方圆两步炼铜工艺与生产实践

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1、doi：8.04.06方圆两步炼铜工艺与生产实践崔志祥，王智，魏传兵，王海滨，侯鹏，杜武钊（东营方圆有色金属有限公司，山东东营 257091）摘要：详细介绍了两步炼铜新工艺的产业化应用和发展情况以及新工艺的操作条件和技术参数。原料（包括精矿和熔剂）无需经过预处理，只需简单抓配混合后加入到多元炉，产出的热态白冰铜经过导锍管进入火精炉，2台火精炉交替作业，直接产出阳极铜，保证了整个生产系统的连续性。该工艺于2015年10月份建成投产，目前生产能力为年处理175万t混合矿料。关键词：两步炼铜；新工艺；多元炉；火精炉；生产实践中图分类号：TF811文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）

2、04-0000-00Plant Practice of Two-step Copper Smelting Process at Dongying FangyuanCUI Zhi-xiang, WANG Zhi, WEI Chuan-bin, WANG Hai-bin, HOU Peng, DU Wu-zhao(Dongying Fangyuan Nonferrous Metals Co., Ltd, Dongying 257091, Shandong, China)Abstract：Industrialization application and development, operation

3、 conditions and technical parameters of Two-Step Copper Smelting Process developed by Dongying Fangyuan Nonferrous Metals Co., Ltd were introduced. Raw materials including concentrates and flux are simply mixed without pretreatment are fed into Submerged Lance Smelting Furnace (SLS). High grade and

4、hot white matte from SLS is charged to Submerged Lance Converting Refining Furnace (SLCR) via matte conduit. Two SLCRs work in turn to produce anode copper to maintain continuous operation of whole production system. This new technology was put into production in October 2015 with capacity of 1.75 M

5、t/a of mixed minerals.Key words：Two-Step Copper Smelting; new technology; Submerged Lance Smelting Furnace (SLS); Submerged Lance Converting Refining Furnace (SLCR); plant practice目前，国内外用于工业生产的连续炼铜工艺主要有三菱法1、双闪连续炼铜法2、诺兰达连续炼铜等。与以上连续炼铜工艺相比，东营方圆公司（以下简称方圆公司）经过多年的大胆试验和创新，在一期项目“年处理多金属矿50万t生产线（底吹熔炼PS转炉吹炼火法精

6、炼3）和“方圆一步法处理废杂铜生产线”的基础上，独立自主研发成功的“两步炼铜工艺”（专利号201410237182.4）不仅解决了铜锍倒运、低空污染、产能受限等问题，而且缩短了冶炼工序，将三步变为了两步，从节能环保、投资成本、运营成本、劳动强度等各个方面进一步提升铜冶炼技术的整体水平。方圆公司二期工程“方圆两步炼铜产业化开发与应用项目”于2015年10月正式建成投产。该项目生产线采用“1台多元炉+2台火精炉”的工艺布置，第二道工序火精炉产出的铜品位达到了99.0%以上，可直接浇铸阳极板送往电解精炼。1 两步炼铜工艺流程简介与传统的炼铜工艺相比，方圆两步炼铜工艺仅需要两道工序即可产出合格的阳极板

7、。方圆二期两步炼铜生产线的工艺总貌图如图1所示。收稿日期：2017-10-25基金项目：山东省自主创新专项(2012CX60201)作者简介：崔志祥（1963-），男，山东滨州人，硕士，高级工程师.图1 方圆两步炼铜工艺总貌Fig.1 Process sketch of Fangyuan Process方圆公司处理的矿料全部来自国外进口，各种成分不同的复杂铜精矿、金精矿、银精矿在备料厂房内按照配料要求进行抓配混合，然后与石英、渣精矿、烟尘等物料根据配料单的要求进行仓式配料，通过皮带运输至多元炉上方三个加料仓中储存。根据生产需求，经计量之后从多元炉加料口加入。此外，为避免冷料的长距离运输而造成皮

