富氧底吹熔炼生产实践及底吹炉设计改进探讨

摘要：简要介绍了我国富氧底吹炼铜技术的现状，并就其设计方面存在的问题及改进进行了探讨。

关键词：底吹炉；结构；设计改进

0前言

富氧底吹造锍熔炼是中国自主研制的新炼铜工艺，具有中国自主知识产权。与其配套都是常规工艺，如备料、制氧、供风、吹炼、精炼、烟气制酸等。该技术在原料适应性强、硫利用率高、金属回收率高、作业率高等优势，得到了广泛的应用，目前国内约10余家在使用该项技术。该技术投入工业化生产实际，其优势毋庸置疑，发展前景广阔。但作为一种新工艺，其许多方面还需要改进。结合某冶炼厂公司的生产实践情况，在炉子等的设计方面提出几点优化建议。

1、备料系统

某冶炼厂底吹熔炼备料系统由7个原料料仓，分别为粉煤仓、2个石英砂仓、3个精矿仓和一个备用仓、3个中间仓、10条计量皮带、3条固定皮带和3条移动皮带构成。设计输送量为45t/h。为减少项目投资，对现有原料库、皮带廊和部分料仓进行利旧。在实际生产中，原料库计量皮带（主要是三条精矿仓）输送物料时，皮带宽度不够，铜精矿会散落下。3个中间仓的设置是为了预防1～3#皮带出现故障时能保证下料维持在2小时左右，但在实际生产中，三个中间仓下料不畅，该岗位操作强度大，通过对中间仓单侧犁式卸料器进行改造后，变中间料仓为下料溜槽后，下料不畅得到了有效解决，根据近三个月的生产实践情况，在备料系统设计方面提出几点建议。

1.1 原料仓

为保证下料通畅，建议料仓设计为圆仓，避免使用方仓，精矿仓采用圆盘给料机加空气炮配置，此外对精矿仓进行内衬，内衬材料为高分子衬板，能有效保障下料通畅。

1.2 中间仓

在实际生产实际中，因皮带故障而造成的停产概率很小，而中间仓的存在导致物料在此堆积，造成物料输送不畅。因此建议取消中间仓，中间仓是设置虽然在上段发生故障时能起到一定的作用，但效果不明显，而且还增加了3个料仓的制安费用和3个操作点。

1.3 皮带

在生产实践中发现，计量皮带的宽度设计等于固定皮带的宽度，造成物料在运输过程中容易散落，而且堆存较高，不便于生产使用，为此，计量皮带的设计宽度为固定皮带的1.2～1.3倍较为合理，如考虑后期扩厂，可适当放宽比例。

2、底吹炉设计

2.1炉型结构

目前国内几家单位底吹炉尺寸主要有：Ф3.8×10.5m，Ф4.2×13.5m（某冶炼厂），Ф4.4×16.5m，随炉型尺寸增大规模能达到6～10万吨/年， 从几家公司底吹炉设计结构对比上看，主要是氧枪布置、放铜渣口和加料口位置有区别，其他位置如主燃烧器、烟气出口、传动等区别不大。

2.2 氧枪

氧枪角度设计的合理性主要取决于两个关键点：加料口喷溅和炉墙内壁冲刷。

国内某A公司设计为9支氧枪（设计规模5，目前实际能达8万吨/年），氧枪直径分别为48mm和60mm，9支氧枪同时工作，氧枪安装在反应器下部，分两排成15°夹角布置。下排呈7°角，5支氧枪；上排呈22°角，4支氧枪。

国内某B公司设计为6支氧枪（设计规模5万吨/年），氧枪直径为75mm，其中5用1备，氧枪安装在反应区，呈0°单排直线排列。

国内某C公司设计为4支氧枪（设计规模3万吨/年），氧枪直径48mm，氧枪安装在反应区，单排15°夹角布置。

某冶炼厂设计为7支氧枪（设计规模5万吨/年），氧枪直径为48mm，氧枪安装在反应区，分两排成15°夹角布置。下排呈7°角，4支氧枪；上排呈22°角，3支氧枪。

2.1 综合几家公司从氧枪夹角布置来看，氧枪呈单排0°夹角布置，易造成熔体喷溅而堵塞加料口，喷溅出熔体会探伤操作人员，存在较大安全隐患。且该岗位劳动操作强度大。

2.2 氧枪呈单排15°夹角布置，能有效解决加料口喷溅，但对应的炉墙部分冲刷较为严重，从而降低了炉子的使用寿命。

2.3 氧枪呈双排呈7°角和22°角，能有效减少喷溅和对炉墙的冲刷，能大大减少加料口劳动强度。

2.4从几家公司从氧枪数量来看，在保证一定的氧料比（150～160m3/吨）的情况下。氧枪数量增加，可以减少单支氧枪的流通面积，氧气可均匀的喷射和发布在铜液内，加之氧枪和加料口位置错开，反应更均匀。此外将氧枪呈双排布置，合理的增加沉淀区的长度，有利于冰铜层和渣层分离。

2.3 加料口

某公司的加料口设置为3个，尺寸分别300mm和 350mm。加料口相对扩大点，对加大下料量，易于清理加料口，具有一定的优点。某冶炼厂加料口为350mm（3个），两料口之间相距1170mm，由3条移动皮带进行供料，三条皮带的位置很紧凑，不便于进行设备检修维护，因此，建议在不改变加料口数量的前提下，减少一条移动皮带，在下料位置设置分料装置。加料口水套设计为整体冷却，即外环套内环，中间通软水冷却，该设计存在较大风险，下料口下端接触熔体，该部分温度高，遇突发事件时会被烧穿，软水就会泄入炉体。为此，某冶炼厂对加料口水套进行了优化，将下部采用捣打料填实，材质将20#选用不锈钢，该项已进行实用新型专利的申请并获得授权（专利号：ZL 201520150794.X）。

2.4 排放口

目前底吹炼铜分炉内分离和炉外分离，炉内分离即：设置放铜口和放渣口，炉外分离即：只设置一个排放口，渣和冰铜同时排放至贫化电炉，渣含铜在0.6%左右。在厂房位置允许或有渣选厂情况下，建议采用炉外分离，在设备上能取消贫化电炉，大大降低投资费用和运行成本。

3、结束语

利用现有的设备、设施进行改造和扩厂是小规模生产企业的必由之路，通过合理的设计和科学的施工，小企业通过技术升级改造一定会迎来新的明天。

参考文献：

[1]陈淑萍，伍赠玲，蓝碧波，郭其章，火法炼铜技术综述[M]。铜业工程，2010，4：44-49

[2]任鸿九，有色金属熔池熔炼[M]。冶金出版社

作者簡介：李云（1983-）男，汉族，云南大理人，本科，职称：冶炼工程师，主要研究方向：重金属冶炼工艺技术和项目管理。