韓志

摘 要：介紹了雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝的研發(fā)背景、技術(shù)方案、創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用情況，并根據(jù)該技術(shù)在赤峰云銅的實(shí)際運(yùn)用情況，分析了該技術(shù)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步帶來(lái)的潛在意義。

關(guān)鍵詞：銅冶煉技術(shù)；PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝；節(jié)能減排；技術(shù)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TF811 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.084

目前我國(guó)銅锍吹煉85%以上采用的仍是傳統(tǒng)的PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝。該工藝由于存在液態(tài)冰銅需用冶金包轉(zhuǎn)運(yùn)，且需多次轉(zhuǎn)動(dòng)爐體，因此存在大量SO2煙氣逸散、低空污染和安全問(wèn)題、爐體密封性差、送風(fēng)時(shí)率低、耐火材料壽命短、單耗高、SO2濃度低、煙氣量大、煙氣波動(dòng)大、煙氣不連續(xù)、不利于后續(xù)制酸等問(wèn)題。

隨著我國(guó)對(duì)能耗、環(huán)保要求的提升，同時(shí)為解決傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝存在的上述諸多問(wèn)題，近年來(lái)，赤峰云銅有色金屬有限公司和赤峰金峰冶金技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)了“雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝技術(shù)”。

該技術(shù)與雙閃法和三菱法一樣，都是采用固定的冶金爐代替轉(zhuǎn)爐，熔體采用溜槽轉(zhuǎn)運(yùn)，溜槽上有密閉煙罩，爐口密閉性好，操作過(guò)程中無(wú)組織排放煙氣，自動(dòng)化控制水平高，而且還具有投資小、能耗低、煙塵率低、吹煉渣含銅低、直收率高、粗銅含硫低等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)首次于2014-11在赤峰云銅有色金屬有限公司年產(chǎn)1.25×105 t粗銅項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，至今運(yùn)行平穩(wěn)，翻開(kāi)了我國(guó)銅冶煉技術(shù)新篇章。

1 雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝的技術(shù)方案

雙爐側(cè)頂吹連續(xù)吹煉工藝技術(shù)方案的核心是將PS轉(zhuǎn)爐粗銅吹煉過(guò)程中的在一個(gè)吹煉空間分先后、間斷進(jìn)行的造渣期和造銅期分開(kāi)在兩個(gè)吹煉空間分前后、連續(xù)進(jìn)行，這兩個(gè)吹煉空間分別被命名為造渣爐和造銅爐。

此技術(shù)方案的突出特點(diǎn)是能夠像轉(zhuǎn)爐一樣在造渣完成后較短時(shí)間內(nèi)將吹煉渣與白冰銅分開(kāi)，即吹煉渣從放渣口連續(xù)溢流而出，白冰銅沉入爐底部從虹吸連續(xù)放出進(jìn)入造銅爐，從而有效避免了其他連續(xù)吹煉法所存在的造渣期和造銅期在一個(gè)吹煉空間內(nèi)進(jìn)行、造銅時(shí)富氧空氣繼續(xù)對(duì)已經(jīng)造好的吹煉渣中的氧化亞鐵形成過(guò)氧化，從而導(dǎo)致渣中的磁鐵含量過(guò)高，造成渣含銅較高的弊病。

圖1 雙爐粗銅連續(xù)吹煉工藝流程示意圖

2 雙爐粗銅連續(xù)吹煉的創(chuàng)新點(diǎn)

雙爐粗銅連續(xù)吹煉的創(chuàng)新點(diǎn)在于：①創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了雙側(cè)吹造渣爐和頂吹造銅爐組成的粗銅連續(xù)吹煉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了粗銅吹煉過(guò)程的連續(xù)化，生產(chǎn)的粗銅品質(zhì)高、含硫低、渣含銅低，分別從原來(lái)PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝的0.3%、4.0%降到現(xiàn)在的小于0.03%和2.3%；②采用的硅鐵渣型對(duì)耐火材料腐蝕輕，爐溫穩(wěn)定，爐體耐火材料受熱震損輕，耐火材料單耗低，爐體壽命長(zhǎng)，維修費(fèi)用低；③熔煉爐、造渣爐、造銅爐和陽(yáng)極爐之間用溜槽連接，冰銅、白冰銅和粗銅以液態(tài)的方式流動(dòng)轉(zhuǎn)移；④該工藝徹底解決了銅冶煉生產(chǎn)吹煉工序中存在的含硫煙氣無(wú)組織排放處理費(fèi)用及其難收集的問(wèn)題；⑤該工藝煙氣量小，SO2濃度高且穩(wěn)定，煙氣連續(xù)穩(wěn)定，利于高溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽?，粗銅綜合能耗比傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝降低了30 kgce/tCu。

