降低铅冰铜鼓风炉焦耗

左淮书，曹军超

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 454650）

降低铅冰铜鼓风炉焦耗

左淮书，曹军超

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 454650）

结合豫光金铅股份有限公司熔炼一厂冰铜鼓风炉的生产实际，对降低冰铜鼓风炉焦炭消耗进行了分析。通过对原料成分、富氧浓度、渣型等参数的调整和对炉窑结构的完善，使鼓风炉焦炭消耗有了明显下降。

鼓风炉；焦耗；铅冰铜；锌冶金铜渣

河南豫光金铅股份有限公司是一个以有色金属冶炼为主兼多元化经营的大型企业集团，主要从事铅、锌金属的生产，并对贵金属、铜、锑、铋等有价金属进行回收加工。在铅锌生产的过程中，副产大量的除铜渣、锌冶金铜渣；2013年电解铅和电解锌产量分别达到40万t和25万t，相应年产除铜渣和锌冶金铜渣产量则分别达到6万t和4 000 t。铜回收工艺采用传统的反射炉、鼓风炉熔炼、连续吹炼炉吹炼工艺回收铜。

豫光金铅股份有限公司熔炼一厂鼓风炉熔炼冰铜的燃料为焦炭，焦炭用量占粗铜成本的35%。冰铜鼓风炉为3.4 m2，月产冰铜1 500～1 800 t／月，焦率通常在14%～16%，粗铜焦耗一般控制在1 199 kg／t，年消耗焦炭量为6 000 t左右。国内铜精矿炼冰铜鼓风炉焦率通常在7%～9%，粗铜焦耗在750～780 kg／t，该厂与之差距较大。因此严格控制和降低焦耗已成为该厂控制成本及节能减排的重要工作。

1 工艺流程

冰铜鼓风炉熔炼属于半自热熔炼，熔炼过程所需要的热量由焦炭的燃烧和过程本身的放热反应供给。鼓风炉熔炼冰铜的主要原料为铜浮渣反射炉所产的黑冰铜、锌冶金铜渣（锌业铜渣）和连续吹炼炉返回的吹炼渣，辅料为硫铁矿和石子。冰铜鼓风炉工艺流程如图1所示。

主要原料黑冰铜和锌冶金铜渣化学成分见表1和表2。

表1 黑冰铜化学成分 %

表2 锌冶金铜渣化学成分 %

2 降低焦炭消耗的有效途径

在冰铜鼓风炉熔炼生产实践过程中，技术人员不断地进行摸索、探讨、分析、总结，找出了影响焦炭消耗的主要因素有：原料成分、入炉原料的S／Cu比值、焦率、操作制度、供氧状况、焦炭质量、设备、管理水平等。针对这些影响因素，分别采取了相应措施，使焦炭消耗得到了控制和降低。

2.1 严把原料进厂关

由于该厂和供应锌冶金铜渣单位同属豫光金铅股份有限公司下属单位，所以以前原料锌冶金铜渣在周转过程中，并没有执行严格指标控制，造成锌冶金铜渣含锌和含水较高（含Zn：8%～13%、H2O：30%～40%）。因炉内水分的挥发要吸收额外的热量，这对降低焦炭消耗是不利的。由于锌冶金铜渣中的锌形态为单质锌，处理量增加时，会造成渣含锌升高，渣粘度曾大，给鼓风炉的正常生产带来较大的不利影响。图2和图3分别为锌冶金铜渣风干前后的外观图。

图2 未风干的锌冶金铜渣

图3 风干后的锌冶金铜渣

2.2 物料配比

S／Cu比值：入炉物料的配比至关重要，尤其硫铜比值。S／Cu值小，则鼓风炉炉内温度难以达到熔炼制度要求，因冰铜鼓风炉属于半自热熔炼，除本身氧化造渣反应释放热量外，仍需焦炭燃烧来补充其余热量。因此稳定冰铜品位在40%～45%的同时，尽量提高S／Cu比值，以提高物料在脱硫反应过程的自身反应热。

物料块率：冰铜鼓风炉的炉料包括黑冰铜、锌冶金铜渣、硫铁矿、石子、吹炼渣等。为了保证熔炼过程的顺利进行，炉内料柱应具有良好的透气性。为此，块料的重量比（不包括焦炭）应在40%以上。当块率低于40%时，空气就难以顺畅鼓入炉内，从而恶化操作条件。经过提高块状物料吹炼渣和黑冰铜的配入比重，入炉物料的块率已经由先前的38%提高现在的50%左右。

渣量：为了减少随渣带走的部分热量，分厂技术人员通过技术论证，在保证造冰铜所需硫量的同时，用硫铁矿全部取代铁矿，减少辅料消耗以达到降低焦炭消耗的目的。

2.3 焦率控制

鼓风炉入炉焦率控制为多少，关键在于专业管理人员责任心和技术水平以及生产操作人员的素质与水平。它要求及时观察掌握炉内反应状况、入炉物料成分、S／Cu、技术控制条件以及操作水平等多方位的情况，综合得出合理的焦率值，既能保证冰铜鼓风炉正常生产的需要，又不至于造成焦炭的浪费。通常在原料成分较为稳定、S／Cu值较大、技术条件与操作水平较高的情况下，焦率稍低。

