加强工艺技术管理提高粗铜产品质量

李志勇，侯 强，陈铁昌，金 伟，柳 煜

（中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，辽宁 抚顺 113321）

某粗铜冶炼厂于1995年生产，原采用密闭鼓风炉空气熔炼，在2006年1月份开始采用密闭鼓风炉富氧熔炼，鼓风炉由原来的5m2增加到6m2，连吹炉由10m2增加到13m2。粗铜的产量也由原设计能力的6300t/年，增加到15000t/年。在2012年10月份粗铜生产工艺改为富氧底吹炉熔炼-连续吹炼炉吹炼的生产工艺。所着冶炼工艺的多次改造，粗铜产品的质量管理工作一直是冶炼厂技术管理的一项重要工作。

1 影响粗铜产品质量的因素分析

为了找出影响粗铜产品质量的因素，冶炼厂生产技术管理者同生产车间共同查找原因，大家深入现场，集思广义，从影响粗铜产品质量的因素上逐一进行分析，找出以下几点主要影响因素。

影响粗铜品位的最主要的因素包括原料成分，工艺配料的严格，生产过程的工艺技术指标控制和现场操作管理等[1]。

1.1 铜精矿成分的影响

铜精矿的组成对冶炼工艺的选择极为重要，目前大多数铜精矿采用火法冶炼工艺处理。首先精铜矿内的许多物质都直接影响到粗铜的产品质量，比如含铜化合物再和盐发生反应，形成盐类化合物的砷、锑是非常难去除的物质。再比如炼铜原料中的氧化镁的高碱性脉石成分含量颇高，也会对炼铜工作造成一定程度的影响。由此可见，要采取严谨的态度对待原料选择工作。产品质量要求及质量扣款如下表。

表1 铜精矿含量成分分析

1.2 工艺配料和熔炼炉生产影响及措施

1.2.1 工艺配料管理

冶炼厂使用的原料有一定数量的外购矿，矿种复杂多变，因此，为了不使熔炼炉生产出现大范围波动，稳定炉况，在工艺配料上有严格的要求。首先在配料上原则是定准主矿，在入炉矿调整上主要成分尽量保证长期稳定，其他含杂成分按每种矿的化验单进行配料的调整，保证入炉的精矿综合成分满足生产工艺要求。确保入炉含杂成分砷小于0.2%，铅+锌小于8%，氧化镁小于3.5%。同时在小矿种多时，对铜精矿的拌料工作上，要求拌料工做到多次拌料，严格按工艺要求的比例进行拌料。

1.2.2 冰铜品位和渣型控制

能否生成性能稳定的冰铜，和连吹炉在生产过程中的操作有极大关系。要提升冰铜品味，就要保证鼓渣量可以有效减少。在连吹炉中加入同样规格质量的冰铜，品味较高的冰铜，吹渣量也较少，造成的铜损失也随之降低。通过研究空气熔炼的生产过程可知，为了提升铜产量和提升产品质量，最好的办法就是上富氧熔炼工艺。在富氧熔炼的技术基础上，做好原料配置工作和技术指标调整工作，才能提升我厂熔炼炉的生产质量。

氧熔炼比空气熔炉中的氧化反应更频繁，这更有利于提升熔炼炉的生产质量和冰铜品位。在2012年冶炼厂熔炼工艺改造为富氧底吹炉熔炼后，通过生产实践，我们在生产过程中的冰铜品位控制在50%～55%，这样在保证两炉生产衔接上满足连吹炉的生产操作要求。在渣型选择上，改高硅渣型为高铁渣型，Fe35%～38%，SiO230%～35%，CaO3%～5%，现生产稳定状况良好，满足两炉生产需求[2]。

