铜锍底吹连续吹炼的运行实践

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2016.12.005铜锍底吹连续吹炼的运行实践刘素红（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459001）摘要：从铜锍品位、冷热态铜锍、氧浓、废杂铜品位及加入量、“三相”厚度、杂质元素对铜锍底吹连续吹炼的影响进行分析探讨，总结了试产一年来不同条件下铜锍底吹连续吹炼的运行实践。关键词：铜锍；底吹连续吹炼；运行实践中图分类号：TF811文献标志码：A文章编号：1007-7545（2016）12-0000-00Operation Practice of Copper Matte Bottom Blowing Continuous Conver

2、tingLIU Su-hong(Henan Yuguang Gold & Lead Co., Ltd, Jiyuan 459001, Henan, China)Abstract：The effects of grade and phase of copper matte, oxygen concentration, grade and dosage of scrap copper, thickness of three-phase, and impurities on copper matte bottom blowing continuous converting were anal

3、yzed and discussed. Operation practice of trial production is summarized.Key words：copper matte; bottom blowing continuous converting smelting; operation practice铜锍底吹连续吹炼是一种新的铜锍吹炼技术，首台底吹连续吹炼炉于2014年3月16日在河南豫光金铅股份有限公司开始投料试产。在试生产过程中，由于是产业化第一套，虽然2012年在豫光做过铜锍富氧底吹连续吹炼工业化试验，但是炉子的大小、投料量的变化、各层之间的厚度以及铜锍层厚度如何测

4、量等都无法借鉴，为安全起见，试产第一个月采用含铜65%的铜锍，随着操作经验的增加，逐步提高铜锍的品位，同时采用冷态、热态、冷热混合态铜锍的生产模式，并且随时调整不同品位的再生铜的加入。在前期的试产中，连吹炉出现了粗铜品位偏低、炉温波动较大、冒炉、放铜口砖更换频繁、氧枪使用寿命短以及枪砖烧损严重等问题，经过豫光一年多的不断尝试、探索、努力，解决了以上问题，使底吹连续吹炼炉成为再生铜和铜锍混合吹炼的一台多功能炉。1 底吹连续吹炼工艺原理铜锍底吹连续吹炼是在粗铜、铜锍、炉渣三相共存情况下连续吹炼，加入到炉内的铜锍在底吹富氧空气的强烈搅拌下迅速与吹炼渣、粗铜混合，在炉内强氧化气氛下使刚进入熔体的铜锍快

5、速氧化1-2，氧气先和铜锍中的铁进行反应，铁反应结束后，Cu2S被氧化成金属铜。2 铜锍底吹连续吹炼的运行实践底吹连续吹炼炉外形尺寸为4.1 m×18 m，内衬460 mm的电熔和半再结合镁铬砖，与底吹熔炼炉成阶梯布置，熔炼炉所产铜锍一部分放进铜锍包后冷却、破碎、经铜锍配料系统进入底吹连续吹炼炉进行吹炼，一部分热态铜锍从底吹熔炼炉直接流入吹炼炉进行吹炼。在一年多的生产过程中，通过对吹炼炉氧枪的不断改造、操作的逐步完善、合适的工艺条件等，使第一台连续吹炼炉连续运行16个月，同时摸索出了不同品位铜锍吹炼的氧料比，铜锍品位、冷热态、“三相”厚度、再生铜的品位和加入量等对铜锍吹炼的影响，全冷

6、态生产、热态生产和冷热态搭配的不同生产模式，以及铜锍吹炼过程中杂质元素的分布走向等，总结出了一套铜锍（搭配再生铜）底吹连续吹炼的操作方法。2.1 铜锍品位对吹炼的影响试产初期，采用含铜65%的铜锍进行连续吹炼，一个月后，采用含铜70%73%的铜锍进行生产，然后采用含铜74%75%的铜锍进行吹炼试验。不同铜锍品位吹炼参数及指标如表1所示。表1 不同铜锍品位吹炼参数及指标Table 1 Index and process parameters of different copper matte grade /%阶段CuFe氧料比*渣率渣含铜粗铜含铜直收率第一阶段65±10±17

