韓戰(zhàn)旗， 彭國敏， 郭引剛， 俎小鳳， 王伯義

(1.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司， 河南 三門峽 472000；2.河南省金精礦資源綜合利用院士工作站， 河南 三門峽 472000)

重金屬

復(fù)雜金銅精礦富氧底吹—旋浮吹煉的生產(chǎn)實踐

韓戰(zhàn)旗1，2， 彭國敏1，2， 郭引剛1，2， 俎小鳳1，2， 王伯義1

(1.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司， 河南 三門峽 472000；2.河南省金精礦資源綜合利用院士工作站， 河南 三門峽 472000)

以復(fù)雜金銅精礦為原料，采用富氧底吹熔煉工藝生產(chǎn)高品位冰銅，同時金、銀、硒、碲等稀貴金屬被富集并與熔煉渣分離；冰銅采用旋浮吹煉生產(chǎn)粗銅。本文敘述了富氧底吹—旋浮吹煉的生產(chǎn)實踐，介紹了工藝流程、主要裝備以及生產(chǎn)中存在的問題及解決方案。

復(fù)雜金銅精礦； 煉銅； 底吹熔煉； 旋浮吹煉

目前，世界上80%以上的金屬銅是采用火法工藝生產(chǎn)的，其中以閃速熔煉、熔池熔煉為典型的富氧強化熔煉工藝，國內(nèi)外均有成功應(yīng)用[1-6]。國內(nèi)外專家學(xué)者和高?？蒲袡C構(gòu)也運用數(shù)值模擬的方法對熔煉過程進行了系統(tǒng)深入研究，為企業(yè)的生產(chǎn)管控提供了理論支持[7-11]。

河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司(以下簡稱中原冶煉廠)是目前世界上首次實現(xiàn)底吹熔池熔煉與旋浮吹煉工藝技術(shù)相結(jié)合的有色冶煉企業(yè)。設(shè)計規(guī)模年處理復(fù)雜精礦150萬t，年產(chǎn)20萬t陰極銅、125萬t硫酸、36 t黃金和220 t白銀，工藝流程為富氧底吹熔池熔煉—旋浮吹煉—回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉—永久不銹鋼陰極電解—熔煉渣選礦?；鸱ㄣ~冶煉系統(tǒng)2013年10月正式開工建設(shè)。2015年6月19日底吹熔煉爐投料試生產(chǎn)，8月22日旋浮吹煉爐投料試生產(chǎn)，8月30日電解通電試生產(chǎn)，9月8日產(chǎn)出第一批高純陰極銅，歷經(jīng)3個月實現(xiàn)了主工藝流程的全線拉通。

1 工藝特點及主要裝備

1.1 工藝流程

中原冶煉廠處理的復(fù)雜金精礦以集團公司自產(chǎn)礦和國產(chǎn)礦為主，進口礦為輔；銅精礦是進口精礦與集團公司自產(chǎn)精礦相結(jié)合。

復(fù)雜金精礦、銅精礦、渣精礦、吹煉渣及熔劑等混合物料經(jīng)抓斗完成配礦后，通過膠帶輸送機輸送至底吹熔煉爐，熔煉生成的含銅68%左右的液態(tài)銅锍經(jīng)?；撍笏豌~锍倉儲存。熔煉渣從底吹熔煉爐端部放入渣包中，再用渣包車送往渣緩冷場。

?；蟮谋~粉經(jīng)熱風(fēng)載氣的立式磨系統(tǒng)磨碎干燥后，同生石灰、煙塵等經(jīng)刮板輸送機輸送至旋浮吹煉爐，吹煉得到含銅≥98%的高硫粗銅。吹煉渣?；笥面湺份斔蜋C倒運到渣倉，參與熔煉配料。

液態(tài)高硫粗銅經(jīng)溜槽流入回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉，產(chǎn)出含銅>99%的陽極銅，陽極銅經(jīng)雙圓盤澆鑄成合格陽極板送往電解。

