1#闪速炉渣直排缓冷改造的可行性分析

易瑞强

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵冶一系统历经一期、二期、三期工程建设，目前生产能力达到矿铜产量30万t/a，精矿喷嘴处理能力为200t/h，采用的工艺流程为蒸汽干燥→闪速熔炼→电炉贫化→PS转炉吹炼→阳极精炼［1-4］。闪速炉渣进入电炉贫化后，产出的电炉渣经缓冷后送渣选处理。

由于一系统始建于20世纪80年代，当时的闪速炉渣处理工艺是通过电炉贫化后，产出的电炉渣经水淬后外售［5］。随着技术的不断发展，渣选工艺因其能提高铜回收率的优势，被广泛推广应用，电炉渣由水淬改为热渣经缓冷后送渣选处理［6］。当前电炉的作用主要是对渣与冰铜的澄清、贮存及保温作用。但采用电炉贫化处理闪速炉渣，存在电能消耗高，环境污染大，检修维护成本高等缺点，因此针对一系统闪速炉熔炼系统存在的这些问题进行改造，更改闪速炉排渣方式，取消渣贫化电炉，优化闪速炉炉体结构和闪速炉进料系统，以期达到节能降耗、减少维护检修量、提高作业效率和降低生产成本的目的。

2 闪速炉渣直排的可行性分析

2.1 对铜的回收率的影响

随着渣选工艺的发展与应用，熔炼渣处理方式由电炉贫化改为渣选矿，是目前国际炼铜行业广泛应用的一种有效手段。由于渣选工艺对渣含铜的要求不高，在0.7%～3%范围内均能选出含铜低于0.35%的尾矿，所以渣选矿被广泛应用于各个炼铜行业。虽然渣选场占地面积大，基建投资较高，但渣选法铜回收率较高，既能提高工厂总铜回收率，又可以提高闪速炉对原料的适应性［7-8］。当铜精矿品位波动时，电炉将不再是熔炼系统的制约环节。闪速熔炼渣采用渣选处理工艺非常成熟可靠，无论是老冶炼厂的改造还是新建的冶炼厂，都有成功投产，运行良好的生产实例。如菲律宾的PASAR冶炼厂，改造前闪速炉沉淀池自带3根电极，闪速炉渣经电热保温澄清后水淬后外售，改造后拆除电极，闪速炉渣改为缓冷后送渣选处理，渣选后尾渣含铜约为0.3%［9］。采用闪速熔炼工艺的新建冶炼厂，闪速炉渣基本上都采用渣选工艺，如贵冶二系统，生产能力为矿铜产量20万t/a，精矿喷嘴处理能力为160t/h，采用的工艺流程为蒸汽干燥→闪速熔炼→PS转炉吹炼→阳极精炼，闪速熔炼渣直接经缓冷后送渣选处理［10］。新建厂紫金铜业、山东祥光及铜陵金冠等采用渣选处理运行状况都比较稳定，铜回收率良好［11-13］。

2.2 改造后闪速炉渣含铜的确定

目前一系统闪速炉渣含铜平均在2%左右，经过电炉澄清后，排出的电炉渣含铜约为0.7%。拆除电炉后，闪速炉渣停留时间将缩短，通过参照其它冶炼厂渣停留时间，计算确定改造排渣方式后闪速炉渣的含铜量。表1为贵冶一系统闪速熔炼改造后的主要设计参数。

从上表计算结果可知，改造后闪速炉渣停留时间为1.3h，渣含铜在1.5%以内。表1～表2是改造后的闪速炉与其他采用相同工艺的冶炼厂的相关数据对比。

表1 闪速熔炼主要设计参数

表2 各工厂沉淀池面积和渣量的对比表

（1）PASAR改造前闪速炉是带电极贫化的闪速炉，扩建后投料量约为180～200t/h，渣停留时间仅为1.13h，产出的闪速炉渣含铜约为1.3%～3%。闪速炉渣送渣选后，尾矿含铜<0.3%。PASAR在投产初期时，炉渣含铜通常稳定在1.5%，目前了解到渣含铜有时会在3%左右［9］。我们认为目前PASAR渣含铜高，可能和PASAR人员的操作有关，由于渣含铜在3%以下对选矿压力并不大，导致操作比较随意，排渣含铜量相对较高。

