密闭鼓风炉富氧熔炼

吴建军

(新疆众鑫矿业股份有限责任公司 哈密 839000)

1 前言

新疆哈密地区发现中大型铜镍矿，镍、铜金属储量丰富，围绕矿床周边已建起多家选矿厂。新疆有色首先在哈密骆驼圈子建立众鑫矿业镍冶炼厂，随后建立起和鑫采矿、选矿公司。集团公司紧接着整合亚克斯采、选厂，收购周边选厂的镍精矿产品，为集团公司的发展壮大奠定物质基础。

众鑫冶炼厂选择的生产工艺是密闭鼓风炉熔炼—卧式转炉吹炼，产品为水淬金属化高冰镍。众鑫冶炼厂于2007年5月投产，当年投产即打通生产工艺，产出合格产品。当时鼓风炉是空气熔炼。空气熔炼造成鼓风炉床能率低下，前、本床温度低。金属产品产量偏低。随着周边选厂的增加和扩产，镍精矿产品供应量大于众鑫熔炼要求。在这种情况下公司决定上富氧项目，提高鼓风炉床能率。2010年下半年进行密闭鼓风炉富氧熔炼试验，经过2011～2012年富氧熔炼技术、经验的探索、总结，目前鼓风炉富氧熔炼已经方法已经成熟。熔炼选择的鼓渣型为高硅渣。因为前期空气熔炼就是高硅渣，选择这种渣型的目的，就是尽量降低渣含金属，提高金属回收率。鼓渣含金属率与鼓风炉选择的渣型非常重要，同时与炉温和投入原料的成分也有很大的关系。

2 生产原料

2.1 生产原料

生产所购的金属原料，目前主要由5家选厂供应。分别是和鑫、详论、东伟、亚克斯和镜儿泉。这5家选厂的精矿分析如下。表1为2012年化验平均值。

2.2 生产原料的分析

表1 精矿成分一览表

2.3 原料的物理特性

这五家精矿，都是细粉状矿，色泽灰、黑。其中四家含水分一般都在13%～14.5%之间，只有详论精矿最湿，含水分24.7%。

2.4 精矿配料和调配后的精矿成分

工艺依据质检部的各家精矿化验单数据，进行分析、对比。根据众鑫鼓风炉的特性进行配料，把易熔和难熔精矿以一定比例，进行混合，调配处适合众鑫矿业鼓风炉的混合精矿。表2为混合后精矿化验结果。

表2 混合后精矿化验结果表

从表2中可以看出，调配后的精矿硫金比2.62左右，硫金比较高，属于易熔精矿。易熔精矿相应熔点较低，熔化速度快，有利于提高鼓风炉床能率。低熔点精矿通过控制鼓风炉的氧化-还原气氛，有利于控制低锍品位。

3 生产现状调查

3.1 生产现状

3.1.1 本床

空气熔炼，本床焦点区温度由选择的渣型决定，和焦炭的质量也有很大的关系。本厂所用的焦炭勉强达到冶金3级焦，所以焦点区温度偏低。咽喉流出的熔体发黏，鼓风炉风口黑，深。从咽喉流出熔体红亮，经测量，咽喉熔体温度1100～1200℃，导致鼓风炉床能率大约28t/m2d左右。

3.1.2 咽喉溜

咽喉溜是连接本床和前床的溜槽。物料在本床熔化后，沿咽喉溜槽流到前床进行澄清分离。空气熔炼时，床能率低，流出的熔体量小。咽喉溜宽度窄，约120mm，熔体高度约20mm。

3.1.3 前床

前床是熔体澄清分离的场所，是一个大熔池，众鑫前床容积约27m3。熔体从一端流入，从另一端流出。前床没有热量补充，所以熔体在前床是一个缓慢散热过程。熔体温度低，影响熔体澄清,分离，所以渣含金属偏高，直接影响冶炼金属回收率。

