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        氧氣底吹煉銅技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用

        2018-08-23 01:20:04杜新玲趙高峰王紅偉
        中國(guó)有色冶金 2018年4期
        關(guān)鍵詞:煉銅雙底冶煉廠

        杜新玲, 趙高峰, 王紅偉

        (1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 河南 濟(jì)源 459000; 2.河南豫光金鉛股份有限公司, 河南 濟(jì)源 459000)

        1 氧氣底吹煉銅工藝概況

        氧氣底吹煉銅工藝也稱水口山煉銅法(SKS法)是由中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院與水口山有色金屬集團(tuán)公司共同研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種先進(jìn)的銅冶煉技術(shù)。該技術(shù)經(jīng)歷了兩代創(chuàng)新,第一代為氧氣底吹熔煉-PS轉(zhuǎn)爐吹煉(1992~2008年)。該技術(shù)最早應(yīng)用于越南生權(quán)老街大龍冶煉廠,規(guī)模為年產(chǎn)1萬(wàn)t陰極銅[1],其后在山東東營(yíng)、山東恒邦、包頭華鼎、山西垣曲等冶煉廠采用,我國(guó)目前已有10余條生產(chǎn)線[2]。第二代為氧氣底吹熔煉-氧氣底吹連續(xù)吹煉(2008年起),即雙底吹連續(xù)煉銅技術(shù)。指在造锍熔煉和銅锍吹煉兩個(gè)銅冶煉重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)上,用氧氣底吹爐取代傳統(tǒng)的冶煉設(shè)備。該技術(shù)高效、節(jié)能、環(huán)保,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化清潔生產(chǎn),并能有效降低粗銅的加工成本。雙底吹連續(xù)煉銅技術(shù)于2014年3月在河南豫光首次應(yīng)用,采用該技術(shù)的山東東營(yíng)二期工程于2016年10月投產(chǎn),河南靈寶市金城冶煉股份有限公司計(jì)劃于今年8月投產(chǎn)。

        雙底吹連續(xù)煉銅工藝流程如圖1所示。

        2 富氣底吹技術(shù)在造锍熔煉上的工業(yè)化應(yīng)用

        2.1 造锍熔煉技術(shù)的發(fā)展

        世界銅產(chǎn)量的80%是采用火法工藝生產(chǎn)的,火法煉銅的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程是:銅精礦→造锍熔煉→銅锍吹煉→粗銅精煉→陰極銅。整個(gè)工藝過(guò)程中最重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)是造锍熔煉。我國(guó)目前已基本淘汰了落后的鼓風(fēng)爐、反射爐和電爐熔煉技術(shù),取而代之的是現(xiàn)代化強(qiáng)化熔煉技術(shù)。

        現(xiàn)代造锍熔煉工藝主要有諾蘭達(dá)/特尼恩特?zé)掋~法(回轉(zhuǎn)式側(cè)吹熔煉法)、澳斯麥特/艾薩法(頂吹熔煉法)、閃速熔煉法、三菱連續(xù)煉銅法以及富氧底吹煉銅法等。 諾蘭達(dá)工藝起源于上世紀(jì)50年代,后推廣至美國(guó)、中國(guó)、澳大利亞與智利。特尼恩特工藝在智利、秘魯、墨西哥、泰國(guó)、贊比亞等國(guó)有十多臺(tái)爐子在運(yùn)行。這兩種工藝均屬于回轉(zhuǎn)式側(cè)吹爐熔煉,具有熔煉強(qiáng)度大、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),但采用的富氧濃度低,需要捅風(fēng)眼操作,爐壽較短。

        圖1 雙底吹連續(xù)煉銅工藝流程圖

        澳斯麥特/艾薩法是浸沒式富氧頂吹熔煉技術(shù),具有原料適應(yīng)性強(qiáng),備料簡(jiǎn)單,可以直接處理濕料、塊料和垃圾等,熔煉強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),但其工藝控制較為困難,氧槍壽命短。

        閃速熔煉是目前應(yīng)用最廣泛的造锍熔煉技術(shù),世界上有49座用于煉銅的閃速爐,占銅造锍熔煉總產(chǎn)能的50%以上。閃速煉銅法熔煉強(qiáng)度很高,單系列產(chǎn)能可達(dá)40萬(wàn)t/a陽(yáng)極銅,且環(huán)保條件好,自動(dòng)化程度高。但其原料適應(yīng)性差,備料復(fù)雜,原料需干燥至含水<0.3%,且需磨礦至0.5 mm以下,設(shè)備投資也大。

        三菱連續(xù)煉銅設(shè)備世界上有7套,分別在日本直島冶煉廠、加拿大梯明斯冶煉廠、韓國(guó)溫山冶煉廠、印尼格雷西冶煉廠、澳大利亞肯布拉港銅業(yè)公司、印度比拉冶煉廠、日本小名濱冶煉廠。該工藝對(duì)硫的捕集率高達(dá)99%~99.5%,自動(dòng)化程度高,但棄渣含銅較高,金屬回收率低。

