富邦富氧侧吹熔池炼铜炉生产实践.pdf

2 0 1 3 年7 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 1 9 d o i l o ．3 9 6 9 ／j ．i 鹤n ．1 0 0 7 7 S 4 5 ．2 0 1 3 ．0 7 ．0 0 5 富邦富氧侧吹熔池炼铜炉生产实践 罗银华，王志超 赤峰富邦铜业有限责任公司，内蒙古林西0 2 5 2 5 0 摘要富邦炉为赤峰富邦铜业有限责任公司新开发的富氧侧吹熔池熔炼炉。该生产工艺的主要技术经 济指标氧气浓度6 6 ％，烟气中S 0 。浓度2 5 ％～2 8 ％，渣含铜o ．4 7 ％，F e ／S i O 。一1 ．1 ～1 ．2 ，燃料率 3 ．5 ％～4 ．o ％，烟尘率1 ．o ％～1 ．5 ％，床能力7 4 ．6t ／ m 2 d 。 关键词富邦炉；富氧侧吹；床能力；渣含铜；生产实践 中图分类号T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 7 一0 0 1 9 0 4 P l a n tP r a c t i c eo fF u b a n go x y g e n E n r i c h e dS i d e B l o w n B a t hS m e l t i n gC o p p e rF u r n a c e L U OY i n h u a ，W A N GZ h i c h a o C h i f e n gF u b a n gC o p p e rC o ．，L t d ．，L i n x i0 2 5 2 5 0 ，1 n n e rM o n 9 0 1 l a ，C h i n a A b s t I ．a c t F u b a n gf u r n a c ei s a no x y g e n e n r i c h e ds i d e b l o w nb a t hs m e l t i n gf u r n a c en e w l yd e v e l o p e db y C h i f e n gF u b a n gC o p p e rC o ．，L t d ． T h et e c h n i c a l 一e c o n o m i ci n d i c a t o r so fF u b a n gf u r n a c ei n c l u d eo x y g e n c o n c e n t r a t i o no f6 6 ％，S 0 2c o n c e n t r a t i o ni nw a s t eg a so f2 5 ％～2 8 ％，c o p p e ri ns l a go fo ．4 7 ％，F e ／S i 0 2 1 ．1 ～1 ．2 ，f u e lr a t eo f3 ．5 ％～4 ．o ％，d u s tr a t eo f1 ．o ％～1 ．5 ％，a n db e dc a p a c i t yo f7 4 ．6t ／ m 2 d ． K e yw o r d s F u b a n gf u r n a c e ；o x y g e n e n r i c h e ds i d e b l o w n ；b e dc a p a c i t y ；c o p p e ri ns l a g ；p l a n tp r a c t i c e 铜熔池熔炼的原料适应性强、生产效率高、烟尘 排放量少、渣含铜低，因此在生产上得到了广泛应 用。随着铜矿原矿品位的降低、伴生矿多、杂质含量 高等现状的加剧，今后熔池熔炼的优势还将进一步 得到显现。 赤峰富邦铜业为替代原鼓风炉熔炼工艺，在经 过对国内外多种熔池熔炼炉的比较、消化和吸收的 基础上，开发出了新型熔池熔炼工艺即“富邦富氧侧 吹熔池炼铜炉” 简称富邦炉 。该工艺涉及的炼铜 装置共分为2 个单独炉体，即侧吹熔炼炉和保温电 炉，二者之间通过冰铜溜槽和渣溜槽连接在一起，形 成一个整体。图1 为富邦富氧侧吹熔池炼铜装置的 平面布置示意图。 