1#闪速炉渣直排缓冷改造的可行性分析
2020-09-22易瑞强
易瑞强
(江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂,江西 贵溪 335424)
1 引言
贵冶一系统历经一期、二期、三期工程建设,目前生产能力达到矿铜产量30万t/a,精矿喷嘴处理能力为200t/h,采用的工艺流程为蒸汽干燥→闪速熔炼→电炉贫化→PS转炉吹炼→阳极精炼[1-4]。闪速炉渣进入电炉贫化后,产出的电炉渣经缓冷后送渣选处理。
由于一系统始建于20世纪80年代,当时的闪速炉渣处理工艺是通过电炉贫化后,产出的电炉渣经水淬后外售[5]。随着技术的不断发展,渣选工艺因其能提高铜回收率的优势,被广泛推广应用,电炉渣由水淬改为热渣经缓冷后送渣选处理[6]。当前电炉的作用主要是对渣与冰铜的澄清、贮存及保温作用。但采用电炉贫化处理闪速炉渣,存在电能消耗高,环境污染大,检修维护成本高等缺点,因此针对一系统闪速炉熔炼系统存在的这些问题进行改造,更改闪速炉排渣方式,取消渣贫化电炉,优化闪速炉炉体结构和闪速炉进料系统,以期达到节能降耗、减少维护检修量、提高作业效率和降低生产成本的目的。
2 闪速炉渣直排的可行性分析
2.1 对铜的回收率的影响
随着渣选工艺的发展与应用,熔炼渣处理方式由电炉贫化改为渣选矿,是目前国际炼铜行业广泛应用的一种有效手段。由于渣选工艺对渣含铜的要求不高,在0.7%~3%范围内均能选出含铜低于0.35%的尾矿,所以渣选矿被广泛应用于各个炼铜行业。虽然渣选场占地面积大,基建投资较高,但渣选法铜回收率较高,既能提高工厂总铜回收率,又可以提高闪速炉对原料的适应性[7-8]。当铜精矿品位波动时,电炉将不再是熔炼系统的制约环节。闪速熔炼渣采用渣选处理工艺非常成熟可靠,无论是老冶炼厂的改造还是新建的冶炼厂,都有成功投产,运行良好的生产实例。如菲律宾的PASAR冶炼厂,改造前闪速炉沉淀池自带3根电极,闪速炉渣经电热保温澄清后水淬后外售,改造后拆除电极,闪速炉渣改为缓冷后送渣选处理,渣选后尾渣含铜约为0.3%[9]。采用闪速熔炼工艺的新建冶炼厂,闪速炉渣基本上都采用渣选工艺,如贵冶二系统,生产能力为矿铜产量20万t/a,精矿喷嘴处理能力为160t/h,采用的工艺流程为蒸汽干燥→闪速熔炼→PS转炉吹炼→阳极精炼,闪速熔炼渣直接经缓冷后送渣选处理[10]。新建厂紫金铜业、山东祥光及铜陵金冠等采用渣选处理运行状况都比较稳定,铜回收率良好[11-13]。
2.2 改造后闪速炉渣含铜的确定
目前一系统闪速炉渣含铜平均在2%左右,经过电炉澄清后,排出的电炉渣含铜约为0.7%。拆除电炉后,闪速炉渣停留时间将缩短,通过参照其它冶炼厂渣停留时间,计算确定改造排渣方式后闪速炉渣的含铜量。表1为贵冶一系统闪速熔炼改造后的主要设计参数。
从上表计算结果可知,改造后闪速炉渣停留时间为1.3h,渣含铜在1.5%以内。表1~表2是改造后的闪速炉与其他采用相同工艺的冶炼厂的相关数据对比。
表1 闪速熔炼主要设计参数
表2 各工厂沉淀池面积和渣量的对比表
