華鼎銅業(yè)雙底吹連續(xù)煉銅的生產(chǎn)實踐袁俊智;王新民【摘要】雙底吹連續(xù)煉銅是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的銅冶煉新工藝，本文介紹了華鼎銅業(yè)火法煉銅采用雙底吹連續(xù)吹煉工藝技術(shù)的項目特點、技術(shù)特點以及生產(chǎn)運行情況，生產(chǎn)實踐證明該工藝綜合能耗低、作業(yè)環(huán)境好、生產(chǎn)成本低，提產(chǎn)空間寬，是P-S轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)升級改造首先技術(shù)之一.【期刊名稱】《有色設(shè)備》【年(卷)，期】2017(000)006【總頁數(shù)】4頁(P34-37)【關(guān)鍵詞】雙底吹連續(xù)煉銅;能耗低;P-S轉(zhuǎn)爐【作者】袁俊智;王新民【作者單位】包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司，內(nèi)蒙古包頭014030泡頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司，內(nèi)蒙古包頭014030【正文語種】中文【中圖分類】TF811包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司(以下稱華鼎銅業(yè))成立于2003年，2004年12月15日建成一套年產(chǎn)3萬噸銅密閉鼓風(fēng)爐系統(tǒng)。由于環(huán)保的壓力，2011年公司積極主動開始淘汰鼓風(fēng)爐煉銅落后產(chǎn)能，改造為先進(jìn)的氧氣底吹煉銅工藝，但銅锍吹煉仍采用成熟可靠具有一百多年歷史的P-S轉(zhuǎn)爐。近年來，銅冶煉技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是氧氣底吹連續(xù)吹煉等銅锍連續(xù)吹煉技術(shù)得到工業(yè)化應(yīng)用推動了整個銅冶煉工業(yè)的快速發(fā)展。對比銅锍連續(xù)吹煉，間斷操作的P-S轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，熔煉產(chǎn)出的銅锍需要用包子在車間內(nèi)吊運，存在較為嚴(yán)重的SO2煙氣低空污染和安全隱患；間斷操作產(chǎn)生的煙氣量和煙氣成分波動較大，為煙氣制酸帶來了一定的影響。在安全生產(chǎn)日益嚴(yán)格、技術(shù)自動化程度日益發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會，P-S轉(zhuǎn)爐吹煉已經(jīng)不適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展要求。華鼎銅業(yè)經(jīng)過充分的調(diào)研、論證，主動求變，決定采用國際領(lǐng)先的氧氣底吹連續(xù)吹煉技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行改造，設(shè)計單位依然選擇有著豐富設(shè)計經(jīng)驗的中國恩菲公司。熔煉主廠房內(nèi)增加一臺①4.4mx18m的氧氣底吹熔煉爐，原有氧氣底吹熔煉爐(①3.8mx15m)改造為氧氣底吹連續(xù)吹煉爐。兩臺冶金爐呈臺階布置，熔煉爐產(chǎn)出的銅锍通過流槽流入吹煉爐中，吹煉爐產(chǎn)出的粗銅通過包子吊至陽極爐進(jìn)行精煉。改造后熔煉主廠房的配置如圖1。熔煉主廠房偏跨新建氧氣底吹熔煉爐給料系統(tǒng)；改造原有轉(zhuǎn)爐給料系統(tǒng)，以滿足改造后的吹煉上料要求。項目改造內(nèi)容少，且簡單，改造過程不影響原有生產(chǎn)。繼新的氧氣底吹熔煉爐投產(chǎn)后，原有的底吹熔煉爐停產(chǎn)改造底吹吹煉爐。原有的7支氧槍孔改為5支(實際使用3支)，選擇氧槍直徑為75mm，單只槍送風(fēng)量為3500-4500m3/h，總送風(fēng)量為10500-13500m3/h，氧濃25%~40%之間可調(diào)，設(shè)計銅锍品位為70%。