奥斯麦特炉生产及处理高品位冰铜工业试验.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 哐T A I J ．U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 奥斯麦特炉生产及处理高品位冰铜工业试验① 闰茹 侯马北铜铜业有限公司，山西侯马0 4 3 0 0 0 摘要介绍了奥斯麦特双炉冶炼技术生产及处理高品位冰铜的背景及试验情况，通过分析生产状况以及试验数据，验证了试验 的有效性及应用于工业生产的可行性，针对扩能改造方向提出了建议。 关键词奥斯麦特；双炉冶炼；高品位；冰铜；产能 中图分类号T F 8 0 6文献标识码Ad o i 1 0 。3 9 6 9 ／j ．i s s n 。0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 1 9 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 4 3 4 - 0 3 奥斯麦特熔炼炉及吹炼炉呈圆柱形炉体结构，由 钢壳构成，内衬镁铬耐火材料，内径4 ．4m ，高1 2 ．4 6m ， 为固定式冶金炉。核心设备奥斯麦特喷枪从炉体中心 插入，空气和氧气以及燃料通过喷枪套管喷人炉内熔 体中进行冶炼反应。熔炼炉产生的冰铜及熔炼渣混合 体通过堰体及溜槽进入沉降炉澄清分离，热态冰铜通 过溜槽进入吹炼炉，水淬冷冰铜随熔剂、还原煤从吹炼 炉顶加料口加入，与传统转炉吹炼不同的是，吹炼是在 渣层中进行，先氧化炉渣，经炉渣进行氧传递，进而与 冰铜反应产生粗铜。为了控制渣中磁铁含量，防止渣 过氧化形成粘性渣，引发泡沫渣事故，在吹炼过程连续 不断的加入还原煤以控制渣中氧势。 侯马北铜公司奥斯麦特双炉冶炼技术经过不断改 造与摸索实践，熔炼炉E t 处理精矿6 0 0 ～7 0 0t ，同时处 理吹炼炉及阳极炉渣。吹炼炉吹炼风量与进冷热冰铜 量不断加大，由于制氧能力限制，在满足熔炼炉用氧条 件下，吹炼炉无法提高富氧度，采用空气吹炼，现今吹 炼风量已加大到2 4 0 0 0 ～2 50 0 0N m 3 ／h ，冷热冰铜量单 炉累积8 0 ～1 0 0t ，生产中由于原有风机供风量不足后 增大了风机能力。但是吹炼风量的加大虽然相对提高 了粗铜产量，但吹炼炉仍有提升产能的空间，同时，大 风量作业从生产操作中也有许多弊端，尤其是高液面 熔体喷溅，给生产操作带来许多困难。为提高生产作 业效率，减轻劳动作业强度，改善作业环境，从2 0 1 3 年 5 月开始进行高品位冰铜生产及吹炼试验，力求通过 提高冰铜品位减少吹炼渣产生量，增加炉内有用金属 容积量，降低吹炼渣含铜系统循环量，从而达到提升产 能的目标。经过试验摸索，总结了生产作业控制经验， 并发现了系统中制约产能提升的瓶颈。 1 高品位冰铜生产及吹炼中存在的问 题及试验要求 1 ．1 高品位冰铜生产及吹炼中存在的问题 侯马北铜公司奥斯麦特双炉冶炼工艺原设计冰铜 品位5 5 ％一6 0 ％，吹炼炉实行大风量吹炼操作，粗铜产 量较原设计有所提高。基于提高粗铜产能的角度考 虑，在现有生产基础上存在一些问题 1 受吹炼炉熔体容积限制，为提高产能，加大冰 铜处理量后，炉内总熔体液面上升，不仅熔体喷溅严 重，作业条件恶劣，同时引发泡沫渣的风险加大。 2 为提升产能，提高供风富氧度，虽然可以提高 吹炼效率，降低燃料消耗，但单炉产渣量大，同样受到 炉内熔体容积的限制。 3 现吹炼炉处理品位为5 5 ％～6 0 ％的冰铜，吹炼 渣含铜1 2 ％一1 5 ％，产渣量大，吹炼渣返回熔炼系统铜 循环量大，限制粗铜产能的进一步提升。 为提高吹炼炉粗铜产能，通过提高入炉冰铜品位， 可以降低石英石熔剂配比，不仅减少了熔剂熔化燃料 消耗，同时，大幅度减少了吹炼渣产生量，一方面在现 有吹炼炉容积条件下为提升产能增加了炉内有用金属 容量，降低了生产作业风险，另一方面降低了铜随吹炼 渣在系统中的循环量，提升了熔炼炉处理量，为提升粗 铜产能创造条件。适当提高吹炼炉富氧度并处理高品 位冰铜原料，从理论上能够规避扩大炉容的改造过程 达到扩能的目标，基于此进行高品位冰铜生产和吹炼 的生产试验。 1 。2 高品位冰铜生产及吹炼试验要求 1 尽量减少炉体设备的改造。 2 要求高品位冰铜富氧吹炼时的氧气浓度控制 在2 1 ％。3 0 ％之间。 ①收稿日期2 0 1 4 0 6 2 6 作者简介闫茹 1 9 8 0 一 ，女，山西垣曲人，工程师，主要从事生产技术管理工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 闫茹奥斯麦特炉生产及处理高品位冰铜工业试验 4 3 5 3 不进行大规模的辅助设施改造以摸索双炉冶 炼系统提升产能潜力。 4 摸索并确定生产高品位冰铜对熔炼弃渣含铜 的影响。 