浅析氧气底吹炼铜新工艺的产业化应用

贾文清

（中条山有色金属集团公司，运城 043700）

浅析氧气底吹炼铜新工艺的产业化应用

贾文清

（中条山有色金属集团公司，运城 043700）

在大力倡导发展先进工艺技术的背景下，我国研制出氧气底吹炼铜技术，并应用于实际生产中，传统炼铜工艺逐渐被取代，不仅减少了原材料的使用，还降低了对环境的污染。本文主要阐述我国炼铜产业面临的问题，并分析氧气底吹炼铜工艺及其产业化应用。

氧气底吹 炼铜新工艺 产业化应用

我国是金属冶炼大国，其中，铜的产出量居世界第一，对金属关联产业的发展有重要贡献。随着社会经济的发展，政府和社会越来越重视优化产业结构，要求各个行业改变粗放型的生产模式，利用先进技术来提高生产力，减少对原材料的应用，降低工业生产对环境污染。氧气底吹炼铜工艺就是在这种背景下产生的，如何实现该种新工艺的产业化应用，是当前需要思考的重要问题。

1 我国炼铜产业面临的问题

我国是生产金属铜的大国，每年炼铜产业冶炼出大量铜，不仅满足国内相关产业的需要，还出口到许多国家，满足一些金属稀缺国家的需求，我国炼铜产业几乎掌握了世界上所有先进的炼铜工艺。面对越来越稀缺的资源及日益恶化的生态环境，政府提出节约资源、保护环境的要求，炼铜产业因此加大改造力度，加强对新技术的研发，改进原有冶炼工艺，大大提升了产业集中度，且节能减排效果明显[1]。

但是，与一些技术先进的发达国家相比，我国炼铜产业在技术和工艺上仍存在一些问题：首先，缺乏具有自主知识产权的技术，虽然能积极学习其他国家的先进技术，但自主研发能力不强，花高价买进其他国家的先进设备和技术，大大提升了生产成本，技术更新后又要进行新的投资，造成投资成本居高不下；其次，新技术和工艺的应用范围较小，部分企业仍使用传统工艺炼铜，粗铜能耗高于国家相关标准；最后，环境污染问题不容忽视，改善工艺后虽然减轻了环境污染，但由于该产业的特殊性及新工艺普及不到位，炼铜产生的污染问题仍较为严重，二氧化硫的排放量居高不下[2]。

2 氧气底吹炼铜工艺及其产业化应用

2.1 氧气底吹炼铜工艺

氧气底吹炼铜工艺的发展分为以下四个阶段，首先是实验室试验阶段，其次是半工业试验阶段，再次是工业试验阶段，最后是正式投入生产阶段。其中，理论研究为实际生产奠定了重要基础。2012年，恩菲公司开展了铜硫连续吹炼技术的半工业试验，并取得了不错的成果。该试验使用已有的底吹试验炉，在出烟口加入原料，将放渣口和放铜口分别设置在冶炼炉的两端，使用氧枪将氧气吹入炉子底部，此次半工业试验得出以下结论：第一，该氧气底吹炼铜工艺可行可控，对冶炼过程的控制主要通过控制气流量来实现；第二，氧枪在使用过程中受保护性气体的保护，因此，没有出现烧损现象，氧枪的使用寿命可以达到一个月以上；第三，如果对温度的控制相对稳定，炉渣和粗铜可以顺利排放；第四，炉内作业条件为硅渣，因此，即使没有进行硅渣保护，耐火材料也不会迅速损耗，通过试验可以推算出，炉衬的使用寿命至少在一年以上；第五，使用三相熔池和两相熔池冶炼效果存在差异，前者粗铜含铜量大于98%，后者大于98.5%；前者含硫量在0.7%～11%，后者在0.02%～0.2；前者渣中含铜量在8%～12%，后者在18%～23%[3]。

以试验为基础，人们又进行了热态铜锍底吹工业化试验，主要是对先前的工艺参数进行优化。该试验对现有的铜锍吹炼炉进行改进，拆掉了原有的转炉风管，在炉子的底部开孔，将底吹氧枪安装在开孔处（总共五支），放渣口和放铜口仍设置在炉子的端部，在炉体后侧设置温测孔，用来测定内部的冶炼温度，拆除原有环保烟罩，便于加料，同时，用铜锍氧气底吹系统代替原来的转炉控制系统，控制整个冶炼过程。该工业试验最终得出以下结论：第一，在炉中周期性加料，整个冶炼过程安全可控；第二，采用硅渣作业和钙铁渣作业时，产生的效果存在差别，前者粗铜含铜量在97%以上，后者在98%以上；前者含硫1%左后，后者可以控制在0.1%以下；前者吹炼渣中含铜18%左右，后者在7%～15%；第三，该试验对氧枪的规格和结构要求不多，一般规格的氧枪都可以在该工艺中使用，但效果存在一定差别，规格越大，熔体喷溅现象就越明显，这说明小规格的氧枪在该系统中更加适用；第四，吹炼中对供气压力有一定要求，在0.4MPa～0.6MPa最合理，供气压力在此范围内不仅能保证氧气顺利进入炉底，而且能在出口处形成蘑菇头，起到保护作用，延长氧枪的使用寿命。供气是否稳定决定氧枪是否被烧损，如果压力波动较大，枪体的烧损就明显，通道阻塞的现象就比较严重；第五，要使用铜水套对氧枪的使用区进行局部冷却，保护该区域的材料[4]。

