專利名稱：一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅冶煉技術(shù)，具體的說是一種澳斯麥特吹煉爐富氧條件下的工 藝操作和控制的方法。
技術(shù)背景目前，粗銅生產(chǎn)工藝在吹煉階段主要采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)，該技術(shù)的最大特點是在一個轉(zhuǎn)動的爐體內(nèi)完成整個吹煉過程，吹煉一周期造渣反應(yīng)，造渣結(jié)束后把爐渣排凈，進入二周期吹煉，二周期脫硫反應(yīng)，最終生產(chǎn)含銅98. 69&以上 的合格粗銅，PS轉(zhuǎn)爐為周期性作業(yè)，在銅锍與吹煉產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運過程中，造成大 量的熱能損失和低空污染，煙氣量和煙氣成分波動大，硫酸生產(chǎn)控制困難，硫 的回收率不高。澳斯麥特雙爐操作系統(tǒng)生產(chǎn)粗銅，其熔煉和吹煉過程均采用澳斯麥特噴槍頂 吹技術(shù)。澳斯麥特吹煉技術(shù)完全不同于PS轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)，澳斯麥特吹煉爐為一 個內(nèi)襯耐火材料的圓柱體，熱冰銅通過溜槽從爐子下部的入口堰進入吹煉爐， 冷冰銅、熔劑和還原劑通過皮帶從爐頂加料口進入吹煉爐，澳斯麥特噴槍從爐 頂噴槍口垂直插入爐內(nèi)熔池的渣層，將吹煉反應(yīng)需要的空氣鼓入熔池，整個吹 煉過程需要在厚厚的渣層條件下進行，在1200 130CTC高溫熔池內(nèi)，噴槍風(fēng)先 氧化渣層，同時在噴槍強烈攪拌條件下，過氧化的渣層與冰銅進行氧的交換， 完成吹煉過程的氧化反應(yīng)。澳斯麥特雙爐操作系統(tǒng)生產(chǎn)粗銅具有1、澳斯麥特吹煉爐優(yōu)點 澳斯麥特吹煉爐銅锍與吹煉產(chǎn)物通過溜槽轉(zhuǎn)運，減少了低空污染，硫的捕集率達到98. 5%以上，體現(xiàn)了比傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐更好的環(huán)保優(yōu)勢。 2、澳斯麥特吹煉爐缺點(1) 、吹煉爐操作具有較大的安全隱患，吹煉狀態(tài)下的氧化反應(yīng)通過爐渣的 傳遞完成，噴槍風(fēng)直接作用在渣層，泡沫渣風(fēng)險大。澳斯麥特吹煉爐所有氧的反應(yīng)通過爐渣的傳遞完成，，當(dāng)爐渣Fe/Si02發(fā)生嚴 重改變或爐渣Fe3O4含量超過209fc時，爐渣的熔點會升高，粘度加大，當(dāng)爐溫低 于目標值時爐渣的粘度也會加大，爐渣的粘度大導(dǎo)致鼓入渣層的氣體會因為不 能擺脫爐渣束縛而使爐渣泡沫化，泡沬化的爐渣會導(dǎo)致嚴重的安全生產(chǎn)事故， 而富氧的使用會導(dǎo)致爐渣泡沫化更為嚴重。由于以上原因的存在，澳斯麥特吹 煉爐在最初設(shè)計時為了工藝安全考慮只采用空氣吹煉，同時對空氣吹煉條件下 的渣層厚度和風(fēng)量控制有嚴格要求。(2) 、產(chǎn)能低，不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)需要。 澳斯麥特工藝后其熔煉爐體現(xiàn)了很好的適應(yīng)性和擴展性，很快在國內(nèi)得以推廣，而吹煉爐雖然有一定環(huán)保優(yōu)勢，但由于存在泡沫渣導(dǎo)致的工藝安全問題和 產(chǎn)能制約問題，沒有在同行得到認可。澳斯麥特吹煉爐前幾年中，重大泡沫渣 事故發(fā)生頻率在3個月每次，而3.5萬噸設(shè)計產(chǎn)能在2002年底才達產(chǎn)，并且再 一步擴大產(chǎn)能難度很大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有澳斯麥特吹煉技術(shù)所存在的不足，可以解決 該技術(shù)所存在的問題，提供一種提高生產(chǎn)率，改善操作條件，安全可靠的吹煉 爐富氧吹煉銅技術(shù)。
