倾动炉杂铜冶炼新型选渣熔剂的开发与研究

2014-10-29 03:05徐革雄

铜业工程 2014年4期

徐革雄

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424)

1 引言

随着杂铜原料市场不断变化，杂铜原料含铜品位越来越低，杂质含量不断升高，对再生铜冶炼而言，寻找一种脱杂效率高、造渣时间短、对炉内耐火砖损耗小的造渣技术迫在眉睫。贵冶倾动炉车间技术人员通过2年的努力，不断通过理论研究、实践摸索，创新了倾动炉冶炼造渣技术[1]。

2 新型选渣熔剂开发

由于杂铜原料品质不断下降，原有造渣熔剂无法满足杂铜冶炼发展需要。技术人员经过不断摸索发现铜熔剂非常适合杂铜冶炼，铜熔剂是一种由多种化学物质组合而成的混合物质，它主要是由氧化钙、氧化钠、氯、氟、二氧化硅、三氧化二铝及其它微量物质组成，各种物质具体含量如表1所示。

表1 铜熔剂化学组成成分

从理论研究可知:CaO能有效脱除锑，但是CaO是高熔点物质，如果含量过高会造成造渣温度高;Na2O能有效脱除砷，而且Na2O渣流动性较好，但是Na2O市场价格较高，用量过大会增加冶炼成本;Cl、F利于杂质形成氯化物、氟化物，通过烟气脱除低熔点杂质氯化物、氟化物，从而提高杂质的脱除效率;SiO2利于所有杂质的脱除，它是杂铜冶炼过程中运用的主要造渣物质;Al2O3的存在利于多元渣的形成，多元渣熔点低，能够有效降低氧化造渣温度。

通过以上分析研究，不断完善铜熔剂的开发应用，使得倾动炉处理高砷、高锑、高锡等低品位杂铜的效果非常好，倾动炉处理低品位杂铜的脱杂能力、造渣效率得到提高。

3 选渣熔剂配比的研究及应用

由于石英脱除砷、锑效果不是很好，无法处理高砷、高锑杂铜原料，但是石英[2]可以与大部分杂质进行造渣反应。石灰的加入可以调整渣性，提高砷、锑的脱除效率，而且可以改变倾动炉炉渣渣型。

(1)由理论研究发现二元和三元系统的低熔点化合物如表2所示。

表2 二元和三元系低熔点化合物表

基于以上理论，技术人员设法精确控制造渣熔剂加入量，改变杂铜冶炼渣型，降低杂铜冶炼温度、提高脱杂效率。

(2)通过实践摸索发现使用石英、石灰的同时搭配使用少量的铜熔剂，可以补充造渣熔剂中Na2O的含量，提高砷、锑、锡等杂质的脱除效率[3]，同时铜熔剂中含有Cl、F可以使部分杂质元素形成低熔点氟化物、氯化物进入烟气，从而提高这些杂质的脱除效率，同时避免生产材料成本的升高。

但是由于铜熔剂中Cl、F、Na等元素含量较高，倾动炉炉衬是镁铬耐火砖，该类型耐火砖最大的弱点是:渣型中含Cl、F等元素高时，耐火砖的化学侵蚀速度会加快;Na活性较高，在高温环境下会置换出耐火砖中的Cr，破坏耐火砖的化学成份，导致耐火砖的机械强度下降，所以在实际冶炼操作过程中不能一味提高铜熔剂的配入量，追求杂质的脱除效率。

(3)从以上两个角度出发，技术人员从杂铜冶炼产品质量要求、炉况维护两个方面综合考虑各种杂铜冶炼熔剂配入量的控制。首先，结合理论知识编写造渣熔剂配入量计算公式，然后通过倾动炉杂铜冶炼实践对公式进行修正。经过不断地努力，终于完善倾动炉杂铜冶炼中石英、石灰、铜熔剂的配入量计算公式，如下:

A为入炉物料混合品位;Q为炉内铜量。

经过一段时间的实践检验，倾动炉对原料的适应能力得到拓宽，而且倾动炉耐火材料的维护水平得到进步。倾动炉杂铜冶炼过程可以精确控制石英、石灰的控制量，但是由于技术水平有限，暂时只能模糊控制铜熔剂配入量，一般控制在0.6t/炉以内(倾动炉单炉总装入量为350t)。

4 选渣熔剂加入方式的改进

为了进一步巩固提高倾动炉造渣脱杂效果，技术人员结合倾动炉加料作业特点，通过生产实践摸索，不断优化改进石英、石灰、铜熔剂的加入方式，如石英伴随入炉物料均匀加入;石灰根据铜熔剂加入量[4]进行配比，放在加料作业的前半段均匀加入;焦碳放在加料前期加入炉内，加入量根据物料含砷量的高低进行控制;生铁放在氧化后期均匀加入炉内;铜熔剂的加入时伴随低品位、高砷、高锑杂铜同时加入炉内，最大限度分散在每斗物料中加入炉内，让熔剂与杂质接触的面积增大、机会增大，从而大幅度提高[5]铜熔剂的使用效率，避免铜熔剂与炉衬接触，将铜熔剂对炉衬的影响降到最低。通过对铜熔剂加入时间、方式的研究及应用，铜熔剂脱除杂质的能力得到进一步提高，倾动炉产出的阳极铜化学品位稳步提高。

5 杂铜冶炼富氧技术应用

为了进一步提高杂铜冶炼效率，技术人员结合富氧冶炼技术对倾动炉氧化还原阀组进行技术改造，使得倾动炉在氧化造渣过程可以进行富氧冶炼，氧化杂用风中的含氧量控制在23% ～35%之间，从而实现倾动炉杂铜冶炼富氧操作，经过不断优化富氧冶炼参数的控制方式，杂铜富氧冶炼技术在倾动炉上应用成功。倾动炉在处理杂铜过程中，氧化造渣作业时间缩短25%，提高了倾动炉杂铜冶炼能力[6]。