铜密闭鼓风炉熔炼技术经济指标
一冶的铜是这样炼出来的
一冶的铜是这样炼出来的□刘英刚一冶，系铜陵有色公司第一冶炼厂的简称，是新中国的第一个冶炼厂。
第一冶炼厂（原名铜官山冶炼厂）建于新中国成立初期。
当时国家的经济建设即将开始，朝鲜战争已经打响，所有这些，都需要铜，而建厂的条件极不成熟：机械设备制造能力极低，设计机构还未组建，资金短缺等等。
1950年华东工业部组建铜官山工程处，并抽调以喇华佩为首的几位工程技术人员，于1951年5月1日开始，借助一本外文炼铜教科书进行设计。
根据铜矿资源少，资金又困难等情况，采用烧结机——鼓风炉——转炉生产流程。
实践证明，这些冶炼设备能够较好地适应提高生产能力的需要。
鼓风炉可以沿长度增加水套，扩大炉床面积，烧结机和转炉都可延长或增加台数。
在一冶投产后的三十多年中，随着铜山、狮子山、凤凰山等矿山的陆续投产，铜原料不断增多，鼓风炉纵向水套的块数由最初的4块逐步增加至6块、7块、10块，而炉床面积则由原来的3.6平方米逐步加大至5.4平方米、6.4平方米及10.5平方米。
烧结机由最初的一台8.5平方米增加至两台16平方米。
转炉的公称能力也经历过5吨、8吨、15吨，而且其台数由2台增加至5台。
对一冶的建设,铜官山工程处采用三自（自行设计、自行制造设备、自行施工）、三边（边设计、边施工、边生产）的措施，缩短建设周期。
第一冶炼厂自1951年5月1日开始设计，投入330万元，仅用两年的时间便获得最终产品，于1953年5月1日产出第一炉粗铜。
不可否认，由于建设期间条件较差，装备水平低，机械化程度不高，因而劳动强度比较高，劳动条件也很差。
烧结机的生产是人工抬料、拌料、进料、布料，烧结块的运输全部是人夹手推，工人在火花四溅、硫烟滚滚的烧结机尾部将装满火红冒烟烧结块的元宝车推到堆场，再用大铁钳将火红的烧结块夹下来成堆（因烧结机在鼓风炉开炉前几个月便开车生产）。
为了改变这种恶劣条件，一年后，国家批准《改善烟害工程》，建一个地下大矿仓，烧结块的运输实行了机械化，但劳动条件没有改善，烟、尘依旧。
密闭鼓风炉富氧熔炼
新 疆 有 色 金 属
１ ３ ７
密闭鼓风炉富氧熔炼
吴 建 军
（ 新疆众鑫矿业股份有限责任公 司 哈密 ８ ３ ９ ０ ０ ０ ）
摘 要 关 键 词 本 文介绍了众鑫镍冶炼厂密闭鼓风炉 富氧熔炼前后 炉况 出现的变化和渣型的调整。 密 闭鼓 风炉 富氧熔炼 床能率 本床 精矿 渣 型 金 属回收率
项目 Ｎ ｉ Ｃ ｕ Ｆ ｅ
工艺依据质检部 的各家精矿化验单数据 ， 进行 分析 、 对 比。根据众鑫鼓风炉的特性进行配料 ， 把易 熔 和难熔精矿 以一定 比例 ， 进行混合 ， 调配处适合众 鑫矿业鼓风炉的混合精矿 。表 ２ 为混合后精矿化验 结果。
表 ２ 混合后精矿化验结果表
合亚克斯采、 选厂， 收购周边选厂的镍精矿产品， 为 型的目的， 就是尽量降低渣含金属， 提高金属回收
卧式转炉吹炼 ， 产品为水淬金属化高冰镍。众鑫 ２ 生产原料
冶炼厂于 ２ ０ ０ ７ 年５ 月投产 ， 当年 投 产 即打 通 生 产 工
艺， 产 出合 格产品 。当时鼓风炉是空气熔炼 。空气 熔炼造成鼓风炉床能率低下 ， 前、 本床温度低 。金属 产 品 产 量 偏 低 。随 着 周 边 选 厂 的增 加 和 扩产 ， 镍精 矿产 品供应量大于众鑫熔炼要求 。在这种情况下公
和鑫
镜儿泉
５ ． ２ ９
Ｏ ． ８ ３ ０ ． ２ ４ ９ ４ ２ ． ０ ２ ２ ８ ． １ ２ ６ ． ８ ２
１ ． ３ ８
４ ． １ ９
２ 。 ３ 原料的物理特性 这五家精矿 ， 都是 细粉状 矿 ， 色泽 灰 、 黑。其 中 四家含水分一般都 在 １ ３ ％～ １ ４ ． ５ ％之 间 ， 只有详论精 矿最湿 ， 含水分 ２ ４ ． ７ ％。 ２ ． ４ 精 矿 配料 和调 配后 的精 矿成 分
鼓风炉富氧熔炼炼铜
冶炼厂鼓风炉炉渣含钙、铜高低研析
The Judgment of Calcium and Copper Content of Blast Furnace Slag of Smelter
SU Fenglai （Zijin Mining Group COMMUS SAS, Kolowezi, Congo （Kinshasa）） Abstract: This paper summarizes the production practice of Zijin Mining Group COMMUS SAS since it was put into operation for three years, and puts forward a method to judge the calcium and copper content of the slag by the physical characteristics of the slag （slag temperature, slag fluidity, slag color, etc.）, so as to provide guidance for the closed blast furnace smelting practice of copper oxide concentrate in Congo （Kinshasa）. Keywords: copper oxide concentrate; slag type; calcium content; copper content