8、带损伤，多元炉单独设置一套冷料提升装置，可就近直接加入冷料。混合物料在多元炉内进行化学反应，纯氧和空气从多元炉底部供入，物料迅速完成化学反应，产出的白冰铜由虹吸口连续放出，经导锍管直接加入到火精炉内。产出的炉渣经渣口放入渣包中，由渣包车运至渣缓冷场。产出的高温烟气经余热锅炉后进入电收尘，再经高温风机送往制酸。两台火精炉交替作业，实现了冰铜进料的连续性。火精炉采用底部喷枪供气，根据工艺需要可实现氮气、天然气、氧气、空气四种气体的精准切换与控制。火精炉进料满足供风要求后，便可转入供风作业，产出的炉渣从放渣口排出。在接近脱硫期终点时，通过精确控制四种气体比例与流量切换进入烧炼期，使得铜溶液品位能够达

9、到99.0%以上，满足阳极板浇铸要求，之后通过放铜口直接放入圆盘定量浇铸机中进行浇铸。方圆两步炼铜新工艺由一台多元炉+两台火精炉呈“品”字型布局，两台火精炉并行布置，高度低于多元炉，多元炉与火精炉之间通过导锍管连接，冰铜由导锍管流入火精炉中，两台火精炉共用圆盘浇铸机，进行交替作业。2 主要工艺配置及技术指标2.1 熔炼系统方圆两步炼铜工艺的熔炼系统为一台多元炉，该炉尺寸为5.5 m28.8 m，创新采用底部、侧部复合供气，底部设有23支喷枪，呈双排布置，采用特殊结构设计，分内外多层，外层通空气，内层通纯氧，外层空气可以起到保护氧枪的作用。侧枪位于多元炉反应区与沉降区之间，靠近渣层部位，侧枪气体

10、包括还原剂、氧气、氮气、空气，气体供入通过比例调配满足工艺需求。侧枪气体供入可起到烟化、改善渣性等作用，实现两步炼铜工艺中熔炼反应多元化，并保证生产白冰铜，渣含铜低于3%的要求。多元炉的烟道口设在放渣端炉体上部，放铜口采用虹吸方式，冰铜连续放出，通过导锍管直接加入到火精炉中。火精炉与多元炉之间采用保温效果好、不粘结的特殊材料导锍管连接，可有效避免烟气低空污染。渣口位于多元炉端墙，为满足放渣及渣包倒运要求，设有两个放渣口，炉渣采用12 m3的渣包运输，缓冷后送渣浮选工序处理。多元炉炉体结构示意图如图2所示。图2 多元炉炉体结构示意图Fig.2 Schematic diagram of SLS c

11、onstruction经过近两年的生产实践，各个生产工序的不断磨合，工艺流程逐渐流畅，投产初期遇到的问题不但得到了有效解决或优化，多元炉的各项操作参数基本稳定，整个生产系统的产能也有了很大提高，加料量平均230 t/h（湿基）左右，目前多元炉生产操作的主要经济技术指标如下：混合矿处理量230 t/h、氧气量31 000 m3/h（标态，下同）、空气量15 000 m3/h、氧浓72%76%、冰铜品位73%78%、渣型Fe/SiO2 1.8、渣含铜3.0%、渣型Fe/SiO2 1.61.8、炉温1 180 、烟尘率1.8%2.0%。2.2 火精炉系统该工艺需配套两台火精炉，火精炉为卧式转炉，尺寸

12、为4.8 m23 m。两台火精炉与多元炉成品字型布置，两台火精炉交替作业。火精炉采用底部和侧部供气方式，设有17支喷枪，呈双排布置，喷枪采用特殊结构设计，根据工艺要求可实现四种气体的通入、切换和角度的转换，外层通入氮气/天然气，内层通入氧气/空气，气体的流量、比例控制都可通过计算机精准控制。火精炉的热料加入口位于炉体端墙中心部。另外，炉体顶部设有一台冷料加料口。炉体另外一端是放铜口，烟道口位于炉体上部，靠近热料进料端。放渣口位于筒体侧部，靠近放铜端，根据生产周期可转动炉体进行放渣操作，火精炉渣返熔炼。多元炉冰铜采用连续放出的形式，两台火精炉交替作业，以实现整个冶炼过程的连续性。两台火精炉作业周

