奥斯麦特铜熔炼炉物料适应性分析.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 L L U R G l C A LE N G 叮呵E E R 矾G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 奥斯麦特铜熔炼炉物料适应性分析① 车驾才 侯马北铜铜业有限公司，山西侯马0 4 3 0 0 0 摘要奥斯麦特熔炼炉以其原料适应性强广泛应用于有色金属及其他金属冶炼，本文结合铜冶炼实际过程，提出了在熔炼炉中 处理各种不同原料需要采取的措施，并明确了原料的指标要求。 关键词熔炼炉；物料；粒度；成分；水分 中图分类号T F 8 0 6文献标识码A d 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 8 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 4 3 1 - 0 3 奥斯麦特顶吹熔池熔炼技术以其原料适应性强、 环保条件好、占地面积小等优点，广泛应用于铜、铅、锌 等有色金属以及其他金属冶炼，其原料来源广，可以处 理精矿，也可以处理金属废料及废渣。该技术的基础 是采用圆柱形炉体，内衬耐火材料，专门设计的浸没式 燃烧喷枪从炉顶部插入熔融物料的熔池中，氧气和空 气通过喷枪喷入熔池，引起强烈搅拌，产生高速反应。 人炉物料的氧化过程通过渣层的氧传递予以完成。侯 马北铜铜业有限公司2 0 世纪9 0 年代引进奥斯麦特双 炉冶炼技术，经过多年的革新改造，产能超出设计能力 4 0 ％，尤其熔炼炉系统，根据原料来源以及生产实际， 调配处理各种复杂成分精矿以及循环铜渣物料，各项 指标稳定运行。本文就熔炼炉处理物料条件予以简要 分析。 1 人炉物料成分适应性强 1 ．1 铅、锌脱除能力强 奥斯麦特熔炼炉在生产作业过程中，精矿以及返 渣、熔剂等物料通过炉顶加料口人炉，并垂直落人强烈 搅拌的熔池，发生强烈的化学反应。铅、锌、砷和其他 挥发组分从熔池中挥发并在炉顶部被经奥斯麦特喷枪 二次燃烧段鼓人的空气再氧化，部分二次燃烧产生的 热量被反应利用，含有一些被常规冶炼工艺认为的不 受欢迎的元素如B i 、P b 、A s 和锌的复杂铜精矿可以容 易的被处理，这些挥发性元素在最终的金属产品中被 降到很低的水平，并在适宜进一步处理的氧化物烟灰 中被回收。侯马北铜铜业有限公司由于自产精矿不 足，外购部分精矿中某些矿种铅、锌等杂质元素含量较 高，在熔炼作业实践中，铅、锌等杂质元素脱除率基本 在4 7 ％和8 1 ％，烟尘量／精矿量根据矿种不同基本维 持在1 ．5 2 之间 见表1 。 表1 精矿及产品成分 质量分数 ／％ 1 ．2 处理低硫高熔点物料 2 0 0 6 年，由于矿源紧张，外购一批低硫高熔点铜 渣料，这种物料的特点是A 1 0 。、M g O 等高熔点杂质含 量高，S 含量低 见表2 。 表2 巴西铜渣料主要成分 质量分数 ／％ C uSP b Z nA sF e S i 0 2 C a O M s oA 1 2 0 3 2 5 ～3 54 ～70 ．60 ．2 0 ．4 2 0 ．2 71 4 ．5 l9 ．1 24 ．9 85 ．5 3 由于该物料铜品位不稳定，在生产过程中对低品 质铜渣料上料皮带上的6 个不同位置进行采样化验， 见表3 ，样品标准偏差为4 ．0 2 2 ，化学成分与配料单目 标值 C u3 0 ．9 7 ％、F e2 0 ．8 ％、S5 ．2 4 ％ 相比波动性大， 入炉混合物料成分无法达到配料要求，导致冰铜成分 波动 见图1 。同时，硫在熔炼炉中的反应过程是一 个放热过程0 1 - 2 ] ，低品质铜渣中的硫含量低，小于6 ％， 发热值远远小于普通精矿。铜渣与精矿混合熔炼时， 布料不均匀，直接影响到炉内热平衡。 表3 低品质铜渣料抽查样品化学成分 质量分数 ／％ ①收稿日期2 0 1 4 0 6 2 6 作者简介车驾才 1 9 7 4 一 ，男，山西太谷人。工程师，主要从事生产技术管理工作。