電解采用永久不銹鋼陰極技術(shù)生產(chǎn)高純陰極銅，電解殘極經(jīng)豎爐熔化后重新澆鑄成陽極板返電解。

冶煉過程產(chǎn)生的SO2煙氣經(jīng)過余熱鍋爐和電除塵降溫收塵后，送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。

工藝流程見圖1。

1.2 主要裝備

主要裝備規(guī)格及性能參數(shù)見表1。

圖1 工藝流程圖

表1 主要裝備規(guī)格及性能參數(shù)

2 生產(chǎn)實踐

底吹熔煉爐于2015年5月8日點火烘爐，6月19日投料試生產(chǎn)。初期投料量90 t/h，3個月后投料量基本穩(wěn)定在260 t/h左右。投產(chǎn)初期遇到的主要問題：①余熱鍋爐和電收塵系統(tǒng)收集的煙灰濕度較大，易造成倉式泵煙灰輸送系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致煙塵開路包裝，增加人力、物力消耗；②放渣口溜槽易被熔煉渣粘結(jié)，清理十分困難，影響連續(xù)正常生產(chǎn)；③側(cè)部放銅口的大頭溜槽部分易結(jié)死，冰銅?；到y(tǒng)刮板易出現(xiàn)壓死、保護銷切斷等問題，影響系統(tǒng)開車率。試生產(chǎn)期間，熔煉爐運行平穩(wěn)，銅渣分離徹底，冰銅品位基本穩(wěn)定在68%～69%左右，熔煉渣含銅3.5%左右。

旋浮吹煉爐于2015年7月16日點火烘爐，8月22日投料試生產(chǎn)。初期投料量30 t/h，目前投料量基本穩(wěn)定在50 t/h左右，超出45 t/h的設(shè)計產(chǎn)能。投產(chǎn)初期遇到的主要問題：①由于設(shè)計原因，2個放銅口位于反應(yīng)塔附近，導(dǎo)致粗銅帶渣嚴(yán)重，給陽極爐正常操作帶來一定難度；②由于材料的原因，放渣溜槽破損更換頻繁，影響正常生產(chǎn)。試生產(chǎn)期間，銅溫、渣溫、CaO/Fe及粗銅含硫指標(biāo)正常。

陽極精煉爐于2015年7月22日點火烘爐，7月28日試生產(chǎn)。投產(chǎn)初期遇到的主要問題：①氧化還原噴槍易堵塞，疏通困難，影響吹煉系統(tǒng)開車率；②稀氧燒嘴由于程序及逆止閥頻繁出現(xiàn)問題，導(dǎo)致天然氣量低，氧氣量不穩(wěn)定，給銅液升溫帶來一定難度；③銅液成分復(fù)雜，精煉渣多，氧化還原時間長，氧化取樣和倒渣困難。

經(jīng)過近兩個半月的技術(shù)改造和實踐摸索，基本解決了噴槍及稀氧燃燒問題，生產(chǎn)趨于正常。

主要工藝指標(biāo)控制見表2。

3 生產(chǎn)中遇到的問題及解決方案

3.1 煙灰輸送系統(tǒng)不暢通

余熱鍋爐水平煙道沉降煙塵經(jīng)旋風(fēng)、布袋收塵器系統(tǒng)收集后，與電收塵煙塵一起由倉式泵輸送至熔煉廠房頂部的煙塵接收倉，返回熔煉系統(tǒng)參與配料。由于系統(tǒng)漏風(fēng)、熱量不平衡及灰倉清理不徹底等原因，部分煙塵吸潮結(jié)塊，導(dǎo)致倉式泵流化板堵塞，影響煙塵的正常輸送，煙塵被迫開路，給正常生產(chǎn)造成一定困難，不僅有價金屬流失，而且包裝運輸成本高，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境惡劣。

