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金隆公司技术改造规模的选择与探讨 于熙广 金隆铜业有限公司，安徽铜陵2 4 4 0 2 1 摘要文章结合金隆公可现工艺、设备实际生产能力，提出了在部分设备尚有潜力的情况 下．通过对局部工艺、设备进行技术改造．使其整个工艺、设备最大限度地发挥其能力．从而增加产 量，提高经济效益的最适宜的技术改造静 模． 关键词闪建熔炼；富氯吹炼 中围分类号T F 8 l I文献标识码A 金隆铜业有限公司 简称金隆公司 采用 闪速熔炼工艺，设计年产阴极铜1 0 万t 。工 厂自1 9 9 7 年建成投产以来，产品产量逐年提 高，目前实际产量已达设计能力．通过几年 的生产，设备上的问题逐步暴露出来部分 设备能力偏紧．虽能满足现有生产能力，但 影响技术经济指标的提高；部分设备能力则 有富余．造成一定的资源浪费。为了充分发 挥现有设备潜力，对局部工艺、设备进行技 术改造，使其绝大部分设备发挥其最大能 力，提高产量，增加企业的经济效益，日益显 得重要．本文就其技术改造规模进行选择和 掇讨． 1 改造规模的选择与主要设备能 力校核 金隆公司是买矿冶炼厂，根据目前公司 铜精矿采购状况和国际市场矿源特点。其技 术改造选定精矿成分为 ％ C u 3 0 ， 3 0 ， F c 2 5 ．7 ．其它生产条件选定为年生产天数 3 4 0 天；F F 作业率9 5 ％；C F 作业率9 2 ．5 ％； 火法冶炼回收率9 8 ．5 5 ％；电解回收率 9 9 ．6 ％． 结合现有设备能力，进行了多方寨的计 作者简介于熙广，山东文登人，全窿公司高级工程师 算和比较，笔者认为以选定年产阴极铜1 5 万t 规模进行改造最为适宜．下面对主要设 备能力和选择的改造规模进行讨论． 1 _ 1 闪速炉，贫化电炉及精矿干燥系统 1 闪速炉本体闪速炉反应塔尺寸为 c p 5 mX7 m ，当改造规模选择为1 5 万t ／a 时。闪速炉操作参数如下 R ／S 送风富氯浓度 R ／S 烟气沮度 冰铜品位 渣F e ／S i O ， 珠铜温度 渣温度 烟尘发生率 精矿投料量 其中渣精矿3 6 t ／d F F 返尘 C F 烟尘 石英砂 总授料量 烟气反应塔停留时阃 反应塔热强度 反应塔内烟气流建‘工况 5 5 ％ 1 3 4 5 ℃ 6 2 ％ 1 ．1 5 1 2 舵 1 2 5 5 ℃ 6 ％ 1 5 3 0 t ／c ．d 9 9 t ／c d 1 5 t ／c A 1 6 7 t ／C A 1 8 1 l t ／c , d 38 A 1 1 l J a M J ／m ’h 18 l m 舟 上述操作数据是根据目前国际上闪速熔 炼发展的新趋势高投料量、高冰铜品位、高 富氧浓度和高热强度而选定的，现有的闪速 炉反应塔可以满足上述要求，但已处于较高 的操作水平．闪速炉沉淀池在原设计时，留 万方数据 有一定余量，可以满足1 5 万t ／a 规模． 2 精矿喷嘴现精矿喷嘴为引进设 备，其最大固体投料量为8 6 t ／h ．考虑到生产 过程投料上下波动，F F 上限投料量已达设备 最高能力，精矿喷嘴可以满足要求，但已达 满负荷状态． 3 闪速炉废热锅炉按上述投料量，F F 烟气量达3 4 1 5 0 m3 ／h ，当投料量波动时，其 最人烟气量已达到锅炉设计最大烟气量 3 6 2 8 0 m 3 ／h ，因此F F B 可以满足要求，但已 接近满负荷．为了保证降温效果，要加强清 灰降温能力． 4 闪速炉装料刮板运输机现有两台 F F 装料刮板运输机，加料能力只能均衡达到 6 0 t ／h ，可满足年产l l 万t 电铜能力，但由于 设备设计上先天的缺陷，即使不扩大改造规 模也需改造，因此需对原有两台刮板运输机 改造或更新． 5 贫化电炉扩产后，经核算闪速炉产 出渣量增加1 9 ％，在电炉贫化时间由原7 ．4 h ， 下降到6 ．2 h ，为保证扩产后的渣贫化效果， 必须增加电炉容量．考虑到原电炉内渣液面 上方尚有一定的空间余量，因此可采取把现 电炉出渣口抬高的办法来增加电炉贮渣有效 容量．结合电炉的具体结构，电炉内渣液面 只能允许升高2 0 0 m m ，这恰能满足1 5 万t ／a 规模．液面提高后，渣贫化时间可延长2 0 ％ 左右。