2.4 适当的富氧浓度

鼓风炉熔炼的强度主要决定于送入炉内的鼓风量，即含氧量。在总氧量一定的条件下，富氧浓度越高，鼓风量减少，由烟气和氮气带走的热量减少，消耗的燃料也就减少。然而，采用富氧，也不可过于片面追求高富氧浓度。鼓风炉熔炼是气－固反应，反应速度较闪速炉熔炼和熔池熔炼慢。所以氧气浓度提高到一定程度后，氧气的利用率就降低。另外在富氧条件下，要杜绝用焦炭来调整冰铜品位、提高炉温，改用硫铁矿调整效果会更好一些。

2.5 焦炭质量

焦炭本身质量的好坏，直接关系到冰铜鼓风炉焦炭消耗量的高低。冶金用焦炭对物理性质和化学性质都有明确规定，即：抗压强度100 kg／cm2，粒度40～70 mm，着火点应大于700℃，固定碳应大于80%，发热值为29 400～33 600 kJ／kg，挥发物小于4%。

2.6 渣型选择

冰铜鼓风炉炉渣的产出率在50%～65%，炉渣的性质对熔炼过程的燃料消耗、炉温、床能率、金属回收率等有重大的影响。

渣型分为“短渣”型和“长渣”型。“短渣”型渣即为高铁低硅炉渣，其粘度较低，流动性好，但热焓小。冰铜鼓风炉熔炼时床能率低，单位时间流入前床熔体少，带入前床的热量较小，熔体过热不好。选择“短渣”渣型在温度下降时，熔体容易发粘，甚至“冻结”，前床热平衡无法维持。

在目前条件下，富氧熔炼鼓风炉渣型选择为FeO 28%～31%、SiO232%～36%、CaO 10%～14%，在生产中已证实这是比较合适的组分。炉况恶化时，正确调整渣型，减少SiO2使其转为“短渣”型渣，待炉况调整至正常时再恢复至正常渣型。避免实际操作炉况恶化时，现场人员通过提高焦率来提高炉温处理炉况，造成焦炭消耗增大。

2.7 合理的炉窑结构

2008年前由于炉窑结构的缺陷问题，冰铜鼓风炉前床和炉缸使用寿命较短，加上炉内易结壳等原因造成鼓风炉频繁检修。冰铜鼓风炉每次开炉需加底焦4 t左右，怎样减少这部分焦炭消耗成为了该厂技术人员必须解决的问题。

该厂借助冰铜鼓风炉大修之际，组织技术人员在通过充分的论证之后，将炉缸与前床的联接方式改过去的一体式（暗过桥）为分体式（明过桥），便于前床和炉缸能单独维修，避免了因局部故障全部停修的弊病。另外在炉缸及前床下增加通风道，改平底砌筑为反拱砌筑，减少和杜绝铅液的渗透。将前床的使用寿命由原来的不足2个月延长至4个月，炉缸的使用寿命由原来的不足3个月延长至1年以上。以上措施的实施，在方便职工操作、延长炉龄、减少焦炭消耗等方面起到了明显的效果。

2.8 管理水平

鼓风炉的生产要始终保持良性循环状态，如一旦出现重大设备事故或生产事故，就必然造成鼓风炉停产。待再次送风生产时，顺利时焦炭消耗量增加不是很明显，但遇到意外时其消耗量陡增，最终导致冶炼成本增加。为此，该厂制定了能源管理网络图，将能耗指标层层分解到工段、班组和个人；其次该设置设备专职点检员定期巡检和设备包机到人等管理制度，对设备进行维护保养的同时也起到对设备隐患进行早发现早维修，以保证设备得以正常。

3 结 论

1.通过严格控制原料、燃料入厂关，锌冶金铜渣含Zn、含H2O已经分别降到7%和20%左右；燃料焦炭的质量也得到了明显的改善。

2.分厂通过取消辅料铁矿的配入，改为增加硫铁矿的配入量，提高S／Cu比值，目前焦率已由先前的15%降为11%。

［1］ 朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学［M］.北京：科学出版社，2003.

［2］ 唐向荣.密闭鼓风炉熔炼冰铜的焦炭节约［J］.有色冶金节能，1996，（2）：13－15.

［3］ 许并社，李明照.铜冶炼工艺［M］.北京：化学工业出版社，2007.

Reducing Lead M atte Blast Furnace Coke Consum ption

ZUO Huai-shu，CAO Jun-chao
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 454650，China）

In this paper，combined with the actual production of lead matte blast furnace in Yuguang Gold＆lead Limited，how to reduce blast furnace coke consumption was analyzed.Based on the raw material composition，oxygen concentration，the type of slag and other parameters adjustment and improvementon the structure of the furnace，blast furnace coke consumption is decreased obviously.

blast furnace；coke consumption；lead matte；zincmetallurgy copper slag

TF806.21

：A

：1003－5540（2014）06－0034－03

2014－09－28

左淮书（1972－），男，工程师，主要从事原生铅、再生铅及铜的冶炼技术管理工作。