劉富全

（中銅東南銅業(yè)有限公司熔煉廠，福建 寧德 352100）

銅冶煉中，原料多為整個(gè)工藝的第一步，乃重中之重。然而不同來(lái)源、不同成分的物料對(duì)整個(gè)工藝的影響都是未知的，實(shí)踐中我們只能通過(guò)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，才能找到合適的物料，從而確保工藝的穩(wěn)定性和持續(xù)性。

因此，為了更好地探索出閃速熔煉爐對(duì)入爐物料的適應(yīng)性，本文結(jié)合某廠2019年6月份復(fù)雜型硫化礦入爐導(dǎo)致爐況波動(dòng)與調(diào)整措施的分析，簡(jiǎn)單闡述熔煉爐與物料之間的匹配性[1]。

1 研究背景

某公司銅冶煉項(xiàng)目采用旋浮熔煉+旋浮吹煉工藝進(jìn)行銅精礦冶煉，熔煉爐投料量從試生產(chǎn)初期的 80～140t/h 提高至267t/h，達(dá)到設(shè)計(jì)能力。熔煉爐控制分為前饋控制和反饋修正，一般需要將不同種類的銅精礦、吹煉渣、渣精礦、石英砂通過(guò)倉(cāng)式配料系統(tǒng)進(jìn)行配料，再經(jīng)由干燥機(jī)干燥完，通過(guò)失重系統(tǒng)、精礦噴嘴等設(shè)備投入爐內(nèi)，在反應(yīng)塔區(qū)域與工藝風(fēng)、氧發(fā)生混合，完成熔煉反應(yīng)。

2019年6月份由于采用原料中的新礦B60銅精礦，從而導(dǎo)致熔煉爐況發(fā)生波動(dòng)，造成當(dāng)月生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)大、作業(yè)率低，而且對(duì)爐體也有很大的影響。為此，本文以此為基礎(chǔ)，探索此種復(fù)雜型硫化礦入爐的影響，以及對(duì)其調(diào)整措施實(shí)施后爐況的變化進(jìn)行分析。

2 實(shí)踐過(guò)程

2.1 復(fù)雜型硫化礦入爐的前期

6月1日新礦B60銅精礦啟用，隨后因配料需要，該礦比例增大。反應(yīng)一段時(shí)間后，熔煉爐的檢尺開始出現(xiàn)黏渣層，導(dǎo)致銅渣面分離不清，熔煉爐內(nèi)半熔融生料堆積。

分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)渣含銅從5月31日的平均值1.77%到6月5日升高5.26%，圖1是未調(diào)整前的渣含銅趨勢(shì)圖

圖1 未調(diào)整前的渣含銅趨勢(shì)圖發(fā)

采取應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)采取逐步減少B60礦粉配料、物料內(nèi)配入還原劑、爐前觀察孔投加生鐵等措施，至6月12日熔煉爐的控制指標(biāo)渣含銅降至2.4%，爐況也逐步好轉(zhuǎn)。圖2是調(diào)整之后的渣含銅趨勢(shì)圖。

圖2 調(diào)整之后的渣含銅趨勢(shì)圖

2.2 復(fù)雜型硫化礦入爐的中期

6月12日17：09熔煉廠中控室監(jiān)控畫面顯示熔煉爐沉淀池底部5號(hào)測(cè)定溫度662℃，到6月14日10：30分696℃，熔煉爐沉淀池底部溫度呈上升趨勢(shì)。。圖3是調(diào)整之后的渣含銅趨勢(shì)圖。

圖3 熔煉爐沉淀池底部溫度趨勢(shì)圖

對(duì)此，工程技術(shù)人員立即安排人員對(duì)精礦失重系統(tǒng)和精礦噴嘴等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行全面檢查，并對(duì)原料入爐后爐況的變化情況進(jìn)行分析，初步判斷可能是B60銅精礦配入量過(guò)大造成爐況異常波動(dòng)。B60銅精礦成分情況見表1。

表1 B60銅精礦成分表

B60銅精礦的大量配入后，導(dǎo)致混合銅精礦S/Cu整體偏低，爐內(nèi)熱負(fù)荷不夠，且該礦中可能存在較多的硫酸鹽和其他氧化物，在反應(yīng)塔無(wú)法進(jìn)行氧化反應(yīng)，自然無(wú)法提供反應(yīng)所需的熱量。但由于當(dāng)時(shí)可用礦種和礦量均較少，B60恰為主要礦種，只能臨時(shí)逐步降低B60、吹煉渣、渣精礦的配入量，爐況惡化趨勢(shì)得到初步控制。隨后入庫(kù)的B63銅精礦S/Cu為1.46，B66銅精礦S/Cu為1.96，均大幅偏離閃速爐配料所需求的S/Cu。為調(diào)整爐況和降低B60銅精礦對(duì)爐況的影響，啟用這兩種高銅礦，但是需要配入大量的吹煉渣和渣精礦才能維持爐內(nèi)的熱平衡，而由于大量的冷料加入，在反應(yīng)塔僅完成吸熱反應(yīng)變成半熔融狀態(tài)進(jìn)入沉淀池，導(dǎo)致爐況不能在短時(shí)間內(nèi)調(diào)整至正常狀態(tài)[2]。

