富氧侧吹炉高浓度富氧低碳炼铜生产工艺

刘京超，董文正，柳海峰，段仕卿

（烟台国润铜业有限公司，山东 烟台 264001）

事实上，富氧侧吹熔炼工艺是瓦纽科夫炼铜工艺的升级，目前已经被十余家铜冶炼企业采用。在这种炼铜工艺投入生产之后，不仅让富氧浓度得到提高，更有效地减少了燃料率，提高了生产效率。在提高企业经济收益的同时，表现出良好的环保节能效果。因此，研究富氧侧吹炉炼铜工艺，对于铜冶炼生产有着巨大的生产价值。

1 工艺原理分析

在高浓度富氧低碳炼铜工艺中，使用富氧侧吹炉，这是一种富氧熔炼炉，可以在一个熔炉中完成干燥物料、焙烧物料以及熔炼物料。富氧侧吹炉从两侧风眼中股入空气，控制直接吹进渣层。其他精矿、冷冰铜、溶剂以及燃料，还需要按照特定比例，经过计量皮带在主皮带中混合均匀。最后利用主运输皮带在炉顶增加料到炉内。得到冰铜之后，按照转炉周期，将冰铜通过铜溜槽放进到铜包之中，烟气会经过余热锅炉得到降温处理，在电收尘器完成收尘处理之后，会送还给硫酸系统。

低碳经济要求在可持续发展理念下，经过技术创新、炼铜产业转型以及能源开发等措施，减少高碳能源的消耗，进一步控制气体污染情况，形成良好的环境保护效果。在炼铜生产中，发展低碳经济，不仅是企业承担低碳环保责任，达到节能降耗指标。也是炼铜生产企业对经济结构的调整，提高能源使用效率，着重发展新型工艺，建设经济环保社会。使用富氧侧吹炉可以有效降低煤配率，减少二氧化碳的排放，减少废气排放，达到良好的低碳环保效果。

这种工艺不仅可以处理精矿，还能对复杂多金属矿进行处理，让资源得到综合利用。这种工艺的来源十分广泛，让原料供应渠道得到拓宽，让矿产资源得到最大化利用。由于高富氧浓度高，使得熔炼强度更高。此外，这种工艺操作十分便捷，炼铜生产过程中，这种炼铜工艺更容易被生产人员掌握，可以有效地提高生产效率。气流从两侧吹进，和金属接触面积更大，气体停留时间更长，让金属利用率得到最大化应用。

2 富氧侧吹炉结构分析

富氧侧吹炉内部衬里使用的是耐火材料，在主要部位设置长方形有铜水套固定的炉子，主体结构含有基础、炉底、风眼、炉顶、钢结构、铜水套以及渣室等部分。基础部分主要是由混合土构成，炉底和炉缸则是使用镁铬材质的砖砌筑而成。在渣室上方使用铜水冷件，在炉顶上使用锅炉钢板对冷件焊接，在底部使用镁铬捣物料[1]。在炉顶设施了两个加料口，同时使用气封、密封起来。在炉子前端使用渣室对渣铜进行分离。

3 生产流程

3.1 空气操作

首先需要将炉内富氧浓度提高到80%～85%范围之内，进一步提高熔炼炉的自热程度，可以生产出二氧化硫，让硫酸生产更加便利，有助于降低生产的成本。在该工艺中，严格控制工艺指标十分关键。在低富氧浓度条件下，富氧浓度控制在62%～65%范围内；燃料率控制在3.3%～3.6%范围之内；床能力指标为75t/m2·d；炉内温度指标为1180℃～1200摄氏度；Fe/SiO2指标为1.25%～1.3%；SO2浓度指标为25%～28%。在高富氧浓度条件下，富氧浓度控制在80%～85%范围内；燃料率控制在2.7%～3.0%范围之内；床能力指标为80t/m2·d；炉内温度指标为1200℃～1250摄氏度；Fe/SiO2指标为1.45%～1.6%；SO2浓度指标为30%～32%。

3.2 参数控制

只有在合适的温度下，炉料温度才能快速熔化，从而发生反应。因此需要对冰铜炉温进行控制，同样也要控制生产渣型等关键指标。为了获得更好的生产效果，需要根据炉温、冰铜品位以及渣型的情况对指标进行控制，先调整炉温。

（1）在渣型合适，且渣质量好的情况下，如果冰铜品位比较低，且炉温低，那么需要先控制氧气的流量，将氧气流量调整到最大值。如果氧气流量和富氧浓度达到最大值，那么加料量可能过大，需要进行减料处理。

（2）如果冰铜品位不高，且炉内温度较高时，主要是高硫矿造成的。在保证高富氧浓度的情况下，先着重减少燃料，再参考温度变化情况，适当调整低硫矿占比，调高高硫矿占比。

（3）如果冰铜品位比较高，且炉内温度也比较高，在发生这种情况时，可以将富氧浓度调整到最高水平，提高有用气体的含量，使用全部高硫矿，或者提高高硫矿占比，在提高炉内温度，让炉内温度保持稳定之后，可以增加物料，并降低冰铜的品味。

或者可以不变更配料的比例，适当增加高硫矿占比，控制加料量，提高点燃料数量，在炉内温度出现升高时，增加物料来降低冰铜品位[2]。

（4）如果冰铜品位高，且炉内温度高的情况下，多是由于炉料用量过于少，不需要变更炉内富氧浓度，可以增加加料量并控制冰铜品位以及炉内温度，直到达到合适水平。

3.3 控制含铜量

最后需要对含铜量进行控制，其中0.75%是熔炼渣含铜，经过溜槽后将熔炼渣放进铜包中进行降温处理。在破碎之后和转炉渣一同按照比例展开全渣浮选，获得渣精矿，倒回到熔炼炉中继续使用。在这个过程中，对含铜量的控制要利用高浓度富氧，将炉内温度控制在1200℃附近，在缓冷处理之后让渣含铜得到有效降低。

4 注意事项

4.1 控制烟尘率

在生产过程中，富氧低碳炼铜工艺会产生大量烟尘，这是由于富氧浓度不够高造成的。因此首先要严格控制富氧浓度，保证富氧浓度维持较高水平，从而减少烟气量的产生。其次需要在下料口增加气封，从负压转变为微负压，从而降低烟气可以带走的矿粉数量，让烟尘率得到降低。

4.2 控制单体硫形成

在高强度熔炼炉中，由于脱硫率较高，在投产初期烟气内部单硫体有着较高含量，会对硫酸系统产生严重影响，甚至对熔池熔炼炉稳定运行产生不良影响。因此需要控制单体硫的产生，需要加强对料量、煤粒度以及加入煤块方式的控制。对二次风进行补充，对余热锅炉烟气的含氧量进行控制，将含氧量控制在3%～5%的范围内，从而可以增加富氧浓度，让熔炼炉自热成都升高，减少投入低硫矿。这样可以有效减少单体硫的形成。

4.3 保持上部燃烧

在生产中，由于余热锅炉烟气持续上升，烟道形成结焦现象，需要对煤挥发以及力度进行调整，尽量在上部完成燃烧，使得烟气温度提高，从而起到减少结交量的作用。

5 结论

综上所述，本文通过分析工艺原理以及富氧侧吹炉结构，强调炼铜工艺要加强空气操作、生产参数、含铜量的控制。同时需要注意对烟尘率、单体硫的控制，尽量保持上部燃烧。

由于这种炼铜工艺对物料有着较强适应性，工艺配置十分紧凑，生产投资也相对较少，因此具有较大应用优势。这种熔炼工艺在提供较强熔炼的同时，积极使用余热回收和贫化技术，有着良好的环保效益。