易门铜业公司100 kt/a粗铜技改工程设计与实践

刘 旸，熊家强

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

易门铜业公司于2014年4月建设了冶炼中试基地技改项目，淘汰密闭鼓风炉熔炼工艺，新建底吹炉熔炼+电炉沉降分离+转炉吹炼的火法熔炼工艺，粗铜产能50 kt/a[1-2]。为了充分挖掘原有设备的生产潜力，提高经济效益，进一步扩大生产规模，该公司决定对原有生产系统进行技术改造升级，使生产规模扩产至粗铜100 kt/a，并于2017年4月正式投料试车。该项目粗铜系统的技术升级改造，主要是针对底吹炉、转炉2个方面进行改造。经过1年多的生产实践，该项目粗铜系统的实际运行数据均达到或优于设计值。

1 底吹炉设备及工艺改造

1.1 原有底吹熔炼系统存在问题

熔炼工段原有1台Φ4.2 m×13.5 m的底吹炉和1台47 m2沉降电炉。底吹炉排出混合熔体到沉降电炉，沉降电炉排出含铜1.0%的熔炼渣和含铜50%～55%的冰铜。此工艺主要存在以下问题：1）底吹炉原生产规模为50 kt/a粗铜，产能较小，未能完全发挥底吹炉冶炼强度高的优势；2）电炉在生产过程中由于炉压波动较大，放铜口及电极等处难以完全密封，溢散的SO2烟气难以得到有效收集，会对周围环境造成污染；3）电炉渣含铜量较高，为1%，冰铜和渣的沉降分离效果不理想，但是随着渣选技术的发展，渣中铜仍可进一步处理回收。

1.2 底吹炉改造及优化

为了解决原有熔炼系统存在的问题，熔炼系统改造主要涉及电炉拆除和炉体加长2项工作。经过本次改造后，铜精矿等原料在底吹炉的熔池中迅速完成加热、脱水、熔化、氧化、造铜锍和造渣等过程，铜锍经溜槽流入铜锍包后加入转炉内，继续吹炼成粗铜，渣溢流间断放出，经溜槽流入渣包内，运至渣缓冷场破碎后送渣选[3-5]。

根据渣沉降距离要求以及现场配置情况，底吹炉筒体加长了7.5 m，规格为Φ4.2 m×21 m，筒体壁厚仍为60 mm，炉内液面高度1 200 mm。其中，铜锍层~850 mm，渣层~350 mm，熔体总量~250 t。改造后的底吹炉主要规格及工艺参数，如表1所示，改造后的底吹炉示意如图1所示。

表1 改造后的底吹炉主要规格及工艺参数

图1 改造后的底吹炉示意

由图1可知，底吹熔炼系统改造如下：

1）拆除了原有沉降电炉，将底吹炉内铜锍和渣分离改为炉内分离。

2）底吹炉的主电机、交流电机、减速箱、制动器、联轴器均进行了更换。烟气出口规格由1.65 m×1.4 m改为2.6 m×1.6 m。原有3个加料口向南移动，使其位于氧枪区中段顶部。炉体一侧为放铜口，产出的铜锍使用泥炮机（利旧）打眼间断放出，经溜槽（利旧）排放到6 m3铜锍包内，再由冶金桥式起重机吊起加入转炉进行吹炼。炉体两端各设置1个溢流放渣口，1用1备。

3）为保证开炉时的热量供应，底吹炉两端设1个主烧嘴和1个副烧嘴。保留原有7只氧枪，并在其南侧新增3只氧枪，北侧新增2只氧枪。

4）筒体在原有位置上向北加长7.5 m，支撑托辊共3个，现有2个托辊保持不变，基础进行相应的加固。为了支撑加长的筒体重量，北端增加1个托辊。驱动装置更换，新驱动装置仍放于现在的位置，齿圈利旧。

改造后的底吹炉成为行业内首例三托辊支撑底吹炉，有效缩短了底吹炉改造施工工期（仅需41 d）[6]。设备投运后，能满足富氧底吹熔池熔炼炉内分离工艺技术及机械性能要求。同时，底吹炉加长后，铜锍和渣有足够的沉降分离时间及空间，有利于降低渣含铜，提高直收率，实现底吹熔炼炉铜锍和渣的炉内分离。随着1年的生产调试，现在渣含铜已降至2.9%。此外，本次改造由于熔炼渣送渣选，物流与原有系统差异较大。通过增设转运平板小车将渣包运至渣缓冷场，在原有老厂房不做改动的前提下保证了物流的顺畅。

2 转炉设备及工艺改造

转炉工段原有2台40 t小转炉。随着本次改造产能的增加，原有小转炉吹炼能力已无法满足生产的要求，故转炉系统需与熔炼配套，增加2台转炉以满足扩产后的吹炼能力[7]。

转炉系统改造取消原有的2台40 t小转炉，新增2台80 t转炉及配套的水冷烟罩、环集烟罩、熔剂仓、电振给料机及熔剂加料溜槽。另外，为避免粗铜浇铸时逸散烟气，新增2台平板小车式粗铜铸锭机，放置于现有主厂房内。改造后的系统主要采用双炉期交换作业模式，处理铜锍品位为65%～72%，每天铜锍处理量为450 t（Cu 72%），每炉铜锍装入量为110 t，每天共吹炼4.11炉。改造后的转炉主要工艺参数如表2所示。

表2 改造后的转炉主要工艺参数

3 粗铜冶炼系统的改造效果

经过1年多的生产实践，粗铜冶炼系统改造效果已显著成效，其主要表现在以下方面：

1）节能减排效果显著。该公司原有生产规模粗铜 50 kt/a，能耗指标 280 kg/t，SO2排放总量 180 t/a，折吨粗铜SO2排放量3.6 kg。本项目改造后，生产规模粗铜100 kt/a，能耗指标 169 kg/t，SO2排放总量290 t/a，折吨粗铜SO2排放量2.86 kg。扩产改造后，吨粗铜节能近40%，减排SO2量20.6%。

2）充分发挥规模效应，经济效益显著。本次改造充分挖掘原有设施潜力，投入项目建设投资约1.99亿元即可将生产规模粗铜由50 kt/a提升至100 kt/a。改造后的年净利润达8 069.15万元，较原年净利润1 475万元（以上年值为基准），增长337%，经济效益显著。

3）缓解车间低空污染问题。该公司原有的电炉放铜口、放渣口及电极与炉体连接处等处SO2溢散严重，且转炉未设置环集烟罩，加料和出料时低空污染严重。本次改造取消了电炉，避免了电炉产生的SO2溢散。同时，增设了转炉环集烟罩，出料时产生的逸散烟气可收集起来，送至制酸系统处理。

4 结论

本项目通过对底吹炉进行加长改造，拆除电炉，新增转炉，实现了生产规模粗铜由50 kt/a扩能至100 kt/a。其中，底吹熔炼炉铜锍和渣炉内分离技术，三托辊支撑底吹炉和熔炼炉渣的运输是此次改造的技术重点和难点，并且三托辊支撑底吹炉更是成为行业内首例。

本次改造项目投产1个多月达产，不到2个月大部分技术指标已稳定优良。目前，项目已投产1年多，底吹炉及转炉等设备运行良好，各项指标达到或优于设计值。与原有粗铜冶炼系统相比，改造后的吨粗铜节能近40%，减排SO2量20.6%，年净利润增长337%，同时缓解车间低空污染问题。