大量的熔池反應(yīng)，導(dǎo)致爐底結(jié)攪動(dòng)沖刷，爐底溫度局部快速升高，為確保爐體安全，最有效的手段為降低爐內(nèi)溫度，通過(guò)外部強(qiáng)制冷卻降溫、降低生產(chǎn)負(fù)荷和降低爐溫控制的方式控制爐底溫度的上漲，雖爐底溫度上漲的問(wèn)題得到有效控制，但也在一定程度上加速了熔煉爐況惡化。

2.3 復(fù)雜型硫化礦入爐的后期

為進(jìn)一步調(diào)整爐況，通過(guò)降低吹煉渣和渣精礦配入量、降低Fe/SiO2、根據(jù)爐前排放情況適當(dāng)提高控制溫度等手段，爐況已呈現(xiàn)逐步好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，6月19日所測(cè)熔煉爐熔煉渣溫1307℃，銅溫度1208℃，渣含銅平均值4.08%，圖4是熔煉爐控制參數(shù)Fe/SiO2調(diào)整值與理論值對(duì)比圖。

圖4 熔煉爐控制參數(shù)Fe/SiO2調(diào)整值與理論值對(duì)比圖

對(duì)熔煉爐爐況情況分析，初步認(rèn)定因原料因素，備料單更改較為頻度，備料干燥機(jī)帶料量較大，熔煉爐頂倉(cāng)重量過(guò)大，導(dǎo)致爐況調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)；另外原料中冷料的配入量偏大，原料硫銅比不滿足爐膛熱負(fù)荷，爐溫控制偏低，導(dǎo)致渣型不好，銅渣分離不清。

針對(duì)分析原因，制定相應(yīng)的措施為：

（1）確保備料單更改頻度盡量減少；

（2）熔煉爐頂倉(cāng)重量按150～200噸控制，及時(shí)與備料聯(lián)系調(diào)整干燥機(jī)帶料量；

（3）減小原料中冷料的配入量，增大原料S/Cu，從源頭增加爐膛熱負(fù)荷；

（4）特殊時(shí)期，定時(shí)定點(diǎn)對(duì)熔煉爐進(jìn)行全面檢尺，測(cè)定爐內(nèi)凍結(jié)層分布情況；

（5）特殊時(shí)期，熔煉爐渣溫按1310～1330℃間控制；

（6）盡快將各銅口盤活，可根據(jù)情況在銅口附近加入生鐵；

（7）確保反應(yīng)塔熱負(fù)荷，通過(guò)天然氣的使用進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)先使用中央燒嘴燃燒天然氣，反應(yīng)塔頂燒嘴加強(qiáng)清理頻次，防止粘接，確保反應(yīng)充分優(yōu)先使用中央燒嘴；

（8）生產(chǎn)操作時(shí)要密切關(guān)注爐底溫度、水套溫度和爐體巡檢。

截止6月20日熔煉爐況逐步恢復(fù)正常，6月21日各指標(biāo)趨于正?？刂浦担鼫囟?310℃，銅溫1295℃，渣銅分離清晰，負(fù)荷得到逐步提升。

3 爐況波動(dòng)的原因分析

3.1 物料成分影響

新進(jìn)礦種——B60銅精礦的成分與以前的礦種存在差異，該礦種中的硫有一部分是以硫酸鹽的形態(tài)存在，這就造成其在反應(yīng)塔區(qū)域參與氧化反應(yīng)時(shí)，其釋放的熱量有限，達(dá)不到數(shù)模的理論需求值，導(dǎo)致反應(yīng)熱平衡出現(xiàn)失衡，部分物料未能反應(yīng)，爐內(nèi)出現(xiàn)生料，最終使得爐況變差、銅渣分離不清[3]。

3.2 配料調(diào)整影響

因精礦庫(kù)現(xiàn)存礦種不多，礦種搭配困難、庫(kù)存低，從而導(dǎo)致配料變更幅度較大且調(diào)整頻繁（變更比例超過(guò)20%），分析準(zhǔn)確性差，調(diào)整滯后。

3.3 樣品化驗(yàn)影響

受化驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響，爐渣樣品選取、風(fēng)送、制品、分析等流程下來(lái)，需要1.5h左右才能出分析結(jié)果?？刂迫藛T再根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果去調(diào)整石英砂等，難免會(huì)存在調(diào)整滯后現(xiàn)象，一般要3個(gè)小時(shí)以上物料入爐，5個(gè)小時(shí)以上才調(diào)控效果才逐步顯現(xiàn)，導(dǎo)致渣型嚴(yán)重失調(diào)。