（2）铜陵金隆和山东祥光闪速炉渣在炉内停留时间都比较短，且冰铜品位较高，分别在62%、70%左右，但渣含铜却分别控制在1.2%及1.2%～1.5%。原因之一和精矿喷嘴有一定关系。金隆和祥光的精矿喷嘴在原有基础上均进行了改进和自主设计更换，改进后的精矿喷嘴精矿反应更完全均匀，有利于降低渣含铜。同时严格管理排渣操作，为防止虹吸带铜，渣层下沿低于渣口下沿100mm时不得排渣。改造后将烟尘给料改为失重计量，精矿与烟尘混合后改用风动溜槽送入精矿喷嘴，能改善目前料量计量不准，分布不均的现象。

根据与上述其他工厂的生产实际数据对比，确定改造后闪速炉渣含铜能控制在约1.2%～1.5%，可以满足渣选工艺含铜量3%以内的要求。

2.3 对生产规模的影响

贵冶熔炼一系统拆除电炉后，总的生产规模没有改变，为了满足生产的需要，对炉子的沉淀池、铜口、渣口进行改造。

（1）为使铜、渣更好的澄清分离，降低闪速炉渣中的铜含量，闪速炉总液面高度比改造前增加了150mm，渣层厚度250mm，根据渣量计算出渣的停留时间约为1.3h，比PASAR、金隆及祥光停留时间稍长一些。

（2）电炉的拆除使得闪速炉沉淀池内的冰铜含量将会增多，为了满足生产的需要，快速地将冰铜排出沉淀池，在沉淀池南墙恢复投产初期设计的3、4号冰铜口，并在西墙增加2个冰铜口，共设置7个放铜口。南墙冰铜口标高不变，西墙冰铜口比南墙低100mm，同时将冰铜口大小由原来的Ф50mm扩大到Ф60mm，放铜口型式同二系统。闪速炉南侧冰铜包厢重新优化设计为4个冰铜包厢，西侧增加1个冰铜包箱。

（3）闪速炉排渣口优化布置为3个渣口。在闪速炉东侧中部新增1个渣排放口，南侧渣口和中间增加的渣口中心标高在现有基础上抬高50mm，渣口直径Ф130mm，北面渣口中心标高在现有基础上抬高100mm，渣口直径Ф160mm。

通过对沉淀池、铜口、渣口的改造与增设，可以满足当前生产规模的需求。

2.4 对经济影响分析

由于在排渣方式改造前后，贵溪冶炼厂一系统闪速炉的生产规模不变，原料及产品量不会发生变化，经分析比较，项目改造前后成本差异为：

（1）辅助材料：改造后电炉电极糊消耗量降低；

（2）燃料：改造后电炉块煤消耗量降低；

（3）动力：改造后耗电量降低；

（4）职工薪酬：改造后人工费降低；

（5）修理费用：改造后修理费降低；

（6）新增的炉渣处理费：改造后炉渣处理费增加。通过对比可知：在改造后大大的降低了经济成本。

3 结语

通过以上的分析可以得知，贵溪冶炼厂1#闪速炉排渣方式由电炉贫化处理改为直排是可行的。通过渣选工艺替代电炉贫化处理闪速炉渣可以保证铜含量的回收率；闪速炉排渣方式改造以后渣含铜在1.2%～1.5%之间，满足用于渣选的条件；通过对闪速炉的排铜口和排渣口的改造可以满足生产的需要。通过对闪速炉的排渣改造不仅可以减少电炉大量消耗的电能，降低成本，同时可以降低劳动强度，改善环境，减少污染。