐火材料砌　筑而成的炉缸和铜水套搭建而成的炉体组成；铜精　矿、燃料、溶剂通过皮带从炉顶加入，富氧空气从炉　２对原有工艺进行的改造　（１）将原有贫化电炉拆除，同时将附属的电炉　变压器以及电极系统取消。　（２）对侧吹炉进行改造。贫化电炉除贫化炉渣　以外在生产过程中主要是用来衔接连续性生产的侧　吹炉和周期性生产的转炉，冰铜和炉渣从侧吹炉连　续流入贫化电炉，炉渣定期放出，通过溜槽进入渣包　缓冷；冰铜在贫化电炉内逐步积累，待冰铜能够满足　转炉周期性生产需要后，连续放入冰铜包内，通过冶　金吊车送人转炉进行锤炼。根据生产经验，满足转　炉周期性生产必须在２　ｈ内投入４包冰铜，每包４．５　ｍ。，体两侧鼓入渣层，在熔炼渣层与炉顶投入的物料完　成造锍熔炼反应和传质传热过程。　国内某铜冶炼企业采用富氧侧吹炉熔炼＋ＰＳ　转炉吹炼工艺进行铜冶炼生产，原熔炼工艺由富氧　侧吹炉和贫化电炉两部分组成，侧吹炉产出的冰铜　和熔炼渣连续流入贫化电炉，炉渣在贫化电炉内进　行进一步贫化降低渣含铜，炉渣贫化后进行水淬处　理；冰铜存放在保温电炉内逐步积累，待冰铜数量能　够满足转炉生产后，将冰铜放出送入转炉吹炼。该　套生产工艺于２０１１年６月投人生产运行。２０１３年　生产周期内８　ｈ。根据该公司生产情况，每小时　投入铜精矿４０　ｔ，产出２．５　ｍ。左右的冰铜和５．５　ｍ。　左右的炉渣，因此为满足转炉生产，贫化电炉拆除　后，侧吹炉内至少要储存１３　ｒｎ。冰铜。为此该公司　对侧吹炉炉缸进行了改造，将炉刚加深，允许冰铜存　放高度由４００　ｍｍ提高到９００　ｍｍ，将渣井面积由　２．０２　ｍ　扩大到３．５　ｍ。，为避免渣井结瘤，在渣井上　方增设两根直流电极进行保温。冰铜层厚度为９００　ｍｍ，改造完成后侧吹炉内冰铜存放量达到１５．８５　ｒｎ。。该企业为提高经济效益，铜精矿采购重心由国外转　移到国内，由于国内铜精矿矿成分复杂，杂质含量较　如采用虹吸式放铜很难将炉内冰铜全部放出，　另外放铜过程需要烧氧操作，很容易将虹吸道烧塌　影响生产，为此将放铜方式改为从炉底直接放出，可　高，导致水渣含铜由原来的０．４９　上升到０．５５Ｖｏｏ。　经过多次指标调整渣含铜仍然没有得到有效控制，　为此，在２０１３年年底将熔炼炉渣由水淬改为缓冷浮　选，经浮选后尾矿含铜在０．２４　以下。熔炼渣改为　缓冷浮选后，与原设计贫化电炉工艺效果明显重叠，　在此次基础上进行了贫化电炉取消技术改造。　＊收稿日期：２０１５—０２—０７　以利用熔体高度升高压力，提高冰铜放出速度，考虑　到炉缸较深，炉底会有部分粘结，并避免炉渣与炉底　耐火材料之间接触，冰铜发出口设置在距炉底２００　ｍｍ处。改造后侧吹炉结构见图１。　作者简介：罗银华（１９６７一），男，大专，高级工程师，主要从事有色金属冶炼管理工作。　第３期　罗银华等：富氧侧吹炉改造创新生产实践　４１　图Ｉ　改造后侧吹炉结构图　ｌ——放铜口；２——放渣口；３一电极；４——上升烟道接人口；　５——三次风；６——加料口。　（３）更改冰铜放出制度。为保障侧吹炉正常运　行，要求侧吹炉内渣层厚度要控制在风眼上方４００　ｍｍ左右（达到渣口高度），而放冰铜过程中，２　ｈ放　出冰铜１８　ｍ。，产出熔体仅为Ｉ６　ｒｎ。将导致炉内熔　体面下降１００　ｍｍ左右，为此只需在放铜过程中控　制好冰铜发出速度，放铜时间由２　ｈ提高到２．５　ｈ。　（４）增设换向溜槽。由于侧吹炉连续生产，炉渣　连续产出，而生产过程中需要不断更换渣包，为保障　炉渣连续流出，在渣溜槽末端增设换向溜槽，换向溜　槽可以左右翻转，在换向溜槽左右两侧分别设有渣　包，通过翻转换向溜槽，调整炉渣流入到指定渣包中，　达到更换渣包而不影响炉渣连续稳定流出的目的。　（５）增设环境治理设施。为营造良好的工作环　境，在冰铜溜槽、渣溜槽上方分别增设吸烟罩，收集　逸散烟气，并增设包子房，包子房采用全封闭设计，　顶部设有吸烟罩，在放铜、放渣过程中将冰铜包、渣　包放入包子房内。渣包和冰铜包通过轨道车运出和　运入包子房。　（６）采用固态开路技术。贫化电炉拆除后，没有　熔体来源，只能采用固态开炉。通过合理配比焦炭和　固态块状炉渣、冰铜比例，利用焦炭燃烧放热，将炉　渣、冰铜逐步熔化产生熔池，直到达到正常生产需求。　３改造后工艺流程　改造后８０　～８５　的高浓度富氧空气与炉顶　进入物料在炉内渣层完成造锍熔炼反应，产出的冰　铜和炉渣进入渣室，炉渣由渣口溢流进入渣溜槽，再　进入换向溜槽，经换向溜槽调整炉渣流向，进人包子　房内直到渣包中，炉渣放满后通过轨道车将渣包运　出，渣包采用双包双轨道设计，交替使用。随着生产　进行侧吹炉内冰铜数量逐步增多，待可以满足转炉　生产数量后，将冰铜从渣室底部直接放出，经冰铜溜　槽进入包子房内冰铜包中，再通过轨道车将冰铜包　运出包子房送人转炉。通过控制炉内冰铜放出速　度，保证炉内液面稳定。　