浅谈某铜冶炼厂技改过程中的冶炼工艺选择与创新

廖爱民（沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳110003）

浅谈某铜冶炼厂技改过程中的冶炼工艺选择与创新

廖爱民（沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳110003）

针对某铜冶炼厂的生产规模及现状，选择最适合企业的生产工艺，并吸纳目前国内外铜冶炼工艺的优点，设计过程中进行创新，以达到节能减排及充分利用资源的目的，为企业创造良好的经济效益和社会效益。

技术改造；工艺选择与创新；节能减排；资源利用最大化

1 前言

某铜冶炼厂原生产工艺系统采用富氧鼓风炉炼铜、半连续吹炼工艺生产粗铜，冶炼烟气经电收尘、湿法净化后转化吸收制酸。粗铜产能为15000t/a，硫酸产能为62000t/a。

由于鼓风炉炼铜工艺属于国家重点淘汰的工艺设备。该工艺生产粗铜能耗高、SO2浓度低，导致企业在发展过程中陷入困境：①落后的生产工艺面临淘汰；②设备能耗高，面临更新换代；③环境的承载能力越来越弱。另外，企业位于某水库上游，如不进行技术改造，不仅直接影响下游两千余万人的饮水问题，而且企业将面临停产关闭的危险。因此，环境保护至关重要，企业的技术改造势在必行。

某铜冶炼厂于2011年6月进行技改，经过几年的生产实践，各项生产指标先进，生产规模已扩至年产粗铜30000t，硫酸124000t。

2 炼铜工艺

2.1 工艺选择的难点

2011年，国家出台明令淘汰密闭鼓风炉炼铜工艺及设备的政策，需采用先进的熔池熔炼技术。规模在年产3～10万t粗铜的鼓风炉炼铜企业都要面临技术改造，对于规模较小的冶炼企业，技术改造的难点就是工艺流程的选择。从目前炼铜工艺来看，双闪、奥斯麦特、艾萨等工艺冶炼规模都在10万t以上，而且冶炼炉渣的处理也是问题。如选择渣选矿，需要很大的场地进行渣缓冷，对于改造企业很难有这么大的缓冷场地；再者就是渣选一次性投资较大，选完的渣精矿由于含硫较低，很难返回熔炼系统进行熔炼，且会增加一定的冶炼成本。

根据某铜冶炼厂生产规模的特点，只有另辟蹊径，对工艺设计进行创新，才能为企业谋求一条可持续发展的道路。

2.2 工艺设计创新

某铜冶炼厂技术改造的特点：①要利用现有的场地和配套设施；②生产规模小。目前国内外的工艺及设备均达不到技术改造的目的。因此，经过与国内铜冶炼专家共同研究，博取众铜冶炼工艺之长，共同开发了炉外分离-卧式熔池熔炼技术。

炉外分离-卧式熔炼炉是熔池熔炼炉的一种，炉内衬耐火砖，炉体可根据需要转动，炉子底部设置氧枪，将氧气和保护空气鼓入铜锍层，使熔池形成剧烈搅拌，炉料在熔池中完成造铜锍和造渣熔炼过程，反应产出的铜锍和渣进行炉外分离。

炉外分离就是在卧式熔炼炉的出料端设置溜槽，铜锍及渣经溜槽进入电热前床进行铜锍与渣分离，分离后铜锍经溜槽进入连吹炉中，渣经水淬后外售。

电热前床的加热方式也进行了改进，采用特殊的加热装置，可以将弃渣含铜降至0.5%以下甚至更低。

2.3 工艺比较

炉外分离卧式熔炼炉与其他炼铜工艺主要技术指标比较如表1所示。

2.4 创新工艺的优点

表1 铜熔炼工艺比较

炉外分离-卧式熔炼炉工艺主要有以下优点：

（1）处理规模灵活

目前的炼铜工艺处理规模都在10万t/a以上，对于规模较小的企业不太适合，而卧式熔炼工艺处理规模在1～20万t/ a，不仅适合规模较大的企业，同时也能够满足规模较小企业的要求。