2.2 氧气底吹炼铜工艺的推广应用

氧气底吹炼铜工艺经过大量工业试验后，设备不断改进，工艺不断优化，逐渐推广到实际生产中，国内很多冶炼厂使用了该项技术。从这些冶炼厂的运行状况来看，新工艺的使用有效解决了炼铜过程中出现的一些问题，如煤及燃料油等能源的消耗量明显降低，二氧化硫的排放量也明显减少。另外，该项技术还被应用到复杂铜精矿的处理中，一些铜矿中含有丰富的贵金属，包括银、铂等，为了提升这些贵金属的回收率，可以将这些铜精矿放在炉底喷吹，并反复冲洗得到的冰铜。除贵金属外，冶炼过程中会产生汞和铅一类的伴生元素，这些元素大部分都会富集在烟尘中，因此，可以通过收集并处理烟尘来收集这些元素[5]。

为了进一步推广氧气底吹炼铜工艺，继续革新这项技术，我国对该工艺进行了更深入的研究，并致力于连续底吹工艺的研发中，目前，已经取得了较大进展。连续底吹工艺实际上就是将底吹变成一个持续的过程，利用底吹技术将矿熔炼成冰铜，直接将得到的冰铜注入下一个底吹炉中，将其练成合格的粗铜。该工艺能将原有的转炉进行升级改造，有效利用现有资源，解决二氧化硫逸散的问题，同时提升其他金属的回收率，将铜精矿的利用率最大化。

2014年，恩菲公司以原有的试验结果为基础，进一步改造设备和工艺，研发出连续底吹工艺系统，并投入使用。该系统在底端设置了11支氧枪，可以将富氧空气持续鼓入到炉内，在吹炼炉的侧部打眼，并在此处放出粗铜。实践证明，氧枪的使用寿命超过40天，且没有出现炉内衬被侵蚀的现象，整个底吹炉的使用寿命超过一年。从生产实际状况来看，氧气底吹工艺的应用情况良好，且连续底吹工艺还在不断发展中，改造后的设备满足工艺的基本要求，具备广阔的应用前景。因此，我们应进一步完善这一工艺，鼓励冶炼产业大胆应用该项技术，以促进新工艺的产业化生产。

3 总结

当前，氧气底吹炼铜工艺处在进一步发展中，与传统冶炼工艺相比，该种工艺可以节省大量能源，减少污染物的排放，提高伴生元素的回收率。但是，该项工艺仍存在较多不足，如生产的自动化水平不高。因此，在未来研究中，应将自动化技术应用到系统中，并推广使用，以进一步提升我国的炼铜水平。

[1]胡立琼.氧气底吹炼铅与炼铜新工艺产业化应用[J].有色冶金节能，2011，（3）：6-8.

[2]许欣.氧气底吹连续炼铜技术的研发与应用[J].世界有色金属，2015，（4）：25-27.

[3]高长春，袁培新，陈汉荣.氧气底吹熔炼氧枪浅析[J].中国有色冶金，2006，（6）：13-17，59.

[4]崔志祥，申殿邦，王智.氧气底吹无碳自热炼铜新工艺——论低碳经济的炼铜工艺[A]//中国环境科学学会.2010年第五届绿色财富（中国）论坛会刊[C].2010：10.

[5]梁帅表，陈知若.氧气底吹炼铜技术的应用与发展[J].有色冶金节能，2013，（2）：16-19.

Industrial Application of New Technology of Oxygen Bottom Blowing Smelting

JIA Wenqing
(Zhongtiaoshan Nonferrous Metals Group Company,Yuncheng 043700)

In strongly advocated the development of advanced technology background, our country developed oxygen bottom blowing copper technology and application in the actual production, the traditional copper smelting process is gradually replaced by, not only reduces the use of raw materials, also reduces the pollution to the environment. This paper mainly expounds the problems facing China's copper industry, and analysis of oxygen bottom blowing smelting technology and its industrial application.

oxygen bottom blowing,the new technology of copper smelting,industrial application