7、5±2681597.598.894.90第二阶段70735.903.44150±1781597.598.896.86第三阶段74752.621.80140±1281597.598.897.76*注：氧料比单位为m3/t（标态）收稿日期：2016-06-02作者简介：刘素红（1973-），女，河南兰考人，硕士，高级工程师.从表1可看出，随着铜锍品位的提升，1）铜锍吹炼的氧料比逐步下降；2）渣率逐步下降；3）吹炼渣含铜、粗铜含铜变化不大；4）铜直收率逐步提高。从不同铜锍品位吹炼的三个阶段的生产分析得出，只要氧料比合适，铜锍品位不影响吹炼渣含铜和粗铜质量，仅影响吹炼炉铜

8、的直收率。从表中还可以看出，由于铜锍品位较高，虽然底吹连续吹炼炉产出的吹炼渣含铜高于转炉吹炼渣，但对铜回收率影响不大。为提高吹炼炉铜的回收率，在生产中，一般控制铜锍含铜70%75%，同时，保持铜锍品位的稳定也是产出合格粗铜的重要保证。2.2 冷、热态铜锍对吹炼的影响冷、热态铜锍的生产共分4个阶段。第一阶段为试产初期，采用冷态铜锍直接进行连续吹炼；在稳定生产两个月后，进行第二阶段热态铜锍的直接吹炼，热态铜锍生产期间，在一定氧浓下，热态铜锍生产热量过剩，处理量受到一定的制约；于是进行第三阶段的冷、热态铜锍混合吹炼，在吹炼过程中，产出的粗铜铜品位偏低；最后进行目前稳定的生产模式，即第四阶段的冷、热态

9、铜锍混合吹炼，调整工艺参数，控制底吹连续吹炼炉中铜锍层的厚度，产出合格的粗铜。冷、热态铜锍吹炼参数及指标如表2所示。表2 冷热态铜锍吹炼参数及指标Table 2 Index of different copper matte phase阶段吹炼模式铜锍处理量/(t·h-1)渣含铜/%粗铜含铜/%第一阶段冷态铜锍12.51881597.598.8第二阶段热态铜锍91681597.598.8第三阶段冷热态铜锍混合162481596.598.0第四阶段冷热态铜锍混合162481597.598.8由表2可知，冷、热态铜锍不同模式吹炼条件下，铜锍处理量发生变化，但吹炼渣含铜基本无变化，粗铜含铜

10、仅第三阶段铜品位下降。对四个阶段的生产进行总结、分析，发现冷态、热态铜锍对吹炼过程中渣含铜、粗铜含铜无影响。第一阶段冷态铜锍吹炼，冷铜锍计量准确，氧料比固定，粗铜质量不受影响；第二阶段热态铜锍吹炼，从熔炼炉铜锍产率可以推算出铜锍量，氧料比相对固定，粗铜质量不受影响，铜锍处理量偏低；第三阶段冷、热态铜锍混合吹炼，热态铜锍部分进入吹炼炉，热态铜锍重量估计偏差大，氧料比出现偏差，影响粗铜质量；第四阶段冷、热态铜锍混合吹炼，调整工艺参数，控制吹炼炉中铜锍层厚度在50 mm，在这种条件下，粗铜质量不受影响。总的来说，只要控制好工艺参数，冷、热态铜锍吹炼对吹炼渣含铜、粗铜质量无影响；热态铜锍带去的热焓，影

11、响铜锍处理量。2.3 氧浓对吹炼的影响铜锍在吹炼过程中，喷枪中氧气浓度直接影响喷枪的寿命以及炉内的热平衡，对粗铜质量、吹炼渣含铜无直接影响。在试生产过程中，调整氧浓为35%60%，分析不同条件下的氧浓对炉况的影响。在调整氧浓的试验中，发现铜锍处理量、喷枪的结构和炉况的稳定直接影响不同氧浓条件下的结果，无法用单一的氧浓去确定喷枪的寿命，但氧浓高低直接影响炉内的热平衡，当无冷料调整炉温时，必须降级氧浓或降低处理量保证炉温的恒定。铜锍处理量915 t/h时，氧浓控制在40%60%，氧浓超过60%时，喷枪烧损较快，喷枪寿命720天；氧浓低于40%时，喷枪易堵塞；处理量高于15 t/h时，氧浓控制在35

