底吹连续炼铜工艺构想

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资源再生 2009/05

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技术echnology

一、前言

目前，全世界的火法炼铜工艺都分为两段，第一段是造锍熔炼，由铜精矿炼成含铜40%~75%的铜锍（或称冰铜），第二段是将此铜锍炼成粗铜。

前者过去有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼等，因其冶炼强度低，产生的烟气SO ２浓度低，无法回收制酸，已逐渐被淘汰，而发展为闪速熔炼、诺兰达熔炼、奥斯麦特熔炼、艾萨熔炼、底吹熔炼、白银法熔炼、瓦纽科夫熔炼等。

第二段即吹炼，当今世界绝大多数从事铜冶炼的厂家仍采用PS转炉，间断作业，熔炼产出的铜锍需要用铜锍包在车间内进行吊运，造成SO ２烟气低空逸散，加上转炉加料及吹炼过程，烟气难以完全密封，也存在不同程度的逸散现象，使P S 转炉吹炼作业的操作环境很差，且烟气量与成分有较大的波动，为烟气制酸带来一定的困难，造成制酸尾气含SO ２偏高，这是当今铜冶炼面临的一道世界性难题。

目前，国外有多种用于工业生产的连续或半连续吹炼工艺，解决了低空污染与烟气量波动大等问题。硫的捕集率＞99.5％，较好地解决了铜锍吹炼的低空污染。

其中，日本研发的三菱法，采用顶吹炉，连续将铜锍吹炼至

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粗铜。世界上已有五家这样的工厂在进行生产。

另一种是美国犹他Kennecott冶炼厂的炼铜工艺，采用闪速炉熔炼，铜锍水碎、干燥、磨矿，再用闪速炉吹炼成粗铜。我国祥光铜业是世界上第二家用“双闪”工艺的厂家。上述两种连续炼铜工艺，虽然解决了吹炼作业的环保问题，但还都有不足之处，如投资较高、要求冰铜品位高等，需要进一步改进完善。我国在烟台鹏晖、富春江冶炼厂、红透山厂也有连续吹炼炉，运行得不错。中条山的奥炉顶吹炉也在半连续吹炼，但都存在一定问题，有待完善。

通过实验，找到一种有效方法，解决目前铜冶炼PS转炉吹炼的低空 SO ２污染问题，同时提供比世界上现有的三菱法、闪速吹炼法等连续炼铜工艺更先进、流程更短、投资更省、成本更低、回收率更高、综合利用更好的新的炼铜工艺，是我们面临的重任。

二、主要研究目标和任务

鉴于氧气底吹熔炼技术已经成熟，而氧气底吹连续吹炼技术也进行过多次小型试验，具备工业化试验基础。因而，依托现有生产线开展连续吹炼试验研究，解决该工艺存在的工程问题，进一步降低能耗，解决污染问题，形成新一代达到国际领先水平的连续炼铜新工

艺，为国内铜冶炼企业的技术升级提供引领和示范作用。

１、主要目标

本项目通过全流程底吹连续炼铜工艺研究、装备开发，建设年产10万吨粗铜的工业化示范装置，进行工业化试验，并进行示范生产，实现全套工艺技术和装备达到国际领先水平，为建设单系列年产能10万~30万吨铜冶炼企业打下坚实基础。

２、研究内容与开发任务本项目研究内容如下：

（１）铜锍连续吹炼研究。通过小型工艺验证试验，确定最佳铜锍品位，最佳吹炼渣成分，探讨吹炼炉粗铜深度脱硫的工艺参数，并尽可能降低渣含铜的反应机理；

（２）铜锍连续吹炼装置研究。包括工艺配置、连续吹炼炉结构，如径长比、氧枪布局、水冷元件配置、熔剂加入方式等，以及与连续吹炼相配套的氧气底吹成套装置的研究开发；

（３）铜锍连续吹炼工业化试验研究。建设一套年产3万吨粗铜的工业化示范装置，进行工业化试验，形成完善的工业生产装置和工艺操作控制，为建设单系列年产10万~30万吨粗铜的炼铜企业提供参数；

