一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法
2023-09-23 23:33:35
專利名稱：一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法
技術領域：
本發明涉及銅冶煉技術，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。
技術背景目前，粗銅生產工藝在吹煉階段主要採用PS轉爐吹煉技術，該技術的最大特點是在一個轉動的爐體內完成整個吹煉過程，吹煉一周期造渣反應，造渣結束後把爐渣排淨，進入二周期吹煉，二周期脫硫反應，最終生產含銅98. 69&以上 的合格粗銅，PS轉爐為周期性作業，在銅鋶與吹煉產物的轉運過程中，造成大 量的熱能損失和低空汙染，煙氣量和煙氣成分波動大，硫酸生產控制困難，硫 的回收率不高。澳斯麥特雙爐作業系統生產粗銅，其熔煉和吹煉過程均採用澳斯麥特噴槍頂 吹技術。澳斯麥特吹煉技術完全不同於PS轉爐吹煉技術，澳斯麥特吹煉爐為一 個內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熔池的渣層，將吹煉反應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，噴槍風先 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。澳斯麥特雙爐作業系統生產粗銅具有1、澳斯麥特吹煉爐優點 澳斯麥特吹煉爐銅鋶與吹煉產物通過溜槽轉運，減少了低空汙染，硫的捕集率達到98. 5%以上，體現了比傳統PS轉爐更好的環保優勢。 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，吹煉狀態下的氧化反應通過爐渣的 傳遞完成，噴槍風直接作用在渣層，泡沫渣風險大。澳斯麥特吹煉爐所有氧的反應通過爐渣的傳遞完成，，當爐渣Fe/Si02發生嚴 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，當爐溫低 於目標值時爐渣的粘度也會加大，爐渣的粘度大導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，泡沬化的爐渣會導致嚴重的安全生產事故， 而富氧的使用會導致爐渣泡沫化更為嚴重。由於以上原因的存在，澳斯麥特吹 煉爐在最初設計時為了工藝安全考慮只採用空氣吹煉，同時對空氣吹煉條件下 的渣層厚度和風量控制有嚴格要求。(2) 、產能低，不適合大規模的工業化生產需要。 澳斯麥特工藝後其熔煉爐體現了很好的適應性和擴展性，很快在國內得以推廣，而吹煉爐雖然有一定環保優勢，但由於存在泡沫渣導致的工藝安全問題和 產能制約問題，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 事故發生頻率在3個月每次，而3.5萬噸設計產能在2002年底才達產，並且再 一步擴大產能難度很大。 發明內容本發明的目的是克服上述現有澳斯麥特吹煉技術所存在的不足，可以解決 該技術所存在的問題，提供一種提高生產率，改善操作條件，安全可靠的吹煉 爐富氧吹煉銅技術。
本發明為實現以上目的所採用的技術方案是一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，採用一個內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熔池的渣層， 將吹煉反應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，噴槍風先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪拌條件下， 空氣與爐內的冰銅發生氧化反應，冰銅裡的硫與氧反應生成二氧化硫進入煙氣 處理系統，冰銅裡的鐵氧化後與熔劑造渣，從而銅被提純；其特徵在於所述 的吹煉反應需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，並使氧含量控 制在21 35%，並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) 富氧吹煉的條件當氧氣壓力大於內層風壓力時，槍位在吹煉、位置允 許採用富氧，內層風壓力大於氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹'庫；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉後，由於熔池反應速度加快，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) 控制粗銅的質量待二氧化硫S02濃度逐步下降，粗銅吹煉快結束時 停加冷冰銅；(4) 採用邊加冷料邊吹煉和一周期採用富氧，二周期後期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風險。所述的在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數及操作步驟 (1)、爐渣的矽鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹'煉狀態下 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) 、採用冷熱冰銅優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) 、控制系統的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數，再結合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣後，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。