富邦炉于2 0 1 1 年6 月1 3 日投料试生产，截至 收稿日期2 0 1 3 一0 1 1 1 作者简介罗银华 1 9 6 5 一 ，男，内蒙古人，高级工程师． 目前共处理铜精矿3 5 万t ，产出粗铜5 ．6 万t 。入炉 氧浓～6 6 ％，烟气中S o 浓度2 5 ％～2 8 ％，床能力 为7 4 ．6t ／ m 2 d 。在控制冰铜品位为5 5 ％～ 5 7 ％的情况下，渣含铜可以控制在o ．4 7 ％。 1 富邦炉的熔炼原理 1 ．1 富邦炉的结构 组成富邦炉之一的熔炼炉为竖式熔池熔炼炉， 底部为炉基础，其上为耐火砖砌筑而成的炉缸，数十 块水套组合围成的炉身座于炉缸之上，左、右侧炉墙 水套由立式铜水套、两层斜铜水套和一层内衬耐火 砖的铁水套共4 层水套组成。反应风由设在第一层 立铜水套上的一次风口鼓入，为确保烟气中的单体 硫、一氧化碳等充分燃烧，分别在第三层斜铜水套和 万方数据 2 0 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 3 年7 期 图1 富邦富氧侧吹熔池炼铜装置平面布置示意图 F i g ．1 S k e t c hm a po fp l a n el a y o u to fF u b a n g o x y g e n e n r i c h e ds i d e b l o w nb a t h s m e l t i n gc o p p e rf u r n a c e 炉顶设有二次和三次风口，由上述风口鼓人压缩风， 确保烟气中氧气浓度。内衬耐火捣打料的铁水套覆 盖在炉身之上构成炉顶，炉顶设有加料口、水冷上升 烟道。炉身下部的熔炼室前端设有渣室，渣室通过 熔炼炉炉底涵道与熔炼室相连通，在渣室高度中上 部设有出渣口，出渣口同熔炼渣溜槽相通，反应生成 的熔炼渣白出渣口溢流后排放到熔炼渣溜槽内。在 渣室正对炉缸的炉底处还砌有冰铜虹吸口，冰铜虹 吸口穿过炉墙同冰铜溜槽相通。炉身由钢立柱支 撑，钢立柱与炉身之间由带螺杆组件的调节杆连接， 能对熔炼炉起到很好的固定和调整作用。侧吹熔炼 炉结构示意图见图2 。 炉顸 图2 侧吹熔炼炉结构示意图 F i g ．2 S t r u c t u r ed i a g r a mO fs i d e _ b l O w n b a t hs m e l t i n gf u m a c e 保温电炉主要由炉基础、炉本体和钢结构组成。 电炉炉体的炉墙内部由耐火砖砌筑而成，外部由钢 结构包覆，其间铺设铜冷却水管。电炉炉体设有放 冰铜口和放渣口，其中放冰铜口位置在贴近电炉炉 体的底部，放渣口位置在电炉炉体中间合适高度。 1 ．2 富邦炉熔炼原理[ 1 。2 1 精矿、熔剂及燃料等通过炉顶加料口加入强烈 搅拌的熔体中。富氧空气通过两侧的一次风口鼓人 渣层，一次风口位置低于熔池液面4 0 0 ～5 0 0m m 。 鼓人的富氧空气将熔体强烈搅拌，使得此区域的全 部熔体进行紊流运动，促使加入的物料迅速而又均 匀地分布在熔体中，熔体与炉料之间，熔体与鼓入的 气体之间实现了传质传热过程。炉子上部的熔体称 为炉渣一铜锍乳化相，包含9 0 ％～9 5 ％ 体积 的炉 渣和5 ％～1 0 ％ 体积 硫化物和金属微粒。由于这 一区域的强烈搅拌，金属或硫化物相互碰撞合并，一 旦达到动力学稳定条件即微粒聚合长大到o ．5 ～5 m m ，即可从上层鼓泡区迅速落入下层底相。炉子 下部的熔体在重力作用下分为炉渣与铜锍层，炉渣 与铜锍通过涵道进入渣室，炉渣溢流排出，铜锍在压 力作用下通过虹吸道排出。 熔炼过程的基本反应区别于其他熔池熔炼，用 于反应的氧气通过一次风口鼓入渣层，首先发生如 下反应 6 F e O 0 2 2 F e 3 0 。 1 生成的F e 。0 。作用是传递氧来氧化熔体的F e S 和C 3 F e 3 0 4 [ F e S ] 一1 0 F e 0 S 0 2 十 2 3 F e 3 0 4 F e S 一1 0 F e O S 0 2 十 3 F e 。0 4 C 一3 F e 0 C O 十 4 除反应 1 外，还有部分氧直接氧化熔体中的 F e S [ F e S ] 0 2 一 F e O S 0 z 十 5 F e S O 。一 F e 0 S O 。