3 實(shí)際應(yīng)用情況

從2014-11-07起，根據(jù)赤峰云銅工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)際情況，連續(xù)吹煉工藝達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)

項(xiàng)目 設(shè)計(jì)值 實(shí)際運(yùn)行值 實(shí)際均值

粗銅品位Cu/（%） 99.0 98.8～99.18 99.022

粗銅含硫/（%） 0.10 0.018～0.035 0.022

造渣爐吹煉渣含銅/（%） 3.0 1.7～3.5 2.253

造渣爐噸粗銅渣量/t 0.52 0.45～0.6 0.52

造銅爐噸粗銅渣量/t 0.075 0.07～0.11 0.095

冰銅至粗銅的直收率/（%） 98.21 98.39 98.39

從表1中可以看出，各項(xiàng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（217 d平均值）均已達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉爐在赤峰云銅于2014-11-07點(diǎn)火投料生產(chǎn)，造渣爐和造銅爐的爐況非常穩(wěn)定，爐內(nèi)反應(yīng)狀況良好，渣含銅、粗銅含硫、直收率等控制指標(biāo)正常，粗銅質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《粗銅》（YS/T70—2005）規(guī)定的牌號(hào)98.50產(chǎn)品的化學(xué)成分要求。

4 對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的意義

4.1 在節(jié)能減排方面的貢獻(xiàn)

在節(jié)能方面，赤峰云銅實(shí)踐證明，采用該連續(xù)吹煉技術(shù)可使粗銅綜合能耗降低30 kgce/t。如果全國(guó)有4×106 t產(chǎn)能使用該技術(shù)，年可節(jié)約標(biāo)煤1.2×105 t。

在減排方面，赤峰云銅實(shí)踐證明，該技術(shù)使銅冶煉硫的回收率由原來(lái)的97%提高到98.3%，硫的總捕集率達(dá)到99.8%.以年產(chǎn)1.0×105 t生產(chǎn)規(guī)模為例，每年減排SO2約5.6×106 t。如果國(guó)內(nèi)使用PS轉(zhuǎn)爐的銅冶煉企業(yè)中有4×106 t的產(chǎn)能采用該技術(shù)，每年可以減排SO2約 2.24×108 t。

4.2 在經(jīng)濟(jì)方面的貢獻(xiàn)

4.2.1 節(jié)省投資

如果采用該連續(xù)吹煉技術(shù)淘汰PS轉(zhuǎn)爐，產(chǎn)能至少可提高20%. 目前采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝的產(chǎn)能如果按4×106 t計(jì)，可增

產(chǎn)8×105 t；按常規(guī)投資水平，每1×104 t銅粗銅產(chǎn)能需投資約1.2億元，根據(jù)赤峰云銅的情況，采用雙爐側(cè)頂吹連續(xù)吹煉技術(shù)進(jìn)行改造，只投資6 000萬(wàn)元，就增加產(chǎn)能2×104 t，1×104 t產(chǎn)能只需投資3 000萬(wàn)元，合計(jì)每1×104 t產(chǎn)能比常規(guī)投資節(jié)省9 000萬(wàn)元，增產(chǎn)8×105 t，可為社會(huì)節(jié)省投資72億元。

4.2.2 降本增效

先算降低變動(dòng)成本的效益，1×105 t生產(chǎn)規(guī)模，每年增效3 588萬(wàn)元，全國(guó)4×106 t產(chǎn)能，年可節(jié)約成本14.35億元。再算增產(chǎn)效益，全國(guó)增產(chǎn)8×105 t，按赤峰云銅的成本水平測(cè)算，噸銅增產(chǎn)效益約為2 500元，8×105 t的增產(chǎn)效益約為20億元。

4.3 對(duì)科技進(jìn)步的意義

采用該連續(xù)吹煉技術(shù)代替使用了100多年的PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，具有劃時(shí)代的歷史意義。該技術(shù)具有投資低，節(jié)能減排、環(huán)保效果好，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，可實(shí)現(xiàn)銅冶煉的清潔生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)志著中國(guó)的銅冶煉技術(shù)將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]任鴻九，王立川.有色金屬提取手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[2]大冶有色金屬公司.YS/T 70—2005 粗銅[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

〔編輯：王霞〕

The Double Side of the Furnace Top Crude Copper Continuous

Converting Process and Its Application Significance

Han Zhi

Abstract： This paper introduces the double side of the furnace top blown blister copper continuous converting process research and development background， technical scheme， innovation and practical application situation， and according to the technology in the actual application of Chifeng Yuntong Nonferrous Metal Co.， Ltd.， analyzes the potential significance to social and economic development and the progress of science and technology brought in by the technology.

Key words： copper smelting technology； PS converter blowing process； energy saving and emissions reduction； technical scheme