奥托昆普型闪速炉上升烟道粘结处理实践

吴建华

（江铜集团贵溪冶炼厂，江西贵溪 335400）

奥托昆普型闪速炉上升烟道粘结处理实践

吴建华

（江铜集团贵溪冶炼厂，江西贵溪 335400）

保证烟道的通畅是闪速炉稳定生产的前提之一，为解决上升烟道的粘结问题，通过总结生产实践经验，分析上升烟道的粘结的形成原因，采取还原、定点高温烧融等有针对性的治理办法，有效地减少、消除上升烟道的粘结及结瘤。

闪速炉；上升烟道；粘结结瘤

闪速炼铜是一种连续高效的火法冶炼工艺，而奥托昆普型闪速炉是目前应用最为广泛的闪速熔炼方式，且经过近20 a的发展，通过采用新型精矿喷嘴及富氧反应的方式，实现了反应过程完全自热，极大地降低了生产能耗，使得奥托昆普型闪速炉被越来越多地应用于火法冶炼中。

奥托昆普型闪速炉在实际生产过程中，受其炉体结构、熔炼方式等因素的影响，其上升烟道及开口部的粘结结瘤是普遍存在的问题。上升烟道及开口部是炉内烟气流通的重要通道，其粘结情况决定了通道截面积的大小。截面积过小，为了维持炉内负压环境，被动提高闪速炉排烟风机转速，造成锅炉、电收尘等下游设备与外界的压差增大，加剧了设备的漏风现象，导致湿冷空气对设备造成腐蚀，此外，烟气中的粉尘由于气流流速加快，沉降效果变差，使得下游设备工况恶化，提升了故障率，这些都是制约生产的不利因素。

1 贵溪冶炼厂2＃闪速炉介绍

贵溪冶炼厂2＃闪速炉于2007年8月建成投产，为奥托昆普型闪速熔炼系统。

细粒度精矿（90%以上小于0.07 mm）［1］从反应塔顶经由喷嘴垂直喷入反应塔，由分配风分散后与富氧空气（含氧量80%）反应，在反应塔中完成主要熔炼过程，反应产物在沉淀池中进行铜硫与渣的沉降分离，最终完成造冰铜和造渣，产出的冰铜品位含Cu 60%左右，含硫高温烟气经过上升烟道进入余热锅炉进行冷却，用于制酸。

2 粘结结瘤因素分析

闪速熔炼作为强化冶炼法，有传质传热过程迅速、硫化物氧化速度快等特点，但生产效率的提高同时也伴随着烟尘量大，排烟系统负荷高等问题，最终不可避免地造成上升烟道及开口部粘结结瘤的现象。此外，还有工艺、设备等其它因素加剧其粘结结瘤现象，根据生产实践经验，一般认为以下几点对粘结结瘤影响较大：

1.如图1所示，奥托昆普型闪速炉炉内烟气经过上升烟道至锅炉需要经过两次变向，气流中夹杂的熔体、粉尘由于惯性势必会粘附于烟道拐角壁上，造成粘结，且随着粘结厚度的增加，通道截面积减小，其形成粘结的速度会加剧。

2.为了提高产能、优化作业周期，闪速炼铜法一般都将目标铜锍品位控制在Cu占60%左右，反应塔氧势较高，促进了Fe3O4的生成。一部分未参与还原及造渣的Fe3O4随气流进入上升烟道并附着在烟道壁上形成粘结；另一部分Fe3O4落入沉淀池后主要存在于渣层和锍层渣层之间（Fe3O4比重与铜锍接近），并且，随着品位的升高，渣层的Fe3O4的含量不断升高［2］，由于闪速炉排渣口设计在上升烟道一侧，渣层温度较低时大量Fe3O4随着渣层流动至上升烟道底附近，在对流较差的低温区域产生粘渣形成炉结堆积。

3.炉况的好坏对烟尘性质有直接的影响。入炉的精矿成分不稳定，杂质含量高，配料单频繁调整，工艺设备异常对维护炉况稳定来说都是不利因素。近年来，随着铜行业不断发展，国内外新建了多座铜冶炼厂，对铜精矿的需求不断加大，造成精矿原料供应日益紧张。为了维持充足的精矿供应量，采购部门放宽了对精矿原料杂质的要求，同时也出现了批多量少的问题。以贵溪冶炼厂为例，部分矿种中的Zn含量达到7%，而氧化锌熔点高，难以清除，造成粘结累积效应。此外，配料单时常2～3 d就要进行变更，频繁变更配料单增加了炉况波动的频率，提高了烟尘发生率，烟气中夹带的CuO、Fe3O4等金属氧化物含量升高，造成粘结加剧。精矿给料螺旋给料量、工艺氧等主控参数异常波动，风动溜槽下料口异物阻塞、混气室粘结等设备因素导致的炉况恶化。由于闪速炉系统涉及多套物料、风氧输送设备，任何一个环节出现问题都可能会影响炉况，这也是上升烟道粘结不可避免的一个重要因素。

