導語：煉銅轉(zhuǎn)爐設(shè)計應(yīng)用與實踐分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：銅冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)存在一定的缺陷。通過利用原有轉(zhuǎn)爐端墻開發(fā)設(shè)計了新型進料分口及進料溜槽，將熔煉爐產(chǎn)生的高品位銅锍連續(xù)排放至轉(zhuǎn)爐內(nèi)進行吹煉，吹煉過程中所需冷銅通過殘極加料機從爐口加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹煉至終點搖爐出銅。從而解決了原轉(zhuǎn)爐吹煉操作存在多次頻繁搖爐進料，造成低空污染嚴重的問題，并保留了轉(zhuǎn)爐原有的操作靈活、冷料率大、脫雜能力強等優(yōu)勢。經(jīng)工業(yè)化試驗驗證，采用該種生產(chǎn)工藝模式下的Pb脫除率可達到76.12%，As的脫除率可達到81.4%，Sb的脫除率可達到59.78%，Bi的脫除率可達到75.06%。

關(guān)鍵詞：新型轉(zhuǎn)爐；連續(xù)進料；低空污染；冷料率；脫雜能力

全球銅冶煉發(fā)展迅速，優(yōu)質(zhì)原料的匱乏主要體現(xiàn)在原料中高雜原料所占比例越來越高[1]，使冶煉企業(yè)不得不適應(yīng)于原料的變化，因此，對高雜原料的處理能力成為銅冶煉企業(yè)盈利的判定標準。銅精礦原料成分日趨復雜及粗銅雜質(zhì)元素越來越高，主要體現(xiàn)在Pb、As、Sb、Bi、Ni的含量增加[2]；銅火法冶煉最終產(chǎn)品質(zhì)量受到較為嚴重的影響，導致陽極銅質(zhì)量波動較大，影響精銅質(zhì)量的穩(wěn)定[3-4]。陽極銅質(zhì)量直接影響著精銅質(zhì)量和電解工序的各項經(jīng)濟技術(shù)指標[5-6]；如果繼續(xù)延用傳統(tǒng)工藝將導致大量的不合格陽極銅需回爐處理，造成火法精煉工序返煉加工成本增加，并造成了銅、金、銀等金屬的返煉損失[7]。銅锍的吹煉工藝主要有P-S轉(zhuǎn)爐（Pierce-Smith轉(zhuǎn)爐）、閃速吹煉爐、頂吹吹煉爐、底吹吹煉爐[8-12]。目前應(yīng)用最廣的工藝仍然是P-S轉(zhuǎn)爐工藝[13]。P-S轉(zhuǎn)爐能夠更好地適應(yīng)原料的變化，產(chǎn)品質(zhì)量達到控制要求，比起底吹吹煉爐、多槍頂吹吹煉爐，側(cè)吹吹煉爐具有操作簡單、冷物料處理多、脫雜能力強等優(yōu)勢[14-15]。但由于其間斷性、周期性的操作模式，一周期需分階段進料，導致其頻繁搖爐；同時，為考慮吊車進料的空間要求，其煙罩設(shè)計無法實現(xiàn)有效密封；因P-S轉(zhuǎn)爐吹煉搖爐頻繁且煙罩密封性差致使低空污染較為嚴重[16-17]，無法滿足環(huán)保生產(chǎn)要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

1工藝設(shè)計

1.1新型轉(zhuǎn)爐工藝設(shè)計思路。本文針對P-S轉(zhuǎn)爐使用過程中存在的煙氣逸散問題，擬通過密閉溜槽連接到轉(zhuǎn)爐端墻上設(shè)置的進料口，實現(xiàn)吹煉所需熱銅锍的連續(xù)添加。與現(xiàn)有工藝方法相比，密閉溜槽連續(xù)進料有效避免了間歇式的周期性作業(yè)導致?lián)u爐頻繁的問題；同時，由于無需采用吊車進料，為煙罩密封優(yōu)化設(shè)計創(chuàng)造了條件。吹煉過程中所需含銅物料、熔劑分別通過殘極加料機及熔劑加入系統(tǒng)從爐口加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，由終點判斷系統(tǒng)自動判斷粗銅終點，吹煉至終點將轉(zhuǎn)爐內(nèi)產(chǎn)出的粗銅從爐口傾倒至粗銅包內(nèi)，再由運銅小車運送至陽極爐進行火法精煉。1.2火法工藝配置設(shè)計。根據(jù)新型轉(zhuǎn)爐工藝設(shè)計思路，在進行火法系統(tǒng)匹配性設(shè)計的過程中，吹煉工藝采用側(cè)吹轉(zhuǎn)爐配置，火法精煉工藝選用回轉(zhuǎn)式陽極爐進行配置，2臺新型轉(zhuǎn)爐交替生產(chǎn)。具體的工藝配置及生產(chǎn)組織模式如下所述。熔煉爐按一定的下料量連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)生銅锍，兩臺新型轉(zhuǎn)爐中（即轉(zhuǎn)爐A和轉(zhuǎn)爐B），轉(zhuǎn)爐A進行進料操作，轉(zhuǎn)爐B進行吹煉操作，轉(zhuǎn)爐B在吹煉操作結(jié)束后，再由轉(zhuǎn)爐A接連進行吹煉作業(yè)，保證銅锍能連續(xù)不斷的流入側(cè)吹吹煉爐，實現(xiàn)熔煉爐連續(xù)生產(chǎn)。火法系統(tǒng)配置如圖1所示。1.3新型轉(zhuǎn)爐物料平衡及熱平衡測算。預計新型轉(zhuǎn)爐銅锍處理能力為180噸/爐，根據(jù)文獻[18-20]資料，得到吹煉物料平衡計算如表1所示；新型轉(zhuǎn)爐吹煉高品位冰銅，一次性進料完成，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐單爐次連續(xù)吹煉，吹煉過程中不進行搖爐操作，不僅保留了轉(zhuǎn)爐原有的冷料處理優(yōu)勢，更減少了搖爐過程中的熱損失，抵消了溜槽進料的熱損失，根據(jù)表1的物料平衡進行熱平衡計算如表2所示，表2中熱支出的多余熱為16.18%，根據(jù)P-S轉(zhuǎn)爐操作經(jīng)驗，這些多余熱可以熔化不低于100噸/爐的冷銅，冷料率預計可達80%，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐持平。1.4新型轉(zhuǎn)爐冷料率及脫雜能力目標雜質(zhì)脫除率：新型轉(zhuǎn)爐吹煉Pb脫除率達75%以上，As脫除率達80%以上，Bi脫除率達75%以上，新型轉(zhuǎn)爐冷銅處理率≥70%。

