富氧熔炼底吹炉渣含铜的控制

张江龙

(北方铜业垣曲冶炼厂，山西 垣曲 043700)

富氧熔炼底吹炉渣含铜的控制

张江龙

(北方铜业垣曲冶炼厂，山西 垣曲 043700)

从北方铜业垣曲冶炼厂底吹炉炼铜生产数据入手，对富氧熔炼底吹炉渣含铜的主要影响因素进行分析，指出了生产中应该控制的要点。

铜； 富氧熔炼； 底吹炉； 渣含铜； 铁硅比； 渣相

富氧熔炼底吹炉工艺作为具有中国独立自主知识产权的先进炼铜工艺，近几年在铜行业有了较快发展，而作为控制冶炼回收率主要指标的渣含铜，历来是各生产厂家管理的重中之重。本文结合北方铜业垣曲冶炼厂投产后的生产实践，对底吹炉渣含铜的控制做简要的分析。

1 工艺概述

富氧底吹熔炼炉是一座可以转动的卧式圆筒形炉子，通过熔池下部的喷枪将富氧空气吹入熔池，使熔池处于强烈的搅拌状态。炉料从炉子加料口加入到熔池表面，迅速被卷入搅拌的熔料中，形成良好的传热和传质条件，氧化反应释放出大量的热量，使炉料很快熔化，生成铜锍和炉渣，铜锍由侧墙的放铜口放出送吹炼，炉渣由端墙的渣口排出，烟气由上部的排烟口排出进入余热锅炉除尘后送制酸系统。

2 影响渣含铜的主要因素

底吹炉炼铜工艺在生产中均控制为Fe-SiO2二元系渣相，垣曲冶炼厂底吹炉规格φ4.8 m×20 m，控制冰铜品位在58%～62%，冰铜温度1 135～1 150 ℃，本文论述该工况条件下影响渣含铜的主要因素。

2.1 渣温

炉渣温度是影响渣含铜的一个主要因素，工艺中一般控制温度在1 180±20 ℃，渣温过低时，渣子发粘，流动性差，导致铜渣分离不好，渣含铜会急剧升高，生产中常出现由于渣温低导致渣含铜由约3.2%升至5.2%～5.7%的情况。渣温过高时，冰铜在炉渣中的溶解会大大增强，同样导致渣含铜升高，温度超过1 230 ℃尤其明显。不同的渣型有其合适的渣温，通常在保证炉渣流动性良好的前提下，尽可能降低炉渣的温度，以利于降低炉渣的活度， 减少铜在渣中的机械夹杂。

2.2 铁硅比(Fe/SiO2)

炉渣的Fe/SiO2是生产控制的一个主要参数，一般控制在1.6～1.8之间。Fe/SiO2对渣含铜的影响主要表现在不同的比值下炉渣的熔化温度不同，而且随着铁硅比的升高，磁性铁也随之升高，进而影响渣含铜。生产中可根据原料的成分变化灵活控制，在冰铜品位一定的情况下，适当降低Fe/SiO2，有助于降低渣含铜；而在保证渣含铜一定的的情况下，适当提高Fe/SiO2，可减少造渣量。在垣曲冶炼厂的生产中，Fe/SiO2曾在0.95～2.3之间波动，对渣含铜的影响不明显。Fe/SiO2控制在1.05～2.1之间均可生产；Fe/SiO2低于0.98后，渣温控制不低于1 200 ℃，否则流动性太差导致渣含铜升高，而且影响炉衬寿命；Fe/SiO2高于2.1，易造成渣口难堵或难开的情况，同时渣含铜有升高的趋势。

2.3 渣层厚度

渣层厚度是影响渣含铜的一个主要因素。由于底吹炉熔炼吹的是铜锍层，铜渣混合物经过短暂的澄清分离就到达渣口排出，为便于冰铜粒子的积聚及分离，必须对渣层厚度进行控制。渣层过薄时，冰铜被炉渣从渣口带出；渣层过厚时，炉内的主要反应在渣相中进行，冰铜粒子难于积聚，铜渣分离不清，在渣口表现出渣带铜的现象。生产中适宜的渣层厚度在250～350 mm之间，有些厂家控制在200～300 mm。

2.4 杂质氧化物

影响渣含铜的氧化物主要有CaO、PbO、ZnO、Al2O3、MgO等。

适量的CaO有助于渣含铜的降低，其原理主要是形成三元系渣相后，冰铜在渣中的溶解度降低，但CaO升高后，会使渣粘度增大，反而不利于铜渣分离。生产中CaO低于1.8%时，渣含铜较理想，高于2.5%后，渣粘度增大，提升炉温到1 200 ℃时，出现铜渣不分的情况。

PbO对渣含铜的影响主要是生成的铅氧化物挥发后，与其它含铜物料在直升烟道上形成大量结焦，随后以焦块形式进入渣中。

ZnO、Al2O3、MgO均属于高难熔的物质，都使炉渣熔点升高，粘度增大，从而导致渣含铜升高。渣中ZnO达到约1.7%时，渣含铜在4.8%居高不下。Al2O3在渣中约3%时，基本没有影响，在10%时，渣含铜约3.3%；当达到17%～22%时，渣含铜则维持在4.7%～5.2%左右。MgO在渣中达到2.4%时，渣含铜明显升高，超过设计指标4%。这三种氧化物共同作用时，渣含铜升高的更大。

2.5 冷料及烟道结块

由于底吹炉在熔炼过程中有富余的热量，各厂家在有条件的情况下都加入冷料，但生产中由于控制不佳，冷料块过大或难熔，造成冷料未化完便从渣口直接排出，从而导致渣含铜升高；烟道结焦块被振打击落后，飘浮于渣表面被带出，与冷料产生的结果一样。这两种情况均在熔炼工艺采样中难于采到，最终造成选矿的综合渣样比冶炼的采样值高约1%。

2.6 氧压和风压

底吹炉一般控制氧压和风压不小于0.4 MPa，适宜的压力在0.45～0.55 MPa之间，其中氧压占主导地位。生产中为追求产量，曾一度控制氧压和风压在0.63～0.64 MPa，压力过高，造成渣口涌动强烈，铜渣分离不好，总液面在1.25 m时，渣含铜升高到4.3%。适当提高总液面，控制在1.35～1.45 m时，可使渣含铜控制在4%以下。

3 结论

(1)底吹炉熔炼渣含铜的损失主要为机械夹杂，降低炉渣含铜应首先从减少机械损失入手；

(2)在适宜的操作条件下，控制原料有害杂质成分，能够保证渣含铜在合理的范围内；

(3)减少烟道结焦也是降低渣含铜的一个重要措施。

[1] 彭容秋，铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004.

[2] 李明照，许并社. 铜冶炼工艺[M].北京：化学工业出版社，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

张江龙(1974—)，男，山西省阳城县人。

2015-05-12

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1672-6103(2016)01-0022-02