表１工艺指标对照表（　）　通过表１可以发现，改造后采用侧吹炉提高了　富氧浓度，熔炼强度得到提升　］，烟气量减少，带走　热量降低，床能力明显提高，投矿量增加，二氧化硫　浓度升高，燃料率下降。但由于缺少电炉贫化效果，　渣含铜有所升高，采用高铁低硅渣型，投入的石英石　量减少，渣率明显降低，根据年产５０　０００　ｔ粗铜进行　计算，每年炉渣中含铜总金属量改造前为约９０７．５　ｔ、改造后为约１　０８０　ｔ，每年炉渣多带走铜金属１００　ｔ，但该部分铜金属损失可以通过缓冷浮选工艺进行　回收。　表２吨铜生产成本对比表（元／吨铜）　通过表２可以发现，贫化电炉取消后，电费生产　成本明细降低；渣室由柴油保温改为小电极保温，省　去柴油费用；冰铜由侧吹炉放出后直接进人转炉，避　免了冰铜的二次放出，炉渣连续放出，减少了烧氧次　数，氧气和烧氧管用量有所降低。改造后可以使吨　铜成本下降１４７．２５元，按年产粗铜５０　０００　ｔ计算，　全年可降低生产成本７３６．２５万元。　４结语　改造后生产工艺已经应用于生产实践，目前，生　产运行平稳，各项工艺指标稳定，改造后工艺具有如　下特点：　（Ｉ）自热程度高。富氧空气中富氧浓度到达　８Ｏ　～８５　，提高了富氧空气中有用气体含量，降低　了烟气量，减少了烟气带走热量。燃料使用普通块　煤，投入物料中的燃料与铜精矿比例仅为２．８　～　３．０　，投入燃料量较少。　（２）占地面积小。无需增设其它临时存放冰铜　容器，熔炼炉自身可以满足转炉周期性生产需求，使　厂房空间利用率大幅度提高，生产成本大幅降低。　４２　有　色矿　冶　第３１卷　（３）溶剂使用量小。改造后不受贫化电炉影　响，产出的熔炼渣采用高铁低硅渣型，熔炼渣中Ｆｅ／　ＳｉＯ　为１．６～１．６５，熔炼炉产出熔炼渣与转炉产出　（６）生产成本低。燃料使用量低；采用高铁低　硅渣型，溶剂使用量低；无需冰铜临时存放设施，生　产运行费用降低。　粗铜重量比仅为２．６　～２．８　，而其他富氧侧吹炉　熔炼渣中Ｆｅ／ＳｉＯ。为１．３～１．３５，熔炼炉产出熔炼　（７）ＳＯ　浓度高。采用高浓度富氧熔炼，产出　ＳＯ　浓度到达３０　以上，有利于三转三吸后续制酸　渣与转炉产出粗铜比为３．３～３．５，熔炼渣产量大幅　减少。需要投入石英石数量大幅度降低，无需加入　石灰石，生产成本得到有效控制。　（４）劳动强度低。熔炼渣连续流出，只需通过　工艺生产。　（８）生产效率高。富氧浓度高，反应强度大，反　应进行速度快。富氧空气直接吹人渣层，对熔炼渣　进行强力搅拌，物料在渣层进行良好的传质、传热过　程，床能力可达到８０　ｔ／ｄ・ｍ。。　（９）渣含铜低。炉缸较深，使炉内熔炼渣和冰铜　调整换向溜槽即可以调整熔炼渣流向，从而实现了　熔炼渣连续放出，冰铜存放在熔炼炉内，放出后直接　进入ＰＳ转炉，避免了冰铜二次放出，使工人的劳动　强度大幅降低。　（５）无环境污染。改造前，由于烟气集散点较　具有较长的沉淀分离时间，熔炼渣中铜金属残余可以　得到有效控制，熔炼渣含铜可控制在０．８　以下。　参考文献：　Ｅｌｉ　杨晋国．万纽科夫熔池熔炼技术综述［Ｊ］．新疆有色金属，２００９．　（４）：４２—４４．　为分散，治理比较困难，导致车间内在放铜放渣过程　中烟气逸散较为严重，改造后通过在烟气逸散点如　冰铜包房、熔炼渣包房、冰铜溜槽、熔炼渣溜槽、换向　［２］高永章、张寿庭．中国铜矿产资源主要特点［Ｊ］．矿床地质．　２０１０，（２９增刊）：７７３—７７４．　溜槽上方都设有吸烟罩，避免了烟气外溢现象的发　生，生产过程中产出的集散烟气得到了有效的治理，　做到了“无烟”生产。　Ｅ３］朱祖泽、贺家齐．现代铜冶金学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００３：　１　５５—１　６ｎ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　Ｏｘｙｇｅｎ－－ｅｎｒｉｃｈｅｄ　Ｓｉｄｅ—ｂｌｏｗｎ　Ｆｕｒｎａｃｅ　ＬＵ０　Ｙｉｎ—ｈｕａ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｃｈａｏ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｙｏｎｇ　（Ｃｈｉｆｅｎｇ　Ｆｕｂａｎｇ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，ＬｉｎＸｉ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　０２５２５０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｄｉｌｕｔｉｏｎ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｒｅｆｏｒｍｅｄ，ａｆｔｅｒ　ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ，ｔｈｅ　ｒｉｃｈ　ｏｘｙｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｄ　８０　～８５％，ｔｈｅ　ｆｕｅｌ　ｒａｔｅ　ｉｓ　２．