(1)PASAR改造前闪速炉是带电极贫化的闪速炉,扩建后投料量约为180~200t/h,渣停留时间仅为1.13h,产出的闪速炉渣含铜约为1.3%~3%。闪速炉渣送渣选后,尾矿含铜<0.3%。PASAR在投产初期时,炉渣含铜通常稳定在1.5%,目前了解到渣含铜有时会在3%左右[9]。我们认为目前PASAR渣含铜高,可能和PASAR人员的操作有关,由于渣含铜在3%以下对选矿压力并不大,导致操作比较随意,排渣含铜量相对较高。
(2)铜陵金隆和山东祥光闪速炉渣在炉内停留时间都比较短,且冰铜品位较高,分别在62%、70%左右,但渣含铜却分别控制在1.2%及1.2%~1.5%。原因之一和精矿喷嘴有一定关系。金隆和祥光的精矿喷嘴在原有基础上均进行了改进和自主设计更换,改进后的精矿喷嘴精矿反应更完全均匀,有利于降低渣含铜。同时严格管理排渣操作,为防止虹吸带铜,渣层下沿低于渣口下沿100mm时不得排渣。改造后将烟尘给料改为失重计量,精矿与烟尘混合后改用风动溜槽送入精矿喷嘴,能改善目前料量计量不准,分布不均的现象。
根据与上述其他工厂的生产实际数据对比,确定改造后闪速炉渣含铜能控制在约1.2%~1.5%,可以满足渣选工艺含铜量3%以内的要求。
2.3 对生产规模的影响
贵冶熔炼一系统拆除电炉后,总的生产规模没有改变,为了满足生产的需要,对炉子的沉淀池、铜口、渣口进行改造。
(1)为使铜、渣更好的澄清分离,降低闪速炉渣中的铜含量,闪速炉总液面高度比改造前增加了150mm,渣层厚度250mm,根据渣量计算出渣的停留时间约为1.3h,比PASAR、金隆及祥光停留时间稍长一些。
(2)电炉的拆除使得闪速炉沉淀池内的冰铜含量将会增多,为了满足生产的需要,快速地将冰铜排出沉淀池,在沉淀池南墙恢复投产初期设计的3、4号冰铜口,并在西墙增加2个冰铜口,共设置7个放铜口。南墙冰铜口标高不变,西墙冰铜口比南墙低100mm,同时将冰铜口大小由原来的Ф50mm扩大到Ф60mm,放铜口型式同二系统。闪速炉南侧冰铜包厢重新优化设计为4个冰铜包厢,西侧增加1个冰铜包箱。
(3)闪速炉排渣口优化布置为3个渣口。在闪速炉东侧中部新增1个渣排放口,南侧渣口和中间增加的渣口中心标高在现有基础上抬高50mm,渣口直径Ф130mm,北面渣口中心标高在现有基础上抬高100mm,渣口直径Ф160mm。
通过对沉淀池、铜口、渣口的改造与增设,可以满足当前生产规模的需求。
2.4 对经济影响分析
由于在排渣方式改造前后,贵溪冶炼厂一系统闪速炉的生产规模不变,原料及产品量不会发生变化,经分析比较,项目改造前后成本差异为:
(1)辅助材料:改造后电炉电极糊消耗量降低;
(2)燃料:改造后电炉块煤消耗量降低;
(3)动力:改造后耗电量降低;
(4)职工薪酬:改造后人工费降低;
(5)修理费用:改造后修理费降低;
(6)新增的炉渣处理费:改造后炉渣处理费增加。通过对比可知:在改造后大大的降低了经济成本。
3 结语
通过以上的分析可以得知,贵溪冶炼厂1#闪速炉排渣方式由电炉贫化处理改为直排是可行的。通过渣选工艺替代电炉贫化处理闪速炉渣可以保证铜含量的回收率;闪速炉排渣方式改造以后渣含铜在1.2%~1.5%之间,满足用于渣选的条件;通过对闪速炉的排铜口和排渣口的改造可以满足生产的需要。通过对闪速炉的排渣改造不仅可以减少电炉大量消耗的电能,降低成本,同时可以降低劳动强度,改善环境,减少污染。