1.3 连吹炉操作上对粗铜品位的影响

该铜冶炼厂工艺流程是富氧底吹炉熔炼-连续吹炼炉吹炼的生产工艺。这一技术流程和转炉吹炼相比较，漏风几率较小，二氧化硅浓度更高，但是操作步骤较为繁杂，粗铜品位相对较低。一般来说，采用这种技术工艺，会因为炉体内的不标准操作，造成炉底结过厚，对送风工作造成不利影响。炉底结逐渐增厚，导致氧化率降低，空吹时间增加，造铜工作迟迟不能完成，造成粗铜质量下降。通常来说，炉底结成分中，四氧化三铁含量和铝铁含量都比炉渣更多。

已经经过熔炼的氧化铁可以溶解在铜之中，但是石英却处于固体状态，因而成悬浮状态浮在熔池之中，这会导致熔体循环速率加快，但是接触时间也随之减少，一些氧化铁难以和二氧化硅发生反应，但是又在入风口处循环，再次发生氧化反应，成为四氧化三铁。

四氧化三铁的熔点较高，容易导致炉渣性能降低，使其含铜量升高。此过程生成的Fe3O4在FeS和SiO2存在时可按下式反应。

这是一个吸热反应，如果要发生还原反应，就要将炉内温度控制在一定标准以上，还要严格控制吹渣含SiO2大于22%。

还有一点，就是在进行操作的过程中，如果白冰铜尚未达到标准状态就不再加入石英砂。在进行造渣时四氧化三铁的生成，间接加快了炉底结的生成速度。在造渣最后阶段所生成的四氧化三铁则是直接影响炉底结的形成因素。有关实验数据表明，白冰铜品味超过70%之后，造渣活动率降低，但是四氧化三铁的生成速度快速增加。如果提前放渣，炉内热量被强制放出，炉内温度骤降，又不及时加入石英砂，就会生成大量的四氧化三铁物质，这些物质会影响后续的氧化反应，导致出铜时间难以控制。但是（如果完成放渣之后再加入石英砂，又会导致大量石英砂聚集在熔体之上，在空吹过程中出现喷渣现象，造成炉内管道堵塞问题。）如果出铜时间过长，炉内温度降到四氧化三铁凝固点以下，四氧化三铁又会凝固在炉底结之上，阻碍后续生产工作，直接影响到粗铜品位。

1.4 生产过程控制管理对粗铜品位的影响

部分含杂质较多的熔炼原料是造成粗铜品位较低的主要原因之一，因此冶炼厂也针对这一现象采取了一些改进方案：

（1）少加入含有杂质的外购原料，对杂质含量较高的矿粉，采用最小比例的配置方式，从而减少杂质对粗铜质量的影响程度。

（2）采取严格的控制手段记录停车次数和时间，避免炉温因停车操作的不稳定出现问题，集中停车进行维修工作。

根据上文所述可知，采取吹炼炉炼制而成的粗铜比采取转炉炼制的粗铜品味更低，是由于吹炼炉的炉底结更厚，导致空吹时间受到影响，从而直接影响到粗铜质量。炉底结的生成则和人为操作有极大联系。如果熔炼原料的杂质成分较多，就要采用较为严谨的态度对待锤炼炉，从而严格按照熔炼要求进行操作，把控白冰铜的品味，严格控制出铜时间。

1.5 粗铜外观质量的控制

由于该铜冶炼厂的粗铜生产工艺的局限，产品表面不可能象电铜一样，表面会产生一定的硫化物，这就要求在生产控制中加强。同时在粗铜外观质量处理上人工进行处理，并设专人进行质量验收合格后入成品库。回收后的铜边子每天分批次加入炉内。以进一步确保粗铜外观质量的合格。

2 结语

在市场化经济中，特别是铜冶炼行业近年的快速发展，粗铜的质量的好坏也直接影响到企业的形象，同时也是冶炼厂未来发展的基础动力和技术保障。如何为客户提供最优质的铜产品，也是制铜企业的重点研究内容。为此冶炼厂在加强粗铜质量管理工作上，还需进一步提高，从原料控制，工艺技术管理和生产操作管理等方面做研究。相信在冶炼厂工程技术人员及干部职工的共同努力下，能够更好的抓好粗铜质量管理工作。从而为企业创造更多的利润。