侧吹炉技术优化操作实践-有色金属冶炼部分-北京矿冶研究总院

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.11.002侧吹炉技术优化操作实践简锡明，张晓丹（吉林紫金铜业有限公司，吉林珲春，133300）摘要：介绍了侧吹炉的操作技术和生产实践，采用提高供氧量、增加投矿量、降低焦炭和粉煤量、粉煤替代焦炭技术、提高高硅矿的配比、降低熔剂率、改造侧吹炉放铜口、降低电炉渣含铜等优化措施，降低生产成本，提高金属回收率，实现效益最大化。

关键词：侧吹炉；生产实践；煤耗氧；高硅矿；渣含铜中图分类号：TF811 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2017）11-0000-00Optimization Operation Practice of Side Blown FurnaceJIAN Xi-ming, ZHANG Xiao-dan（Jilin Zijin Mining Group Co. Ltd., Hunchun 133300, Jilin, China）Abstract：Operation technology and production practice of side blown furnace were introduced. Production cost is reduced and metal recovery is improved upon optimization operation including increasing oxygen supply and ore feeding, reducing amount of coke and pulverized coal, substitution of pulverized coal to coke, improving matching of high silicon ore, reducing flux rate, transforming copper tap hole of side blown furnace, and reducing copper content in electric furnace slag.Key words：side blown furnace; plant practice; oxygen consumption by coal, high silica ore, copper in slag吉林紫金铜业有限公司采用我国自主开发的双侧吹熔池熔炼多金属捕集炼铜技术[1-3]，主要包括双侧吹富氧熔池熔炼+PS转炉吹炼+阳极炉火法精炼+不锈钢阴极法电解精炼工艺，2013年开工建设，2015年10月份成功试车投产，本文对投产期间熔炼操作技术进行的系统优化操作方案及实施效果做详细介绍。

1 熔炼系统主要生产设备（表1）[1]表1 主要设备收稿日期：2017-07-10基金项目：福建省高校产学研合作项目（2017H6010）；中国博士后基金项目（20100480885）作者简介：简锡明（1977-），男，福建龙岩人，高级工程师.2 技术优化与实践2.1 提高供氧量，增加投矿量，降低焦炭和粉煤量在确保一次风富氧浓度、入炉铜精矿S/Cu 和冰铜品位基本不变的前提下，提高炉内一次风氧量和投矿量，可使熔池在熔炼过程中由于物料自身反应热增高而降低焦炭和粉煤的用量。

表2为技改前后的数据对比。

表2 技改前后投矿量与氧量Table 2 Ore feeding and oxygen consumption before and after technical innovation项目 投矿量/t S/Cu氧量/ 万m 3 一次风富氧/% 一次风氧量/ (m 3·h -1)焦炭 用量/t 粉煤 用量/t 配标煤 率/% 冰铜品 位/%技 改 前 2016年7月 39 974 1.34 727.60 71.49 10 261（95%） 2 039 335 5.71 52.88 2016年8月43 198 1.51 865.28 72.59 10 547（95%） 2 277 0 5.12 50.20 平均 41 586 1.425 796.44 72.04 10 404（95%） 2 158 167.5 5.415 51.54 技 改 后2017年1月 43 608 1.52 929.97 72.92 13 333（90%） 1 677 192 4.13 50.02 2017年2月49 688 1.30 910.26 71.29 13 157（90%） 1 177 633 3.45 49.69 平均 46 648 1.41 920.115 72.105 13 245（90%） 1 427412.5 3.79 49.86 技改后增量5 062123.6752 841-731245-1.625-1.69当铜精矿中Fe 和S 含量基本不变时，增大投矿量将会使炉体内的物料自反应热加强，进而降低辅助燃料耗氧量（吨煤耗氧1 050 m 3/t ，标态，下同）。

由表2可知，以配煤率4.13%、煤耗氧1 050 m 3/t 、氧料比148 m 3/t 、S/Cu 为1.52计算，熔炼侧吹炉配煤率较技改前（2016年7月）降低1.58%。

制氧站最大供氧量为12 000 m 3/h ，氧浓度95%，为满足侧吹炉投矿量增加的稳定生产要求，制氧站采取在空压机允许的范围内合理提高进风量，使氧气纯度由原来的95%降低到90%，新增氧量约2 600 m 3/h ，在氧量富余的情况下转为液氧储存，当熔炼用氧量超出制氧站供应能力时提供液氧，这样确保熔炼侧吹炉投矿量保持在平均72 t/h 左右。

2.2 粉煤替代焦炭技术2017年1月开始，侧吹炉开始逐步实施粉煤取代焦炭的试验，取得初步成效，试验结果见表3。

表3 粉煤替代焦炭试验结果Table 3 Result of substitution powder coal to coke时间 投矿量/t 折标焦炭量/tce 折标粉煤量/tce 折标配煤率/% 焦炭/粉煤2016年 484 300 17 568.74 1 809.00 4.00 9︰1 2017年1~2月93 2582 772.38741.603.773.46︰1实践表明，在投矿量、氧料比、S/Cu 和冰铜品位波动不大的情况下，调整粉煤和焦炭比例，可以使燃料成本下降。

