富氧熔煉底吹爐渣含銅的控制

張江龍

(北方銅業垣曲冶煉廠，山西 垣曲 043700)

富氧熔煉底吹爐渣含銅的控制

張江龍

(北方銅業垣曲冶煉廠，山西 垣曲 043700)

從北方銅業垣曲冶煉廠底吹爐煉銅生產數據入手，對富氧熔煉底吹爐渣含銅的主要影響因素進行分析，指出了生產中應該控制的要點。

銅； 富氧熔煉； 底吹爐； 渣含銅； 鐵硅比； 渣相

富氧熔煉底吹爐工藝作為具有中國獨立自主知識產權的先進煉銅工藝，近幾年在銅行業有了較快發展，而作為控制冶煉回收率主要指標的渣含銅，歷來是各生產廠家管理的重中之重。本文結合北方銅業垣曲冶煉廠投產后的生產實踐，對底吹爐渣含銅的控制做簡要的分析。

1 工藝概述

富氧底吹熔煉爐是一座可以轉動的臥式圓筒形爐子，通過熔池下部的噴槍將富氧空氣吹入熔池，使熔池處于強烈的攪拌狀態。爐料從爐子加料口加入到熔池表面，迅速被卷入攪拌的熔料中，形成良好的傳熱和傳質條件，氧化反應釋放出大量的熱量，使爐料很快熔化，生成銅锍和爐渣，銅锍由側墻的放銅口放出送吹煉，爐渣由端墻的渣口排出，煙氣由上部的排煙口排出進入余熱鍋爐除塵后送制酸系統。

2 影響渣含銅的主要因素

底吹爐煉銅工藝在生產中均控制為Fe-SiO2二元系渣相，垣曲冶煉廠底吹爐規格φ4.8 m×20 m，控制冰銅品位在58%～62%，冰銅溫度1 135～1 150 ℃，本文論述該工況條件下影響渣含銅的主要因素。

2.1 渣溫

爐渣溫度是影響渣含銅的一個主要因素，工藝中一般控制溫度在1 180±20 ℃，渣溫過低時，渣子發粘，流動性差，導致銅渣分離不好，渣含銅會急劇升高，生產中常出現由于渣溫低導致渣含銅由約3.2%升至5.2%～5.7%的情況。渣溫過高時，冰銅在爐渣中的溶解會大大增強，同樣導致渣含銅升高，溫度超過1 230 ℃尤其明顯。不同的渣型有其合適的渣溫，通常在保證爐渣流動性良好的前提下，盡可能降低爐渣的溫度，以利于降低爐渣的活度， 減少銅在渣中的機械夾雜。

2.2 鐵硅比(Fe/SiO2)

爐渣的Fe/SiO2是生產控制的一個主要參數，一般控制在1.6～1.8之間。Fe/SiO2對渣含銅的影響主要表現在不同的比值下爐渣的熔化溫度不同，而且隨著鐵硅比的升高，磁性鐵也隨之升高，進而影響渣含銅。生產中可根據原料的成分變化靈活控制，在冰銅品位一定的情況下，適當降低Fe/SiO2，有助于降低渣含銅；而在保證渣含銅一定的的情況下，適當提高Fe/SiO2，可減少造渣量。在垣曲冶煉廠的生產中，Fe/SiO2曾在0.95～2.3之間波動，對渣含銅的影響不明顯。Fe/SiO2控制在1.05～2.1之間均可生產；Fe/SiO2低于0.98后，渣溫控制不低于1 200 ℃，否則流動性太差導致渣含銅升高，而且影響爐襯壽命；Fe/SiO2高于2.1，易造成渣口難堵或難開的情況，同時渣含銅有升高的趨勢。

2.3 渣層厚度

渣層厚度是影響渣含銅的一個主要因素。由于底吹爐熔煉吹的是銅锍層，銅渣混合物經過短暫的澄清分離就到達渣口排出，為便于冰銅粒子的積聚及分離，必須對渣層厚度進行控制。渣層過薄時，冰銅被爐渣從渣口帶出；渣層過厚時，爐內的主要反應在渣相中進行，冰銅粒子難于積聚，銅渣分離不清，在渣口表現出渣帶銅的現象。生產中適宜的渣層厚度在250～350 mm之間，有些廠家控制在200～300 mm。

2.4 雜質氧化物

影響渣含銅的氧化物主要有CaO、PbO、ZnO、Al2O3、MgO等。

適量的CaO有助于渣含銅的降低，其原理主要是形成三元系渣相后，冰銅在渣中的溶解度降低，但CaO升高后，會使渣粘度增大，反而不利于銅渣分離。生產中CaO低于1.8%時，渣含銅較理想，高于2.5%后，渣粘度增大，提升爐溫到1 200 ℃時，出現銅渣不分的情況。

PbO對渣含銅的影響主要是生成的鉛氧化物揮發后，與其它含銅物料在直升煙道上形成大量結焦，隨后以焦塊形式進入渣中。

ZnO、Al2O3、MgO均屬于高難熔的物質，都使爐渣熔點升高，粘度增大，從而導致渣含銅升高。渣中ZnO達到約1.7%時，渣含銅在4.8%居高不下。Al2O3在渣中約3%時，基本沒有影響，在10%時，渣含銅約3.3%；當達到17%～22%時，渣含銅則維持在4.7%～5.2%左右。MgO在渣中達到2.4%時，渣含銅明顯升高，超過設計指標4%。這三種氧化物共同作用時，渣含銅升高的更大。

2.5 冷料及煙道結塊

由于底吹爐在熔煉過程中有富余的熱量，各廠家在有條件的情況下都加入冷料，但生產中由于控制不佳，冷料塊過大或難熔，造成冷料未化完便從渣口直接排出，從而導致渣含銅升高；煙道結焦塊被振打擊落后，飄浮于渣表面被帶出，與冷料產生的結果一樣。這兩種情況均在熔煉工藝采樣中難于采到，最終造成選礦的綜合渣樣比冶煉的采樣值高約1%。

2.6 氧壓和風壓

底吹爐一般控制氧壓和風壓不小于0.4 MPa，適宜的壓力在0.45～0.55 MPa之間，其中氧壓占主導地位。生產中為追求產量，曾一度控制氧壓和風壓在0.63～0.64 MPa，壓力過高，造成渣口涌動強烈，銅渣分離不好，總液面在1.25 m時，渣含銅升高到4.3%。適當提高總液面，控制在1.35～1.45 m時，可使渣含銅控制在4%以下。

3 結論

(1)底吹爐熔煉渣含銅的損失主要為機械夾雜，降低爐渣含銅應首先從減少機械損失入手；

(2)在適宜的操作條件下，控制原料有害雜質成分，能夠保證渣含銅在合理的范圍內；

(3)減少煙道結焦也是降低渣含銅的一個重要措施。

[1] 彭容秋，銅冶金[M].長沙：中南大學出版社，2004.

[2] 李明照，許并社. 銅冶煉工藝[M].北京：化學工業出版社，2012.

Control of copper content in slag of oxygen-enriched bottom blowing furnace

ZHANG Jiang-long

Based on the production data of smelting copper with bottom-blowing furnace in Northern Copper YuanQu smelter, this article analyzed major influence factors of controlling copper content in slag, and indicated the key point which need to be controlled in production.

copper; oxygen-enriched smelting; bottom blowing furnace; copper content in slag; iron silica ratio; slag phase

張江龍(1974—)，男，山西省陽城縣人。

2015-05-12

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1672-6103(2016)01-0022-02