        各種造锍熔煉技術(shù)工藝參數(shù)比較列于表1。

        2.2 富氧底吹造锍熔煉技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

        與上述幾種煉銅工藝相比,富氧底吹煉銅工藝具有對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng),熔煉強(qiáng)度高,無(wú)須配煤,可實(shí)現(xiàn)自熱熔煉,能耗低,生產(chǎn)操作易于掌握,生產(chǎn)安全性高,不易產(chǎn)生泡沫渣等優(yōu)點(diǎn),是我國(guó)銅工業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)之一,近年來(lái)在我國(guó)得到了較好的推廣應(yīng)用[3]。

        我國(guó)目前采用底吹造锍熔煉煉銅技術(shù)的企業(yè)有山東東營(yíng)、山東方圓、山東恒邦、包頭華鼎、河南豫光、靈寶金城、山西垣曲、青海銅業(yè)、中原黃金、梅州金雁銅業(yè)等,部分企業(yè)的工藝技術(shù)參數(shù)如表2所示。

        3 富氧底吹技術(shù)在銅锍吹煉上的工業(yè)化應(yīng)用

        吹煉過(guò)程是火法煉銅的第二道工序,其技術(shù)發(fā)展相對(duì)落后,主流工藝為PS轉(zhuǎn)爐吹煉,約有85%的銅锍采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉,江西貴溪、安徽金隆、安徽銅陵、湖北大冶、甘肅金川、云南銅業(yè)、遼寧葫蘆島等大型冶煉廠都在采用[4]。

        PS轉(zhuǎn)爐吹煉雖然成熟可靠,但也存在①制酸問題:轉(zhuǎn)爐屬間斷操作,SO2濃度波動(dòng)大,不利于制酸;②SO2低空污染問題:吹煉過(guò)程中進(jìn)料操作、放渣操作以及銅锍包在車間內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)煙氣外溢,造成SO2煙氣低空污染,惡化車間操作環(huán)境。

        隨著國(guó)家環(huán)保政策的嚴(yán)格,我國(guó)新建的銅冶煉廠先后引進(jìn)了頂吹浸沒吹煉和閃速連續(xù)吹煉技術(shù)取代傳統(tǒng)的PS轉(zhuǎn)爐[5]。

        山西華銅銅業(yè)有限公司是我國(guó)首家引進(jìn)頂吹浸沒熔煉和吹煉的企業(yè)[5]。頂吹浸沒熔煉技術(shù)煙氣SO2濃度高,有利于制酸,同時(shí)也解決了SO2煙氣低空污染問題,但頂吹吹煉爐存在噴槍壽命較短、棄渣含銅較高等問題。山東祥光銅業(yè)公司引進(jìn)了閃速吹煉技術(shù),該技術(shù)具有建設(shè)成本低、生產(chǎn)成本低、效率高、爐齡長(zhǎng)、環(huán)保好、硫捕集率高等優(yōu)點(diǎn),但生產(chǎn)過(guò)程中銅锍需經(jīng)水淬、干燥、磨細(xì)后才能進(jìn)行吹煉,復(fù)雜的工序造成物料的損失。同時(shí),銅锍的物理熱不能充分利用,水淬需用大量的水,加上干燥、破碎等工序,增加了人力和動(dòng)力消耗,致使吹煉成本增加。

        表1 幾種造锍熔煉技術(shù)的工藝參數(shù)比較

        表2 氧氣底吹熔煉生產(chǎn)數(shù)據(jù)

        河南豫光金鉛股份有限公司是國(guó)內(nèi)首家采用富氧底吹技術(shù)進(jìn)行銅锍連續(xù)吹煉的企業(yè)[6]。該技術(shù)具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、連續(xù)冶煉、能耗低、金屬回收率高、環(huán)保好、投資少和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),具備處理再生銅、銅精礦能力,解決了PS轉(zhuǎn)爐不能連續(xù)吹煉、低空污染的世界性難題。

        表3列出了幾種主要吹煉技術(shù)的工藝參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        雙底吹連續(xù)煉銅工藝在造锍熔煉和銅锍吹煉兩個(gè)重要的冶煉過(guò)程中用底吹爐替代傳統(tǒng)的冶煉設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化冶煉,具有節(jié)能環(huán)保、SO2回收率高、高溫?zé)煔饫寐矢叩忍攸c(diǎn),是一種環(huán)保高效的銅冶煉方式,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn),技術(shù)重現(xiàn)性好,成熟度高,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著,節(jié)能減排效果明顯,工業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定,對(duì)銅冶煉技術(shù)的發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用,具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

        表3 幾種銅锍吹煉技術(shù)的工藝參數(shù)比較

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