（2）原料适应性强，不需要制粒或深度干燥等特殊处理。

（3）炉体无水套，热损失少，热效率高，反应过程完全自热熔炼，节能低碳。

（4）实现铜锍炉外分离，熔炼炉尺寸小，弃渣含铜低，不用进行渣选矿，节省投资及占地。

（5）从熔炼到吹炼用溜槽进行熔体的转运，充分利用了热能，克服了其它工艺中铜锍转运过程SO2排放带来低空污染的缺点，实现了铜的绿色冶炼。

（6）高氧浓、烟尘率低，烟气二氧化硫浓度高、制酸条件好，有利于环境保护。

（7）氧从炉底送入，造渣氧势低，Fe3O4生成量少，可采用高铁硅比（1.6～2.0），渣量少。

（8）操作简单，更容易控制，而且氧枪设置在底部，处于低温区，寿命较长，不需频繁换枪，生产效率高。

（9）操作安全性高。顶吹或是侧吹炉，富氧空气直接接触渣层，容易形成泡沫渣，而卧式熔炼炉氧枪设在底部，先与铜锍层接触，渣层稳定，不易形成泡沫渣。

（10）铜回收率高，而且捕集金、银等稀贵金属效果很好，有价金属综合回收率高。

2.5 工艺流程图

某铜冶炼厂技术改造工艺流程图详见图1。

图1 炉外分离-卧式熔炼炉工艺流程图

2.6 设计指标及生产运行数据

针对某铜冶炼厂的原料情况，采用炉外分离卧式熔炼炉工艺的设计操作指标及中试生产实践中收集的数据如表2～3所示。

表2 设计操作指标

表3 中试生产数据

从以表2～3中可以看出，设计指标与中试生产数据基本吻合，达到设计要求。

3 节能减排

某铜冶炼厂积极响应国家号召，进行技术改造的目的就是要节能减排，实现企业的创本增效。改造后，企业的冶炼能耗从662kgce/t粗Cu降至209kgce/t粗Cu；二氧化硫排放浓度从733mg/m3降至192mg/m3；厂区污水实现了零排放。

4 资源利用最大化

我国的铜资源还是很有限的，如何充分利用资源是各大企业值得研究的问题。某铜冶炼厂技术改造的重点之一也是研究如何实现资源的合理化、最大化利用。卧式熔炼炉能够很好的捕集金、银等稀贵金属，提高资源的综合利用率。电热前床特殊加热装置的设计，能够将弃渣含铜降至0.5%甚至更低。因此，炉外分离-卧式熔炼工艺能更进一步充分回收弃渣中的有价金属，为企业创造效益。

5 结语

2006年6月30号，国家发改委发布了《铜冶炼行业准入条件》，单系统铜熔炼能力在10万t/a及以上，要求采用先进的闪速熔炼、顶吹熔炼、诺兰达熔炼以及具有自主知识产权的白银炉熔炼、合成炉熔炼、底吹炉熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标、资源综合利用效果好的富氧熔池熔炼或者富氧漂浮熔炼工艺。

现有很多中小企业其实达不到这个条件：①产能很多达不到铜熔炼10万t/a的要求。要想扩产，把产能提高3万～5万t，没有8～10年的积累是不行的。②准入条件要求采用的工艺都适合10万t/a及以上规模。③现有小规模炼铜企业的厂区都比较老，占地面积受限，如采用渣选工艺，投资和厂地都是很实际的问题。因此，采用炉外分离-卧式熔炼工艺，企业在不需要更换炉子的情况下可以灵活调整生产规模，既能满足前期产能低的要求，又符合国家节能、环保的政策，这将为中小型企业的技术升级改造提供一定的指导作用。

[1]李春堂.铜冶炼行业准入条件.中国铜业，2006（9）.

[2]铜冶炼行业准入条件.国家发改委，2006，6.

[3]蒋继穆.中国有色建设.2009（01）.

[4]王 平，等.一种贫化铜镍精矿熔炼渣的贫化电炉.实用新型专利，授权公告号：CN201697459U.

[5]刘英杰，逯明强.炉外分离熔池炼铜工艺设计论证及中试结果有色矿冶.2013，12，29（6）.

TF811

A

2095-2066（2016）32-0089-02

2016-11-1

廖爱民（1983-），男，冶金工程师，毕业于江西理工大学，主要从事有色冶金设计与研究工作。