氧气侧吹炉处理铜浮渣的生产实践

张 立， 王媛媛， 李小兵， 卢国才， 王庆军

(济源市万洋冶炼集团有限公司， 河南 济源 454691)



氧气侧吹炉处理铜浮渣的生产实践

张 立， 王媛媛， 李小兵， 卢国才， 王庆军

(济源市万洋冶炼集团有限公司， 河南 济源 454691)

介绍了氧气侧吹炉处理铜浮渣的生产实践。实践表明，该方法生产效率高，环保效果好，运行稳定，为铜浮渣的处理提供了一种新的技术方式。

铜浮渣； 氧气侧吹炉； 熔池熔炼； 冰铜

0 前言

铜浮渣是粗铅火法精炼熔析除铜的产物，其主要成分是铅和铜，一般含铜10%～15%、铅70%左右，此外还含有Zn、Sn、As、Sb、Co、Ni、Ag、Au及其他元素。目前铜浮渣处理工艺有反射炉法、鼓风炉法、转炉法、电炉法、酸浸法、氨浸法等。其中，反射炉法劳动条件差、热效率低及炉衬腐蚀快、检修频繁，已被国家列为限期淘汰工艺；鼓风炉法处理铜浮渣，铜锍中铅品位高，铜品位低，Cu/Pb较低，铅和铜的回收率低，大量的铜留在粗铅中，大量的铅进入铜锍，造成铜、砷和贵金属在过程中循环；转炉处理铜浮渣存在燃料耗量较大，生产成本较高的问题；电炉法电耗较大，达340～380 kWh/t，运行费用高；酸浸法、氨浸法，适合处理含铜高的铜浮渣，但对于含铜低的铜浮渣不经济，而且湿法产生的污水、废气处理较为复杂。

济源市万洋冶炼(集团)有限公司铅冶炼系统电铅产能为25万t，年产铜浮渣3万t左右。公司技术改造前铜浮渣采用苏打- 铁屑法在反射炉内处理，将铅分离出来，然后渣和低品位冰铜再入冰铜炉熔炼，使冰铜富集达到出售要求。由于该工艺环保较差，效率低，公司在2013年进行了技术改造，采用氧气侧吹炉处理铜浮渣。经过不断试验和改进，铅铜分离较好，熔炼效率高，环保状况得到改善，达到了预期目标，目前生产稳定，指标良好。

1 氧气侧吹炉处理铜浮渣工艺概况

1.1 侧吹炉工艺的选择

万洋公司按照工艺先进、环保达标、熔炼高效、自动化程度高，投资成本低、节能降耗的原则，对氧气侧吹炉处理铜浮渣进行了分析论证。

最近几年，国内氧气侧吹熔炼技术发展较快，其主要用在高铅渣还原熔炼和铜精矿的造锍熔炼。高铅渣中的铅以氧化铅的形式存在，高铅渣在氧气侧吹炉内还原30min，渣含铅即可降至2%以下，熔炼效率很高。铜浮渣中铅大部分也以PbO的形式存在，因此高铅渣侧吹熔炼为铜浮渣侧吹熔炼降低渣含铅、提高铅回收率提供了依据。冰铜以硫化物为主，它是熔炼过程中产生的重金属硫化物的共熔体，以Cu2S、FeS为主，溶解少量其他金属硫化物(PbS、ZnS等)、氧化铁(FeO、Fe2O3等)、贵金属(Au、Ag等)。侧吹炉在铜精矿的造锍熔炼生产中应用成熟，侧吹熔炼过程的传质和传热条件好，搅拌强度大，生产效率高。

万洋公司已有两台氧气侧吹炉用于高铅渣的还原熔炼，投产以来，运行稳定，指标良好，炉前工人具备熟练的操作技能，为工艺探索试验提供了很好的条件。氧气侧吹炉占地很小，炉子铜水套寿命长，控制系统自动化程度高。因此，公司决定选择氧气侧吹炉对铜浮渣的处理进行技术改造。