3.4 爐溫控制影響

實(shí)踐的中期，為了保持爐底溫度可控，未等爐況完全好轉(zhuǎn)時(shí)，就采用低溫控制，使得四氧化三鐵大量析出，銅渣再次分離不清，銅面難控，負(fù)荷下調(diào)，熔煉爐整體反應(yīng)熱平衡控制失衡。

3.5 核心設(shè)備影響

（1）對(duì)于熔煉爐而言，反應(yīng)塔塔頂?shù)木V噴嘴是其最核心的設(shè)備，但是其反應(yīng)效果無(wú)法做到及時(shí)進(jìn)行預(yù)判，對(duì)其使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)不足。

（2）原料系統(tǒng)的取料機(jī)、粒化刮板機(jī)、干燥機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備沒有做到以檢代修，造成配料受制約。

4 預(yù)防與應(yīng)對(duì)措施

4.1 熔煉每次更換配料單時(shí)，熔煉爐爐頂干礦倉(cāng)料位要求原料提前控制在150～200t，為爐況的快速調(diào)整創(chuàng)造條件，換料生產(chǎn)穩(wěn)定后爐頂干礦倉(cāng)料位恢復(fù)至250t控制。

4.2 每次更換配料單前，通過(guò)渣型調(diào)整將渣中磁性鐵控制在10%左右，爐溫適當(dāng)高控10～20℃，爐體點(diǎn)檢員實(shí)行每半小時(shí)檢尺一次，排放口每半小時(shí)測(cè)溫一次，為爐體溫度的調(diào)整提供依據(jù)。

4.3 每次復(fù)雜型硫化礦入爐時(shí)，可先下降1～2t/h的煙灰控制，再根據(jù)爐前測(cè)溫和排放情況進(jìn)行調(diào)整。

4.4 每次調(diào)整配料單，復(fù)雜型硫化礦入爐半小時(shí)后從1#、2#觀察孔或12號(hào)燒嘴孔進(jìn)行爐內(nèi)物料情況探測(cè)，并將探測(cè)情況反饋于相關(guān)控制人員。

4.5 熔煉爐的石英砂調(diào)整要及時(shí)，可通過(guò)爐前排放情況來(lái)進(jìn)行預(yù)判斷，使生產(chǎn)調(diào)控過(guò)程中的渣型穩(wěn)定，利于爐況。

4.6 爐體彈簧及膨脹點(diǎn)檢測(cè)工作要有及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋，爐底增加軸流風(fēng)機(jī)及文丘里風(fēng)管進(jìn)行風(fēng)冷，加強(qiáng)爐底溫度局部的檢測(cè)。

4.7 精礦噴嘴的工藝風(fēng)、氧控制標(biāo)準(zhǔn)：投料量≤160t/h時(shí)，氧濃按65～70%進(jìn)行控制，保證入爐工藝富氧風(fēng)總量在風(fēng)量在 30000Nm3/h（120t/h）、33000Nm3/h（140t/h）、37000Nm3/h（160t/h）以上，這樣才能確保入爐混合風(fēng)的壓力維持穩(wěn)定值，便于精礦噴嘴的懸浮反應(yīng)達(dá)到預(yù)期效果。

4.8 針對(duì)熔煉爐計(jì)劃性停爐點(diǎn)檢時(shí)，需在停爐前將熔爐爐渣中磁性鐵控制在10～15%之間，靠近10%控制，煙灰倉(cāng)位控制在30噸以內(nèi)，為停復(fù)產(chǎn)創(chuàng)造條件[4]。

5 結(jié)論

復(fù)雜型硫化礦是使熔煉爐爐況引起波動(dòng)的最直接也是最大的因素，不僅與其復(fù)雜型硫化礦的元素成分和部分元素存在形態(tài)的物相息息相關(guān)，而且與配料時(shí)其加入的配比與混合程度有關(guān)。當(dāng)然，復(fù)雜型硫化礦對(duì)熔煉爐的適應(yīng)性除了這些因素，還受其他方面影響，本文只是針對(duì)某種復(fù)雜型硫化礦引起的爐況波動(dòng)實(shí)踐進(jìn)行分析。

對(duì)于閃速熔煉爐而言，當(dāng)一種新的物料其成分明確，配入遵循逐步遞增的原則，加之控制人員的精心操作，控制得當(dāng)，摸索到復(fù)雜型硫化礦于熔煉爐的穩(wěn)定性、有序性和適應(yīng)性，就可有效避免爐況的波動(dòng)，為工藝生產(chǎn)帶來(lái)巨大的益處。