表2 主要工藝指標(biāo)控制

主要解決方案：由濃相輸送泵取代倉式泵，解決了流化板堵塞問題，煙灰輸送趨于正常。

3.2 吹煉放渣碳化硅溜槽損壞嚴(yán)重

吹煉放渣溜槽原設(shè)計為澆注壓制的碳化硅預(yù)制件。由于旋浮吹煉采用鐵酸鈣堿性渣型，渣溫較高，渣流動性強，碳化硅溜槽被侵蝕，加之清理溜槽粘結(jié)渣時灑水降溫驟冷等原因[12]，溜槽損壞較嚴(yán)重，更換頻繁，嚴(yán)重制約生產(chǎn)穩(wěn)定連續(xù)運行，設(shè)備檢修、更換的直接費用增大。

主要解決方案：溜槽材質(zhì)由銅水套替代碳化硅。由于采用預(yù)埋銅水套強化水冷[13]，流動過程中渣快速地在銅水套接觸面形成一層固化渣殼層從而保護水套，且粘接渣層易清理，溜槽使用壽命大大延長。

3.3 陽極精煉噴槍堵塞難疏通

陽極精煉噴槍原設(shè)計采用奧美(RHI)公司可更換混合噴射風(fēng)口系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由風(fēng)口、插件及座磚組成。其中，風(fēng)口(同軸風(fēng)口)由一個外部鋼管(外管)及一個內(nèi)部可替換的風(fēng)口(內(nèi)管)組成。壓縮空氣、氮氣及天然氣通過內(nèi)部風(fēng)口噴射，冷卻氮氣則通過內(nèi)部和外部風(fēng)口之間的縫隙噴射。不同工況條件下，壓縮空氣、氮氣及天然氣通過各自的閥站實現(xiàn)通入氣體的切換。實際生產(chǎn)操作過程中，受溫度、渣層厚度及氣體壓力波動等多重因素的影響，出現(xiàn)噴槍內(nèi)管堵塞和天然氣回火的現(xiàn)象，影響陽極爐安全、連續(xù)運行。簡單疏通沒有效果時，需要借助鋼釬或風(fēng)鎬將整個內(nèi)管由外往內(nèi)打入銅液，重新更換新內(nèi)管，工人勞動強度大，影響生產(chǎn)的正常運行。

主要解決方案：縮小內(nèi)管直徑，更換材質(zhì)，縮短內(nèi)管，氣體進入方式由內(nèi)管端部直通式改為側(cè)部三通式及增設(shè)觀察檢修口等，有效降低氧化還原作業(yè)時噴槍內(nèi)管堵塞的機率，減少由于堵塞造成的作業(yè)中斷和天然氣回火次數(shù)，降低了工人勞動強度，提高了安全運行效率和系統(tǒng)開車率，實現(xiàn)了生產(chǎn)穩(wěn)定。

4 結(jié)語

(1)富氧底吹造锍捕金工藝以其熔煉強度大、金銅等金屬直收率高的特點，實現(xiàn)了低品位金精礦、復(fù)雜難處理多金屬礦及塊礦的有效處理，拓寬了原料采購渠道，提高了礦產(chǎn)資源綜合利用率。

(2)實踐證明，旋浮吹煉是環(huán)保條件好，自動化程度高的粗銅冶煉工藝。

(3)富氧底吹熔煉- 旋浮吹煉冶煉工藝是國內(nèi)外冶金行業(yè)的首次集成創(chuàng)新，實現(xiàn)了多金屬礦高效、節(jié)能、環(huán)保冶金。

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“十三五”期間全國城鎮(zhèn)新增太陽能光電建筑裝機容量達1 000萬kW以上

