云锡双顶吹铜冶炼工艺技术的应用

兰旭，蔡兵

（云南锡业集团(控股)有限责任公司，云南个旧 661000）

云锡双顶吹铜冶炼工艺技术的应用

兰旭，蔡兵

（云南锡业集团(控股)有限责任公司，云南个旧 661000）

介绍了云锡顶吹铜熔炼和吹炼工艺系统情况,结合试生产实践,阐述了顶吹熔炼和顶吹吹炼生产操作，实践表明,云锡双顶吹铜冶炼工艺具有生产流程紧凑、运行稳定、生产效率高、投资少、环保条件好等特点。本文还简述了云锡顶吹炼铜工艺试生产取得的效果。

顶吹熔炼；顶吹吹炼；工艺；操作

云锡双顶吹铜冶炼项目于2010年5月开工建设,2012年3月投料试车,是该公司在顶吹锡冶炼和顶吹一步炼铅工艺[1]后,再次采用的顶吹铜冶炼工艺技术。项目整体装备水平按照“世界一流,国内先进”的标准配备。关键设备涉及11个国家的先进技术,全部采用进口设备。其它配套设备也是采用国内厂商生产的成熟设备,通过试生产实践,取得了良好的效果。

1 双顶吹铜冶炼工艺系统

云锡铜冶炼项目主体工艺采用顶吹熔炼一顶吹吹炼一不锈钢阴极电解技术，配套两转两吸制酸及炉渣选矿工艺。目前在国内炼铜企业中,顶吹熔炼是国内外新建和改造的铜冶炼厂推广应用最快最多的工艺,尤其是100～200 kt/a设计规模的铜冶炼厂。顶吹熔炼工艺物料适应性强,连续稳定进料,处理量大,烟气连续稳定,作业率高。顶吹吹炼工艺烟气量少, SO2浓度高,烟气处理成本低,处理固态水淬铜锍,无须磨矿和深度干燥;吹炼强度大,单炉吹炼即可满足冶炼生产要求；作业独立性强,受熔炼生产制约小,炉子密闭性好,漏风小,作业环境好,烟气污染可得到根本解决;取消了熔体热倒运,即解决了车间低空烟气污染问题的同时,还大大减少了包子壳等的返料量[2-3]。

1.1 熔炼系统

云锡铜熔炼生产工艺过程包括铜精矿配料、圆盘制粒、熔炼配料、顶吹炉熔炼、沉降电炉澄清分离、顶吹炉熔炼渣缓冷,冰铜水淬,精矿处理量为1.2～1.8 kt/d。混合精矿经计量后进入圆盘制粒机制粒,制粒后的精矿与熔剂、块煤按一定比例配料后,经皮带运输机加入顶吹熔炼炉;空气、氧气和燃料经喷枪喷入炉内熔池中,并完全搅动熔池,使加入炉内的精矿被迅速加热、熔化并和加入的其他物料进行各种物理化学反应,完成造锍和造渣反应;铜锍以及炉渣的混合熔体连续不断地排放至沉降电炉进行澄清分离,炉渣放出缓冷后渣选矿,铜锍放出后进入水淬系统进行水淬。顶吹熔炼炉烟气经余热锅炉冷却,再经电收尘器除尘净化后送制酸系统生产硫酸。沉降电炉产出的烟气经水冷烟道冷却、电收尘器除尘净化后送制酸系统生产硫酸。

1.2 吹炼系统

云锡顶吹吹炼炉生产工艺过程包括水淬铜锍上料、顶吹炉吹炼、吹炼渣水淬。铜锍处理量为600～750 t/d。铜锍经过水淬堆存铜锍仓,通过堆取料机把铜锍与熔剂、块煤按一定比例配料后经皮带运输机加入吹炼炉;空气、氧气和煤粉经喷枪喷入炉内熔池中,并完全搅动熔池,使加入炉内的铜锍被迅速加热、熔化并和加入的其他物料进行各种物理化学反应。粗铜及炉渣定期从吹炼炉内排放,粗铜排放至回转式阳极炉,炉渣直接进行水淬返回熔炼炉。吹炼烟气经余热锅炉冷却、电收尘器除尘净化后送制酸系统生产硫酸。双顶吹铜冶炼工艺流程示意如图1。

图1 双顶吹工艺流程示意

2 双顶吹炼铜工艺操作

该铜冶炼项目在试生产实践过程中,围绕提高设备开动率、降低能耗等方面对双顶吹炼铜工艺操作及控制参数进行了不断的优化、完善,取得了较好的效果。

2.1 顶吹炉熔炼工艺操作

顶吹熔炼通过控制铜锍品位、炉渣渣型和过程温度来控制熔炼过程,而这些参数又是通过稳定控制入炉的物料量来实现的,因此物料量和物料成份对这几个参数的控制都至关重要。由于强氧化熔池熔炼过程是一个通过将精矿中硫化物氧化来提高铜锍品位的过程,是一个放热过程,因此,铜锍品位的控制、渣型控制和过程温度控制是密不可分的。