如图1所示，当粉煤占燃料比例由0%逐步上升到70%的时候，吨矿燃料单位成本由41.85元下降到25.23元。

目前，试验粉煤占燃料比例最大达到70%，下一步将争取实现全用粉煤做燃料。

吨矿燃料成本/元煤粉占燃料总比例/%图1 焦炭/粉煤比对吨矿燃料成本的影响Fig.1 Effect of coke/coal ratio on fuel cost of per ton ore2.3 提高高硅矿的配比，降低熔剂率2016年全年处理干矿量484 300 t ，石英砂用量25 318.68 t ，熔剂率5.23%。

为降低熔剂耗量，加大某高硅矿种（成分见表4）配比，试验结果见图2。

表4 入炉铜精矿成分石英砂溶剂率/%入炉SiO 2含量/%图2 入炉SiO 2含量与石英砂熔剂率关系Fig.2 Relationship between SiO 2 concentration in furnace and silica flux rate从表4可见，增加高硅矿种配比将会减少石英砂用量，从而使熔剂率降低。

由图2可知，入炉SiO 2含量增加时，石英砂熔剂率减少。

根据实际配矿生产，当某矿种占总精矿投入量的20%，炉况较稳定，熔剂率在3.15%左右，精矿熔剂率下降2.63个百分点。

2.4 侧吹炉放铜口改造侧吹炉设计投矿量为58 t/h ，为提高经济效益，采取加大投矿量的方式降低吨铜加工成本。

但侧吹炉冰铜排放口砌筑为Φ75 mm ，铜口为倾斜度45°的虹吸口，实际有效通径约Φ50 mm ，冰铜液面稳定在800 mm 以下，铜口连续出铜仅能达到58 t/h 投矿量。

当投矿量增加到70 t/h 时，铜口流量不能满足正常生产。

在不停炉的情况下，采取吹氧管烧、扩口的方式，导致铜口砖损坏，冰铜流量忽大忽小，炉况极不稳定，控制难度增大，多次停炉造成经济损失。

按照侧吹炉熔体温度1 200 ℃时，冰铜品位50%、冰铜密度4.44 g/cm 3、炉渣密度3.0~3.7 g/cm 3（取中间值3.4 g/cm 3）、冰铜液面h=600~800 mm 、铜口最大有效截面积A=100 mm ×100 mm 可以计算出，放铜口有效截面改为100 mm ×100 mm 后，冰铜流量可达到30~39 t/h ，而投矿量73 t/h 时，产出冰铜量约30 t/h ，可以满足生产需要。

吹氧管和氧气用量减少，铜口使用寿命延长，投矿量增大，产能提高，工人劳动强度降低。

2.5 降低电炉渣含铜采用侧吹炉熔炼产生冰铜和炉渣，二者进入电炉后进行沉降分离，冰铜进入转炉吹炼，炉渣经贫化后水淬，水淬渣外售。

2016年全年水淬渣含铜0.575%，损失铜金属量约1 230 t ，如水淬渣含铜[4-5]降低到0.42%以下，金属综合回收率提升，经济损失减少。

2016年3月份公司成立降低渣含铜攻关小组，组织技术骨干力量对降低电炉渣含铜进行探研。

到12月份，电炉渣含铜从0.6%降到了0.441%，下降0.159个百分点。

为进一步降低渣含铜，2017年更加大了相关措施实施力度。

2.5.1 冰铜品位对渣含铜的影响Cu 2S 及Cu 2O 在SiO 2饱和的铁酸盐熔渣中溶解导致铜在渣中损失[6]，这种溶解损失与冰铜品位有直接关系。

Cu 2S 、FeS 与2FeO·SiO 2熔体间的界面张力约为0.02~0.06 N/m ，而Cu 2S 、FeS 硫化物溶体的表面张力为0.3~0.5N/m ，导致冰铜粒珠呈微粒状分散于熔体中。

在温度一定的饱和渣中，渣中Cu 2S 、FeS 的溶解度只与FeO 活度和冰铜品位有关。

冰铜品位越高，渣中Cu 2S 溶解度越高，同时FeO 活度越高，FeO 含量越高，颗粒较大的CuO 还原越小，铜损失增加。

图3为某段时间公司的电炉渣含铜与冰铜品位的关系。

由图3可见，在合理的冰铜面与铁硅比条件下，即冰铜面和渣成分不对电炉渣含铜造成影响的条件下，电炉渣含铜随冰铜品位的下降呈下降趋势，且当冰铜品位降至52%以下时，电炉渣含铜随冰铜品位下降降低幅度明显增大。

渣含铜/%冰铜品位/%图3 电炉渣含铜与冰铜品位的关系Fig.3 Relationship between copper content in electric furnace slag and copper grade of matte2.5.2 炉渣成分对渣含铜的影响2.5.2.1 渣中CaO 含量对渣含铜的影响2016年的几组生产数据分析如图4，可见，电炉渣中1.5%≤CaO≤4.5%，电炉渣含铜在0.48%~0.69%之间波动较大；当CaO 含量4.5%≤CaO≤6.5%，电炉渣含铜随CaO 含量升高而降低，且变化相对稳定，电炉渣含铜在0.48%~0.54%；当CaO ＞6.5%时渣含铜随CaO 含量的升高逐渐升高，且波动较大。