铜冶炼渣包冷却制度的建立.pdf

4 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 7 年第1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 l ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 7 ．1 1 ．0 1 0 铜冶炼渣包冷却制度的建立 李思勇 紫金铜业有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 4 摘要从安全生产、选矿工艺、不同渣型、同种渣型不同含铜量及水冷时间对渣包冷却制度要求进行分析 探讨。结果表明，正常含铜闪速炉渣包及转炉渣包自然缓冷时间分别为1 0h 、2 8h ，总冷却时间分别为 6 0h 、7 8h ；含铜高的闪速炉及转炉渣包自然缓冷时间分别为2 8h 、4 8h ，总冷却时间分别为7 8h 、9 0h ，并 且所有渣包的渣包壁温度达到5 0 ℃以下再进行倒渣，能使倒渣中红包个数大大减少，减少渣包放炮事 故的发生，优化后续选矿工艺指标。 关键词铜冶炼；铜渣；渣包冷却 中图分类号T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 1 7 1 1 - 0 0 4 2 0 4 E s t a b l i s h m e n to fC o o l i n gS y s t e mo fS l a gL a d l ei nC o p p e rS m e l t e r L IS i - y o n g Z i j i nC o p p e rC o ．L t d ．，S h a n g h a n g3 6 4 2 0 4 ，F u j i a n ，C h i n a A b s t r a c t R e q u i r e m e n to fc o o l i n gs y s t e mf o rs l a gl a d l ew a sa n a l y z e di nt e r m so fs a f ep r o d u c t i o n ，f l o t a t i o n p r o c e s s ，s l a gt y p e ，c o p p e rc o n t e n to fs l a g ，a n dd u r a t i o no fw a t e r - c o o l i n g ．T h er e s u l t ss h o wt h a tn a t u r a l c o o l i n gt i m ef o rf l a s hs m e l t i n gs l a gl a d l ea n dc o n v e r t e rs l a gl a d l ew i t hn o r m a lc o p p e ri ns l a gi s1 0ha n d2 8 hr e s p e c t i v e l yw i t ht o t a lc o o l i n gt i m eo f6 0ha n d7 8hr e s p e c t i v e l y ．O nt h eo t h e rh a n d ，n a t u r a lc o o l i n g t i m ef o rf l a s hs m e l t i n gs l a gl a d l ea n dc o n v e r t e rs l a gl a d l ew i t hc o p p e rw i t hh i g h e rc o n t e n ti ns l a gi s2 8h a n d4 8hr e s p e c t i v e l yw i t ht o t a lc o o l i n gt i m eo f7 8ha n d9 0hr e s p e c t i v e l y ．D e s l a g g i n go p e r a t i o nu p o n e x t e r n a lw a l lt e m p e r a t u r eo fs l a gl a d l eo f50 ℃b e l o wc a nr e d u c em o l t e ns l a g ，p r e v e n tb l a s t i n ga c c i d e n t s ， a n df a c i l i t a t es u b s e q u e n tp r o c e s si n d e xo p t i m i z a t i o n ． K e yw o r d s c o p p e rs m e l t i n g ；c o p p e rs l a g ；l a d l ec o o l i n g 铜渣作为一种重要的二次金属资源，含有大量 的有价元素，回收这部分铜资源是铜冶炼渣处理的 主要目标[ 1 ] 。