（CaO • 2SiO2）存在。也就是说，若炉渣中没有游离 的二氧化硅，则炉渣的表面就不会出现光面。 3.2渣含铜的判断
在正常的操作条件下，人们可以根据水淬渣的 颜色来判断炉渣含铜的高低。炉渣含铜由高到低的颜 色变化如下：黑红（V 0.6% ）—暗红（0.6% ~ 1.0%） -艳红（＞ 1.0%）。人们可以根据炉渣的颜色恰当
铜密闭鼓风炉熔炼技术经济指标精选全文
31.7
1.11
1.03
17.8
11.8
17.9
23.7
29.9
29.6
35.7
41.5
47.7
10
25.5
36.6
30.9
1.21
0.844
30.7
9.7
14.6
19.4
24.3
40.4
45.3
50.1
55.0
从表2可看出，精矿中硫铜比不宜小于1.2。采用富氧空气熔炼时脱硫率实例见表3。
表3 富氧空气熔炼脱硫率实例，%
六、年工作日
密闭鼓风炉的年工作日主要取决于设备寿命、检修制度和炉结的清理。表8为10㎡密闭鼓风炉主要设备寿命与检修制度。
表8 鼓风炉系统主要设备寿命与检修制度
项 目
设备寿命与检修制度
鼓风炉水套
寿命3a左右
加料斗
寿命一年左右，每年大修时更换
前床
每年中修一次，每次10～20d，每2～3a大修一次，每次30d
4.1～4.7
6.5～8.5
9.5
1.46
14.18
20.73
35.34
4.4～4.5
7～8
8.77
1.54
14.12
21.71
38.24
4.41～4.72
6～8
7.60
铜硫品位
总脱硫率
入烟气
入炉渣
炉顶烟气温度
烟出口烟气温度
出口烟气中SO2
%
%
%
%
℃
℃
%
27.57
44.73
41.64
3.09
300～480
理论脱硫率可根据精矿到化学组成用以下经验公式粗略计算（假定精矿中的硫化物主要为Cu2S、mFeS.nFeS2）：
铜密闭鼓风炉熔炼技术操作条件
密闭鼓风炉的批料量与生产规模、加料方式、炉料性质等因素有关，应保证物料分布均匀，有利于中心料柱的形成和炉顶的密封。确定批料量时一般应考虑：
（一）加料斗中始终保持1.5～2批料量。
（二）每批料（不包括焦炭）在加料斗中的厚度为500～600mm。
（三）每批料的混捏精矿层在加料斗的厚度为300～350mm。
铜密闭鼓风炉熔炼技术操作条件
[导读]本文通过块料率、批料量与加料顺序、供风及炉温与炉压等内容介绍了铜密闭鼓风炉熔炼技术操作条件。可供需要者参考。
一、块料率
密闭鼓风炉炉料中块料率一般以大于40%为宜。小于40%时，中型冶炼厂可采用精矿压团的方法，小型冶炼厂可采用返回部分冷铜锍或富块矿以提高块料率。计算块料率时不包括焦炭。
340
420
470
烟气单体硫含量，g/m³0.78
0.35
密闭鼓风炉炉顶负压过高，漏入空气量增加，降低了烟气中二氧化硫浓度。但负压过低又会造成炉顶操作条件恶化，一般控制在50～100Pa为宜。表11为炉顶负压与烟气二氧化硫浓度的测定值。
表11 炉顶负压与烟气二氧化硫浓度的测定值
㎡
t/（㎡·d）
m³/min
%
m³/（㎡·d）
m³/t
10.5
38～45
390～400
21
30～38
～1400
10
40～45
330～400
21
33～40
～1240
2
40～45
75～80
21
38～40
～1320
1.5
45～50
50～55
21
33～37
～1060
2、风压 密闭鼓风炉的鼓风压力主要取决于炉内阻力，在一定范围内增加风压对熔炼过程有利。但风压过高会增加烟尘率和料层穿孔而跑空风。目前各厂的鼓风压力一般控制在8～10kPa。表4为鼓风压力实例。
三种铜冶炼炉所需材料及理化性能指标表
三种铜冶炼炉所需材料及理化性能指标表
一、侧吹炉所需材料及理化指标
（1）定形制品：电熔半再结合镁铬砖-20，电熔再结合镁铬砖-20
（2）不定形制品：镁砂填料，镁铬质捣打料，镁铬质浇注料，镁铬质耐火泥，膨胀纸板
二、底吹炉所需材料及理化指标
（1）定形制品：电熔半再结合镁铬砖-20，电熔再结合镁铬砖-24
（2）不定形制品：镁砂填料，镁铬质耐火泥，镁铬质捣打料，膨胀纸板
三、阳极炉所需材料及理化指标
（1）定形制品：电熔半再结合镁铬砖-20，电熔再结合镁铬砖-20
（2）不定形制品：镁砂填料，镁铬质耐火泥，镁铬质捣打料，膨胀纸板。
熔池熔炼资料重点
(4) 白银法
白银法是1972年由白银有色金属公司选冶厂研究开发的 强化熔炼方法。1979年命名为白银法，1980年正式投入工 业生产。白银法的特点是炉自中部设有隔墙，将熔池分为 熔炼区和澄清区两大部分。在熔炼区域形成的冰铜和炉渣， 通过隔墙下面的孔道流入炉子的澄清区进行分离。冰铜和 炉渣间断地从虹吸井和渣孔放出。
开风口量锅炉产蒸汽/(t·h-1)
22
蒸汽压力/MPa
3.528
电收尘收尘效率/%
99.9
进硫酸车间烟量/(m3·h-1) 100000
进硫酸车间烟气中 ψ(SO2)/%
烟罩漏风率/%
8.5 50
锅炉漏风率/%
10
电收尘漏风率/%
8
冶炼加收率/%
98
渣选矿尾矿中ω(Cu)/%