5 安全性控制。熔炼炉生产高品位冰铜期间由 于受沉降炉炉容限制影响，会造成沉降炉弃渣、冰铜水 淬时放炮，吹炼炉在高品位冰铜富氧吹炼期间，有引 发泡沫渣的风险，这些存在的安全生产隐患，需要采取 针对性措施，确保试验安全。 2 高品位冰铜生产及吹炼试验 2 0 1 3 年4 月8 日至4 月1 8 日，进行了l O 天高品 位冰铜生产及吹炼试验。试验情况如下 1 第一阶段高品位冰铜生产。 2 0 1 3 年4 月8 日至4 月1 6 日，熔炼炉生产8 天高品 位冰铜，2 4 个作业班次，累计生产高品位冰铜11 3 9 ．2 9t ， 冰铜品位为6 5 ．4 7 ％；累计产弃渣35 2 1 ．0 2t ，渣含铜为 0 ．8 2 ％，作业率为9 6 ．7 4 ％。 试验生产过程平稳有序，各项技术指标和生产操 作参数均在控制范围之内，见表l 。 2 第二阶段高品位冰铜吹炼。 4 月1 5 日至4 月1 8 日，进行了9 炉次高品位冰铜 吹炼试验。累计处理冷冰铜10 1 8 ．7 2t ，人炉冰铜品位 6 4 ．3 7 ％；累计产吹炼渣3 3 0 ．9 6t ，渣含铜为1 4 ．3 6 ％；累 计产理论粗铜5 4 1 ．1 8 6t ，粗铜品位9 7 ．7 9 ％；吹炼时间 平均为5 ．8 1h ，鼓风时率7 2 ．6 7 ％。 试验生产过程基本平稳有序，各项技术指标和生 产操作参数均在合理控制范围之内，见表2 。 表1 熔炼炉试验操作参数 时间 精／矿t 还原煤 ／t 返渣 ／t 喷枪空气流量 ／ N m 3 h 一1 喷枪氧气流量 ／ N m 3 h 一1 冰铜产量 ／t 弃渣含铜 ／％ 4 ．8 4 ．9 4 ．1 0 4 ．1 1 4 ．1 2 4 ．1 3 4 ．1 4 4 ．1 5 4 ．1 6 合计 41 8 6 41 8 0 4 2 0 6 42 l O 39 9 8 41 1 8 4 2 0 2 4 0 1 0 41 3 3 0 ．7 4 0 ．8 0 O ．6 5 0 ．7 2 0 ．7 4 0 ．7 9 0 ．9 4 0 ．9 5 0 ．8 9 说明①为了减少试验对整体生产的影响，高品位冰铜生产过程中，吹炼炉进热冰铜，冷冰铜积攒速度较慢。 ②试验生产过程中受制氧能力限制，生产6 0 ％冰铜时，精矿量处理量只能达到2 5 ∥h ；生产6 5 ％冰铜时，精矿量处理量只能达到2 2t ／h 。 ③由于受沉降炉容积及炉型的限制和高品位冰铜生产渣中磁铁增高等因素的影响，生产6 0 ％冰铜时，弃渣含铜0 ．7 4 ％，但在生产6 5 ％冰铜 时，弃渣含铜0 ．9 3 ％，明显升高。 表2 吹炼炉试验生产操作参数 说明①吹炼操作处理物料全部为冷冰铜。 ②前3 炉次完全采用空气吹炼，吹炼风量2 4 0 0 0 2 50 0 0N m 3 ／h 。后6 炉次采用混氧吹炼，混氧量逐级提升。 ③在混氧的后6 炉中，由于混氧，冷冰铜处理量明显提升，达1 5 0 ‘；同时由于冰铜品位提高，产渣量降低。 ④由于混氧量逐级提升，处理冷冰铜量逐步达到1 6 0t ／班，块煤使用量下降明显，与未使用氧气吹炼时相比降低量6 ．4 8L ／班。 ∞∞“Ⅲ埘筋Ⅲm g { 詈j拽加为铊叭驺∞卯碰 m孵似啷趴螂啪仍踟 K 9 9 “9 9 9 9 9 8 9 J 3 2 9 2 4 螂㈣㈨一眦一一Ⅲ为绷 4 5 8 4 l 4 l 5 ；』m∞”“坶博均B≯悦 5 1 3 6 7 9 6 3 3 r鲫“卵钳∞舛孙稻他矗 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 3 结论 通过分析生产状况以及试验数据，高品位冰铜生 产及吹炼试验达到了预期的目的 I 熔炼炉部分①试验验证了熔炼炉富氧生产 高品位冰铜的可行性以及提升产能的空间。②实际 试验中，由于受氧气供应能力的限制，试验期间氧气量 不足，尤其生产6 5 ％冰铜时，精矿量处理量无法提升。 ③根据本次试验情况分析，认为熔炼炉的富氧浓度提 升空间还很大，富氧浓度可进一步提升至5 5 ％6 0 ％。 2 沉降炉部分①试验期间生产6 0 ％冰铜时，弃 渣含铜0 ．7 4 ％，生产6 5 ％冰铜时，弃渣含铜0 ．9 3 ％，渣 含铜明显升高，符合理论上的冰铜品位升高会引起渣 含铜的升高这一趋势。②侯马北铜公司沉降炉炉型 为圆形，炉床有效面积小，不利于渣铜分离，是导致弃 渣含铜高的主要原因，可通过改造沉降炉炉型及增大 沉降炉炉床面积保证弃渣含铜在较低水平。 3 吹炼炉部分①试验验证了吹炼炉富氧吹炼 高品位冰铜的可行性以及提升产能的潜力。②试验 验证了高品位冰铜富氧吹炼可以大幅降低吹炼炉煤 耗，达到节能降耗的目的。③试验验证了采取高品位 冰铜富氧吹炼可以大幅降低吹炼渣量，提高吹炼直收 率，同时降低熔炼炉处理返渣的铜循环量，有利于生产 平衡并为系统提升产能创造条件。 万方数据