底吹熔煉爐試生產過程的探討

謝 云，黃 進，張理勤，徐廣宇，李富林，宋福璽

（青海銅業有限責任公司，青海 西寧 810000）

青海銅業有限責任公司采用先進的富氧底吹熔煉技術，投產兩個月個月后就能以每小時六十噸的下料量生產，日產400多噸冰銅，運行日趨平穩。盡管尚存在爐溫偏高、渣含銅較高等問題，但就整個投料過程而言無疑是成功的。本文筆者就對青海銅業富氧底吹熔煉爐投料試運行以來的實踐過程中遇到的問題和解決辦法做簡要的探討。

1 爐體的改造

1.1 氧槍數量的選擇

青海銅業熔煉爐由恩菲設計，原設計有十二支氧槍，但參考同行業差不多規格冶金爐的氧槍數量，考慮到氧槍成本和工人的勞動強度，決定進行氧槍爐外實驗來確定一個合適的氧槍數量。在保證儀表正常的情況下，測得的氧槍內外管的壓力與流量如表1。

保證壓力不低于0.45Mpa,試生產期間下料量以60t/h計，可以根據氧槍數量=下料量氧料比/實際通入的氧量，簡單計算得出八支氧槍即可滿足生產。而投料運行日趨穩定的事實也證明通過氧槍爐外實驗來確定氧槍數量是正確的做法。

1.2 主副燒嘴的改造

富氧底吹熔煉爐兩端設有主副兩個燒嘴，主要用于烘爐與保溫。青海銅業熔煉爐主副燒嘴設計上是由一臺離心風機鼓風，燒嘴直徑200mm左右，由粗重的金屬軟管連接，考慮到主副燒嘴需要頻繁的拆卸，而設計的燒嘴又過于笨拙，拆卸不便，故我們將主副燒嘴助燃用氣體通過管道分別接到了工藝壓縮空氣的節流器上和氧槍閥站氧氣管道上，通過金屬軟管連接到自制的直徑小于100mm的燒嘴上面，極大的減輕了燒嘴和金屬軟管的質量，對后續頻繁的拆卸和更換工作帶來了極大的好處。改造后的副燒嘴從渣口插入，相較于爐體固定位置上的燒嘴，燃燒角度更容易調節。此外，避免了離心風機重復做功，減少了運行和維護成本。

圖1 原本設計燒嘴

圖2 改造后的氧槍

2 底料過氧化

在化底料造好熔池投料后，因為硫酸系統故障，無法接收熔煉爐產生的大量煙氣后，熔煉爐緊急轉出持續了兩周的保溫狀態，導致底料氧化嚴重。期間雖然加煤和冰銅還原，但接下來的兩次投料均以噴爐告終。底料氧化嚴重，噴爐前爐渣多次化驗結果含硫極低，然后通過加入混合爐料和含鐵和硫均40%以上的硫鐵礦之后，加入爐內造渣和還原，從渣口排放爐渣能看到明顯帶出銅锍，且爐渣含硫恢復到正常水平后，底料可以接受新加的混合精礦。

3 惡性蘑菇頭的形成

實踐經驗告訴我們長得平直的蘑菇頭對氧槍起著一定的保護作用，可以顯著提高氧槍的使用壽命，如何形成良好的蘑菇頭也是冶金工作者探究的方向。但是蘑菇頭長偏或過長均有可能燒損爐內耐火磚甚至燒穿爐殼，試生產過程中我們發現一支氧槍與其他氧槍不同，蘑菇頭長有半米多（如圖3所示），究其原因，發現氧槍流量不穩，流量計趨勢表上可以看到氧氣流量上下急劇變動（如圖4所示）。

表1 氧槍爐外實驗數據

圖3 惡性蘑菇頭

圖4 氧氣流量變化趨勢

由此我們可以推斷正確安裝氧槍、及時校驗流量計、保持穩定的氧氣流量可以有效避免蘑菇頭長大，下料口處長長的蘑菇頭還會導致下料口噴濺嚴重，所以對于此種惡性蘑菇頭需要及時從下料口伸入長釬子捅打，以免燒壞爐襯。

