缓冷水质对铜冶炼炉渣缓冷效果的试验与分析

饶 晖

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

铜作为一种自然资源，我国对外国的依赖性非常大，在铜冶炼生产当中，经常会产生很多的炉渣废物，如贵溪冶炼厂每年产出160余万t炉渣，这些炉渣主要为闪速炉渣、转炉渣和卡尔多炉渣，混合后的炉渣含铜品位低，如果将这种铜渣进行直接回炉，回收率极低，因此渣选矿［1］孕育而生，而炉渣缓冷［2］工序则是铜冶炼工厂的重要危险源。

1 炉渣缓冷的应用

炉渣缓冷的方式分为自然缓冷和冷却水缓冷两种，自然缓冷是指熔炼系统的炉渣通过排渣溜槽排入渣包，渣包装好炉渣后，由渣包车将热渣运输到渣缓冷场包位，静置进行自然降温的过程，自然缓冷时间视渣性而定。冷却水缓冷是指自然缓冷结束后，开启对应渣包的冷却水，对热渣进行水冷降温的过程。翻包前，人工用测温枪对待翻渣包外壁测温，翻包标准设定为外壁温度≤50℃，否则调入二次缓冷，其流程图如图1所示。

图1 炉渣缓冷流程图

炉渣缓冷虽然为浮选创造了基础条件，但也存在缓冷和倒渣过程中发生放炮［3］的重大安全隐患，几乎每年都发生炉渣放炮炸伤人员和烧毁车辆的事故，甚至有个别铜冶炼工厂因放炮，造成周边居民房屋烧毁等，严重威胁着现场作业人员和周边设备设施的安全。生产实践中，发生炉渣放炮，有三种原因：冶炼后的渣性不稳定、不同炉渣混装入渣包、缓冷水质的影响。本文着重针对缓冷水质对炉渣缓冷的效果和影响展开试验研究。

炉渣缓冷水全部收集后循环使用，由于高温炉渣在水冷的过程中会蒸发大量的水（以贵溪冶炼厂的两个缓冷工序为例，正常情况下，每天消耗1 000～1 400 m3水），因此需要补充大量的水。

铜冶炼的生产过程中，有大量的废水产生，为节约水资源和避免污染环境，试验使用中水、反渗透水、深井水、回水［4］、工业新水作为炉渣缓冷介质对炉渣缓冷的效果，寻求一种或多种既能有效节约水资源，又能确保炉渣缓冷安全的工厂废水。

2 补加不同水试验与效果

2.1 中水

中水即硫酸车间的废酸和各车间收集过来的废水［5］，通过硫化工序（添加硫氢化钠反应除铜除砷）＋石膏、废水除氟工序（添加石灰乳及硫酸铝除氟）＋中和电化学（添加石灰进一步除砷）后的水。

2.1.1 中水缓冷试验

12月11日，缓冷工序正常作业和缓冷水池液位允许的前提下，补加中水，约18 m3／h。

2.1.2 中水缓冷效果

补加中水的第四天，渣包包壁开始出现白色结晶盐，达到翻包温度时，开始翻出整包，锤打机破碎整包表面后，整包内部温度仍有250℃以上，破碎后炉渣中心为高温红心炉渣。为了翻包的安全，12月18日，停止补加中水试验，直至12月22日，才不再翻出整包和红包，包壁和炉渣表面白色结晶盐逐渐消失。本次共补加中水约1 360 m3，翻出整包186个，其中红包142个，见表1。

表1 补加水中情况

2.2 反渗透水

反渗透水是动力车间利用反渗透（RO）纯水装置去除工业自来水中的微量难熔盐、微生物、有机和无机杂质颗粒等，经过一、二级反渗透系统过滤和脱盐后，未能通过RO膜组的含有杂质废水。