0.34
诺兰达炉硫实收率/% 97(不含转炉)
每吨粗铜综合耗标煤/t
0.69
精矿消耗氧气/(万m3·t-1)
100
制酸尾气中ψ(SO2)/(×10-6) 硫酸质量
<400 一级品
37 3 22 4.312 98
7.5 50 10 5 98 0.4 95 0.6 100 <500 一级品
14
(3) 瓦纽科夫法
5
(1) 反射炉熔炼
熔池熔炼
图1 造锍熔炼反射炉
6
反射炉熔炼与鼓风炉熔炼相比有：可以连续生产和一 个炉内澄清分离的优点。但有一些致命的缺点：1) 熔炼过 程热效率低，大量的热量被烟气带走和被炉体散失；2) 反 射炉内氧位较低，因此脱硫率仅为25％，FeS几乎全部进入 冰铜中，故冰铜品位低；3) 烟气中SO2含量较低(0.5~2.0%)， 难以利用。
3鼓风炉熔炼
二、密闭鼓风炉熔炼的基本原理
1、密闭鼓风炉的热工特性 、 铜精矿密闭鼓风炉熔炼属于半自热氧化熔炼， 铜精矿密闭鼓风炉熔炼属于半自热氧化熔炼，炉气 中含有较多的游离氧，炉内为氧化性气氛。 中含有较多的游离氧，炉内为氧化性气氛。冶炼过程所 需的热量由焦炭燃烧和冶炼过程本身的放热反应供给。 需的热量由焦炭燃烧和冶炼过程本身的放热反应供给。 密闭鼓风炉的炉料由混捏铜精矿、 密闭鼓风炉的炉料由混捏铜精矿、熔剂和固体转炉 渣。块料的容积比应在50％左右。 块料的容积比应在 ％左右。
9
（3）本床区 ） 本床区位于焦点区下部，是汇集熔体和最后调整熔 本床区位于焦点区下部，是汇集熔体和最后调整熔 体成分的区域 在调整熔体成分的过程中， 的区域。 体成分的区域。在调整熔体成分的过程中，最主要的反 应是溶于炉渣中的少量Cu O被冰铜中的 被冰铜中的FeS再硫化 再硫化。 应是溶于炉渣中的少量Cu2O被冰铜中的FeS再硫化。 调整后的熔体经咽喉口流入前床。 调整后的熔体经咽喉口流入前床。
5
（1）预备区 ） 预备区位于炉子上部，温度大致从 预备区位于炉子上部，温度大致从250~600℃到 ℃ 1000~1100 ℃。两侧料柱温度比中心料柱温度高。 两侧料柱温度比中心料柱温度高。 在这一区域上部主要进行炉料的干燥和预热。 在这一区域上部主要进行炉料的干燥和预热。中心料柱 上部主要进行炉料的干燥和预热 只在中下部位发生炉料的干燥和预热。 只在中下部位发生炉料的干燥和预热。侧料柱中部和下 部，铜和铁的高价硫化物将发生分解。 铜和铁的高价硫化物将发生分解。 预备区为氧化气氛，部分固态硫化物将发生氧化，中心 预备区为氧化气氛，部分固态硫化物将发生氧化， 氧化气氛 料柱的氧化过程只在预备区下部才大理进行。 料柱的氧化过主要技术经济指标 、 密闭鼓风炉的主要技术经济指标是床能率、 密闭鼓风炉的主要技术经济指标是床能率、焦率和 铜的回收率。 铜的回收率。 床能率是以一昼夜内， 床能率是以一昼夜内，在单位风口区面积床面上熔 炼的炉料量（包括铜精矿、熔剂和转炉渣）来表示。它 炼的炉料量（包括铜精矿、熔剂和转炉渣）来表示。 主要取决于入炉风量、炉料的透气性和炉渣成分。 主要取决于入炉风量、炉料的透气性和炉渣成分。 焦率是用焦炭量与干炉料总量之百分比来表示的。 焦率是用焦炭量与干炉料总量之百分比来表示的。 焦率过低或过高均影响冶炼指标， 焦率过低或过高均影响冶炼指标，应在保证热平衡的条 件下，尽力降低焦率。 件下，尽力降低焦率。 下表列出了某些工厂的主要技术经济指标。 下表列出了某些工厂的主要技术经济指标。
铜富氧顶吹熔池熔炼节能设计
根据统计 ， 蒸馏罐残渣的发热值 １ ．１Ｍ ／ ｇ ５４ Ｊｋ 。
消耗 量 ７ ２ ａ含 水不 大于 ８ 。可作 为燃 料 替 ２５７ｔ ， ／ ％ 代 部 分燃煤 。
节能 原则 ：
（ ）选用 先进 的熔 池 熔 炼 工 艺 ， 分利 用 铜 精 １ 充 矿熔 炼反 应放 出 的热 量 ， 为熔 炼 高 温 烟 气余 热 回 也 收创 造有 利条 件 ；
有
色
矿
冶
第２ ８卷
（ ）使 用 较 高 的 铜 锍 品位 含 Ｃ ５ ％ 。铜 锍 品 ４ ｕ０ 位 更高 时节 能效果 会 更 好 ， 是 吹炼 工 序 热 平衡 不 但 易 掌握 ， 会有 较多 冷料 ， 返料 无法处 理 。
３ ４ ２ 余 热 回收 ．．
功损失 ；
（ ）采用节 能 型照 明灯具 ； ３ （ ）电收尘 的高 温风 机采用 频调 速装 置 。 ４
２５ ０— ０ ／ ｍ ， 远超 过 国家规 定 的排 放浓 ０ ３５ ０ｍｇ Ｎ 远
ｓ 等元素及较高的 ｃ 成分如表 １ ｂ ， 。
表 １ 锌 蒸 馏 罐 残 渣 主 要成 分
室
； ； ；
！ ！ ！
ｏ． ５ ０ ｌ ｏ Ｏ． ４． ５ ｏ４ ．４
转炉吹炼 ， 回转式阳极炉精炼 ， 电解精炼工艺。熔炼
能 力为 年产粗 铜 ６万 ｔ电解 能 力 为 １ ， Ｏ万 ｔ 由 于 。
工艺技术落后 ， 生产技术经济指标一直低于同行业 的平均 水平 。每 吨 粗 铜 综 合 能 耗 高 达 １２０ｋ ０ ｇ标 煤， 几乎是国内先进指标 的两倍。制酸系统 因 Ｓ Ｏ 浓 度 低 ， 法 实 现 两 转 两 吸 ， 气 排 放 Ｓ 度 无 尾 Ｏ浓
铜镍矿富氧侧吹熔池熔炼工艺
前环 保要 求 ， 但 同样各 具有 优缺点 ， 闪速熔 炼 备料复
