夏中治，桂云輝

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

關(guān)鍵字：閃速爐；閃速熔煉；精礦配料

1 前言

銅精礦配料過程是閃速熔煉工藝中的一道重要工序，其實(shí)質(zhì)是合理、科學(xué)地將多種精礦及輔助材料按一定的配比配制，以滿足閃速爐生產(chǎn)指標(biāo)、管理控制和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的要求，其原料配比的合理性不僅有助于穩(wěn)定閃速爐爐況，降低生產(chǎn)成本，而且對(duì)于后續(xù)工序產(chǎn)品質(zhì)量的提高和能源消耗的降低具有重要意義。

近年來銅冶煉能力劇烈擴(kuò)張后，銅精礦供應(yīng)已成為突出的問題，銅精礦的銅品位降低和硫量品位的提高是今后幾年的一個(gè)趨勢(shì)，另外在原料組織上呈批次多，批量小，成份復(fù)雜、雜質(zhì)含量高的態(tài)勢(shì)。根據(jù)貴冶生產(chǎn)實(shí)踐，銅精礦配料是影響閃速爐爐況的主要原因之一，因此，在摸索出閃速爐處理這種精礦方法的同時(shí)，對(duì)閃速熔煉銅精礦的合理、準(zhǔn)確的配料顯得尤為重要。

2 貴冶原輔材料主要成份

閃速熔煉原輔助材料主要有銅精礦、渣精礦、石英砂、含金（銀）石英砂等，貴冶對(duì)原輔助材料技術(shù)要求見表1、表2和表3所示：

3 銅精礦配料需考慮的因素

3.1 混合礦中S/Cu的控制

混合礦中S/Cu比控制是配料需考慮的重要參數(shù)之一，閃速熔煉能充分利用原料中S和Fe等元素氧化時(shí)所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱來實(shí)現(xiàn)自熱熔煉。在配料過程中，若S/Cu比過低，在閃速熔煉時(shí)需補(bǔ)充額外熱量，不利于節(jié)能；S/Cu過高的反應(yīng)熱負(fù)荷大，爐體襯磚損耗加劇，且會(huì)造成反應(yīng)塔側(cè)壁溫度長(zhǎng)期偏高，無法正常控制爐體溫度。硫高銅低的配料，在裝入量不變的情況下會(huì)影響冰銅的產(chǎn)量及冰銅品位，同時(shí)，硫高會(huì)給制酸系統(tǒng)產(chǎn)生壓力。在富氧熔煉的情況下選擇適宜的S/Cu，即可實(shí)現(xiàn)閃速爐自熱熔煉，又利于節(jié)能和穩(wěn)定銅酸系統(tǒng)的生產(chǎn)。貴冶根據(jù)產(chǎn)能情況，混合礦（干礦）S/Cu一般控制在1.1-1.25。

混合精礦中Cu品位增加，則所需氧量減少，精礦中Cu、S、Fe品位每增加1%，所需氧量Cu是反比關(guān)系，F(xiàn)e、S是成正比關(guān)系，增加1%的S是相對(duì)于增加1%Fe來說，氧量變化是Fe是4倍左右?？梢?，精礦中S品位對(duì)過程所需氧量的影響最大，所以對(duì)S的控制顯得十分必要。

3.2 雜質(zhì)元素（Pb、Zn、As、Sb、Bi）的控制及影響

閃速熔煉工藝中，銅精礦中雜質(zhì)元素含量的多少對(duì)閃速爐的正常生產(chǎn)影響較大，在日常生產(chǎn)配料中，需充分考慮雜質(zhì)含量情況進(jìn)行合理的高低搭配，避免雜質(zhì)特別是揮發(fā)性雜質(zhì)元素對(duì)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。

銅精礦中雜質(zhì)元素Zn、Pb在熔煉過程中分布行為較為復(fù)雜，它們的分布與反應(yīng)中氧勢(shì)、溫度、冰銅品位等熔煉條件密切相關(guān)，根據(jù)近幾年閃速爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及元素普查情況分析，Zn、Pb的分布大部份（約60%）進(jìn)入渣相中，進(jìn)入銅相中約有25%，少部份（約15%）揮發(fā)進(jìn)入煙氣相中。當(dāng)銅精礦中雜質(zhì)元素Zn、Pb含量較高時(shí)，會(huì)提高渣熔點(diǎn)和煙灰發(fā)生率，增加渣的粘度，同時(shí)煙灰在排煙系統(tǒng)中的粘附性增加，且這種煙灰性質(zhì)較為堅(jiān)硬，很難通過振打有效清除，一旦粘附在鍋爐管壁上，容易形成大塊狀煙塵，危害鍋爐安全。表5和圖1為貴冶2#閃速爐干礦中Zn、Pb高低對(duì)生產(chǎn)帶來的影響情況。