（４）吹炼炉最佳耐火材料布局研究，力求炉寿达到１年以上；

（５）全系统在线控制研究与产业化。

□文/蒋继穆 申殿邦

The Proposition of the Technics on the Continuous Converting

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技术

注：

蒋继穆系中国有色工程设计研究总院原副院长、全国工程设计大师 申殿邦系方圆集团公司技术总监　

三、铜锍吹炼

产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽注入连续吹炼炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼。与此同时，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量从炉顶连续加入熔剂石灰或石灰石造渣。在炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下部开孔，设置虹吸装置排放粗铜，实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连续造渣、排渣，并连续放出粗铜，实现吹炼过程连续化。其特点有：

1、采用底吹炉连续吹炼。在粗铜、铜锍、炉渣三相共存情况下连续吹炼，氧枪要有一定角度，使送入的氧气进入铜锍层。同时底吹吹炼可降低Fe ３O ４的生成量，防止Fe ３O ４沉淀和泡沫渣的生成，炉渣中Fe ３O ４含量低，渣的黏度就低，可降低吹炼渣中Cu ２O的夹杂量，使渣含铜低于闪速吹炼和三菱法吹炼的渣含铜量，可降至Cu＜10％。

2、采用高品位铜锍（含Cu68％~70％）吹炼，吹炼负荷小，吹炼渣量相对较少。通过调节氧枪供氧的氧浓和供氧压力来控制吹炼的反应速度，从而可控制吹炼温度在 1 220℃~1 250℃。

3、连续吹炼炉根据炉子大小，在配置上保持1％~3％的倾斜度，使之铜锍入口端的粗铜层较薄，从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层，进行吹炼反应，防止产生过量的Cu ２O。粗铜放出口一端又可保持较厚的粗铜层，为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量，在该端设置部分炉底透气砖，送入少量富氧空气，缓慢进入粗铜层，提高其氧势，控制粗铜含硫量，避免了三菱法和闪速连续吹炼法在阳极

转炉的低空污染。改善操作环境，减少炉口漏风，减小烟气量，提高烟气SO 2浓度，有利于制酸设备运行。

２、连续吹炼炉作业率高，烟气量波动小，烟气SO ２浓度会进一步降低到200ppm以下，甚至有可能降低到100ppm以下。

３、连续吹炼炉有较高的作业率，吹炼设备体积小，投资少。

４、连续作业温度稳定，可显著延长耐火材料的使用寿命，极大降低生产成本。

５、连续吹炼，其过程容易掌握，更有利于操作，且更容易实现在线（自动化）控制。

６、本方案建设规模可大可小，适用性强，将成为“双闪”、三菱法等之外的另一重要连续炼铜工艺，也更容易得到推广。

炉中需要再脱硫，造成阳极炉烟气需要特殊处理以解决环保问题。

4、连续吹炼底吹炉炉温稳定。克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点，有利于大幅度提高吹炼炉的寿命，降低耐火材料消耗和维修的工作量，从而降低炼铜成本。连续吹炼，烟气量和烟气成分（SO ２含量）稳定均衡，炉体不用经常转动，从而漏风率大幅下降，克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低酸厂投资，降低制酸尾气SO ２排放浓度，降低总排放量。

5、熔炼炉至吹炼炉设置铜锍溜槽，铜锍直接从熔炼炉通过溜槽流入吹炼炉。在联接溜槽上设置保温烧嘴加热保温，防止铜锍在溜槽中凝结。在溜槽一端设置通风烟罩，排除保温烧嘴和溜槽中铜锍逸散的烟气，烟气经脱硫处理后排空。克服了转炉周期作业时，用吊包在车间内倒运铜锍，铜锍中SO ２无组织逸散，造成严重的 SO ２低空污染，恶化车间操作环境。采用底吹炉连续吹炼铜锍，全系统硫的捕集率>99.8%，可确保全厂清洁生产。

四、预期成果

1、推广应用与产业化前景广阔。本试验装置投产后，将消除原PS