杂， 奥斯麦 特熔炼 喷枪 易受 损 ， 闪速熔炼 与奥 斯麦特
熔池熔炼
4
为什么密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低？ 为什么密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低？ 炉料刚离开加料斗的下口时，块料自然向两侧滚动，而混 捏精矿和少量块料在炉子中央形成料柱。这就形成了炉子两侧 以块料和焦炭为主并夹有少量精矿，而炉子中央则以混捏精矿 为主。这样一来，虽然利用了料柱压力和两侧透气性好带来的 高温作用，为鼓风炉内直接熔炼铜精矿创造了有利条件，但由 于炉料的偏析和炉气分布不均匀，从而破坏了炉气与炉料间、 炉料相互间的良好接触，妨碍了多相反应的迅速进行，不利于 硫化物的氧化和造渣反应。这是密闭鼓风炉的床能率和冰铜品 位低的根本原因。
(3) 瓦纽科夫法
瓦纽科夫法是前苏联冶金学家A.B.瓦纽科夫发明的一种 熔炼方法。自1982年投入生产以来，有了很大发展。到 1987年在巴尔喀什、诺里尔斯克和乌拉尔炼铜厂分别建成 了48m2的瓦纽科夫炉。瓦纽科夫法与其它熔炼方法的最大 差别是将富氧空气吹入渣层，从而保证炉料在渣层中迅速 熔化，而且为炉渣与冰铜的分离创造了良好的条件。
密闭鼓风炉熔炼 鼓风炉熔炼法炼铜是一种历史悠久的冶炼方法。这种 方法对炉料适应性强，床能率高，所以曾经长期成为世 界上的一种重要炼铜方法。传统的鼓风炉炉顶是敞开式 的，只能处理块状物料，所产烟气SO2浓度很低(约0.5％)， 难以回收，造成烟害。上世纪50年代出现了密闭鼓风炉， 近15年来又出现了富氧密闭鼓风炉。从而克服了上述缺 点。密闭鼓风炉的炉料包括混捏铜精矿、熔剂和固体转 炉渣。块料的容积比应在50％左右。
21
图2-24 三菱法炼铜工艺示意图
22
7
图2 氧气喷撒熔炼炉示意图
8
(2) 诺兰达法熔炼 诺兰达法是加拿大诺兰达矿业公司发明的一种熔池熔 炼法，1973年在加拿大Noranda Horne炼铜厂投入工业生产。 诺兰达炉是水平式圆筒反应器，类似转炉，可以转动480。 熔炼过程中温度维持在1473K左右。诺兰达炉的特点是采 用低SiO2 炉渣。这是为了减少渣量，有利于下一步炉渣的 处理。虽然渣中Fe3O4的质量分数高达25～30％，但由于熔 体的强烈搅动，故仍能顺利操作。
密闭还原炉处理含铜电镀污泥的工艺设计
关键词 ：含铜电镀污泥 ；密闭还原熔炼 ；黑铜 ；综合回收
中图分类号 ：Ｘ７８１．１
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００２－５０６５（２０１９）０６－０１８０－２
Process Design of Closed reduction Furnace Smelting Copper-contained Electroplating Sludge
图 1 电镀污泥综合利用工艺原则流程图 （1）电镀污泥干燥与配料。电镀污泥原料含水率一般在 75%~90%，pH 值在 6.70~9.77 之间，进入密闭熔炼炉之前 需进行干燥，干燥后污泥含水分约 40%~45%。干燥后的污 泥送入压块机制块，还原煤、石英石、炭精经精确计量后与 制块后的污泥一起送密闭熔炼炉。 （2）密闭还原熔炼。采用周期性批次加料方式从炉子顶 部加入。炉料在密闭鼓风炉内的反应机理与 ISP 法的铅锌密闭 鼓风炉比较相似，主要是 CuO、ZnO 的还原过程。还原生成 的铜呈熔体进入炉缸 ；锌呈蒸气进入炉顶空间被二次空气氧 化，随烟气进入收尘系统以氧化锌形态收集。为了能实现上述 目的，在鼓风炉设计中采用了有别于一般鼓风炉的技术，如密
危废物转化成玻璃态固化渣以实现无害化处理的目的。在无 害化处理的同时尽可能的回收有价值的金属，形成初级产品 出售给专业冶炼厂处理做进一步加工，以避免深度处理带来 的二次污染。本设计采用密闭鼓风炉还原熔炼工艺处理电镀 污泥，在将污泥无害化的同时综合回收其中的铜、银、锌等有 价金属，解决了传统鼓风炉熔炼工艺的环保差、能耗高问题。
据统计，我国电镀企业每年产生约 1 000 万 t 电镀污泥， 其中有大量的有价金属可以回收。目前国内外有关重金属污 泥资源化回收技术主要有焙烧 ~ 浸出、置换电解、浸出置换、 氨浸出、微生物处理、矿物化、高温还原法等 [1]，但只有高温 还原法广泛应用于工业生产。当前，国内处理这类污泥采用的 高温还原法主要是制砖—鼓风炉熔炼工艺。该工艺是先将原 料预干燥至适合压砖的水分含量，然后经制砖机制砖，砖块经 自然晾干后输送至鼓风炉炉熔炼，处置在普通空气参与下完 成，产出合金或品位较低的初级金属。该工艺具有流程短，金 属回收率较高、工艺成熟等优点，但是传统鼓风炉加料口漏入 空气量较大，导致熔炼炉出口烟气量大，熔炼过程的燃料消耗 多，现场环境较差。借鉴铅锌密闭鼓风炉熔炼工艺，能较好解 决上述环保、能耗高问题，从目前设计的项目来看，应用该工 艺综合回收重金属电镀污泥能取得很好的技术经济指标。
铜锌混合精矿的密闭鼓风炉熔炼
以 ， 矿 必 须 先 经 烧 结 脱 硫 。 铁 厂 的 吸风 烧 结 工 艺 精 钢
