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双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺介绍及应用意义

韩志

摘 要：介绍了双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺的研发背景、技术方案、创新点及实际应用情况，并根据该技术在赤峰云铜的实际运用情况，分析了该技术给社会经济发展和科技进步带来的潜在意义。
关键词：铜冶炼技术；PS转炉吹炼工艺；节能减排；技术方案
：TF811 ：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.19.084
目前我国铜锍吹炼85%以上采用的仍是传统的PS转炉吹炼工艺。该工艺由于存在液态冰铜需用冶金包转运，且需多次转动炉体，因此存在大量SO2烟气逸散、低空污染和安全问题、炉体密封性差、送风时率低、耐火材料寿命短、单耗高、SO2浓度低、烟气量大、烟气波动大、烟气不连续、不利于后续制酸等问题。
随着我国对能耗、环保要求的提升，同时为解决传统PS转炉吹炼工艺存在的上述诸多问题，近年来，赤峰云铜有色金属有限公司和赤峰金峰冶金技术发展有限公司研发了“双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺技术”。
该技术与双闪法和三菱法一样，都是采用固定的冶金炉代替转炉，熔体采用溜槽转运，溜槽上有密闭烟罩，炉口密闭性好，操作过程中无组织排放烟气，自动化控制水平高，而且还具有投资小、能耗低、烟尘率低、吹炼渣含铜低、直收率高、粗铜含硫低等优点。该技术在国内首次于2014-11在赤峰云铜有色金属有限公司年产1.25×105 t粗铜项目中实现了工业化生产，至今运行平稳，翻开了我国铜冶炼技术新篇章。
1 双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺的技术方案
双炉侧顶吹连续吹炼工艺技术方案的核心是将PS转炉粗铜吹炼过程中的在一个吹炼空间分先后、间断进行的造渣期和造铜期分开在两个吹炼空间分前后、连续进行，这两个吹炼空间分别被命名为造渣炉和造铜炉。
此技术方案的突出特点是能够像转炉一样在造渣完成后较短时间内将吹炼渣与白冰铜分开，即吹炼渣从放渣口连续溢流而出，白冰铜沉入炉底部从虹吸连续放出进入造铜炉，从而有效避免了其他连续吹炼法所存在的造渣期和造铜期在一个吹炼空间内进行、造铜时富氧空气继续对已经造好的吹炼渣中的氧化亚铁形成过氧化，从而导致渣中的磁铁含量过高，造成渣含铜较高的弊病。
图1 双炉粗铜连续吹炼工艺流程示意图
2 双炉粗铜连续吹炼的创新点
双炉粗铜连续吹炼的创新点在于：①创新性地开发了双侧吹造渣炉和顶吹造铜炉组成的粗铜连续吹炼系统，实现了粗铜吹炼过程的连续化，生产的粗铜品质高、含硫低、渣含铜低，分别从原来PS转炉吹炼工艺的0.3%、4.0%降到现在的小于0.03%和2.3%；②采用的硅铁渣型对耐火材料腐蚀轻，炉温稳定，炉体耐火材料受热震损轻，耐火材料单耗低，炉体寿命长，维修费用低；③熔炼炉、造渣炉、造铜炉和阳极炉之间用溜槽连接，冰铜、白冰铜和粗铜以液态的方式流动转移；④该工艺彻底解决了铜冶炼生产吹炼工序中存在的含硫烟气无组织排放处理费用及其难收集的问题；⑤该工艺烟气量小，SO2浓度高且稳定，烟气连续稳定，利于高温烟气余热的回收利用，粗铜综合能耗比传统PS转炉吹炼工艺降低了30 kgce/tCu。
3 实际应用情况
从2014-11-07起，根据赤峰云铜工业化生产的实际情况，连续吹炼工艺达到的主要技术指标如表1所示。
表1 主要技术指标和工艺参数
项目 设计值 实际运行值 实际均值
粗铜品位Cu/（%） 99.0 98.8～99.18 99.022
粗铜含硫/（%） 0.10 0.018～0.035 0.022
造渣炉吹炼渣含铜/（%） 3.0 1.7～3.5 2.253
造渣炉吨粗铜渣量/t 0.52 0.45～0.6 0.52
造铜炉吨粗铜渣量/t 0.075 0.07～0.11 0.095
冰铜至粗铜的直收率/（%） 98.21 98.39 98.39
从表1中可以看出，各项主要技术经济指标（217 d平均值）均已达到行业领先水平。
双炉侧顶吹粗铜连续吹炼炉在赤峰云铜于2014-11-07点火投料生产，造渣炉和造铜炉的炉况非常稳定，炉内反应状况良好，渣含铜、粗铜含硫、直收率等控制指标正常，粗铜质量优于国家行业标准《粗铜》（YS/T70—2005）规定的牌号98.50产品的化学成分要求。
4 对社会经济发展和科技进步的意义
4.1 在节能减排方面的贡献
在节能方面，赤峰云铜实践证明，采用该连续吹炼技术可使粗铜综合能耗降低30 kgce/t。如果全国有4×106 t产能使用该技术，年可节约标煤1.2×105 t。
在减排方面，赤峰云铜实践证明，该技术使铜冶炼硫的回收率由原来的97%提高到98.3%，硫的总捕集率达到99.8%.以年产1.0×105 t生产规模为例，每年减排SO2约5.6×106 t。如果国内使用PS转炉的铜冶炼企业中有4×106 t的产能采用该技术，每年可以减排SO2约 2.24×108 t。
4.2 在经济方面的贡献
4.2.1 节省投资
如果采用该连续吹炼技术淘汰PS转炉，产能至少可提高20%. 目前采用PS转炉吹炼工艺的产能如果按4×106 t计，可增
产8×105 t；按常规投资水平，每1×104 t铜粗铜产能需投资约1.2亿元，根据赤峰云铜的情况，采用双炉侧顶吹连续吹炼技术进行改造，只投资6 000万元，就增加产能2×104 t，1×104 t产能只需投资3 000万元，合计每1×104 t产能比常规投资节省9 000万元，增产8×105 t，可为社会节省投资72亿元。
4.2.2 降本增效
先算降低变动成本的效益，1×105 t生产规模，每年增效3 588万元，全国4×106 t产能，年可节约成本14.35亿元。再算增产效益，全国增产8×105 t，按赤峰云铜的成本水平测算，吨铜增产效益约为2 500元，8×105 t的增产效益约为20亿元。
4.3 对科技进步的意义
采用该连续吹炼技术代替使用了100多年的PS转炉吹炼工艺，具有划时代的历史意义。该技术具有投资低，节能减排、环保效果好，经济、社会效益显著，可实现铜冶炼的清洁生产等优点，标志着中国的铜冶炼技术将进入一个崭新的发展时代。
参考文献
[1]任鸿九，王立川.有色金属提取手册[M].北京：冶金工业出版社，2000.
[2]大冶有色金属公司.YS/T 70—2005 粗铜[S].北京：中国标准出版社，2005.
〔编辑：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

-全文完-