铜冶炼渣缓冷工艺使熔融冶炼渣中的 铜硫化物和金属铜结晶颗粒长大，有利于后续进行 浮选法选铜。缓冷工艺中的冷却制度建立及生产操 作，关系着生产的安全，并直接决定着铜浮选工艺的 生产指标。 1 渣包冷却制度的建立 炉渣排入渣包后运至渣包缓冷场，自然缓冷一 定时间后再进行水冷至完全冷却[ z ] 。自然缓冷时间 和水冷时间之和称为总冷却时间，铜冶炼渣包冷却 制度需要对各项时间做出具体要求。 1 ．1 自然缓冷时间 1 ．1 ．1 安全生产对自然缓冷时间的要求 熔炼产出的熔融状态炉渣，必须经过合适时间 收稿日期2 0 1 7 0 6 3 0 基金项目江西省教育厅科学技术研究项目 G J J l 4 4 1 3 ；福建省自然科学基金项目 2 0 1 6 J 0 1 2 5 2 作者简介李思勇 1 9 8 8 一 ，男，福建武平人，助理工程师． 万方数据 2 0 1 7 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 3 的自然缓冷后才能加水冷却。因为冷却水流人未凝 结渣铜熔体，在产生大量水蒸气的同时，还会发生产 生H 。S 和H 。的反应，H S 和H 再遇空气中的氧气 发生反应。在高温状态下，以上放热反应、增容反应 速度极快，反应产生热能的速度也极快，而体系内热 能无法在有效的时间散出，造成汽化膨胀和反应中 产生的高压气体大量堆积，当压力使气体以极快的 速度扩散时，就会产生高温高压气流喷出的现象，俗 称渣包放炮。已冷却凝固的大块炉渣夹杂着未凝结 的高温渣铜熔体，在爆炸产生的冲击波中飞溅而出， 威胁生产现场作业人员的安全，并严重损坏周围设 备和设施，甚至造成火灾，危害极大j 。 炉渣表面在经过一定时间的自然缓冷后会凝结 成固体，进行加水冷却时，已凝结的固体炉渣就避免 了冷却水与液态炉渣的直接大量接触，避免了放炮。 但若自然缓冷时间不够，炉渣表面没有形成足够厚 度的凝结层时，水很容易沿着炉渣裂缝进入渣包内 部，与未凝结的渣铜熔体接触，导致渣包放炮的发 生。所以自然缓冷时间是确保渣包冷却过程中安全 生产的必要条件。 1 ．1 ．2 选矿工艺对自然缓冷时间的要求 炉渣中铜铁的赋存状态及嵌布粒度直接决定了 炉渣的可浮选性。通过不同的选矿工艺才能充分回 收铜渣中的有价金属[ 4 ] 。而晶粒大小又完全取决于 渣包冷却过程中的缓冷时间。表1 是在不同冷却速 度下所获得的炉渣浮选试验结果。结果表明，同一 炉渣在缓慢冷却时的选别指标要比快速冷却高，说 明冷却速度对铜相分子聚集长大有密切联系。而粗 大的晶粒又给选别效果带来了很大的好处口] 。通过 设立合适的渣包缓冷时间，控制炉渣缓慢冷却速度， 能够优化入选炉渣有用金属的粒度嵌布，实现了铜 颗粒粒度过程控制，有利于浮选指标的提高。 表1不同冷却速度下炉渣浮选试验结果 T a b l e1 S l a gf l o t a t i o nt e s tr e s u l t su n d e rd i f f e r e n tc o o l i n gs p e e d ／％ 炉渣 尾矿 铜精矿 3 ．4 0 0 ．2 6 2 4 ．0 0 1 ．1 ．3 不同渣型对自然缓冷时间的要求 “闪速熔炼一P S 转炉吹炼一回转式阳极炉精 炼”工艺流程会产生闪速炉渣与转炉渣两种渣型，两 种渣型主要成分见表2 。两种渣型在自然缓冷过程 中冷却速率也不同。图1 a 是5 组闪速炉渣自然缓 冷2 0h 渣包壁温度变化情况，图1 b 是5 组转炉渣 自然缓冷2 0h 渣包壁温度变化情况。 表2 闪速炉渣与转炉渣成分 T a b l e2 C o m p o s i t i o no ff l a s hs m e l t i n g s l a ga n dc o n v e r t e rs l a g ／％ 类别 c usF eS i 0 2C a O M g O 闪速炉渣 2 ．01 ．5 3 3 7 ．8 22 6 ．51 ．8 2 转炉渣 4 ．5 1 ．1 04 2 ．4 62 0 ．50 转炉渣与闪速炉渣缓冷过程中冷却速度不同， 主要是由于转炉渣的含铜明显高于闪速炉渣，而炉 渣含铜高，渣包内炉渣热焓高，热量聚积，热量散发 慢。所以转炉渣缓冷时间需长于闪速炉渣，否则会 导致渣包放炮的发生。表3 是国内部分冶炼厂不同 渣型的自然缓冷时间。 