适 用 于 该原 料 的烧 结 。 综 合 上 述 ，设 计 选 定 采 用 吸 风 烧 结 一 密 闭鼓 风 熔炼 的工艺流程 （ 图 １。 见 ）
定 大 量 购 人 高锌 氧 化 铜 精 矿 作 原 料 冶 炼 粗 铜 以弥 补
我 国金 属 铜原 料 需 求 的缺 口。
我 院 在 该 公 司 试 验 的基 础 上 ，应 用 密 闭鼓 风 炉
炼 锌 的 成 功 经 验 ，确 定 采 用 吸 风 烧 结 一 密 闭鼓 风 炉 熔 炼 的 工 艺 处 理 高 锌 氧 化 铜 精 矿 ，设 计 并 建 成 了规 模 为 年产 粗 铜 ３×１ 的冶 炼 厂 。 该 厂 已 投 产 运 行 ０ｔ
硫 较 完 全 ， 出 的烧 结 块 含 硫 小 于 １５ ， 使 硫 酸 产 ．％ 并
盐 熔 融 成 多 孔 且 有 一 定 强 度 的烧 结 块 。 烧 结 烟 气 含 有 低 浓 度 Ｓ 采 用该 公 司 自行 研 究 Ｏ，
在 炉 内加 热 带 温 度 条 件 下 ，炉 气 中 部 分 锌 蒸 气
摘
要 ： 简 述 了 高 锌 低 硫 氧 化 铜 精 矿 的 吸 风 烧 结 一 闭 鼓 风 炉 炼 粗 铜 的 工 艺 过 程 及 主 要 技 术 经 济 指 密
标 ， 工艺 技术 可行 ， 离效 果好 ， 我 国的炼铜 工业 开拓 了广 泛的原 料来 源 。 此 分 为
关 键 词 ： 锌 混 合 精 矿 ； 风 烧 结 ； 闭 鼓 风 炉 铜 吸 密
吸 风 烧 结 、铅 及 铅 锌 精 矿 鼓 风 烧 结 和 钢 铁 企 业 的烧
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6.6M2O炼铜密闭鼓风炉工艺技术配料计算暨有关技术问题探讨
6.6M2O炼铜密闭鼓风炉工艺技术配料计算暨有关技术问题
探讨
徐强;杨应凡
【期刊名称】《四川有色金属》
【年(卷),期】1997(000)004
【摘要】本文对６．６ｍ＾２富集密闭鼓风炉配料选择，渣型设计的理论计算和
优选方法作了介绍。
探讨了铜熔炼时添加剂对产品和危害性炉渣的影响及处理方法。
【总页数】6页(P28-33)
【作者】徐强;杨应凡
【作者单位】四川康西铜冶炼厂;四川康西铜冶炼厂
【正文语种】中文
【中图分类】TF811.031
【相关文献】
1.密闭鼓风炉炼铜物料平衡电算程序的开发与应用 [J], 王志刚
2.浅谈密闭鼓风炉炼铜中的焦炭消耗 [J], 孙来胜
3.炼铜密闭鼓风炉应用PSA制氧新技术富氧熔炼 [J], 杨应凡;徐强
4.密闭鼓风炉炼铜过程中处理金精矿技术和经济探讨 [J], 马伟;申殿邦
5.密闭鼓风炉炼铜物料平衡电算程序的开发与应用 [J], 王志刚
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铜密闭鼓风炉熔炼概述
70～94
＞50
70～94
50
90
50
60～80
45～50
90
50
三
1
2
3
4
5
6
78技术操作条件 Nhomakorabea块料率，%
批料量，t/批
焦炭，kg
返渣，kg
石英石，kg
石灰石，kg
富块团矿，kg
混捏精矿，kg
共计，kg
鼓入空气量，km3/h
鼓入氧量，km3/h
风口区鼓风强度，m³/（㎡·min）
空气含氧浓度，%
35～40
0.28～0.32
32～34
34～36
41～43
45
8～10
5～10
31（电收尘出口）
4.57（干基）
（电收尘出口）
7.04（干基）
10.28（干基）
1.86（干基）
76.25（干基）
9.0
300
（电收尘出口）
30～35
0.28～0.3
32～34
34～36
40～45
40～45
8～10
6～8
铜密闭鼓风炉熔炼概述
[导读]本文主要介绍密闭鼓风炉熔炼工艺的优点和缺点及国内密闭鼓风炉生产各厂综合技术经济指标。详细内容请见文中。
传统的铜锍熔炼鼓风炉的炉顶是敞开的，只能处理烧结矿或块矿，烟气含SO2浓度低，仅0.5%左右，难以回收，造成环境污染。20世纪50年代以后，国外、国内冶炼厂相继开发了料封式密闭鼓风炉，直接处理铜精矿，并采用了富氧熔炼。
铜陵二冶
铜陵一冶
富冶
（老厂）
烟台厂
富冶
（新厂）
一
影响锑鼓风炉挥发熔炼技术经济指标的因素分析
年度精矿品位单耗生产率/[t ·(m 2·d)-1]利用系数/[t ·(m 2·d)-1]渣率/%渣含金属量/%损失率/%回收率/%Sb /%Au /(g ·t -1)焦炭/（kg ·t -1）铁矿石/（kg ·t -1）烟煤/（kg ·t -1）Sb Au Sb Au Sb Au 2009年34.436.2412.9206.084.541.122.957.8 1.5 1.4 2.5 2.194.594.92008年30.632.1447.9235.092.139.521.959.31.21.32.62.293.894.8表1不同精矿品位鼓风炉挥发熔炼的经济指标对比硫化锑矿的鼓风炉挥发熔炼是在低料柱、薄料层、高焦比、热炉顶的条件下完成的。