1.2 侧吹炉炉型结构

氧气侧吹炉从下到上可分为四个区域：炉缸区、熔池区、鼓泡区和再燃烧区。

炉缸区：炉缸外壳是一矩形的钢质焊接容器(槽形)，炉缸钢外壳内底部和墙壁砌有耐高温镁铬砖。在熔池的一端，为了将熔体从炉内有计划地放出，设有从炉内正常放渣的放渣口和冰铜口，在炉缸下部，还设有安全口(底铅口)，用于停炉时将底铅放出。在炉的一侧设有放铅的虹吸装置,调整铅流口的高度可控制炉缸中铅层的高度。

熔池区：熔池区是用来实现冶金过程的区域，向炉渣熔体鼓风送入富氧空气，进行燃料燃烧对熔体的加热和熔炼反应，生成炉渣、冰铜和粗铅。为了减少炉料颗粒和熔体液滴被气流机械带出，炉身做成向上扩展的形式(2、3层水套向外倾斜)。

鼓泡区：从熔池区的静止渣面到二次风口的下面称为鼓泡区。在一次富氧空气作用下，气体使熔渣熔池强烈翻滚、搅动、喷溅，在此区域完成熔炼过程，同时熔渣在翻滚、喷溅的过程中，可被二次燃烧的高温气体加热，从而提高了热利用率。

再燃烧区：在炉子侧墙第三排水套上安装有向下倾斜的再燃烧风嘴，以提供空气或富氧空气鼓风，其目的是燃烧炉气中CO，并将燃烧产生的热部分返回熔池。

1.3 熔炼过程

将铜浮渣、纯碱、铁屑和硫铁矿按照一定比例进行配料，均匀不间断地投料(10～15 t/h)，同时从富氧熔池熔炼侧吹炉下料口下煤(1～2 t/h)，从一次风口鼓入富氧空气(氧浓度45%～65%)，控制熔炼反应气氛。配入纯碱是为了降低炉渣和锍的熔点；加入铁屑的作用是将硫化铅置换成金属铅，降低冰铜含铅；加入硫铁矿，为了补充造冰铜所需的硫。

铜浮渣中的铅经过熔炼形成粗铅，通过虹吸道虹吸排出，粗铅进入电解系统；铜以冰铜形式通过冰铜口排出，含铜35%～45%、含铅3～6%，这部分冰铜销售。含有少量铅的渣通过渣口排出，同时产生高温烟气。氧气侧吹炉处理铜浮渣工艺流程如图1所示。

图1 氧气侧吹炉处理铜浮渣工艺流程图

处理铜浮渣过程中产生的高温烟气，通过表面冷却器降温进入脉冲收尘器收尘，收尘烟气经气动乳化脱硫后达标排放，排放烟气SO2浓度小于200 mg/m3。收尘烟灰返回配料系统。

每个熔炼周期150～180 min，熔炼周期内虹吸道保持通畅，根据入炉配料的含铅量自由排出粗铅。炉内冰铜和熔渣单独间断排放。

2 生产期间出现的问题及技术改造

侧吹炉处理铜浮渣为新技术，自2013年12月试验开炉以来，生产中出现了很多问题，先后改造了13次，问题得以解决，确保了生产的顺利进行。工艺装备的改造主要有以下几个方面：

(1)烟气管道改造：氧气侧吹炉出口烟气经表面冷却器降温进入脉冲收尘器，试验阶段未上余热锅炉，熔炼厂房内部的烟气管道由内衬耐火炉砖、外衬钢板组成，生产中内衬耐火砖寿命较短，外衬钢板变形严重，同时平管道内结渣严重，清理频繁。改造采用原公司淘汰的鼓风炉水套做烟道，取消平管道，改为人字形管道，实践中运行较好，未出现管道变形的问题，管道结渣现象明显改善。

(2)冰铜口改造：生产运行初期，冰铜带铅严重，铸锭机模中有大量的粗铅，铅与冰铜分离不好，在改变渣型、调整配料后仍未能有效解决后，对冰铜口的高度位置进行了调整，调整以后，冰铜带铅问题得到了解决，含铅量控制在3%～6%，达到了预期目标。