2.2.1 反渗透水缓冷试验

8月14日，缓冷工序正常作业和缓冷水池液位允许的前提下，补加反渗透水，约20 m3／h。

2.2.2 反渗透水缓冷效果

试验期间共补加约1 560 m3反渗透水，渣包外壁只有少量白色结晶盐，翻渣正常，未翻出整包和红包，见表2。

表2 补加反渗透水情况

2.3 深井水

深井水是备料车间用以储藏精矿库内的渗水，防止铜精矿浸水，而在精矿库内向地面以下深挖6 m左右的深井中的水。

2.3.1 深井水缓冷试验

6月30日，缓冷工序正常作业和缓冷水池液位允许的前提下，补加深井水，约24 m3／h。

2.3.2 深井水缓冷效果

试验期间共补加约530 m3深井水，渣包外壁只有少量白色结晶盐，未翻出整包和红包，见表3。

表3 补加深井水情况

2.4 回水

回水是渣选矿经过选别作业后的精矿和尾矿矿浆，输送至精、尾矿浓密机进行浓缩、沉降，并添加石灰或碳酸氢钠作为pH调整剂，浓密机溢流出的弱碱性水。

2.4.1 部分回水缓冷试验

2月26日，缓冷工序正常作业和缓冷水池液位允许的前提下，补加回水，约40 m3／h。

2.4.2 部分回水缓冷效果

补加回水的第五天，渣包包壁出现白色结晶盐，达到翻包温度时，开始翻出整包，锤打机在翻包点破碎整包后，整包中心为红包，炉渣表面有白色结晶，随着补加回水时间越长翻出红包数量越多，前期翻出的红包为固态红心的炉渣，后期翻出的红包为高温液态炉渣，严重威胁到人员和车辆的安全。3月5日，为了翻包的安全，停止补加回水试验，直至3月11日，才不再翻出红包，包壁和炉渣表面白色结晶逐渐消失。试验期间共补加生产回水约3 740 m3，翻出整包143个，其中红包129个，见表4。

表4 补加回水情况

1.全回水缓冷试验。渣包车从熔炼车间连续运来四个装满热渣的渣包防置在指定包位上，完全使用回水进行喷淋冷却。

2.完全回水缓冷效果。全使用回水喷淋缓冷，渣包表面出现大量白色结晶盐，总缓冷时间55 h以上可满足渣包缓冷要求，可以翻包，见表5。翻包时有整包、红包，大块比较多，不易摔碎。

表5 完全使用回水情况

2.5 工业新水

工业新水是指取自地下的井水、江河湖泊的地表水或市政管网的自来水，通过一般净化后，提供给工厂使用的工业用水。

2.5.1 工业新水缓冷试验

渣包车从熔炼车间连续运来四个装满热渣的渣包放置在指定包位上，完全使用工业新水进行喷淋冷却。

2.5.2 工业新水缓冷效果

完全使用清水喷淋缓冷，渣包外壁基本无白色结晶盐，总缓冷时间约31～32 h即可满足渣包缓冷要求，可以翻包，见表6。翻包时无整包、红包，无大块，易摔碎。

表6 完全使用工业新水情况

3 试验分析

3.1 中水与回水

该两种水对炉渣缓冷产生负面影响，主要原因是水中添加了含有Na＋、Ca2＋离子的药剂，进入炉渣缓冷过程中，水中的Na＋、Ca2＋离子在高温的作用下，迅速形成结晶盐，在炉渣缓冷过程中填满炉渣表面裂缝，使得冷却水进入不了炉渣内部进行降温；渣包外壁形成类似保温层的结晶盐，渣包内的高温无法散发出来。补加中水或回水的前3～4 d还能正常维持炉渣缓冷，补加时间越长，Na＋、Ca2＋离子浓度越高，恶化程度越严重，即使渣包外壁温度已达到规定翻包温度以下，翻出来的炉渣易形成大块，甚至翻出整包，整包中心仍存在高温液态炉渣和红包等现象，停止补加中水或回水后，对渣缓冷仍持续产生4～6 d的负面影响。

3.2 反渗透水、深井水和工业新水

该三种水对炉渣缓冷起到了积极作用，翻出来的炉渣易碎，无大块，无整包，内部炉渣与渣包外壁温度基本一致，达到了炉渣缓冷的预期效果。

4 结 论

近几年，贵溪冶炼厂为了渣选炉渣缓冷工序的安全，严格控制缓冷水的使用，当缓冷工序需要补加水时，坚决不使用含有Na＋、Ca＋离子的废水，而是以反渗透水和深井水为主，工业新水为辅，同时强化操作人员严格执行炉渣缓冷工艺操作规程，既能帮助工厂消耗部分废水，又有效的杜绝了整包、红包和渣包放炮等现象带来的安全隐患。