本發(fā)明為實現(xiàn)以上目的所采用的技術(shù)方案是一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，采用一個內(nèi)襯耐火材料的圓柱體的吹煉爐， 熱冰銅通過溜槽從爐子下部的入口堰進入吹煉爐，冷冰銅、熔劑和還原劑通過 皮帶從爐頂加料口進入吹煉爐，噴槍從爐頂噴槍口垂直插入爐內(nèi)熔池的渣層， 將吹煉反應(yīng)需要的空氣鼓入熔池，整個吹煉過程需要在厚厚的渣層條〗牛下進行，在1200 130(TC高溫熔池內(nèi)，噴槍風(fēng)先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪拌條件下， 空氣與爐內(nèi)的冰銅發(fā)生氧化反應(yīng)，冰銅里的硫與氧反應(yīng)生成二氧化硫進入煙氣 處理系統(tǒng)，冰銅里的鐵氧化后與熔劑造渣，從而銅被提純；其特征在于所述 的吹煉反應(yīng)需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，并使氧含量控 制在21 35%，并制定有富氧吹煉工藝要求和操作步驟。所述的富氧吹煉工藝要 求為(1) 富氧吹煉的條件當(dāng)氧氣壓力大于內(nèi)層風(fēng)壓力時，槍位在吹煉、位置允 許采用富氧，內(nèi)層風(fēng)壓力大于氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹'庫；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉后，由于熔池反應(yīng)速度加快，為了控制爐溫 通過降低還原煤或二周期加少量冷冰銅料速控制爐溫；(3) 控制粗銅的質(zhì)量待二氧化硫S02濃度逐步下降，粗銅吹煉快結(jié)束時 停加冷冰銅；(4) 采用邊加冷料邊吹煉和一周期采用富氧，二周期后期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風(fēng)險。所述的在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數(shù)及操作步驟 (1)、爐渣的硅鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹'煉狀態(tài)下 的爐渣中FeA的迅速生成，還原劑配比控制在2. 5 3%， ？&04含量控制在15 20%，防止在富氧吹煉條件下的爐渣泡沫化； (2) 、采用冷熱冰銅優(yōu)化交叉入爐的進料方式，冷冰銅從爐頂孔口加入， 能有效的對爐子上部過氧化爐渣進行還原，防止爐渣泡沫化；(3) 、控制系統(tǒng)的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數(shù)，再結(jié)合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內(nèi)的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣后，爐渣能與冰銅相充分攪拌，渣層 中的FeA能及時被冰銅還原，控制泡沬渣事故。本發(fā)明一種吹煉爐富氧吹煉銅技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，克服了現(xiàn)有技術(shù)的 不足，有效解決了長期以來使用富氧粗銅吹煉的安全性問題，并具有以下顯著 的效果和特點(1) 、富氧吹煉增加了爐子的處理能力，在不改變?nèi)魏卧O(shè)備配置的條件下， 采用富氧吹煉后加快了吹煉速率，提髙了粗銅產(chǎn)能，單爐產(chǎn)量達到55t,產(chǎn)能由 3. 5萬噸/年，提升到5萬噸/年，提升了 43%。預(yù)計對煙氣處理系統(tǒng)進行改造后， 產(chǎn)能將大幅度提升，澳斯麥特吹煉爐產(chǎn)能的提升為本工藝的推廣創(chuàng)造了條件。(2) 、改善了環(huán)衛(wèi)條件，富氧吹煉煙氣二氧化硫的濃度提高便于制酸和硫 的回收，表現(xiàn)了比現(xiàn)有傳統(tǒng)PS轉(zhuǎn)爐環(huán)保條件更好的優(yōu)勢；(3) 、改善了煙氣處理系統(tǒng)的生產(chǎn)條件，煙氣二氧化硫S(V濃度由原來的5 796上升至5 9%;(4) 、改善了操作條件，富氧吹煉降低了總用風(fēng)量，爐內(nèi)噴濺和粘接情況 好轉(zhuǎn)，更易于工藝操作；(5) 、降低了能耗，富氧吹煉.自熱程度高，大量處理冷冰銅的條件下吹煉 爐燃料率由4%降低到3%。