炉渣停留时间与扩产前基本相同，从 而保证了渣含铜指标．渣口抬高，仅需要相 应地抬高出渣流槽，液面升高部分炉墙需新 增设少量水冷铜管。 6 电炉水淬捞渣机扩产改造后，水淬 渣量增加，原有捞渣机能力不能满足要求， 需对其改造。根据核算，设备机械强度尚可 以满足要求，只需加大电机功率和适当提高 输送链速即可解决． 7 闪速炉电收尘器扩产改造后，闪速 炉排烟量增大，但仍在现电收尘器烟气量允 许范围内，改造后电收尘器出口含尘指标可 以满足烟气制酸人口要求。 8 精矿振动筛扩产后，精矿干燥量增 大，现有振动筛能力不足，需改造或更新． 9 回转窑扩产后．原有回转窑干燥能 力不足．需将窑内扬板由2 m 加长到7 m ，并 适当提高窑人口烟气温度即可以满足要求． 1 ．2 转炉系统 1 转炉操作参数的选择转炉吹炼操 作参数冰铜品位、鼓风量，鼓风氧浓的选 择，不但要考虑本工序的热平衡、粗铜生产 能力．还要考虑产生的烟气量，烟气浓度对 制酸的影响，对闪速炉的影响，而且还要考 虑与阳极炉的配合等。因此它牵涉到全部粗 炼过程和制酸过程及部分公用工程之闻的相 互影响。转炉操作参数和设备选型在全面核 算和比较后选择如下 冰铜品位6 2 ％ S 期送风氧浓2 5 ％ B 期进风氧浓2 1 ％ 转炉作业率 9 25 ％ 进风时率 c D 7 92 ％ S 期送风量 于 3 6 ∞响Ⅶ 其中工业氧量 加9 0 m ／h 工业氧浓9 0 * ／, B 期送风量 干 3 6 0 0 0 m ／h S 期送风效率9 2 ％ B 期送风效率8 1 ％ S 期送风时间 l 5 3 3 h ／炉 B 期送风时问38 3 3 h ／炉 每炉停风时阃0 9 0 h 每炉操作时间6 ．2 6 0 a 每炉冰铜装 量 含固镀2 1 1 1 每炉粗铜产出量1 6 7 t 2 转炉本体设备根据上面计算，转炉 装入冰铜量需不少于2 1 0 吨，炉。现有转炉 规格为妒4 1 0 ，7 m ，每炉最大处理冰铜量 J a o t 含固镀 ，不能满足扩产要求，因此必 须对炉体加长。根据核算和车间配置，在现 炉体两端各加长1 ，3 m ，可以满足要求．考虑 到以后再有加长的可能，本次加长稍放余 量，在两端各加长1 ．4 5 m ，加长后转炉尺寸 为妒4 1 3 ．6 m ．随炉体的加长，风跟数 需由5 0 个增加到5 9 个，现有捅风眼机需 万方数据 相应移位改造。 3 转炉废热锅炉由于转炉送风量和 烟气量增加，转炉废热锅炉热负荷将增加， 根据核算，现有废热锅炉可以满足要求，但 已达到满负荷． 1 ．3 阳极炉系统 1 阳极炉现有阳极炉为妒4 ．3 X1 0 ．4 m ， 其设计规格为3 5 0 t ，但实际操作中炉内底部 不可避免地滞留3 0 t 精炼铜不能倾出，并且 工艺操作必须两转炉粗铜人一阳极炉，因此 阳极炉最小容量应为1 6 7 2 3 0 3 6 4 t ，现 有阳极炉不能满足要求，必须炉体加长． 按照与转炉对应匹配原则，并考虑到炉体加 长，炉内滞留铜量将增加，因此阳极炉设计 容量应考虑为4 4 0 t ，在两端各加长1 ．3 m ，加 长后，炉体尺寸为妒4 ．3 1 3 m ． 2 其它设备由于原阳极炉工艺操作 参数有一定余量，本次扩产后．只是炉保温 期缩短，送风强度，排烟强度没有大的变 化，因此原有的燃烧风机、稀释风机、排烟 机、圆盘浇铸机等设备可以满足要求。 1 ．4 硫酸系统扩产改造后，进硫酸系统入 口总烟气量将增加到1 3 4 8 0 0 ～ 1 4 0 0 0 1 0 3 ／h ．因此硫酸系统应按 1 4 0 0 0 0 m 3 ／h 烟气量及烟气成分进行核算 与论证． 1 净化、干吸及冷却设备I 级动力 波处理烟气量可以满足扩产改造要求，但已 达负荷上限．气体冷却塔、Ⅱ级动力波、电 除雾器、干燥塔、吸收塔等经核算可以满足 要求．但原有各酸冷器和循环冷却水设备能 力均显不足，需要增加换热面积或更新。 2 转化根据核算，现有转化器内留有 的空间余量，可以满足1 5 万t ／a 规模触媒增 加量的要求，但已达极限；冷热气体换热器 中的I 换和Ⅱ换刚刚能满足要求；而Ⅲ换 和Ⅳ换能力不足，需增加换热面积．由于整 个系统烟量增大，阻力增加，原有的S O ，鼓风 机压头不足，需增设一台接力通风机，并且 考虑到有可能日后需增设尾气脱硫装置，故 本次接力风机压头选择应稍有余量，以 1 0 0 0 0 ～1 1 0 0 0 P a 为宜。 