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 日期 图l2 0 0 7 年1 月份冰铜品位分布 基于上述情况，奥斯麦特熔炼炉在处理该物料时， 一度出现弃渣含铜超标的情况 见图2 。 图2 熔炼渣含铜数据分布 为稳定熔炼炉生产，采取将含硫低的低品质铜渣 料与含s 高的精矿匹配处理，科学配料，保证混合后的 精矿原料S C u 1 ．1 。同时，对混合好的精矿进行采 样，通过荧光快速分析及时准确的做出化验结果，根据 分析结果及时调整配料比，保证人炉混合物料F e S 5 0 ％。经过配料调整后，弃渣含铜趋于稳定 见图3 。 图3 熔炼渣含铜数据分布图 2 入炉物料型态要求 奥斯麦特熔炼炉入炉物料无需专门的干燥及制备 过程，但在实践过程中，由于人炉物料处理量的提升以 及出口堰体高度的限制，对精矿及其他渣料的粒度提 出了新的要求，主要体现在精矿结块、渣料以及熔剂粒 度。结块精矿或大粒度渣料及熔剂入炉后，由于熔炼 炉是连续进料连续排放作业，在短时间反应过程中块 状物料被渣包裹无法完全熔化参与反应，通过出口堰 随冰铜及熔炼渣混合体一起排出进入沉降炉，直接导 致熔炼弃渣机械含铜超标。同时，熔剂石英石粒度大 2 0 一3 0m m ，熔剂入炉后反应不完全，导致渣型变 化，F e ／S i O 升高，导致渣含铜升高。为此，为保障熔 炼炉平稳运行，参数达标，对于入炉原料进行一些特殊 处理，比如渣料及熔剂破碎，减小粒度，结块精矿浸 泡等。 2 0 0 6 年处理的低硫高熔点铜渣料，具有粒度大的 特点，基本在2 0 ～3 0m m ，与精矿配料入炉后，铜渣料 在短时间内无法完全熔化进行氧化反应，未熔化的铜 渣料通过出口堰进入沉降炉，铜渣料颗粒夹杂在熔炼 渣中随渣排出，造成熔炼弃渣含铜超标 见图2 。为 稳定熔炼炉作业，在铜渣料人炉前增设细碎机，将铜渣 料破碎至粒度不大于5m m ，并将铜渣料单独人仓，严 格控制人炉物料粒度，熔炼炉炉况以及弃渣含铜得到 稳定。侯马北铜铜业有限公司精炼系统产生的阳极炉 渣属自然冷却块状物料，生产过程中加入熔炼炉回收 铜金属，在经过初碎后直接入炉，导致熔炼炉及弃渣含 铜不稳定，后通过增加细碎处理，严格控制入炉渣料粒 度，弃渣含铜得到稳定 见表4 。 表4 阳极炉渣破碎前后熔炼渣含铜对比表 粒度／m i l l渣含铜／％ 2 5 3 01 ．0 20 ．8 70 ．6 80 ．9 2O ．8 3 ≤50 ．6 90 ．5 90 ．7 00 ．6 60 ．7 2 通过上述案例，奥斯麦特熔炼炉由于其连续进料 连续排料，炉内反应时间短的特点，对人炉物料的粒度 要求较为严格，要求渣料以及熔剂粒度以不大于5m m 为宜，这样对于渣型以及弃渣含铜控制较为有利。 3 人炉物料水分要求 奥斯麦特熔炼炉对于人炉精矿等含铜物料的水分 要求为8 ％～1 2 ％，在生产作业过程中，由于外堆精矿 雨水浸泡以及结块精矿水浸泡，导致人炉精矿水分超 标，不仅造成燃料率上升，同时，上料系统粘接导致入 炉物料速率不稳定，炉内热平衡及反应出现波动，直接 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 车驾才奥斯麦特铜熔炼炉物料适应性分析 4 3 3 影响熔炼炉炉况以及弃渣含铜波动。精矿及含铜物料 水分低，部分精矿在人炉进入熔池前抽到烟道及后续 降温收尘设备中，不仅导致烟道粘接，同时，直接影响 烟灰含铜及烟尘率。为此，在生产实践中，奥斯麦特熔 炼炉人炉物料虽然不需专门的干燥制备设备，但水分 要求控制在合理水平，确保精矿握团成松散状态。 4 结论 的优势，但在生产实践中，对于物料粒度、成分、水分需 要经过适当调整，以保证炉况稳定。尤其对于处理特殊 含铜物料，要求保证物料粒度控制在5t o n i 以下；成分 较稳定，标准偏差小于2 ．5 ；入炉混合后的物料保证S C u 1 ．1 、F e S 5 0 ％；入炉物料水分控制在8 ％一1 2 ％。 参考文献 [ 1 ] 朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 3 通过以上分析，奥斯麦特熔炼炉具有物料适应性强 [ 2 ] 彭容秋．铜冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 4 ． 万方数据