圖1是本發(fā)明一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法的工藝流程圖；具體實施方式
以下結(jié)合本發(fā)明附圖進行詳細說明本發(fā)明一種吹煉爐富氧吹煉銅的原理是它等同于空氣吹煉，通過噴槍鼓 入到高溫熔體的空氣與爐內(nèi)的冰銅發(fā)生氧化反應(yīng)，冰銅里的硫與氧反應(yīng)生成二 氧化硫進入煙氣處理系統(tǒng)，冰銅里的鐵氧化后與熔劑造渣，銅被提純，最終產(chǎn) 生98. 6%以上品位的粗銅。富氧吹煉因為氧氣濃度的提高使硫和鐵的氧化反應(yīng)更 為劇烈，但同時帶來更為嚴重的爐渣泡沫化風(fēng)險。如圖1所示，本發(fā)明一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法的工藝流程圖。本發(fā)明 一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，采用一個內(nèi)襯耐火材料的圓柱體的澳斯麥特吹 煉爐，熱冰銅通過溜槽從爐子下部的入口堰進入吹煉爐，冷冰銅、熔劑和還原 劑通過皮帶從爐頂加料口進入吹煉爐，噴槍從爐頂噴槍口垂直插入爐內(nèi)熔池的 渣層，將吹煉反應(yīng)需要的空氣鼓入熔池，整個吹煉過程需要在厚厚的渣層條件下進行，在1200 1300'C高溫熔池內(nèi)，噴槍風(fēng)先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪 拌條件下，空氣與爐內(nèi)的冰銅發(fā)生氧化反應(yīng)，冰銅里的硫與氧反應(yīng)生成二氧化 硫進入煙氣處理系統(tǒng)，冰銅里的鐵氧化后與熔劑造渣，從而銅被提純；其特征 在于所述的吹煉反應(yīng)需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，并 使氧含量控制在21 35%，并制定有富氧吹煉工藝要求和操作步驟。 所述的富氧吹煉工藝要求為(1) 富氧吹煉的條件當(dāng)氧氣壓力大于內(nèi)層風(fēng)壓力時，槍位在吹煉位置允 許采用富氧，內(nèi)層風(fēng)壓力大于氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉后，由于熔池反應(yīng)速度加快，為了控制爐溫
通過降低還原煤或二周期加少量冷冰銅料速控制爐溫；(3) 控制粗銅的質(zhì)量待二氧化硫SOz濃度逐步下降，粗銅吹煉'決結(jié)束時停加冷冰銅；(4) 采用邊加冷料邊吹煉和一周期采用富氧，二周期后期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風(fēng)險。在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數(shù)(1) 、爐渣的硅鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹煉狀態(tài)下 的爐渣中FeA的迅速生成，還原劑配比控制在2. 5 3%， Fe304含量控制在15 20%,防止在富氧吹煉條件下的爐渣泡沫化；(2) 、采用冷熱冰銅優(yōu)化交叉入爐的進料方式，冷冰銅從爐頂孔口加入， 能有效的對爐子上部過氧化爐渣進行還原，防止爐渣泡沫化；(3) 、控制系統(tǒng)的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數(shù)，再結(jié)合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內(nèi)的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣后，爐渣能與冰銅相充分攪拌，渣層 中的Fe304能及時被冰銅還原，控制泡沫渣事故。在富氧吹煉工藝要求條件下的具體操作步驟-(1)、吹煉一周期操作啟動噴槍，槍位在1.8米以下時開始空氣吹煉， 同時啟動進料系統(tǒng)，采用從溜槽進熱冰銅和從皮帶進冷冰銅的交叉進茅斗方式； 根據(jù)配料計算在控制系統(tǒng)設(shè)定富氧度和總風(fēng)量值，啟動富氧吹煉，富氧吹煉時 控制系統(tǒng)根據(jù)富氧度和總風(fēng)量設(shè)定值自動計算氧氣量配比。富氧吹煉過程中根 據(jù)工藝控制要求配入適當(dāng)熔劑和還原劑配比，以保證合理的爐溫和爐渣組成； 槍位根據(jù)噴槍反壓和煙氣二氧化硫濃度及爐內(nèi)熔體厚度等綜合情況調(diào)整； 一周