4 降低渣含銅的實踐

表2 產出爐渣相關生產數據

渣含銅低于其他煉銅工藝是富氧底吹工藝的優勢之一，但青海銅業試生產期間，渣含銅一度高居不下，渣銅不分。期間多次改變氧槍位置，然而收效甚微。后通過煤的加入提溫，發現渣含銅有了明顯的改善，產出爐渣相關生產數據見表2。從這一組生產數據中可以看出渣含銅隨著煤的配入也就是溫度的升高在降低，而停止配入煤即溫度降低后渣含銅又有了上升的趨勢。在渣銅不分的情況下，提高爐溫可以加速分子的運動，加快渣銅的分離過程，從而有效降低渣含銅。在之后的生產過程中，保證銅锍溫度不低于1170℃的情況下，渣含銅控制在了一個較低的范圍內，雖然煤的配煉會很快的提高爐溫，但煤的燃燒會消耗氧氣，生產實踐也證明了煤的配入會降低冰銅品位。如果原料不易調整降低锍品位的時候采取適當配煤，可以降低3～6個百分點，且容易操作[1]。然而渣含銅的降低，除了直觀的溫度因素外，不能排除最后一次氧槍位置的選擇可能存在影響的滯后性，在選擇氧槍位置時，我們有意識的增加沉淀區的位置，最終形成穩定生產時的狀態。青海銅業熔煉爐氧槍位置選擇時封堵了靠近渣口的四個槍眼。

5 銅锍口帶出冷料

測定表明，銅锍的黏度（0.01Pa.s）比爐渣（0.5～2Pa.s）低[2]，銅锍排放本應順暢。熔煉爐生產過程中，銅锍排放口卻出現大小顆粒不等的結塊嚴重阻礙銅锍的正常排放，需要反復插入燒氧管燒口和引流，嚴重影響生產，增加工人的勞動強度。通過化驗分析結塊含鐵高達40%左右。為了減少渣選礦的能源消耗，之前熔煉爐產出的含銅50%左右的銅锍作為冷料以1t/h～10t/h的投料量加入到熔煉爐中繼續進行造锍熔煉，而結塊應該就是冷料中帶入的含鐵高的爐渣未完全融化。提高溫度，在銅锍溫度不低于1170℃的情況下，盡管有小顆粒的冷料帶出，但不影響銅锍的正常排放。為了保證熔煉爐的低溫操作，條件允許的話冷料建議破碎成盡量小的顆粒加入。

6 銅锍品位的提高

底吹連續吹煉爐要求入爐銅锍品位要達到70%，而在底吹熔煉爐穩定運行后銅锍品位卻遲遲提不上去，一般銅锍含銅都低于65%，尚達不到連續吹煉爐對銅锍品位的要求。要想提高銅锍品位，我們試過通過提高氧氣量，提高氧料比來實現，但實踐證明提高氧量，很容易導致溫度失控，試生產階段又沒有足夠的冷料投入來控制溫度，過高的爐溫容易導致爐前爐后排放口堵口困難，嚴重影響爐體壽命，而銅锍品位提高的并不多。后通過改變原料配比，提高爐料中銅的含量到23.3%，控制鐵和硫的含量為50%，銅锍品位有了明顯的提高，滿足吹煉爐入爐要求，所以從配料角度著手提高銅锍品位更加方便可行。

7 下料口粘結

在試生產初期，由于爐溫控制較低，給下料口的清理帶來了極大的不便，經常由于下料口堵塞而轉爐，嚴重影響生產的連續，不得已將原本封堵的另一個下料口打開，通過兩個下料口下料，做到一備一用。后通過一段時間的平穩運行，保持爐內液面在適當范圍，爐渣溫度控制在1180℃以上，爐內保持微負壓，-40Pa左右時，下料口粘結減輕。生產過程中熔煉爐計劃轉出，捅打蘑菇頭更換氧槍后，下料口粘結情況也會得到明顯改善。此外應盡可能的保持配料成分的穩定，諸如混合爐料中的鉛，其各種氧化物熔點低，容易黏結，其含量升高則容易導致下料口難清理。

8 結語

富氧底吹熔煉爐試生產的成功無疑是打通后續工藝的基石，也為我們今后的達產達標穩定生產提供了寶貴的經驗，但作為陌生的工藝，需要在今后的實踐中繼續探索與總結，繼續加強工藝優化和安全操作水平，以實現各項指標的最佳。