中和渣在澳斯麦特熔炼炉回收利用的生产实践

中和渣在澳斯麦特熔炼炉回收利用的生产实践
荆巨峰
【摘要】介绍了中和渣在澳斯麦特熔炼炉回收利用的生产实践,对炉况产生的影响和取得的效果.
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】2页(P30-31)
【关键词】中和渣;澳斯麦特熔炼;资源循环利用;温室气体排放
【作者】荆巨峰
【作者单位】中条山有色金属集团有限公司侯马北铜铜业公司,山西侯马,043000【正文语种】中文
【中图分类】TF806.2
对中和渣进行安全无害化妥善处理，一直以来都是冶金和环保专家的重要研究课题。

中条山有色金属集团有限公司侯马北铜铜业公司，根据生产实际并结合中和渣特性，经过缜密的分析论证后，将中和渣替代石灰石熔剂配料后加入澳斯麦特熔炼炉，消除了二次污染的隐患，同时回收中和渣中的铜、硫、钙等有价元素，冶炼炉渣作为生产水泥辅料销售，既节能减排，实现资源循环利用，又达到变废为宝、化害为利的目的，收到了很好的效果。

公司澳斯麦特熔炼炉工艺渣型采用的是FeOCaO-SiO2三元渣，在1200℃的温度下进行富氧熔炼，使中和渣中的氧化钙进入炉渣，成为水泥的优质原料，硫酸根转
化为二氧化硫，随冶炼烟气制酸[3]。

采用石灰石作造渣熔剂，在1200℃的熔炼温度下，石灰石分解成CaO和CO2：
中和渣替代石灰石后，其主成分硫酸钙亦被还原分解成CaO和SO2：
式（2）的分解过程须在1350～1400℃下方可完全进行，由于公司澳斯麦特熔炼炉作业温度控制在1200℃，因此反应（2）程度很低，但在1200℃温度下反应（3）、（4）、（5）、（6）进行比较彻底：
在有SiO2存在的情况下，会全部或部分生成硅酸盐：
以上分析为中和渣替代石灰石作铜火法冶金的钙熔剂提供了理论依据。

铜火法冶金过程中发生造锍、氧化和还原反应，同时还发生造渣反应：
中和渣含水率30%～35%,因其含水份高、比重轻、粘度大，如果单独入仓会造成粘结仓壁或结块，下料不流畅，无法满足连续计量要求，因此必须将中和渣混入精矿中入炉。

为了避免和减少中和渣在精矿中搅拌不均匀而对炉况造成的影响，一般将中和渣拌入配比较低的矿种中。

根据入炉物料的配料单大致计算出应配加的中和渣量。

以如下配料单为例：熔炼炉精矿处理量30t/h，石灰石熔剂相对精矿比率为3.67%，计算得出石灰石配给为1.1t/h，石灰石品位按90%计，中和渣水份按35%计，中和渣含CaO按39.62%计，折合中和渣配给约为2.0t/h（湿量）。

配料单
中精矿2配比为20%，即处理量6t/h,可估算出精矿2与中和渣按2:1配料。

每天除消化完当天中和渣产出量20t的同时，还可多消化积存的中和渣约28t/d。

在实际生产中一般中和渣拌入量按低限配入，控制炉渣中Fe/SiO2为1.2～1.4，CaO含量为5%～7%。

如果炉渣化验结果中CaO含量低于5%，可另外补充石灰石熔剂，避免中和渣拌入过量时对炉况造成影响。

3.1 中和渣入炉对炉温的影响
中和渣由于含水份30%～35%，水份在熔炼炉内吸收热量后会形成大量的水蒸汽，水蒸汽带走热量的同时，也使烟气量增大，既稀释了烟气SO2浓度，又使烟气带
走热增大；硫酸钙高温分解吸收大量热量。