3.1.4 渣口

渣口温度在950～1050℃，渣口熔体流动不畅，鼓渣黏。取样分析结果，渣含金属高，Ni（0.17-0.23）+Cu（0.06-0.09）≈0.27%。渣含金属超标0.01各百分点，公司要求鼓渣含金属低于0.26%。

4 空气熔炼渣型

众鑫矿业冶炼车间是2007年5月开炉投产，因众鑫没有特富矿块，冶金原料主要是粉状的精矿，块率低。众鑫必定氧化气氛浓，还原气氛差，不适合高铁渣，众鑫熔炼渣型选择高硅渣来熔炼。经过几年的使用，效果良好，是成熟渣型。所以富氧熔炼伊始鼓风炉渣型不变。

富氧熔炼前期鼓风炉渣型很好，渣含金属(0.27%)。

表3

依据此渣型，进行配料。

空气熔炼时，因鼓风炉快率低，料层透气性不好。焦炭理化指标差，焦粉多，发热量低。所以熔体温度低，鼓渣黏，鼓风炉所选渣型较好，渣含金属略高。

5 富氧熔炼

东疆镍金属储量丰富，周边选厂不断在扩产，精矿产量年年递增。众鑫相应也需提高产能，所以上富氧项目，来提高鼓风炉床能率。

5.1 富氧浓度测试

我厂借鉴喀拉通克铜镍矿富氧熔炼经验，喀矿混合氧浓27%～29%之间。众鑫测试了25%、27%、30%、33%等混合氧浓情况下，鼓风炉熔炼的炉况。随着混合氧浓的增加，鼓风炉床能率不断提高，风口明显好转，红亮个数逐步增加。咽喉流量逐步增大，咽喉熔体温度也提高了。到33%以后，因鼓风炉水套部分水管流水不畅，导致鼓风炉端水套烧漏，造成生产事故。因此众鑫熔炼最后熔炼混合氧浓确定在32%～33%。

5.2 焦炭过筛

焦炭的质量对熔炼炉床能率的影响也很大，高质量的焦炭能迅速提高炉温，稳定鼓风炉焦点区。焦炭同时也是冶炼行业的一个非常大的成本项。一级、二级冶金焦被其他大炼钢厂和冶金行业垄断，不易购买。同时兼顾冶金成本，众鑫只能买三级以下焦炭。因此车间对焦炭进行过筛，提高焦炭快率，减少焦粉入炉来改善熔炼炉炉况。

5.3 调整渣型

鼓风炉原选渣型硅铁比0.95∶1，硅钙比5∶1。我们依据众鑫原料的特点，调配精矿，设计新的渣型。新渣型硅铁比0.9∶1～1.05，硅钙比6～6.5∶1。

表4

6 实施

试验从2011年初开始到2011年6月结束，历时6个月。

7 试验总结

7.1 鼓渣含金属的变化

经过反复的试验比较，总结得出硅铁比1∶0.9，硅钙比5.5～6∶1时。鼓风炉渣型最好，渣含金属平均值最低。试验结果具体数据见表5。

表5

7.2 炉温得到相应提升

富氧熔炼，富氧空气（含氧32%）送入鼓风炉以后，焦点区温度升高，同时焦点区拉长，鼓风炉本床温度明显提高，咽喉流出的熔体色泽红里透白，耀眼，测量温度在1200～1280C。。本床内物料熔化速度明显加快，咽喉熔体流量增大，鼓风炉床能率得到大幅提高，比空气熔炼提高了40%。床能率达到49t/m2d左右。

在使用新渣型后，渣熔点提高了，鼓风炉本床温度得到相应提高。咽喉熔体温度上升约100℃。前床、渣口温度也都提高了，鼓渣黏度减小，渣含金属大幅降低，金属回收率得到有效提高。

9 结论

试验结束后，从2011年元月至2012年停炉，我们一直采用富氧熔炼。经过一年的使用，熔炼炉床能率月平均在48t/m2d，鼓渣含金属一直保持较低的品位。经事实证明，众鑫富氧熔炼是成功的。熔炼炉炉温得到相应提升，渣含金属得到有效降低，金属回收率得到有效提高。