期工藝控制要求爐溫控制在1200 1250'C，冷熱冰銅料速30 40T/h，爐渣 Fe/Si02控制在1. 2 1. 4%,還原劑配比控制在1. 5 2. 5%，煙氣中二氧化硫S02 濃度控制在5 8%，由于進料量的增加，吹煉一周期噴槍槍位在不斷提升；(2) 、吹煉二周期操作進入吹煉二周期后停止加入熱冰銅，根據(jù)爐溫上 升情況適量加入冷冰銅，根據(jù)爐內(nèi)泡沫化情況適當(dāng)調(diào)整富氧度、還原劑配比， 根據(jù)煙氣二氧化硫濃度情況適當(dāng)調(diào)整噴槍槍位；在煙氣二氧化硫濃度持續(xù)下降 時采銅樣判斷粗銅終點，粗銅終點準確時開始提升噴槍，噴槍提升超過1800ram 位置，氧氣系統(tǒng)將自動關(guān)閉，空氣系統(tǒng)的風(fēng)量自動降低到噴槍冷卻需要的最低 風(fēng)量，至此吹煉過程結(jié)束；二周期工藝控制要求爐溫控制在1250 130(TC, 冷冰銅里料速3 5T/h，爐渣Fe/Si02控制在1.2 1.4，還原劑配比控制在2 3%,煙氣中二氧化硫S02濃度控制在7 9X， 二周期由于金屬面的不斷降低，噴 槍槍位要不斷下降；(3) 、在一周期與二周期吹煉過程中，如果出現(xiàn)緊急情況可以隨時在控制 系統(tǒng)終止富氧吹煉作業(yè)，轉(zhuǎn)入空氣吹煉或停止吹煉狀態(tài)。為保證富氧吹煉操作安全正常進行，應(yīng)當(dāng)嚴格執(zhí)行本發(fā)明一種吹煉爐富氧 吹煉銅的方法，并在進料、吹煉過程中嚴密監(jiān)視控制系統(tǒng)各個監(jiān)測參數(shù)，另外， 操作過程中吹煉爐操作平臺上必須保持時刻有人巡檢爐況，觀察噴槍晃動和爐 溫是否正常，保證加料口暢通，以防止出現(xiàn)各種事故的發(fā)生。
權(quán)利要求
1、一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，采用一個內(nèi)襯耐火材料的圓柱體的吹煉爐，熱冰銅通過溜槽從爐子下部的入口堰進入吹煉爐，冷冰銅、熔劑和還原劑通過皮帶從爐頂加料口進入吹煉爐，噴槍從爐頂噴槍口垂直插入爐內(nèi)熔池的渣層，將吹煉反應(yīng)需要的空氣鼓入熔池，整個吹煉過程需要在厚厚的渣層條件下進行，在1200～1300℃高溫熔池內(nèi)，噴槍風(fēng)先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪拌條件下，空氣與爐內(nèi)的冰銅發(fā)生氧化反應(yīng)，冰銅里的硫與氧反應(yīng)生成二氧化硫進入煙氣處理系統(tǒng)，冰銅里的鐵氧化后與熔劑造渣，從而銅被提純；其特征在于所述的吹煉反應(yīng)需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，并使氧含量控制在21～35％，并制定有富氧吹煉工藝要求和操作步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特征在于所 述的富氧吹煉工藝要求為(1) 富氧吹煉的條件當(dāng)氧氣壓力大于內(nèi)層風(fēng)壓力時，槍位在吹煉位置允 許采用富氧，內(nèi)層風(fēng)壓力大于氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉后，由于熔池反應(yīng)速度加快，為了控制爐溫 通過降低還原煤或二周期加少量冷冰銅料速控制爐溫；(3) 控制粗銅的質(zhì)量待二氧化硫S02濃度逐步下降，粗銅吹煉快結(jié)束時 停加冷冰銅；(4) 采用邊加冷料邊吹煉和一周期采用富氧，二周期后期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風(fēng)險。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特征在于所 述的在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數(shù)(1)、爐渣的硅鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹煉狀態(tài)下 的爐渣中FeA的迅速生成，還原劑配比控制在2. 