在熔炼过程中发生的反应为：含锑精矿中硫化锑的挥发、氧化，脉石与熔剂的造渣、渣与锑锍和粗锑的澄清分离，产物经冷凝、布袋收尘得到固态氧化锑，以及二氧化硫烟气的脱硫达标排空等[1].反映鼓风炉挥发熔炼的主要技术经济指标有生产率、利用系数、金属回收率和单位消耗等.下面对影响鼓风炉挥发熔炼技术经济指标的主要因素进行阐述.1影响鼓风炉挥发熔炼技术经济指标因素及分析（1）精矿品位．影响鼓风炉挥发熔炼的技术经济指标的因素较多，其中精矿（团矿）的品位是最重要的因素[2].表1是新邵辰州锑业2009年和2008年两种不同品位精矿在鼓风炉挥发熔炼中的主要技术经济指标对比.由生产实践可知，入炉精矿品位提高，鼓风炉的收稿日期：2010-06-17作者简介：贾菁华（1972-），女，工程师．影响锑鼓风炉挥发熔炼技术经济指标的因素分析贾菁华(湖南新邵辰州锑业有限责任公司，湖南新邵422000)摘要：分析了精矿品位、物料粒度、焦率、杂质含量、以及渣型、风量和风压、炉床面积等因素对锑鼓风炉挥发熔炼的经济技术指标的影响，针对各因素提出了改进的措施.关键词：锑；鼓风炉；经济指标；影响因素中图分类号：TF818文献标识码：AOn the Factors Affecting Antimony Blasting Furnace ’sVolatility Smelting Economic IndexesJIA Jing-hua(Chenzhou Antimony Industry Co.,Ltd.,Xinshao,Xinshao 422000,China)Abstract :This paper analyses the effects of concentrate grade,particle size,coke rate,impurities,and slag type,air volume and pressure,hearth area on antimony blast furnace's economic indexes.Improvements are put forward in light of relevant factors.Key words :antimony;blast furnace;economic indicators;influence factors文章编号：1674-9669（2010）01-0043-02锑氧产量、金属回收率、利用系数均有不同程度的提高，原材料消耗相应有所降低，但渣含锑却略有升高.入炉精矿品位低，虽然对降低渣含锑有利，但炉子的利用系数低，产量低，渣量大，带走的锑多，金属锑在渣中的损失量也大，熔炼总消耗大，成本高．由此可见：影响单位产量、单位消耗的主要因素是精矿品位,一般要求入炉精矿品位最好在40%以上．（2）入炉物料粒度.物料粒度对鼓风炉生产影响也较大，控制一定的物料粒度，主要是为了保证炉内的透气性，粒度均匀，物料在炉内的散布也均匀，气流顺畅，生产正常.粒度大，物料熔化时间长，处理量少；粒度太小，粉状物过多，透气性差，特别是当鼓风炉鼓有色金属科学与工程第1卷第1期2010年10月Vol.1，No.1Oct.2010Nonferrous Metals Science and EngineeringDOI:10.13264/ki.ysjskx.2010.05.015表2不同炉床面积的技术经济指标炉床面积/m 2平均日处理量/(t·d -1)处理能力/[t·(㎡·d)-1]Au 回收率/%Sb 回收率/%焦率/%1.434229492391.84525959436风压力不够时，很容易产生挂料、板结故障[3]．鼓风炉一般只适宜处理块状物料，粉状精矿必须先压制成有一定强度的团矿，且入炉前应干燥、筛除粉料.如果团矿的强度不够，焦炭、铁矿石、块矿、返料等粉料较多，则产出的返料（火柜、冷柜锑氧）可达团矿量的10%左右，含锑量为入炉含锑量的15%左右，这相当于鼓风炉利用系数和直收率降低15%,熔炼消耗增加15%[4]．如果再考虑粉尘进入锑氧对反射炉的影响，那损失会更大.且这部分锑氧进入后续的冷却系统中温度较高，短时间内不能完全冷却，很容易在冷却系统内产生板结现象，这会给返料的处理带来较大的难度．因此，要提高鼓风炉挥发熔炼的作业技术经济指标，需严格控制入炉物料粒度.一般焦炭粒度控制在50～100㎜，铁矿石粒度50～80㎜，石灰石粒度50～80㎜，球矿直径120㎜×120㎜,块矿粒度50～100㎜,返料的粒度50～100mm ．（3）焦率.焦率过高或过低对鼓风炉的技术经济指标也有一定的影响：焦率高，温度高，虽然能起到提高炉内温度的作用，但过高的焦率会导致硫化锑直接挥发增加，影响锑氧质量.焦率高，燃烧不完全，使炉内还原气氛增加，会增加铁和锑的还原.铁的还原对造渣不利，影响贵锑质量，同时还可能产生积铁现象，当炉温稍有降低时，会使炉缸冻结；而锑的还原则会使渣的品位升高，锑的回收率降低．焦率过低，会使处理量减少，炉缸和过渣道容易冻结[5].焦率的高低，一般取决于：焦炭的质量（含碳量）、矿石品位、熔剂的质量.焦炭含碳量高，品位高,熔剂质量好，焦耗低.生产上鼓风炉的焦率一般控制为精矿量的25%～40%．（4）精矿中的杂质元素.鼓风炉挥发熔炼所产锑氧的质量与精矿中所含杂质元素有关，在熔炼过程中杂质会不同程度地进入锑氧，易挥发的杂质元素越多，锑氧质量越差[6]．一般锑精矿中易挥发的杂质主要是砷和铅，在熔炼过程中约有90%以上的砷和70%～80%的铅挥发进入锑氧．如果锑锍和粗锑是返回鼓风炉处理，则砷和铅除少量进入水渣以外，将全部进入锑氧[7]．