十 6 高强度的搅拌和连续的加料保证了熔体内始终 保证含有一定量的F e S ，有利于反应 2 、 3 、 4 的 进行，这样就阻止了炉渣被鼓风中的氧按照反应 1 过氧化。 2生产实践 2 ．1 关键操控点 2 ．1 ．1 炉温 炉温是冶炼生产正常进行的前提。炉温低，会 使得渣变黏，流动性变差，甚至出现干渣，堵塞涵道 或虹吸口，渣、冰铜断流，增加了劳动强度。炉温的 高低可通过炉顶安装的测温仪或快速测温仪来确 认；另外也可通过观察炉顶熔体的喷溅状况和熔体 黏度等来判断。生产中调温的方式主要有以下几 万方数据 2 0 1 3 年7 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 2 1 种1 调整氧料比，提高氧料比是比较高效的提温方 式，过量的氧气将精矿中的铁和硫大量氧化，同时释 放出大量的热，提温迅速。2 调整燃料率，富氧侧吹 炉加入焦炭的目的之一就是保证冶炼温度，因此在 生产中可通过增大焦炭投人量同时增加入炉一次风 量的方式来提温。3 调整富氧浓度，鼓人炉内的富 氧空气，除氧气外，其余不参与反应，而从人炉时的 约3 0 ℃升温至12 5 0 ℃，也需要吸收大量的热。因 此，生产中根据需要，在不改变氧料比的前提下，调 整富氧浓度可达到提温的目的，同时冰铜品位也不 会发生变化。 2 ．1 ．2 冰铜品位 富氧侧吹炉的冰铜品位可在很大范围内调节。 在保证炉温正常的前提下，保持进入炉内氧量不变， 增大投料量则冰铜品位降低，若单位时间加入量不 变，进入熔体的氧量增加，则产出的冰铜品位升高。 简而言之，侧吹炉的冰铜品位是通过氧料比来调节 的。根据实践经验，氧料比不仅可通过调整加料量 或者氧量来改变，还可在保证炉温正常的前提下，调 整燃料加入量，或者几者结合同样会取得效果。生 产中，根据经验公式可预判某一铜精矿的氧料比，确 定好氧料比后不再轻易改动，等化验结果出来后再 根据反馈数值进行调节，这样冰铜品位才会稳定。 2 ．1 ．3 渣型 冶炼过程生成的金属或熔锍的液滴最初都是分 散在熔渣中的，这些分散的微小液滴的汇集、长大和 沉降过程都是在熔渣中进行的，因此熔渣的物理化 学性质如黏度、密度等对熔锍与脉石成分的分离程 度有着决定性的影响[ 3 { ] 。 在试生产阶段，侧吹炉因原料、设备等原因出现 过几次渣型不合理，导致渣黏、流动性不好、渣含铜 升高等不利因素。渣型具体到指标上是指F e ／S i O 。 以及C a O 含量，侧吹炉上述两项指标分别控制在 1 ．1 ～1 ．2 和4 ％。 2 ．1 ．4F e 3 0 4 的生成 F e 。0 4 的生成在高品位冰铜冶炼过程中是不可 避免的，特别是在当下高富氧操作条件下，F e 。0 ；对 冶炼过程的危害有以下两点1 熔点高达15 3 7 ℃， 提高了渣的黏度；2 密度为5 ．1 8g ／c m 3 ，当F e 。O 。 过量或者熔体温度降低时，F e 。O 。会从冰铜和渣中 析出，沉到炉底，形成炉结。特别是对我公司吹炼渣 层的富氧侧吹炉，必须严格控制渣中F e 。O 。的含 量。如果控制不好，轻则造成渣黏、渣含铜升高很 多，重则发生喷炉事故，造成经济损失。一般通过控 制合适的氧料比和石英熔剂加入量，以及稳定的供 料方式来控制渣中F e 。O 。的含量。 2 ．2 技术指标 表1 为富邦炉典型生产技术指标。 表1 富邦炉技术指标 T a b l e1T e c h n i c a li n d i c a t o r so fF u b a n gF u r n a c e 项目数值 熔炼炉炉床面积／m 2 电炉炉床面积／m 2 熔炼炉风口总数／个 熔炼炉炉膛长度／m m 熔炼炉炉膛高度／m m 熔炼炉冰铜、渣排放方式 床能力／ t m 1 d 1 富氧浓度／％ 渣含铜／％ F e ／S i 0 2 燃料率／％ 烟尘率／％ 使用风口数／个 一次风风压／k P a 渣温／℃ 熔池深度／m m 冰铜品位／％ 1 5 ．1 2 3 2 3 8 84 0 0 70 3 4 单独、连续排放 7 4 ．6 6 5 ～7 0 0 ．4 7 1 ．1 ～1 ．Z 3 ．5 ～4 1 ．O ～1 ．