銅口、渣口還依然位于爐體兩端。下料口進(jìn)行了調(diào)整避開了氧槍區(qū)，并且采取了兩個設(shè)計實施方案，上升煙道也可以下料，主要考慮粘接的問題，作為備選措施，不至于影響生產(chǎn)。因為爐體本身直徑相對較小，耐火磚仍采用長度為380mm的鎂鉻質(zhì)耐火磚。項目采用氧氣底吹連續(xù)吹煉工藝改造傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐，有如下技術(shù)特點：環(huán)保條件好、無低空污染如圖1所示，氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的銅锍通過流槽進(jìn)入氧氣連續(xù)吹煉爐當(dāng)中，氧氣底吹連續(xù)吹煉爐產(chǎn)出的粗銅和吹煉渣通過排放口排放，正常生產(chǎn)時，爐體不用轉(zhuǎn)動，故爐口煙罩密閉性好，銅锍倒運和吹煉過程中，無煙氣逸散，避免了含二氧化硫煙氣的低空污染，環(huán)保條件明顯改善。煙氣穩(wěn)定、量少，尾氣指標(biāo)平穩(wěn)氧氣底吹連續(xù)吹煉為連續(xù)送風(fēng)過程，送往制酸的煙氣量穩(wěn)定，尾氣指標(biāo)平穩(wěn)，規(guī)避了轉(zhuǎn)爐氣量忽大忽小的弊端，同等規(guī)模制酸設(shè)備，硫酸產(chǎn)能、冶煉產(chǎn)能增加20%以上，相應(yīng)的制酸，冶煉成本也降低約20%以上，由此帶來的綜合經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。銅锍熱態(tài)連續(xù)吹煉，減少了過程中間冷料傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉，銅锍需用包子進(jìn)行倒運，過程中將產(chǎn)生較大量包子殼等冷料，冷料需返回熔煉或轉(zhuǎn)爐處理，不僅增加了處理成本，而且造成一定量的機(jī)械損失。連續(xù)吹煉過程中銅锍通過流槽進(jìn)行倒運，冷料量少，且流槽產(chǎn)生的冷料無需額外破碎處理，相比于傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉，氧氣底吹連續(xù)吹煉工藝中間冷料處理成本大大降低。⑷富氧濃度調(diào)節(jié)范圍大，可處理高銅冷料包頭華鼎銅業(yè)采用熱態(tài)銅锍吹煉時，送入爐內(nèi)的富氧濃度在25%~30%之間，根據(jù)銅锍連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗結(jié)果以及有關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)實踐，氧氣底吹連續(xù)吹煉爐氧槍供氧濃度可達(dá)70%，氧槍富氧濃度調(diào)節(jié)范圍很大，故可利用富裕熱處理的含銅冷料量很大。通過計算，10萬t/a銅冶煉規(guī)模，富氧濃度50%時，可處理高銅冷料約為20t/h。(5)環(huán)保煙氣量小，生產(chǎn)成本低氧氣底吹熔煉爐和氧氣底吹連續(xù)吹煉爐在熔煉渣、銅锍、粗銅和吹煉渣四個排放口有熔體排放處設(shè)置環(huán)保煙罩，可避免煙氣逸散，每個排放口通風(fēng)量為2萬Nm3/h~3萬Nm3/h，四個排放口不同時排放時，通過環(huán)保煙罩出口處的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，可控制雙底吹連續(xù)煉銅系統(tǒng)環(huán)保煙氣通風(fēng)量<4萬Nm3/h，而原P-S轉(zhuǎn)爐每臺環(huán)保通風(fēng)量約為10萬Nm3/h，對比與P-S轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)，連續(xù)吹煉系統(tǒng)環(huán)保通風(fēng)量只需原系統(tǒng)的30%左右，環(huán)保煙氣處理成本大大降低。