但同时中和渣替代石灰石入炉后，消除了石灰石分解吸收的热量及石灰石分解所产生的二氧化碳排放量。

在实际生产过程中，为了减少中和渣含水份过高对炉温的影响，中和渣预先放置空旷场地晾晒风干至一定程度后再进行拌矿作业。

实践表明当季节、入炉精矿成分、吹炼渣及烟灰处理量一定的前提条件下，控制富氧浓度、冰铜品位、炉渣铁硅比、炉温及炉负压一定时，拌入中和渣期间熔炼炉燃料率没有发生明显变化。

3.2 中和渣入炉对渣性的影响
铜冶炼炉渣中通常含有一定量的氧化钙、氧化镁、氧化铝，他们是炉渣冶炼过程氧化物熔体的成分，他们在炉渣中的含量变化将对炉渣黏度产生一定影响。

尤其是炉渣中氧化镁含量的增加将导致炉渣黏度增大，流动性变差，炉渣熔点上升[4]。

按中和渣产出与消化平衡计算，公司每天入炉20t中和渣（湿量）中含氧化镁量0.175t，每天熔炼炉弃渣产出量约500t，即中和渣带入的氧化镁量使弃渣中氧化镁含量提高了0.035%，对渣性影响可以忽略。

但在生产操作中由于中和渣中含有4.04%的二氧化硅，因此应注意调整石英石的加入量。

3.3 中和渣入炉对冰铜品位的影响
因参与铜精矿熔炼反应的工艺风、氧与精矿料速连锁[5]，在设定精矿料速及风料比一定时，如果中和渣在精矿中搅拌过多时，则实际入炉精矿相应减少，再加上中和渣的主要成分硫酸钙在还原分解及造渣过程中，会产生游离氧，导致参与熔炼反应的工艺风、氧相对精矿过剩，造成冰铜品位上升，炉渣中CaO含量也会上升，Fe/SiO2会有少量上升；反之，冰铜品位下降，炉渣中CaO含量也会下降，
Fe/SiO2会有少量下降。

同时中和渣搅拌不均匀造成熔炼炉热量平衡、反应气氛发生变化，严重时熔炼炉炉温下降，出口堰混合熔体流动性变差、黏度增加、熔体中易产生机械夹带生料。

3.4 中和渣入炉对产品质量的影响
澳斯麦特工艺富氧浓度高，同时生产高品位冰铜，炉内属强氧化性气氛，具有非常强的脱杂能力，而中和渣中各杂质元素主要以氧化物或盐的物相形态存在，有利于参与熔炼造渣被固化，有害杂质被固化后不存在二次污染问题。

例如在有过量空气存在的情况下，砷就会形成不挥发的五氧化二砷，这种砷的氧化物通常与矿石中的氧化铁结合在一起，形成砷酸铁：Fe2O3+As2O5=2FeAsO4。

公司当天产出的中和渣实现全部回炉回收利用，澳斯麦特熔炼炉按年生产330d，中和渣产出量20t/d（湿量），含水份35%，化学组成按表1计，铜回收率96%，硫回收率95%计。

中和渣产出量6600t/a，年可替代90%品位的石灰石3372t，减排二氧化碳1335t；年还可替代含95%SiO2的石英石182t，增产硫酸2235t （98%酸）；年可多回收金属铜14t。

【相关文献】
[1] 荆巨峰.铜富氧澳斯麦特熔炼余热锅炉的运行实践[J].世界有色金属，2015，2（3）：55-57
[2] 王红梅，刘四清，刘文彪.国内外铜炉渣选矿及提取技术综述[J].铜业工程，2006,4（4）：19-
22
[3] 唐谟堂等.关于在重金属火法冶金中用磷石膏替代石灰石等钙熔剂的分析与建议[C].全国铜镍钴
冶金工艺重大装备及资源环境研讨会论文集.云南昆明.2014：255-262
[4] 吕德良，黄红军，曹学锋，朱海锋.转炉渣含铜矿物晶相优化工艺研究[J].有色金属（冶炼部分），2015（3）：5-7
[5] 荆巨峰. 控制澳斯麦特熔炼炉烟道过渡段粘结探讨[J].世界有色金属，2014,11（3）：51-53。