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知》(以下簡稱“通知”)，計劃到2020年，城鎮(zhèn)新建建筑能效水平比2015年提升20%，部分地區(qū)及建筑門窗等關(guān)鍵部位建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)達到或接近國際現(xiàn)階段先進水平。城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積比重超過50%，綠色建材應(yīng)用比重超過40%。完成既有居住建筑節(jié)能改造面積5億m2以上，公共建筑節(jié)能改造1億m2，全國城鎮(zhèn)既有居住建筑中節(jié)能建筑所占比例超過60%。

“十二五”期間，我國可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴大，共確定46個可再生能源建筑應(yīng)用示范市、100個示范縣和8個太陽能綜合利用省級示范，實施398個太陽能光電建筑應(yīng)用示范項目，裝機容量683 MW。截至2015年底，全國城鎮(zhèn)太陽能光熱應(yīng)用面積超過30億m2，淺層地能應(yīng)用面積超過5億m2，可再生能源替代民用建筑常規(guī)能源消耗比重超過4%。

與此同時，我國建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展還面臨不少困難和問題，主要是：建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求與同等氣候條件發(fā)達國家相比仍然偏低，標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行質(zhì)量參差不齊;城鎮(zhèn)既有建筑中仍有約60%的不節(jié)能建筑，能源利用效率低，居住舒適度較差;綠色建筑總量規(guī)模偏少，發(fā)展不平衡，部分綠色建筑項目實際運行效果達不到預(yù)期;可再生能源在建筑領(lǐng)域應(yīng)用形式單一，與建筑一體化程度不高;農(nóng)村地區(qū)建筑節(jié)能剛剛起步，推進步伐緩慢;綠色節(jié)能建筑材料質(zhì)量不高，對工程的支撐保障能力不強;主要依靠行政力量約束及財政資金投入推動，市場配置資源的機制尚不完善。

“十三五”時期是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級進程加快，人民群眾改善居住生活條件需求強烈，住房城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域能源資源利用模式亟待轉(zhuǎn)型升級，推進建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展面臨大有可為的機遇期，潛力巨大?！巴ㄖ敝兄赋?，“十三五”期間擴大可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)模。在末端用能負(fù)荷滿足要求的情況下，因地制宜建設(shè)區(qū)域可再生能源站。鼓勵在具備條件的建筑工程中應(yīng)用太陽能光伏系統(tǒng)。

“通知”還強調(diào)，為了加強太陽能光伏建筑應(yīng)用，在建筑屋面和條件適宜的建筑外墻，建設(shè)太陽能光伏設(shè)施，鼓勵小區(qū)級、街區(qū)級統(tǒng)籌布置，“共同產(chǎn)出、共同使用”。鼓勵專業(yè)建設(shè)和運營公司，投資和運行太陽能光伏建筑系統(tǒng)，提高運行管理，建立共贏模式，確保裝置長期有效運行。全國城鎮(zhèn)新增太陽能光電建筑應(yīng)用裝機容量1000萬kW以上。

Production practice of refractory gold-copper concentrate treatment by oxygen-enriched bottom-blowing and rotation-suspension converting

HAN Zhan-qi， PENG Guo-min， GUO Yin-gang， ZU Xiao-feng， WANG Bo-yi

With the refractory gold-copper concentrate as raw material, the oxygen-enriched bottom-blowing converting process is adopted to produce high-grade copper matte. Meanwhile, rare and precious metals such as Au, Ag, Se and Te are enriched and separated from the smelting slag. Copper matte is treated by the rotation-suspension converting process to produce blister copper. The paper describes the production practice of the oxygen-enriched bottom-blowing and rotation-suspension converting process, and introduces the process flow, main equipment and problems existing in production as well as solutions to address them.

refractory gold-copper concentrate; copper smelting; bottom-blowing smelting; rotation-suspension converting

韓戰(zhàn)旗(1983—)， 男， 河南周口人， 有色冶煉工程師， 從事一線生產(chǎn)管理工作。

2016-- 07-- 11

2016-- 08-- 24

TF811

B

1672-- 6103(2017)02-- 0007-- 04