（6）脫雜能力強(qiáng)氧氣底吹連續(xù)吹煉爐，氧槍設(shè)置在回轉(zhuǎn)式爐體底部，氧氣通入熔體后，將發(fā)生如下反應(yīng)：吹煉過程中，氧氣直接或先將銅氧化成氧化亞銅作為載體進(jìn)行傳遞，粗銅中氧勢高，將會溶解有更多的氧，有利于雜質(zhì)的脫除：雜質(zhì)氧化后將揮發(fā)至煙氣中或通過造渣脫除。氧氣底吹連續(xù)吹煉爐根據(jù)耐火材料升溫曲線烘爐后，直接從熔煉爐放出熱態(tài)銅锍進(jìn)入連續(xù)吹煉爐中進(jìn)行造熔池，熔池造好后即轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。試生產(chǎn)初期，熱態(tài)銅锍品位控制在68%左右，后逐步將銅锍品位控制在70%~73%之間，渣溫試生產(chǎn)初期控制在1250^左右，后調(diào)整控制為1200±10°C,銅锍溫度略低于渣溫，以渣子能順利排出為準(zhǔn)，溫度過高對爐襯損耗很快，控制好合適的熔體溫度是保證爐況穩(wěn)定和延長爐襯壽命的關(guān)鍵因素。氧氣底吹連續(xù)吹煉爐渣型采用硅鐵渣，鐵硅比控制在1.1~1.2。氧氣底吹連續(xù)吹煉爐的操作關(guān)鍵點是物料平衡、熱平衡的掌控，包頭華鼎銅業(yè)在連續(xù)吹煉爐試生產(chǎn)期間采用多種方式確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性：（1）采取計時測量銅锍排放量的方式估算進(jìn)入吹煉爐銅锍量，根據(jù)銅锍量核算所需的反應(yīng)氣量；（2）通過熔煉和吹煉連鎖計算，確保連吹爐物料平衡和熱平衡的穩(wěn)定性。氧氣底吹連續(xù)吹煉爐產(chǎn)出的粗銅以及精煉后的陽極板成份如圖2~圖5。從生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，粗銅品位在97.5%~98%，粗銅含硫0.6%~0.7%，粗銅含鉛0.1%~0.25%，粗銅含祕0.01%~0.03%，陽極板品位在~99.3%，陽極板含鉛<0.1%，陽極板含鉍~0.02%，粗銅含硫雖比傳統(tǒng)P-S高，但陽極精煉后，陽極銅質(zhì)量并未有太大的改變，陽極板中鉛、祕等雜質(zhì)依然較低。通過氧氣底吹連續(xù)吹煉爐的試生產(chǎn)，包頭華鼎銅業(yè)雙底連續(xù)煉銅系統(tǒng)各項指標(biāo)逐步達(dá)到穩(wěn)定，這也表明雙底吹連續(xù)煉銅工藝在包頭華鼎銅業(yè)的應(yīng)用取得了成功。但同時，通過試生產(chǎn)，也發(fā)現(xiàn)包頭華鼎在采用雙底吹連續(xù)煉銅工藝改造中存在的一些不足和以后需優(yōu)化的方向。實現(xiàn)三連爐熔煉爐、連吹爐、陽極爐在設(shè)計上實現(xiàn)三爐連接，更利于低空煙氣環(huán)境改善，因為連吹爐的粗銅含硫較高，在往陽極爐吊運往返過程中產(chǎn)生的低空煙氣較大，實現(xiàn)三連爐將會徹底解決這個問題，同時也無粗銅包殼產(chǎn)生，可以提高直收率和解決粗銅包殼回爐問題，也會降低粗銅的吊運熱損失，降低陽極爐生產(chǎn)成本。進(jìn)一步降低粗銅含硫由于試生產(chǎn)期間，為了安全穩(wěn)妥期間，連續(xù)吹煉爐控制一定的氧化氣氛，保證吹煉渣不過氧化，這帶來了粗銅含硫高的問題，粗銅在倒運過程中也會有一定的二氧化硫煙氣逸散，同時陽極爐負(fù)荷加重，以后生產(chǎn)中隨著操作的熟練，將不斷降低粗銅含硫。加強(qiáng)核心裝置氧槍的研發(fā)底吹吹煉爐的核心部件氧槍，是保證風(fēng)眼區(qū)及本身壽命的關(guān)鍵因素，也是影響粗銅品質(zhì)的重要因素，更是整個爐況可控的因素，科學(xué)合理的氧槍結(jié)構(gòu)可以使反應(yīng)的高溫區(qū)在溶體的合適位置，不會對爐襯形成高溫?zé)龘p，又使粗銅品質(zhì)、爐況得到較好的控制。建立生產(chǎn)優(yōu)化控制系統(tǒng)氧氣底吹連續(xù)吹煉爐爐型及各部位與氧氣底吹熔煉爐區(qū)別不大，雖然也是通過DCS控制，但是整個工藝生產(chǎn)還是通過傳統(tǒng)的冶金計算再修改DSC參數(shù)，存在生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整滯后的問題，難度要比熔煉爐大的多，