5 1 Z ～1 4 9 0 ～1 1 0 11 8 0 ～12 5 0 18 0 0 5 5 士3 3 富邦炉技术优势 富邦炉自投产至今，已平稳运行5 0 0 多天，随着 经验的积累，富邦铜业对该工艺的驾驭能力逐步提 高，许多优势得以体现，总结如下 1 冰铜、炉渣从熔炼炉炉体的同一端面连续流 出，放至同一保温电炉内。此种设计改变了瓦纽科 夫熔炼炉两端分别放冰铜和渣的方式，提高了保温 炉的利用率，减少了热量损失，同时避免了间断放冰 铜造成熔炼炉操作不稳定的不利影响，减轻劳动强 度，节余材料消耗，降低了生产成本； 2 炉顶设置三次风口。三次风的加入，提高了 烟气中的氧势，为单体硫的充分燃烧提供了必要条 件[ 5 ’6 ] 。另外，鼓人的三次风形成一道幕墙，阻挡了 烟气将炉料内细小颗粒带走，降低了烟尘率； 3 炉渣中含铜量明显减低。熔炼炉内搅拌强度 大，冰铜颗粒有充分的接触机会长大，同时生产中合 适的冰铜层及渣层高度确保了充足的沉降时间和区 域。熔炼渣进入到保温电炉后可进一步澄清，从而 得到的弃渣中含铜量明显降低，不加任何贫化剂，所 排放炉渣含铜低于o ．4 7 ％； 4 建设投资少，建设周期短。所得熔炼渣含铜 低，可直接水淬外售，不需缓冷浮选，省去了缓冷设 万方数据 2 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 3 年7 期 施以及庞大的渣浮选投资。设备关键部件为水冷铜 水套，耐高温、腐蚀和冲刷，炉寿命长，检修维护成本 低。本装置为装配组合型炉子，安装施工方便； 5 综合能耗低。吹炼渣层，所需一次风压低，动 力消耗少。富氧浓度高，烟气带走热量小，燃料消耗 低。烟气S O 的浓度高，制酸系统可实现三转三 吸，提高硫回收率。 6 生产负荷及冰铜品位可调范围大。根据生产 需要，通过开关一定数量的一次风口，生产负荷可在 大范围内调整。通过调整风料比以及燃料率，冰铜 品位可在4 8 ％～6 5 ％之间快速调节。 4结论 通过一年多的生产实践，富邦炉的主要技术经 济指标氧气浓度6 6 ％，烟气中S O 。浓度2 5 ％～ 2 8 ％，渣含铜0 ．4 7 ％，F e ／S i 0 。一1 ．1 ～1 ．2 ，燃料率 3 ．5 ％～4 ．o ％，烟尘率1 ．O ％～1 ．5 ％，床能力7 4 ．6 t ／ m 2 d 。 参考文献 [ 1 ] 任鸿九．有色金属熔池熔炼[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 1 2 4 1 2 4 3 ． [ 2 ] 朱祖泽，何家齐．现代铜冶金学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 李洪桂。冶金原理[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 5 6 7 ． [ 4 ] 韦其晋，袁朝新．侧吹熔炼铜渣的直流电贫化研究[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 1 1 9 2 2 ． [ 5 ] 葛晓鸣，王举良．铜富氧侧吹熔池熔炼的生产实践[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 8 1 3 1 6 ． [ 6 ] 姜元顺，王举良．富氧侧吹熔池熔炼炉炼铜烟气中单体 硫的产生及处理[ J ] ．中国有色冶金，2 0 1 1 ，4 0 2 1 7 1 9 ． 上接第1 8 页 3结论 对钙镁磷肥的副产物镍磷铁，首先按酸料比 0 ．5 在3 0 0 ℃进行硫酸化焙烧3 ．Oh ，然后按液固比 7 l 在7 0 ℃搅拌水浸2 ．5h 后，平均镍浸出率可以 达到7 3 ．4 3 ％。 参考文献 [ 1 ] 车小奎，邱沙，罗仙平．常压酸浸法从硅镍矿中提取镍的 研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 9 ，3 3 4 5 8 2 ． [ 2 ] 张锡贵，李志诚．丁二酮肟重量法测定镍[ 刀．大连特殊 钢，1 9 9 5 3 3 2 3 7 ． [ 3 ] 唐华应，方艳．E D T 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