本發明一種吹煉爐富氧吹煉銅技術與現有技術相比較，克服了現有技術的 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，並具有以下顯著 的效果和特點(1) 、富氧吹煉增加了爐子的處理能力，在不改變任何設備配置的條件下， 採用富氧吹煉後加快了吹煉速率，提髙了粗銅產能，單爐產量達到55t,產能由 3. 5萬噸/年，提升到5萬噸/年，提升了 43%。預計對煙氣處理系統進行改造後， 產能將大幅度提升，澳斯麥特吹煉爐產能的提升為本工藝的推廣創造了條件。(2) 、改善了環衛條件，富氧吹煉煙氣二氧化硫的濃度提高便於制酸和硫 的回收，表現了比現有傳統PS轉爐環保條件更好的優勢；(3) 、改善了煙氣處理系統的生產條件，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量，爐內噴濺和粘接情況 好轉，更易於工藝操作；(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
以下結合本發明附圖進行詳細說明本發明一種吹煉爐富氧吹煉銅的原理是它等同於空氣吹煉，通過噴槍鼓 入到高溫熔體的空氣與爐內的冰銅發生氧化反應，冰銅裡的硫與氧反應生成二 氧化硫進入煙氣處理系統，冰銅裡的鐵氧化後與熔劑造渣，銅被提純，最終產 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更 為劇烈，但同時帶來更為嚴重的爐渣泡沫化風險。如圖1所示，本發明一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法的工藝流程圖。本發明 一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，採用一個內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熔池的 渣層，將吹煉反應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，噴槍風先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪 拌條件下，空氣與爐內的冰銅發生氧化反應，冰銅裡的硫與氧反應生成二氧化 硫進入煙氣處理系統，冰銅裡的鐵氧化後與熔劑造渣，從而銅被提純；其特徵 在於所述的吹煉反應需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，並 使氧含量控制在21 35%，並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) 富氧吹煉的條件當氧氣壓力大於內層風壓力時，槍位在吹煉位置允 許採用富氧，內層風壓力大於氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉後，由於熔池反應速度加快，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) 控制粗銅的質量待二氧化硫SOz濃度逐步下降，粗銅吹煉'決結束時停加冷冰銅；(4) 採用邊加冷料邊吹煉和一周期採用富氧，二周期後期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風險。在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數(1) 、爐渣的矽鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹煉狀態下 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) 、採用冷熱冰銅優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) 、控制系統的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數，再結合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣後，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，採用從溜槽進熱冰銅和從皮帶進冷冰銅的交叉進茅鬥方式； 根據配料計算在控制系統設定富氧度和總風量值，啟動富氧吹煉，富氧吹煉時 控制系統根據富氧度和總風量設定值自動計算氧氣量配比。富氧吹煉過程中根 據工藝控制要求配入適當熔劑和還原劑配比，以保證合理的爐溫和爐渣組成； 槍位根據噴槍反壓和煙氣二氧化硫濃度及爐內熔體厚度等綜合情況調整； 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%，由於進料量的增加，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後停止加入熱冰銅，根據爐溫上 升情況適量加入冷冰銅，根據爐內泡沫化情況適當調整富氧度、還原劑配比， 根據煙氣二氧化硫濃度情況適當調整噴槍槍位；在煙氣二氧化硫濃度持續下降 時採銅樣判斷粗銅終點，粗銅終點準確時開始提升噴槍，噴槍提升超過1800ram 位置，氧氣系統將自動關閉，空氣系統的風量自動降低到噴槍冷卻需要的最低 風量，至此吹煉過程結束；二周期工藝控制要求爐溫控制在1250 130(TC, 冷冰銅裡料速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， 二周期由於金屬面的不斷降低，噴 槍槍位要不斷下降；(3) 、在一周期與二周期吹煉過程中，如果出現緊急情況可以隨時在控制 系統終止富氧吹煉作業，轉入空氣吹煉或停止吹煉狀態。為保證富氧吹煉操作安全正常進行，應當嚴格執行本發明一種吹煉爐富氧 吹煉銅的方法，並在進料、吹煉過程中嚴密監視控制系統各個監測參數，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，以防止出現各種事故的發生。