2新型轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)改造及主要構(gòu)件配置

2.1新型轉(zhuǎn)爐本體設(shè)計。根據(jù)進料口位置及風眼布局核算結(jié)果，對爐體結(jié)構(gòu)和集煙系統(tǒng)進行改造，如圖2所示，圖2所示為新型側(cè)吹轉(zhuǎn)爐及環(huán)保密封煙罩效果圖。爐體具體設(shè)計思路為：通過砌筑方式封堵進料口端墻端風眼；端墻進料端切割出進料口，用進料孔專用套磚進行砌筑；進料口位置新增氣動活動擋板及集煙罩進行煙氣收集，進料口增加密封活動擋板，進料時打開，吹煉過程中關(guān)閉；設(shè)計密封集煙罩引入轉(zhuǎn)爐環(huán)保煙管，確保逸散煙氣有效收集；爐基由鋼筋水泥澆鑄而成，爐基上表面有地腳螺絲固定托輥底盤，在托輥底盤的上面每側(cè)有兩對托輥支撐爐子的質(zhì)量，并使爐子在其上旋轉(zhuǎn)；爐體由爐殼、爐口、護板、托圈、大齒輪、風眼以及爐襯等組成（爐殼由40~50mm鍋爐鋼板焊接成圓筒，圓筒兩端為端蓋，也用同樣規(guī)格的鋼板制成。在爐殼兩端各有一個大圈，被支撐在托輥上，而托輪通過底盤固定在爐子基座上；在爐殼的中央開一個向后傾斜的爐口，爐口呈長方形或圓形，爐口面積可占熔池最大水平面的15%~25%，優(yōu)選20%左右，并采用高強度耐火材料的整體澆鑄技術(shù)；護板是焊接在爐口周圍的保護板，其目的是為了保護爐口附近的爐殼，也可以保護環(huán)形風管等進風裝置，使它們免受噴濺熔體的侵蝕，爐口護板應(yīng)有足夠的長度、寬度和厚度；滾圈由托輪支撐，起到旋轉(zhuǎn)爐體并傳遞、承載爐體質(zhì)量的作用，轉(zhuǎn)爐的滾圈有矩形、箱形、工字形斷面，銅轉(zhuǎn)爐采用工字形斷面；轉(zhuǎn)爐一側(cè)爐殼上裝有一個大齒輪，是轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動的從動輪，當主動輪電機轉(zhuǎn)動時通過減速機帶動小齒輪，小齒輪帶動大齒輪可使轉(zhuǎn)爐做360°正、反方向旋轉(zhuǎn)；風眼具體設(shè)置在轉(zhuǎn)爐爐殼的后側(cè)下方，依據(jù)需要開有30~60個圓孔，風管穿過圓孔并通過螺紋聯(lián)結(jié)安裝在風箱上，在伸入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的風管部分砌筑耐火磚后，即形成，并應(yīng)用整體熱態(tài)換磚技術(shù)；爐襯在爐殼里所襯的耐火材料，具體可使用鎂質(zhì)、鉻鎂質(zhì)等耐火材料。2.2新型轉(zhuǎn)爐進料溜槽及集煙罩設(shè)計。銅锍經(jīng)溜槽流入進料口中，如圖3所示。圖3中的3為進料口溜槽及小車，通過小車承載溜槽實現(xiàn)溜槽與爐體進料口的對接和脫離，當需進料時小車在軌道移動到規(guī)定位置，溜槽與進料口對接；當放料完畢后，小車在軌道上后退至原位置，溜槽與進料口脫離，進料口密封門關(guān)閉，為防止進料過程中煙塵外溢及熱量損失，進料溜槽設(shè)計為密閉型。圖3中5為中間包及溜槽，連接熔煉爐與進料口溜槽，將熔煉爐中的銅锍流進中間包溜槽，實現(xiàn)連續(xù)進料，避免通過吊車從爐口進料的操作；圖3中的2為中間包溜槽上方集煙裝置，用于收集中間包溜槽中銅锍產(chǎn)生煙氣。圖3中的1為中間包溜槽煙管，4為爐體爐口集煙罩，收集新型轉(zhuǎn)爐吹煉過程中產(chǎn)生的煙塵。2.3殘極及其它冷料的加入方式設(shè)計。兩周期吹煉過程中需要加入的殘極及其它冷料，采用殘極加料機實現(xiàn)吹煉過程中冷銅的連續(xù)加入，避免搖爐加料的操作，從而實現(xiàn)單爐次搖爐兩次(起吹及出銅)的連續(xù)吹煉；搖爐供風量與吹煉角度契合的自動化控制，實現(xiàn)搖爐過程煙氣不外逸。