12、%50%。为进一步降低氧浓，做单支喷枪氧浓控制在32%35%的试验，发现枪位和喷枪结构影响很大，不同的喷枪结构、枪位在氧浓相同的条件下喷枪堵塞程度不同，有的25 d内就堵塞，但有的超过20 d，目前我们正在研究适合每一个枪位、氧浓小于35%的喷枪。2.4 再生铜品位和加入量对吹炼的影响热态铜锍吹炼过程中，在氧浓一定的范围内，随着处理量的提升，炉内热量出现过剩的现象，造成炉温过高，为解决底吹连续吹炼炉热量过剩的问题，一是降低氧浓让烟气带走多余的热量，二是利用多余的热量在连吹炉炉内处理再生铜和小铜块等。在生产实践中，一方面设计合理的氧枪降低氧浓，另一方面购买再生铜、铜块以及把残极切片加入到底吹连续

13、吹炼炉内，利用热态铜锍吹炼时过剩的热量，同时利用炉底的氧枪中的氧直接氧化再生铜中的杂质，产出合格的粗铜。在生产过程中，不仅加入有含铜40%60%的锌系统和铅系统综合回收的海绵铜，还加入有含铜80%94%的铜线、铜米、海绵铜、氧化铜皮等，同时还购买含铜90%左右的小铜块，根据配料原则加入到吹炼炉中与铜锍一起吹炼。加入再生铜前，用软件计算定量铜锍吹炼过程中多余的热量来确定再生铜的加入量，同时根据再生铜的购买量计算再生铜每小时的加入量，再调整入炉的热铜锍量，做到再生铜无库存。实践证明，只要加强物料平衡计算和热量计算的管理，使入炉物料杂质含量控制在一定的范围内，含铜40%94%的再生铜进入底吹连续吹炼

14、炉吹炼后都能产出合格的粗铜，并且再生铜的投加量从无逐渐增加到12 t/h的过程中，产出的粗铜质量都符合工艺要求。2.5 三相厚度对吹炼的影响试产初期，为避免铜锍连续吹炼过程中的冒炉风险，炉内液位总高度一定的条件下，控制铜锍层在300 mm左右，由于开始采用定量铜锍（冷态、热态）进行吹炼，氧料比合适，同时购买的铜精矿含杂较低，产出的粗铜质量不受影响。但随着冷、热态铜锍混合吹炼，热铜锍量估计有偏差，氧料比出现偏差，粗铜质量出现波动，为控制粗铜质量，调整吹炼工艺参数，提高粗铜层的厚度，降低铜锍层的厚度，使铜锍层高度在50 mm左右，这样即使铜锍量估计有偏差，也能产出合格的粗铜。渣层一般控制在250

15、mm左右，渣层厚时一旦处于过吹状态，炉内液位上升很快，增加操作风险；渣层太薄放出的吹炼渣中夹带铜锍和粗铜，使吹炼炉铜直收率下降。2.6 杂质元素对吹炼的影响铜锍中主要成分为铁、铜、硫，在吹炼过程中，铁氧化造渣进入吹炼渣中，大部分硫以二氧化硫形式进入烟气并制酸，其它主要杂质元素为铅、砷、锌、锑、铋，铜锍中这些杂质的量直接影响粗铜中这些杂质的含量，进而影响粗铜品位。铜锍底吹连续吹炼过程中铅、砷、锌、锑、铋元素走向分布如表3所示。表3 铜锍底吹连续吹炼中铅、砷、锌、锑、铋元素走向分布Table 3 Distribution of Pb, As, Zn, Sb, and Bi in bottom bl

16、owing continuous converting /%名称产出率PbAsZnSbBi粗铜701267175927吹炼渣177132743640烟灰0.91739533由铅、砷、锌、锑、铋元素走向分布表可以看出，在铜锍底吹连续吹炼过程中，铅脱除能力最大，锌脱除能力次之，砷、锑脱除率最差。砷、锑脱除能力差主要有两个方面，一是铜锍在底吹连续吹炼过程中，铜锍品位偏高，产出的吹炼渣量和烟灰量偏低，砷、锑杂质进入吹炼渣和烟灰中的量偏少，使砷、锑脱除能力偏低；二是底吹连续吹炼过程中，由于有铜锍层的存在，铜锍中溶解有一定的杂质，造成粗铜中这些杂质的脱除率相对较低。但在底吹熔炼过程中，杂质脱除率最大的是锑、锌、砷，因此，必须从熔炼炉配料着手，合理搭配物料，控制杂质含量在一定的范围内，减少熔炼过程中砷、锑进入铜锍的量，才能保证铜锍吹炼过程中粗铜的质量。3 结论经过