因此，为了提高锑氧质量，改善挥发熔炼的技术经济指标，强化反射炉精炼作业效果，最好在熔炼前，通过选矿或其他方法分离或去除精矿中的易挥发的砷和铅等杂质元素．（5）渣型的选择.鼓风炉挥发熔炼的渣型一般选用SiO 2-FeO-CaO 为主的多元渣是合适的，根据选择的渣型和锑矿石、熔剂及焦炭的化学成分，按物料平衡计算出熔剂的添加量及炉料配比．不太准确的炉料配比会造成炉渣的黏稠，流动性差，渣和锑锍不易分离，渣含锑高，容易结炉堵塞咽喉口等问题．生产中经过对新龙矿业锑矿石的化学成分进行分析，控制渣型质量百分数为SiO 2∶FeO ∶CaO=(38～41)∶(22～25)∶(14～16)是较合适的，渣含金属锑、金量能稳定在1%左右，且熔点低、渣锑分离及流动性较好，炉温高，生产正常．（6）风量和风压.风量和风压对鼓风炉的生产影响也很大，在一定范围内增大风量和风压，可以强化熔炼过程，提高生产能力，加快渣流量，改善炉内热交换，降低渣含锑品位．如果风量减小，生产能力降低，燃烧速度减慢，热量减少，易降低炉缸温度．生产中为了确保锑锍和贵锑的质量，在生产正常的情况下，通常控制鼓风机的频率在40Hz ，料柱高度在8800P a 水柱左右．（7）炉床面积.鼓风炉挥发熔炼锑氧工艺，包括了硫化锑的挥发、氧化和脉石造渣等过程，炉床面积越大，则精矿处理量越多，渣量和锑锍熔融物越多，因此，就可避免过渣道和前床容易冻结的现象，有利于改善炉况[8]．为此，新邵辰州锑业鼓风炉炉床面积由原来的1.4㎡扩大至1.8㎡，其主要技术经济指标对比见表2.由表2可以看出，随着炉体规格的增大，不仅炉床处理能力得到提高，金属回收率、焦率等主要技术经济指标均得到了优化，同时还有利于人力资源的配置,提高鼓风炉的综合经济效益．2结论要提高鼓风炉挥发熔炼的技术经济指标，最主要的措施就是提高精矿品位，一般鼓风炉挥发熔炼的精矿品位在40%以上，其次应控制物料粒度，积极改进渣型,此外,扩大炉床面积也是降低渣含锑、材料单耗，使生产顺利进行的重要保障．参考文献：[1]赵瑞荣，石西昌.锑冶金物理化学[M].长沙:中南大学出版社,2006：62.[2]赵天从,汪键.有色金属提取冶金手册（锡锑汞）[M].北京:冶金工业出版社,2005：313.[3]魏军,陈云.炼锑鼓风炉的配料方法[J].有色金属：冶炼部分,1997,（6）:28-30.[4]赵天从.锑[M].北京:冶金工业出版社,1987：266.[5]夏加群,许季光.炼锑鼓风炉节能途径的探讨[J].冶金能源,2000,（1）:35-36.[6]王树霞，李一.锑金砷多金属硫化矿的浮选分离[J].黄金,1988,(6):42-45.[7]雷霆,朱从杰,张汉平.锑冶金[M].北京:冶金工业出版社,2009：168.[8]郑克强.锑鼓风炉设计与实践[J].甘肃有色冶金,1997,（1/2）:32-36.有色金属科学与工程2010年10月44。
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19.4
4
24.6
28.5
28.7
1.16
1.005
20.4
11.6
17.5
23.5
29.1
32.0
37.9
43.6
49.5
5
26.2
24.9
31.2
1.33
0.893
29.6
10.3
15.5
20.6
25.8
39.9
45.1
50.2
55.4
6
29.4
30.3
30.6
1.03
1.013
17.5
项 目
邵武厂
铜陵二冶
富冶
（新厂）
试生产期
生产期
精矿成分
Cu
S
富氧浓度，O2
16～22
25～28
24
17.7～22.4
26.5～32.5
27～30
21～24
28～30
27
10～15
25～30
22～24
块料率
焦率
铜硫品位
脱硫率
42.4
6.80
30～33
46.0
35～40
6.5～7.0
34.3～41.5
53.5～57.2
富冶厂铜的分配情况见表6。
表6 富冶厂铜的分配实例
项 目
铜量，t
比例，%
原料收入
167.5
100
回
收
铜
铜锍
烟尘
小计
161.034
3.427
164.451
96.16（直收率）
2.05
98.19（总回收率）
损
失
铜
水碎渣
机械损失
小计
2.201
0.838
3.039
1.31
0.50
1.81
注：本表根据18d生产情况编制，渣含铜0.245%。
34.9
32.3
1.72
0.926
32.1
10.6
16.0
21.2
26.6
42.7
48.1
53.3
58.7
2
20
39.9
31.9
2.0
0.80
41.3
9.2
13.8
18.3
23.0
50.5
55.1
59.6
64.3
3
42.1
26.8
18.0
0.6
0.673
0.0
7.7
11.7
15.3
19.4
7.7
11.6
六、年工作日
密闭鼓风炉的年工作日主要取决于设备寿命、检修制度和炉结的清理。表8为10㎡密闭鼓风炉主要设备寿命与检修制度。
表8 鼓风炉系统主要设备寿命与检修制度
项 目
设备寿命与检修制度
鼓风炉水套
寿命3a左右
加料斗
寿命一年左右，每年大修时更换
前床
每年中修一次，每次10～20d，每2～3a大修一次，每次30d