表3国内部分冶炼厂不同渣型的自然缓冷时间 T a b l e3N a t u r a lc o o l i n gt i m eo fd i f f e r e n t s l a gt y p e si ns o m ed o m e s t i cS m e l t e r s 江醐业嚣戈 三 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 7 年第1 1 期 缓冷时I - J ／h 缓冷时间，h 图1闪速炉渣包 a 和转炉渣包 b 自然缓冷渣包壁温度变化曲线 F i g ．1T e m p e r a t u r ec h a n g ec u r v e so fe x t e r n a lw a l lo ff l a s hs l a yl a d l e a a n dc o n v e r t e rs l a yl a d l e b i nn a t u r a lc o o l i n gt i m e 1 ．1 ．4同种渣型不同渣含铜对自然缓冷时间的 要求 炉况直接决定炉渣性质，炉况差时炉渣中容 易夹带冰铜或未反应完全的精矿，炉渣冷却速度 较慢[ 6 ] ，而炉况好时炉渣一般好冷却。所以即使 同种渣型，由于炉况影响，也有可能造成炉渣含 铜的不同，在缓冷中需要区别对待，具体参见 表4 。 1 ．2 水冷时间 在现场试验中，发现并不是自然缓冷时间越 长越好，也必须具备合适的水冷时间。表5 是在 生产现场将闪速炉渣缓冷时间由1 0h 延长至2 4 h ，而后进行加水冷却后形成的倒包结果。试验 前 1 月1 日至2 2 日，缓冷时间1 0h ，倒包温度 2 0 ～4 5 ℃ 红包数和锢铍数均为0 ，而在试验后 1 月2 3 日至2 月13 日，缓冷时间2 4h ，倒包温 度3 0 ～5 5 ℃ ，红包数和锢铍数分别为11 6 和7 6 。 表4不同含铜量同种渣型对自然缓冷速度的影响 T a b l e4E f f e c t so fc o p p e rc o n t e n t o nn a t u r a ls l o wc o o l i n gr a t e 缓冷时间／h 闪徽 高含铜 闪速炉渣包／℃ 2 4 0 3 5 4 3 1 2 2 6 1 1 8 l 1 4 5 表5自然缓冷时间延长试验结果 T a b l e5R e s u l t so fn a t u r a lc o o l i n gt i m ee x t e n s i o n 从表5 可知，闪速炉渣延长缓冷时间至2 4h 后，所倒出渣含锢铍、红包数明显增多。锢铍数目的 增加，造成液压锤工作量增大的同时，使得中间库存 进一步增加。而倒渣红包，容易造成液态红包与大 量水反应，发生放炮，同样影响生产安全。 发生此现象的原因主要是生产现场缓冷场的 渣包位数是固定的，在炉渣量不变的情况下，各渣 万方数据 2 0 1 7 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 5 包的总冷却时间一定，如果炉渣的缓冷时间越长， 则造成水冷时间的缩短，炉渣得不到充分的冷却， 翻包温度高于正常的翻包值，渣包内的炉渣还存 在熔融炉渣，强行倒包，造成液态熔融炉渣与水反 应发生放炮。 2应用效果 综上所述，结合现场摸索，参考同类型冶炼厂相 关的冷却制度，紫金铜业有限公司建立了较为完善 的渣包冷却制度，具体操作如表6 所示。 ⋯艺，糕手℃。悉乏 加水条件自然缓冷4 0h自然缓冷2 8h 黼渣⋯件。。薏篙裂k ，蔗淼又 通过现场运行检验，此项冷却制度在2 0 1 5 年替 换原有制度施行以来，符合现场生产实际，倒渣中红 包的出现大大减少 缓冷制度更改前，2 0 1 4 年7 、8 、 1 0 、1 1 月红包发生个数分别为7 1 、1 7 1 、4 9 和1 6 3 ；缓 冷制度更改后2 0 1 6 年7 、8 、1 0 、1 1 月红包发生个数 分别为1 4 、1 5 、1 1 、1 2 ，也减少了渣包放炮事故的发 生 2 0 1 4 年缓冷制度更改前，渣包内放炮、倒错放 炮、倒渣放炮次数分别为1 、2 、1 2 次；2 0 1 6 年缓冷制 度更改后，渣包内放炮、倒错放炮、倒渣放炮次数均 为o ，而且使得后续选矿工艺指标也得到优化 见 表7 。 3结论 正常含铜闪速炉及转炉渣包自然缓冷时间分别 为1 0h 、2 8h ，总冷却时间分别为6 0h 、7 8h ；含铜高 闪速炉及转炉渣包自然缓冷时间分别为2 8h 、4 8h ， 总冷却时间分别为7 8h 、9 0h ，同时所有渣包的渣包 壁温度达到5 0 ℃以下才能进行倒渣。通过现场运 行检验，此项冷却制度符合现场生产实际，使得倒渣 中红包个数的出现大大减少，也减少了渣包放炮事 故的发生，而且使得后续选矿工艺指标得到优化。 参考文献 [ 1 ] 江明丽，李长荣．炼铜炉渣的贫化及资源化利用I - 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