表1 銅精礦化學(xué)成份

表2 石英砂化學(xué)成分（%）

表3 渣精礦化學(xué)成分（%）

表4 貴冶2#閃速爐銅精礦（干礦）含Zn+Pb高低分布及生產(chǎn)情況

圖1 貴冶閃速熔煉干礦含Zn、Pb控制示意

表5 貴冶陽極銅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

銅精礦中雜質(zhì)元素As、Sb、Bi的含量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及電解、硫酸工序影響較大，精礦中的As經(jīng)閃速熔煉生成三氧化二砷進(jìn)入煙氣相中，富集在閃速爐電收塵煙灰中，收集下來的煙灰又通過封閉循環(huán)回到閃速爐中，會(huì)進(jìn)一步氧化成不容易揮發(fā)的五氧化二砷，進(jìn)入渣相及冰銅相。根據(jù)統(tǒng)計(jì)：砷有79.65%進(jìn)入銅相及渣相中，其中進(jìn)入渣相占44.24%，進(jìn)入冰銅相占35.41%；進(jìn)入冰銅中的五氧化二砷在吹煉及精煉過程也比較難揮發(fā)，大部分進(jìn)入銅相及渣相中，有數(shù)據(jù)表明：銅閃速熔煉爐及轉(zhuǎn)爐吹煉渣中的砷97.8%又將隨著渣精礦回到閃速爐中，這樣大大增加了閃速爐入爐原料的雜質(zhì)含量，也使得砷、鉍、銻等雜質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)和富集，最終造成銅閃速爐煉銅中的大量砷大部分將進(jìn)入到陽極銅中，造成陽極銅中含砷超標(biāo)。此外在熔煉過程中，As、Sb、Bi對(duì)高冰銅品位具有較強(qiáng)的親合力，進(jìn)入銅相的量隨品位提高而增量。

火法冶金未除去的As、Sb、Bi雜質(zhì)在陽極板中的以不溶性雜質(zhì)或生成的不溶性化合物形式存在，銅在電解精煉過程中，As、Sb、Bi雜質(zhì)會(huì)污染電解液，雜質(zhì)容易沉積附著在陰極上，特別當(dāng)陰極不光滑時(shí)，附著將更加緊密，As、Sb、Bi雜質(zhì)含量直接影響陰極銅質(zhì)量，貴冶陽極銅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

原料中含As、Sb、Bi相當(dāng)部分在熔煉過程中揮發(fā)，進(jìn)入制酸系統(tǒng)，為在確保H2SO4質(zhì)量及催化劑功能，含As煙氣在轉(zhuǎn)化前需凈化，此工序中廢酸富集了煙氣中大部份As，廢酸中的As硫化沉淀后，產(chǎn)出砷濾餅，送亞砷酸車間處理，因此，煙氣中含As多少?zèng)Q定了廢酸量的多少，含As高會(huì)導(dǎo)致廢酸處理過程中硫化鈉消耗量大，如圖2所示。貴冶根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，確保產(chǎn)品質(zhì)量及降低廢酸原液含As量，一般干礦含As不大于0.4%，見圖3所示。

表6 精礦中不純物對(duì)生產(chǎn)的影響

圖2 近幾年原液含As與硫化鈉單耗情況

圖3 2016年1-11月份干礦、陽極銅含As情況

3.3 精礦中Al2O3、MgO、F、Cl的控制及影響

精礦中Al2O3性質(zhì)較為穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，Al2O3在閃速爐渣中含量最高達(dá)到過4.2%，但Al2O3－SiO2二元系較為簡(jiǎn)單，在銅閃速熔煉過程中Al2O3基本不參與化學(xué)反應(yīng)，僅發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和爐內(nèi)參與熱交換過程，在精礦中含高熔點(diǎn)Al2O3、MgO化合物時(shí)，閃速熔煉中銅渣分離不清，冰銅與渣流動(dòng)性差，銅渣排放困難，所以在配料過程中以充分考慮其含量對(duì)爐況的影響，通常情況下，生產(chǎn)中控制Al2O3含量應(yīng)不超過0.4%、MgO含量不超過0.35%。

而精礦中的F、Cl含量的高低，直接影響到閃速熔煉排煙工序及后續(xù)制酸工藝的設(shè)備安全，熔煉過程中形成的氯化物、氟化物在熔煉段難以去除，在閃速工藝生產(chǎn)中表現(xiàn)的主要危害為對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕，如在干燥過程中對(duì)干燥機(jī)盤管（奧氏體不銹鋼）的腐蝕、尤其對(duì)閃速爐排煙系統(tǒng)如鍋爐壁管、電收塵系統(tǒng)、排煙管道排煙風(fēng)機(jī)等具有較強(qiáng)的腐蝕性，另外它還可以侵蝕鉛材及陶瓷材料，同時(shí)對(duì)酸酸觸媒也有害，所以降低精礦中F、Cl含量有助于延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命及生產(chǎn)安全，見表6所示。

3.4 配料過程中需考慮的其它因素

閃速熔煉配料還應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、精礦庫(kù)庫(kù)存、中間物料配撒精礦情況、下道工序作業(yè)模式、精礦品位、數(shù)量、品種等等來確定各礦種比率，以穩(wěn)定爐況出發(fā)來調(diào)整所需，另外值得關(guān)注的是：應(yīng)根據(jù)精礦中的SiO2含量，在滿足生產(chǎn)需要的前提下，合理配料，減少配入的石英砂量。因?yàn)榕淙氲氖⑸傲看螅鄳?yīng)會(huì)減少入爐精礦品位，在相同在裝入量下會(huì)減少產(chǎn)銅量，另外儲(chǔ)存、運(yùn)輸及熔化石英砂都將消耗較多能源，而且根據(jù)貴冶生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，配入的石英砂量大時(shí)對(duì)爐況也會(huì)有所影響，表現(xiàn)更為突出的是對(duì)反應(yīng)塔塔壁溫度、精礦下料分布等均有所影響，需綜合考慮。

4 總結(jié)

根據(jù)貴冶生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)配料過程中影響閃速熔煉生產(chǎn)及工序影響進(jìn)行了分析，并對(duì)部份雜質(zhì)元素的控制值做了說明，面對(duì)國(guó)內(nèi)外銅精礦資源日趨短缺，由于冶煉的礦種雜質(zhì)元素不斷升高，精準(zhǔn)合理地配料有助于穩(wěn)定閃速爐爐況，提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。貴冶通過不斷摸索，對(duì)高雜原料的冶煉技術(shù)得到了極大的豐富和提高，逐漸形成了一套成熟的、具有貴冶特色的配料技術(shù)。