表7 冶炼至制酸过程中硫的分配情况实例
项 目
分配比，%
硫
的
损
失
进入粗铜的硫
进入鼓风炉渣的硫
进入烟尘的硫
进入铅渣、砷渣中的硫
尾气损失的硫①
其它损失的硫
总损失的硫
0.38
5.07
0.87
1.45
0.58
1.07
9.42
硫酸中回收的硫②
90.58
总计
100
① 制酸流程中采用了尾气处理；
② 进入冶炼混合烟气的硫为92.7%，制酸系统硫的回收率为97.7%。
混捏机
2～3个月换一次叶片，每次1d，每年炉子大修时，全面检修
实践表明，密闭鼓风炉的炉结生长速度可以在一定范围内通过合理的操作予以控制，并且可以逐步做到长期连续生产，不需停风，降料处理。
密闭鼓风炉年工作日一般为310～330d，但如考虑与制酸系统一致，年工作日一般定为300～320d。
K－FeS氧化率，随炉型、操作条件而异，一般为0.2～0.5，可通过试验确定。
根据以上公式对各种精矿计算的脱硫率见表2。
表2 各种精矿计算的脱硫率
精矿
种类
Cu %
S %
Fe %
S/Cu
Fe/S
DS1%
DS2%
DST%
K＝0.2
K＝0.3
K＝0.4
K＝0.5
K＝0.2
K＝0.3
K＝0.4
K＝0.5
1
20.3
30.8
31.7
1.11
1.03
17.8
11.8
17.9
23.7
29.9
29.6
35.7
41.5
47.7
10
25.5
36.6
30.9
1.21
0.844
30.7
9.7
14.6
19.4
24.3
40.4
45.3
50.1
55.0
从表2可看出，精矿中硫铜比不宜小于1.2。采用富氧空气熔炼时脱硫率实例见表3。
表3 富氧空气熔炼脱硫率实例，%
420～510
1.4
32.49
51.95
48.66
3.29
250～600
460～560
2.7
35.65
58.71
55.55
3.16
250～400
470～560
2.9
三、焦率
密闭鼓风炉熔炼的焦率直接影响烟气二氧化硫浓度，生产时应尽量控制较低的焦率。由于对焦炭的质量及物理规格控制不严，焦率常较理论值高，一般为8%～10%。当炉料含硫较高、采用富氧空气熔炼、风口喷煤粉或热风吹重油等措施时，焦率可控制在6%～8%。
30～35
9～11
34～36
～55
46～58
7～8.5
32～35
50～54
富冶（老厂）2㎡炉焦率与脱硫率的关系实例参见表4。
表4 富冶2㎡炉焦率与脱硫率的关系实例
项 目
单 位
上 旬
中 旬
下 旬
精矿S/Cu
精矿含铜
精矿含硫
块料率
鼓风量
鼓风压力
焦率
%
%
%
km3/h
kPa
%
1.65
12.64
21.05
34.2
熔炼过程的金回收率可达98%～99.9%，银可达97%～99.8%。
五、硫回收率
目前国内各厂大都将鼓风炉烟气与吹炼烟气混合后制酸，硫的回收率从回收的硫酸产量计算得出。硫回收不仅与熔炼的各项指标与操作有关，且与吹炼的操作以及制酸的流程及操作等因素有关。因此对目前各厂的硫回收率指标应作具体的分析。
熔炼，吹炼烟气全部制酸时，硫的回收率可达85%～90%。表7为富冶（新厂）硫的分配情况表。
表1 铜陵二冶密闭鼓风炉床能率指标实例
项 目
单 位
空气熔炼
富氧空气熔炼
试生产期
生产期
原料成分
Cu
Fe
S
块料率
床能率
%
%
t（㎡·d）
16～24
24～30
28～32
～40
39.5
17.7～22.3
25～28
26～32
36～40
55～62
21～24
24～27
28～30
28～35
45～50
二、脱硫率
密闭鼓风炉由于炉型及操作特点，脱硫率不高，一般为40%～50%。当炉料中硫铜比较高，或采用富氧空气熔炼时，脱硫率可提高到50%～55%。
密闭鼓风炉焦率实例见表5。
表5 密闭鼓风炉焦虑实例
项 目
沈 冶
富冶（老厂）
铜陵二冶①
邵武厂②
富冶（新厂）③
A
B
炉料含硫，%
床能率，（t/㎡·d）
焦率，%
20～30
40～50
9～11
25～35
40～45
8～9
26～30
55～60
6.5～7.2
30.93
48
7～8
25～28
64.34
6.5～7.2
25～30
55～60
7～8.5
① 铜陵二冶A为富氧空气工业试验数据；B为1986～1993年生产平均值；
② 富氧空气工业试验数据；
③ 富氧空气生产资料。
四、铜回收率
密闭鼓风炉由于流程简单，中间环节少，铜锍品位较低，炉渣含四氧化三铁较少，渣含铜较低，故铜回收率较高。但如果精矿混捏不好，烟尘率加大，可降低铜回收率。一般直收率可达94%～96.5%。铜总回收率可达98%～98.5%。
理论脱硫率可根据精矿到化学组成用以下经验公式粗略计算（假定精矿中的硫化物主要为Cu2S、mFeS.nFeS2）：
式中：
DS1－一次脱硫率（FeS2分解）；
DS2－二次脱硫率（FeS氧化）；
DST－总脱硫率（炉渣和烟尘中的硫除外），%；
（Fe）－精矿含铁，%；
（S）－精矿含硫，%；
（Cu）－精矿含铜，%；
11.6
17.5
23.1
29.1
29.1
35.0
40.6
46.6
7
21.6
30.7
28.0
1.42
0.912
29.6
10.5
15.6
20.9
26.4
40.1
45.2
50.5
56.3
8
16.3
33.7
32.4
2.07