1)渣型控制。炉渣渣型控制的目的在于将炉渣控制在熔点最低、黏性最小和流动性最好的成分范围内,尽可能降低熔炼温度,减少炉渣对炉体耐火材料的侵蚀,提高冶金炉寿命,降低熔炼燃料成本，保证有价金属在炉渣中的澄清分离,降低炉渣中的有价金属含量,提高熔炼回收率。顶吹熔炼炉磁性约在6%～9%,Fe/SiO2约在1.3～1.6,产出的铜锍含铜50%～65%。

2)过程温度控制。熔炼过程温度和处理的物料成分、熔炼产物的成分相关。保持熔炼过程温度需要的热量部分来源于物料自身反应放出的热量,其余部分由喷枪或加料系统加入的燃料来补充。在生产过程中,实时监控熔炼过程的熔体温度,及时通过喷枪或加料系统加入的燃料调整熔炼温度，使熔池温差控制在±5℃以内。

3)铜锍品位控制。铜锍品位是通过控制物料的氧化程度来控制的,即根据物料成分和工艺要求,依据冶金原理计算,确定对应工艺条件下的产出目标品位铜锍时需要的理论精矿氧气消耗量,再根据检测到的实际铜锍品位和目标铜锍品位的差异,调整实际的精矿氧单耗、熔炼强度,最终使实际的铜锍品位接近目标铜锍品位。云锡顶吹熔炼炉生产的铜锍品位在50%～60%。

2.2 顶吹吹炼炉工艺操作

顶吹吹炼,通过控制炉渣渣型和过程温度来控制吹炼过程,吹炼过程是一个硫化物氧化过程，分为造渣期和造铜期。

1)渣型控制。渣铁硅比是通过控制石英石熔剂的加入量来控制的,其加入量和产出的粗铜品位与原料中的SiO2含量有关,顶吹吹炼在造渣期间,调整Fe/SiO2,提高粗铜转化率,降低Fe3O4含量,缩短造铜期的时间在1 h以内。

2)过程温度控制。通过样杆取样判断温度或排渣、排铜时测温仪的测量,当操作温度高于目标温度，或熔体流动性较好时,就适当减少补充燃料量或增加精炼渣来降低吹炼温度,当操作温度低于目标温度时,则适当增加补充燃料来使吹炼温度达到目标温度,粗铜排放温度控制在1 250～1 300℃,吹炼渣排放温度控制在1 280～1 350℃。

3)粗铜含铜量的控制。粗铜含铜量是通过控制铜锍的氧化程度来控制的,即根据铜锍成分和工艺要求,依据冶金原理计算,确定对应工艺条件下的产出目标含铜量粗铜时需要的理论氧气消耗量，实际的生产过程中,由于吹炼炉的烟气是独立的,不受其他炉子烟气的影响,在造渣期和造铜期通过在线分析仪SO2浓度判断吹炼强度,使吹炼工艺平稳进行。每炉期的终点同样通过在线分析仪SO2浓度判断,可确保粗铜含S＜0.5%。

3 试生产取得的效果

3.1 顶吹熔炼指标

顶吹熔炼经过试生产调试,处理量基本上达到了设计值,调试期间铜直收率达到95%以上,渣率37%～67%,渣含铜0.71%～1.75%,其他各项指标趋于平稳。

3.2 顶吹吹炼指标

顶吹吹炼在试生产期间,同样考察了铜直收率、渣率、渣含铜等指标。铜直收率78%～88%,渣率31%～42%,渣含铜较高,导致铜直收率偏低,其他指标趋于平稳,基本在设计范围内。

4 结束语

云锡铜冶炼项目在短期内,通过试生产实践及存在的问题,进行了针对性的解决，各项指标基本上达到预期效果,双顶吹铜冶炼工艺流程取得决定性成功。该项目采用的技术和工艺在同行业中具有典型的代表性,从投资、环保、生产规模看,从云锡现有生产实践及生产经验看,双顶吹炼铜工艺更具有先进性、适应性、自动化程度高、操作人员少、投资合理、能源消耗低、主金属回收率高、有价金属有效回收、效益好,职业卫生达标、安全生产有保障、环保领先等优点。通过不断的改进和完善双顶吹铜冶炼技术,使其更适合云锡铜冶炼的发展。

[1]顾鹤林,宋兴诚,兰旭.云锡顶吹一步炼铅工艺技术及试生产实践[C]//全国第二届熔池熔炼技术及装备专题研讨会论文集.西安：中国有色金属学会重有色金属冶金学术委员会,2011:238.

[2]许并社,李明照.铜冶炼工艺[M].北京:化学工业出版社,2010.

[3]朱祖泽,贺家齐.现代铜冶金学[M].北京:科学出版社,2003.

Application of Double Top-blown Copper Smelting Process in Yunxi Project

LAN Xu,CAI Bing
(Yunnan Tin Co.,Ltd.,Gejiu,Yunnan 661000,China)

In combination with production practice,this paper introduces the condition of top-blown copper smelting andconverting process system in Yunxi project,and elaborates its production operation.It is indicated from practice that this double topblown copper smelting process in Yunxi project is of compact production process,stable operation,high production efficiency,lowinvestment and good environment protection condition.In addition,this paper also has a brief introduction on the effect during test run of top-blown copper smelting process in Yunxi project.

top-blown smelting;top-blown converting;process;operation

TF803.11

B

1004-4345(2014)03-0021-03

2014-03-10

兰旭(1957—),男，正高级工程师,主要从事企业有色金属技术及管理工作。