3 废酸处理扩产改造增加了烟气 量，但目前实际烟气中S O ，发生率比原设计 少，且干法收尘指标改善，经核算扩产后废 酸排出量可与原设计相当，因此废酸排水工 序现有设备可以满足要求． 1 ．5 电解系统电解车间现有1 2 万t ／a 阴 极铜生产能力，为了满足1 5 万t ／a 要求，需 扩建厂房，采用在现有厂房东端加长扩建的 方案最适宜，这可充分利用原有的阳极加 工、阴极和残极洗涤等机组以及行车等设 备，从而减少投资．经核算，只需新设电解 槽1 4 4 只，并增加硅整流等配套设备。现有 的净液设备可以满足扩产后的要求，不需改 造。 1 ．6 辅助生产系统 1 动力中心扩产后由于闪速炉废热 锅炉烟气量增大、烟尘增多，需加强清灰降 温能力，因此需添置吹灰空压机1 台。全厂 杂用空气量也增大，需增设杂用空压机l 台。转炉鼓风机原有的3 4 0 0 0 m 3 ／h 能力不 足．扩产后考虑稍留余量，以更新风量为 4 0 0 0 0 ～4 5 0 0 0 m 3 ／h 的风机为宜。 2 制氧站现有制氧机实际供氧气 9 8 ％ 能力达9 5 0 0 m 3 ／h ，改造后闪速炉用氧 气量 9 8 ％ 达9 6 6 0 m 3 ／h ，转炉用氧气量 9 0 ％ 平均5 l l m 3 ／h B D ，最大2 0 9 0 m 3 ／h 正常操作时平均用量和最大用量 ．根据 用氧气量，需新建一套制氧量为2 2 0 0 m 3 ／h 的制氧机，以选用V P S A 型为宜． 2 结果讨论 通过多方案的计算，论证，不同的改造规 模需改造内容如下 1 当维持目前生产能力或生产能力在 l O ～l l 万t ／a 阴极铜时，仍有如下设备需 要改造或更新 万方数据 3 1 硫酸第Ⅳ热交换器更新 闪速炉装料埋刮板运输机改造 转炉鼓风机更新 精矿干燥回转窑扬板部分加长 2 改造规模为1 2 万t ／a 时，比l l 万t ／a 增加改造内容 水淬捞渣机改造 硫酸循环水冷却塔系统改造或设备添置 3 改造规模为1 3 万t ／a 时，比1 2 万t ／a 增加改造内容 电炉渣口抬高 稀酸板式换热器增加换热面积 转化增加触媒填装量 电解车问扩建 4 改造规模为1 4 万t ／a 时，比1 3 万t ／a 增加改造内容 精矿振动筛改造或更新 转炉加长改造 增加吹灰空压机】台 增加杂用空压机1 台 干燥酸冷器和一吸酸冷器增加换热面积 或改造 硫酸第Ⅲ热交换器增加换热面积 增设、甲S A 制氧机组 5 改造规模为1 5 万t ，a 时，比1 4 万t ／a 增加改造内容 阳极炉加长改造 增加S O 接力风机 二吸酸冷器增加换热面积或改造 6 改造规模为1 6 万t ／a 时，比1 5 万t ／a 增加改造内容 精矿喷嘴更新 I 级动力波更新 硫酸转化器更新 转炉3 台废热锅炉更新 7 改造规模为1 7 万t ／a 或以上时．现 有大部分主要设备都需更新或改造 3结论 从以上计算和比较可看出，当维持现有 生产能力时，仍有部分设备需要改造或更 新，需要投资．当改造规模为1 2 万t ／a 时， 虽然增加改造工作量不大，但大部分设备潜 力却没有得到充分发挥，特别是象闪速炉这 样的重要的投资高的富有操作弹性的设备潜 能更没有得到完全发挥，造成较大的设备资 源浪费。当改造规模为1 3 万t ／a 时，同样还 有不少设备潜力没有得到发挥，而电解车间 只需扩建l 万t ，从粗炼、精炼两方面看均不 合理。当改造规模为1 4 万t ／a 时，改造工作 量大，但潜力仍没有充分发挥，投资效益比 不是最理想状态。当改造规模为1 5 万t ／a 时，主要设备基本上均达到满负荷或接近满 负荷．而改造工作量比1 4 万t ／a 却增加不 多，投资效益比处于最理想状态．改造规模 为1 6 万t ／a 时，增加的改造设备从数量上虽 不是很多，却是关键的重要的设备，投资巨 大，并且单体设备改造施工期长，影响生 产，而且某些其它设备虽不改造却影响技术 经济指标的提高．当改造规模为1 7 万t ／a 或以上时，现有的大部分设备都需要改造或 更新，这就违背了技术改造的本意和初衷。 通过以上计算和比较，笔者认为，根据目 前状况金隆公司如进行技术改造，以选择1 5 万t ／a 阴极铜改造规模为最适宜． 万方数据