(3)收尘器改造：试验阶段选用一台收尘器，既做熔炼烟气收尘又做卫生收尘，通过管道阀门调节现场卫生收尘风量，运行情况非常不理想，放铅、放渣、放冰铜阀门开大时，对炉内的负压影响较大，炉体出口有冒烟现象。改造后，增加一台脉冲卫生收尘器，现场环境得到改善。

(4)后期改造：目前虽然生产稳定，指标良好，较反射炉处理工艺有明显改善，但后期仍需做部分改造。首先需增加一台余热锅炉，以替代现有的水套加表面冷却器的降温方式，既能回收余热，又能因直升烟道高度的增加而降低烟尘率，同时彻底解决烟道结渣堵塞现象；其次增加电热前床，目前侧吹炉的渣含铅可降至3%以下，但渣含铜在6%左右，这部分渣需进入冰铜炉处理，后期改造增加前床降低渣含铜，取消冰铜炉的二次熔炼过程。

3 主要技术指标

氧气侧吹炉工艺的主要技术指标如表1所示。

表1主要技术指标

项目单位参数侧吹炉面积m26侧吹炉风口总数个9下料方式连续下料量t/h10～15入炉料含铜%9～15富氧浓度%45～65冰铜、渣排放方式单独、间断冰铜含铜%35～45冰铜含铅%3～6侧吹炉渣含铅%≤3侧吹炉渣率%8～12煤率%10～15烟尘率%4～6使用风口数个3～5熔炼周期min150～180尾气脱硫方式气动乳化脱硫尾气含硫量mg/m3≤200

4 氧气侧吹炉的工艺优势

氧气侧吹炉处理铜浮渣工艺与改造前的反射炉工艺相比，具有以下技术优势：

(1)环境得以改善。反射炉现场环境差，烟气逸出点较多，采用富氧侧吹工艺，生产操作环境改善。

(2)侧吹炉为富氧熔池熔炼技术，熔炼效率高，改造后1台6 m2侧吹炉的处理量超过了原3台反射炉(1台13 m2和2台6 m2)的处理量。

(3)自动化程度提高，侧吹炉工艺采用DCS自动化控制，工人劳动强度明显减小，指标易于控制。

(4)冰铜品质提高，反射炉所产冰铜含铜30%～40%，含铅高达16%～20%，这部分冰铜需再入冰铜炉进行铜的富集和铅的分离。采用侧吹炉处理铜浮渣，冰铜品位35%～45%，含铅3%～6%，省去了再次进入冰铜炉二次处理的费用。

(5)侧吹炉处理工艺采用单一的煤作为燃料，同时通入富氧进行熔炼，效率提高，处理成本降低。

5 结语

河南济源市万洋冶炼(集团)有限公司氧气侧吹炉处理铜浮渣工艺投产运行以来，针对生产中遇到的问题做了大量的改造工作，探索出了侧吹炉熔炼的技术参数，取得了较好的技术指标和经济指标。实践表明，其是一种高效、节能、环保的现代冶炼方法，为替代反射炉提供了一种新的熔炼工艺，在铜浮渣冶炼领域将具有推广前景。

[1] 铅锌冶金学编委会. 铅锌冶金学[M].北京：科学出版社，2003.

[2] 朱祖泽，贺家齐. 现代铜冶金学[M]. 北京：科学出版社，2003.

Production practice of copper dross treatment with oxygen side-blowing furnace

ZHANG Li, WANG Yuan-yuan, LI Xiao-bing, LU Guo-cai, WANG Qing-jun

This paper introduces the production practice of copper dross treatment with oxygen side-blowing furnace. According to the production practice, this method is high in production efficiency with good environmental performance and stable operation, which provides a new way to treat copper dross.

copper dross; oxygen side-blowing furnace; bath smelting; copper matte

张 立(1983—)，男，河南项城人，济源市万洋冶炼集团有限公司科技处处长，负责生产工艺工作。

2015-04-23

TF812； TF811

B

1672-6103(2016)03-0013-03