權利要求
1、一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，採用一個內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熔池的渣層，將吹煉反應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，噴槍風先氧化渣層，同時在噴槍強烈攪拌條件下，空氣與爐內的冰銅發生氧化反應，冰銅裡的硫與氧反應生成二氧化硫進入煙氣處理系統，冰銅裡的鐵氧化後與熔劑造渣，從而銅被提純；其特徵在於所述的吹煉反應需要的空氣是將純氧氣混合到噴槍的空氣輸送管道，並使氧含量控制在21～35％，並制定有富氧吹煉工藝要求和操作步驟。
2、 根據權利要求1所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特徵在於所 述的富氧吹煉工藝要求為(1) 富氧吹煉的條件當氧氣壓力大於內層風壓力時，槍位在吹煉位置允 許採用富氧，內層風壓力大於氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；(2) 爐溫控制加入富氧吹煉後，由於熔池反應速度加快，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) 控制粗銅的質量待二氧化硫S02濃度逐步下降，粗銅吹煉快結束時 停加冷冰銅；(4) 採用邊加冷料邊吹煉和一周期採用富氧，二周期後期停止富氧的操作 方式，控制降低泡沫渣的風險。
3、 根據權利要求2所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特徵在於所 述的在富氧吹煉工藝要求條件下的工藝控制參數(1)、爐渣的矽鐵比控制在1.2 1.4，目的是為了控制在富氧吹煉狀態下 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) 、採用冷熱冰銅優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) 、控制系統的噴槍反壓輸出和煙氣二氧化硫濃度輸出參數，再結合操 作員對不同相的熔體層厚度判斷和噴槍在爐內的實際攪動等情況，綜合控制噴 槍的槍位，保證噴槍將富氧空氣吹入爐渣後，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、根據權利要求4所述的一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，其特徵在於所 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，採用從溜槽進熱冰銅和從皮帶進冷冰銅的交叉進料方式； 根據配料計算在控制系統設定富氧度和總風量值，啟動富氧吹煉，富氧吹煉時 控制系統根據富氧度和總風量設定值自動計算氧氣量配比。富氧吹煉過程中根 據工藝控制要求配入適當熔劑和還原劑配比，以保證合理的爐溫和爐渣組成； 槍位根據噴槍反壓和煙氣二氧化硫濃度及爐內熔體厚度等綜合情況調整； 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%，由於進料量的增加，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後停止加入熱冰銅，根據爐溫上 升情況適量加入冷冰銅，根據爐內泡沫化情況適當調整富氧度、還原劑配比， 根據煙氣二氧化硫濃度情況適當調整噴槍槍位；在煙氣二氧化硫濃度持續下降時採銅樣判斷粗銅終點，粗銅終點準確時開始提升噴槍，噴槍提升超過1800im 位置，氧氣系統將自動關閉，空氣系統的風量自動降低到噴槍冷卻需要的最低 風量，至此吹煉過程結束；二周期工藝控制要求爐溫控制在1250 1300'C， 冷冰銅裡料速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， 二周期由於金屬面的不斷降低，噴 槍槍位要不斷下降；(3)、在一周期與二周期吹煉過程中，如果出現緊急情況可以隨時在控制 系統終止富氧吹煉作業，轉入空氣吹煉或停止吹煉狀態。
全文摘要
本發明提供了一種吹煉爐富氧吹煉銅的方法，主要特點是1.富氧吹煉的條件當氧氣壓力大於內層風壓力時，槍位在吹煉位置允許採用富氧，內層風壓力大於氧氣壓力，停止富氧操作，進行空氣吹煉；2.爐溫控制加入富氧吹煉後，由於熔池反應速度加快，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.控制粗銅的質量待二氧化硫SO2濃度逐步下降，粗銅吹煉快結束時停加冷冰銅；4.採用邊加冷料邊吹煉和一周期採用富氧，二周期後期停止富氧操作，以降低泡沫渣的風險。它改善了操作環境，提高了吹煉速度，降低了燃料消耗，增加了經濟效益。
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 優先權日2007年11月9日
發明者朝 李, 林榮躍, 溫燕銘, 王樹琪, 裴明傑, 郝建軍 申請人:中條山有色金屬集團有限公司