图1 奥托昆普型闪速炉

3 粘结处理措施

在生产过程中，上升烟道及开口部粘结结瘤一旦形成一定规模，若不采取措施，其粘结结瘤状况会随着时间推移不断加剧，因此，发现有粘结结瘤情况必须及时采取必要措施加以控制。

以贵溪冶炼厂2＃闪速炉为例，在实际生产中，针对上升烟道及开口部的粘结结瘤现象常用以下措施加以控制。

3.1 生产工艺过程控制

首先，严格控制精矿原料中的杂质含量，在保证铜、硫、铁、硅等主要控制成分达到生产要求的前提下，降低杂质含量高的矿种在原料配比中所占比例，同时根据渣铁硅比（1.25～1.30）控制硅酸熔剂用量，以保证造渣过程顺利。其次，适当提高铜渣温，既能限制Fe3O4的生成和析出，又可降低熔渣的黏度［2］，同时合理安排铜渣的排放，避免憋炉，加强炉内熔体的流动性。针对沉淀池低温区域可通过投加生铁控制炉结的产生，增强传质传热过程。

3.2 提供粘结结瘤部位还原气氛

通过从上升烟道顶及烟道西侧投加焦粒，创造合适的还原氛围，还原氧化物类粘结，使其重新熔融入沉淀池。在冰铜熔炼的平衡体系中，氧平衡分压lgpO2约为－8［3］，此高温稀氧环境下焦粉的氧化产物主要为CO，进而还原Zn、Pb、Fe等金属元素的氧化物。

反应过程总体焓变小于零，炉体内温度随着反应的进行而升高，堆积在上升烟道底及附着在开口部的金属氧化物还原后，在高温环境下呈熔融状态，落入沉淀池中重新氧化造渣。

为了能使投加的焦粒最大程度发挥作用，使用的焦粒的粒度控制在5～10 mm，粒度太小，易随气流进入锅炉，增加锅炉的热负荷，粒度太大，反应接触面积小，作用缓慢，在熔池底易形成堆积。

3.3 使用重油喷嘴对局部区域粘结进行定点烧融

上升烟道开口部烟气流速快，在实践中投加焦粒的方法对附着在烟道口两侧的粘结结瘤清理效果一般。因此，可在上升烟道开口部上方，水冷闸板插槽处东西两边靠近侧壁位置，设置两个重油喷嘴，通过高温烧融的方法提高其两侧粘结的清除效率，如图2所示。在喷嘴使用过程中，根据粘结情况及时调整重油流量及角度，以达到最好的烧融效果。在使用定点烧融方法时，应对喷嘴作用区域加以监视、管理，以免热负荷过高对炉体造成损害。

图2 奥托昆普型闪速炉上升烟道开口部增设重油喷嘴

4 结 语

闪速炉上升烟道开口部粘结结瘤的治理，在实践生产过程中是一个形成和治理交替的周期性工作。贵冶2＃闪速炉的生产实践中，使用上述控制措施能有效缓解粘结结瘤问题，闪速炉炉内压与锅炉入口压力差在处理后能降低40 Pa，有效减轻了系统排烟压力。目前，在已经投入使用的闪速炉系统中，并没有能完全避免粘结结瘤现象的方法，解决上升烟道粘结结瘤问题的长效措施需要在生产过程中进一步研究摸索。

［1］ 陈国发.重金属冶金学［M］.北京：冶金工业出版社，1992. 34－40.

［2］ 傅崇说.有色冶金原理［M］.北京：冶金工业出版社，2007. 20－33.

［3］ 朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学［M］.北京：科学出版社，2003.128－199.

Practice of Upward Flue Bonding Treatment of Outokum pu Type Flash Furnace

WU Jian-hua
（JCC Guixi Smelter，Guixi335400，China）

Flue smoothness is one of the prerequisites for ensuring the stable production of the flash furnace.After summarizing the practical experience of production and analyzing the reasons for the formation of the flue，adopt the targeted treatmentmethods such as reduction，high temperaturemelting and so on to reduce or eliminate bonding.

flash furnace；rising flue；bonding nodules

TF806

A

1003－5540（2017）04－0033－04

2017－06－03

吴建华（1983－），男，助理工程师，主要从事有色金属冶炼工艺研究工作。