８～３．０％，Ｆｅ／ＳｉＯ２　ｉｎ　ｓｌａｇ　ｉｓ１．６—１．６５，ｔｈｅ　ｓｌａｇ　ｃｏｎｔａｉｎｓ　ｉｒｏｎ　ｕｐ　ｔｏ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　４１　，ｃｏｐｐｅｒ　ｉｎ　ｓｌａｇ　ｉｓ　ｂｅｌｏｗ　ｔｏ　０．８０　．Ｍａｔｔｅ　ｗａｓ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｘｙｇｅｎ－－ｅｎｒｉｃｈｅｄ　ｓｉｄｅ—ｂｌｏｗ　ｆｕｒｎａｃｅ．ａｎｄ　ｍｏｖｅ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎ—　ｖｅｒｔｅｒ，ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｉｌｌ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔｓ　ｏｆ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｌａｂｏｒ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｗｏｒｋｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｘｙｇｅｎ－－ｅｎｒｉｃｈｅｄ　ｓｉｄｅ—ｂｌｏｗｎ　ｆｕｒｎａｃｅ；ｈｉｇｈ　ｏｘｙｇｅｎ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ；ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｃｏｓｔｓ；ｉＩｍｐｒｏｖｉｎｇ　ａｎｖｉ　ｒｏｎｍａｎｔ　（上接第５１页）　参考文献：　Ｌ１ｊ徐灏．机械设计手册ＬＭＪ．北京：机械工业出版社，２００３．　［２］成大先．机械设计手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３．　［３］路甬祥．液压工程手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｎｏｄｅ　Ｓｈａｐｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　ＺＨＡＯ　Ｗｅｉ—ｙｅ　［ＮＦＣ（ＳｈｅｎＹａｎｇ）Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１４１，Ｃｈｉｎａ］　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｐｌａｔｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎｓｉｄｅ　ｔｈｅ　ｃｏｐｐｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｐ—　ｍｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｂｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕ１ｉｃ　ｒａｔｉｏ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｏｕｔ　ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｐｌａｔｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｃｏｎｄｕｃ—　ｔｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｎｅｗ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｐｌａｔｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ；ｃｏｐｐｅｒ　ｅｌｃｔｒｏｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｅｐｍｅｎｔ；ａｎｏｄｉｃ　ｐｌａｔｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