13、期如图3所示。火精炉在供风状态下分为脱硫期和烧炼期，以1#炉为例，上一炉次浇铸作业完成之后，开始进入冰铜，此时，炉体处于转出状态，待炉内熔体液位达到供风要求后，喷枪开始供风并将炉体转入正常生产位进入脱硫期，待炉内熔体液位达到排渣位时，停止进料（此时，多元炉冰铜改道进入2#炉）。1#炉继续脱硫期，完成后进行排渣作业。待接近脱硫终点时，通过取样化验判断铜液情况，并适时调整氧气、空气、氮气、天然气四种气体的送入量进入烧炼期，使铜液满足阳极铜成分要求。之后将炉体转出，开铜眼进行浇铸作业，根据浇铸温度，可以适当开启天然气进行保温。浇铸完成之后，开始下炉次作业。图3 火精炉作业周期示意图Fig.3 Sch

14、ematic diagram of circle for SLCR经过生产实践，由于多元炉产出的是白冰铜，品位76%以上，甚至更高，使得火精炉内产出的渣量较少，可以根据渣量积攒多炉次后一并排出，减少了工作量。目前产出的火精铜品位达到99.0%以上。可通过放铜口直接放入定量浇铸机中进行浇铸作业。阳极铜成分满足电解精炼要求，阳极铜成分分析如表1所示。表1 阳极铜成分Table 1 Composition of anode copper /%CuFeSAsZnSbPbNiBi99.320.0020.0060.0060.0110.0090.080.0410.00199.240.0040.0170.00

15、20.0130.0080.110.0840.00199.210.0030.0210.0050.0080.0070.060.0580.00199.070.0030.0140.0500.0020.0120.090.0470.00199.160.0020.0090.0500.0030.0150.050.0540.001目前，火精炉生产操作的主要指标为：加料量（不包括冷料）5560 t/h、单炉产量400 t、气体压力0.65 MPa、富氧浓度22%26%、阳极铜品位99.0%、渣含铜10%、浇铸能力100 t/h。3 优缺点及展望3.1 优势1）流程短，铜精矿到阳极铜生产流程从三步缩短到两步，直接浇

16、铸阳极板，设备配置紧凑，省去传统精炼炉，简单高效。2）环保好，火精炉氧浓高、密封好；多元炉与火精炉用导锍管密封链接，避免了的SO2烟气低空逸散。3）节能高效，阳极板生产由三步缩短至两步，火精炉独立完成传统吹炼与精炼环节，减少物料倒运带来的热量损失，能耗低。4）火精炉系统直收率高，多元炉产出冰铜品位高，在火精炉内产出渣量很少，炉渣含铜低。5）投资省，减少精炼炉、行吊、包子等设备及配套装置投资，投资比传统工艺省。6）运营成本低，流程短、工艺综合能耗低，人员配备少，设备折旧低。7）操作简单、安全可靠，采用“品”字结构设计，设备配置紧凑；多元炉采用底、侧复合熔炼，炉内Fe3O4含量低，不产生泡沫渣，安

17、全可靠。3.2 改进方向1）多元炉的处理能力进一步挖潜提升，并对导锍管、导渣管、喷枪结构及布局等改进和优化。2）实现火精炉与多元炉产能的协调匹配，并对火精炉放铜口、喷枪布局等进行优化。3）渣处理工艺的改进，建设炼渣炉，取代现有的渣选矿工艺。4 结论方圆公司两步炼铜技术运行实践表明，该技术布局紧凑，流程短，工艺操作简单，优势明显，作为一项新的铜冶炼工艺，投产运行至今已达到了良好的效果。参考文献1 赵玉敏. 三菱法在直岛冶炼厂的应用J. 有色矿冶，1996，12（6）：23-302 姚素萍. “双闪”铜冶炼工艺在中国的优化和改进J. 有色金属（冶炼部分），2008（6）：9-11.3 崔志祥，申殿邦，王智，等. 高富氧底吹熔池炼铜的理论与实践J. 中国有色冶金，2010，39（6）：21-23.