5 3%， Fe304含量控制在15 20%，防止在富氧吹煉條件下的爐渣泡沫化；(2) 、采用冷熱冰銅優(yōu)化交叉入爐的進料方式，冷冰銅從爐頂孔口加入， 能有效的對爐子上部過氧化爐渣進行還原，防止爐渣泡沬化；(3) 、控制系統(tǒng)的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數(shù)，再結(jié)合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內(nèi)的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣后，爐渣能與冰銅相充分攪拌，渣層 中的Fe304能及時被冰銅還原，控制泡沫渣事故。
4、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特征在于所 述的在富氧吹煉工藝要求條件下的具體操作步驟(1) 、吹煉一周期操作啟動噴槍，槍位在1.8米以下時開始空氣吹煉， 同時啟動進料系統(tǒng)，采用從溜槽進熱冰銅和從皮帶進冷冰銅的交叉進料方式； 根據(jù)配料計算在控制系統(tǒng)設(shè)定富氧度和總風(fēng)量值，啟動富氧吹煉，富氧吹煉時 控制系統(tǒng)根據(jù)富氧度和總風(fēng)量設(shè)定值自動計算氧氣量配比。富氧吹煉過程中根 據(jù)工藝控制要求配入適當(dāng)熔劑和還原劑配比，以保證合理的爐溫和爐渣組成； 槍位根據(jù)噴槍反壓和煙氣二氧化硫濃度及爐內(nèi)熔體厚度等綜合情況調(diào)整； 一周 期工藝控制要求爐溫控制在1200 1250'C，冷熱冰銅料速30 40T/h，爐渣 Fe/Si02控制在1. 2 1. 4%，還原劑配比控制在1. 5 2. 5%，煙氣中二氧化硫SO: 濃度控制在5 8%，由于進料量的增加，吹煉一周期噴槍槍位在不斷提升；(2) 、吹煉二周期操作進入吹煉二周期后停止加入熱冰銅，根據(jù)爐溫上 升情況適量加入冷冰銅，根據(jù)爐內(nèi)泡沫化情況適當(dāng)調(diào)整富氧度、還原劑配比， 根據(jù)煙氣二氧化硫濃度情況適當(dāng)調(diào)整噴槍槍位；在煙氣二氧化硫濃度持續(xù)下降時采銅樣判斷粗銅終點，粗銅終點準確時開始提升噴槍，噴槍提升超過1800im 位置，氧氣系統(tǒng)將自動關(guān)閉，空氣系統(tǒng)的風(fēng)量自動降低到噴槍冷卻需要的最低 風(fēng)量，至此吹煉過程結(jié)束；二周期工藝控制要求爐溫控制在1250 1300'C， 冷冰銅里料速3 5T/h，爐渣Fe/Si02控制在1.2 1.4，還原劑配比控制在2 3%，煙氣中二氧化硫S02濃度控制在7 9X， 二周期由于金屬面的不斷降低，噴 槍槍位要不斷下降；(3)、在一周期與二周期吹煉過程中，如果出現(xiàn)緊急情況可以隨時在控制 系統(tǒng)終止富氧吹煉作業(yè)，轉(zhuǎn)入空氣吹煉或停止吹煉狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，主要特點是1.富氧吹煉的條件當(dāng)氧氣壓力大于內(nèi)層風(fēng)壓力時，槍位在吹煉位置允許采用富氧，內(nèi)層風(fēng)壓力大于氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；2.爐溫控制加入富氧吹煉后，由于熔池反應(yīng)速度加快，為了控制爐溫通過降低還原煤或二周期加少量冷冰銅料速控制爐溫；3.控制粗銅的質(zhì)量待二氧化硫SO₂濃度逐步下降，粗銅吹煉快結(jié)束時停加冷冰銅；4.采用邊加冷料邊吹煉和一周期采用富氧，二周期后期停止富氧操作，以降低泡沫渣的風(fēng)險。它改善了操作環(huán)境，提高了吹煉速度，降低了燃料消耗，增加了經(jīng)濟效益。
文檔編號C22B15/00GK101148705SQ200710185219
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者朝 李, 林榮躍, 溫燕銘, 王樹琪, 裴明杰, 郝建軍 申請人:中條山有色金屬集團有限公司