3新型轉(zhuǎn)爐工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用實踐

3.1新型轉(zhuǎn)爐爐體改造實踐。將原有P-S轉(zhuǎn)爐進行改造成新型銅锍吹煉設(shè)備，在P-S轉(zhuǎn)爐本體端墻中心以上706mm為中心（圓形端墻圓心的正上706mm處）設(shè)置600mm×600mm的進料口，并在進料口配置密封門。在進料口與熔煉爐之間設(shè)置有溜槽，用于將熔煉爐中的銅锍送入轉(zhuǎn)爐中。溜槽其中的與進料口對接的一段，進料完畢后，通過其下部的小車將溜槽從進料口脫離，便于關(guān)閉進料口密封門；在溜槽另一與熔煉爐相連的部分的上方設(shè)置集煙罩。在爐口設(shè)置安裝密閉集煙罩及加料小車。3.2新型冰銅進料方式及吹煉實踐。將熔煉爐產(chǎn)生的冰銅（品位72%），通過進料溜槽和進料口流入吹煉爐內(nèi)，進料量為180t，一次性連續(xù)進料，時間為0.5h。開啟風量-搖爐角度聯(lián)動控制，并設(shè)置供風量為18000~30000m3/h、供氧量為800~1500m3/h進行吹煉操作。在吹煉過程中，根據(jù)爐溫和爐況，將106t冷銅（殘極，品位98.5%）通過加料系統(tǒng)分批次加入爐內(nèi)，吹煉過程不搖爐。在吹煉過程中，吹煉煙氣通過密閉集煙罩得到有效收集，直到達到吹煉終點，搖爐出銅，吹煉時間200min，低空污染現(xiàn)象基本消除。同時，使用現(xiàn)階段我廠自主研發(fā)的新型脫雜劑在進料前加入，吹煉過程中進一步提升了As、Sb、Bi的脫除效率。經(jīng)工業(yè)化試驗驗證，采用該種生產(chǎn)工藝模式下的Pb脫除率可達76.12%，As的脫除率可達到81.4%，Sb的脫除率可達到59.78%，Bi的脫除率可達到75.06%，具體試驗數(shù)據(jù)如表3所列。

4結(jié)論

1）新型轉(zhuǎn)爐采用了爐體端部進料設(shè)計、靈活的進料溜槽設(shè)計、冷銅連續(xù)加料系統(tǒng)設(shè)計及密封型集煙罩的設(shè)計，保留了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐的高冷料率和高脫雜能力。2）新型轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)了不搖爐熱冰銅從特殊進料口連續(xù)進料，消除了爐口加料頻繁、搖爐操作導致的低空污染現(xiàn)象，克服了原有P-S轉(zhuǎn)爐工藝的最大劣勢；實現(xiàn)了不搖爐連續(xù)從爐口添加冷銅，且爐口設(shè)置的密封集煙罩吹煉過程中產(chǎn)生的煙氣得到全部收集，解決了低空污染問題；通過工業(yè)實踐得到：Pb脫除率達76.12%，As脫除率達81.4%，Sb脫除率達59.78%，Bi的脫除率可達到75.06%，基本達到了預期效果。3）新型轉(zhuǎn)爐的吹煉工藝采用側(cè)吹轉(zhuǎn)爐配置，火法精煉工藝選用回轉(zhuǎn)式陽極爐進行配置，兩臺新型轉(zhuǎn)爐交替生產(chǎn)，較好的匹配了火法熔煉系統(tǒng)，具有較好的推廣應(yīng)用價值。

作者:于海波 劉大方 杜昱初 招楊 楊文杰 管桂生 單位:1.云南銅業(yè)股份有限公司西南銅業(yè)分公司2.楚雄滇中有色金屬有限責任公司