智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进.pdf

中国首届熔池熔炼技术及装备专题研讨会 17 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进 中国恩菲工程技术有限公司黄其兴 摘要 本文介绍了特尼恩特炉炼铜的工艺和特点 重点论述了该工艺实现了完全自热熔炼的道路 如何 进行干 湿精矿两种并存的加料方式 风口加压鼓风取消捅风眼机 可拆卸的风口板块以及热补炉衬 并且评 论了该工艺提高生产能力的可能 渣贫化的问题和吹炼连续化的问题 关键词 特尼恩特炉熔池熔炼自然熔炼侧吹风口高压鼓风捅风眼机可拆卸风口 热补炉衬渣 贫化连续吹炼 1 概述 当代铜精矿造锍熔炼 有富氧闪速熔炼和富氧熔池熔炼两大类 其共同的要求就是强化 单 台炉子生产能力大 节能 依据精矿反应热自热熔炼或半自热熔炼 和环保 精矿中的硫9 5 以上生产硫酸 9 8 以上固化 排放的烟气含S O 9 6 0 m g m 3 以下 还要尽可能地减少建设投资 降低生产成本 达到较高的资金回报率 特尼恩特炉满足了上述要求 其突出的优点是完全自 热 节能 投资较低 智利特尼恩特炉是富氧熔池熔炼的一种 它是上个世纪7 0 年代由智利国家铜公司 C o d e l c o 开发的 经过不断改进 逐步推广 现在全世界已有9 个冶炼厂 1 1 台炉子在生 产 年处理精矿量达到4 0 6 万吨 其中智利有5 个冶炼厂 7 台炉子在生产 赞比亚I 台 秘 鲁I 台 墨西哥l 台 泰国1 台 这台是最新投产的 特尼恩特炉是一种大型卧式回转圆筒形炉子 外壳为厚钢板制成 内衬铬镁砖 炉体可沿 水平中心线回转 正常生产时 炉内装有熔融冰铜和炉渣 炉子分熔炼区和沉淀区 熔炼区沿 炉身一侧设一排浸没式侧吹风口 连续向冰铜层吹入富氧空气 以使炉内熔体处于激烈搅动中 精矿的加入同时有两种加入方式 一部分是在炉子熔炼区的端部用G a r r 枪通过空气连续吹入炉 内搅动的熔池表面 这部分加入的是湿精矿 熔剂和返料的混合物 另一部分精矿是经过沸腾 干燥后含水0 2 的深度干燥精矿 从风口用空气连续喷射加入熔池内 固体物料 反应气体和 液态产物在激烈搅动的熔池内形成快速地三相反应 产出含C u7 2 7 5 的白冰铜和含C u4 一 1 0 9 6 F e 0 41 6 1 8 9 6 S i O F e 比0 6 5 的熔渣 冰铜和熔渣在沉淀区沉淀分离后 冰铜送P S 转炉吹炼粗铜 炉渣送回转式炉渣贫化炉还原沉淀后获得含C u0 8 左右的弃渣 熔炼烟气含 S O 2 5 一3 5 经炉口逸出冷却 收尘后送硫酸厂制酸 1 8 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进一黄其兴 当炉子计划或突然停风停电时 炉子可自动转动 将风口转出熔池面 炉子的控制 包括加料量 产物的成分 送风量 温度等通过计算机D C S 系统控制 用 X 荧光分析仪分析冰铜和渣成分 3 0 分钟出结果 温度测量用红外线双比色风口高温计 控 制温度波动2 0 C 图l 为现行工艺流程图 图2 为特尼恩特炉子示意图 下面就其工艺特点 加以论述 湿精矿 氧气厂 图1 现行工艺流程图 湿科 复原剂 硅杀 G a r rl 枪p 醑斗 茗 E 螬 l 自冰铜 一 捧气 l 醚渊 注入风口 含水O 2 干燥精矿 熔洽 毪 图2 特尼恩特炉示意图 2 实现完全的自热熔炼 特尼恩特炉最主要的特点是实现完全的自热熔炼 可以不加任何燃料 实现自热熔炼 的条件 1 炉体不用水套冷却 从而减少了炉子的热损失 在炉壳和炉衬之间有一层隔热层 一 个炉子的热损失量为3 5 0 4 0 0 万k c a l h 比别的炉型损失小 2 生产含C u7 2 7 5 的白冰铜 提高熔炼过程的氧化率 提高熔炼过程精矿反应热 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进一黄其兴 1 9 3 采取适度的鼓风富氧浓度 国际上实现自热熔炼的炉子如I N C O 的闪速熔炼 俄罗斯 的自热熔炼都是采用纯氧鼓风或高浓度富氧鼓风 而特尼恩特炉采取3 0 3 5 的富氧空气 就 能达到自热 因为还有其他减少热损失的措施 4 采取湿精矿和干精矿同时加料 并且靠调整干精矿和湿精矿的比例来调整热平衡 湿 精矿消耗热量大 干精矿消耗热量小 3 两种加料方式 特尼思特炉过去一直是采用湿精矿加料 但是加料的方式和相同炉型的诺兰达炉加料方式 不同 诺兰达炉是抛料机往搅动的熔池面上加料 而特尼恩特炉是在炉子加料端的上部用G a r r 枪通过空气喷射往搅动的熔池面上加料 加料口密封比较好 见图2 的加料部位 最近智利国家铜公司为了实现完全自热熔炼 减少热的消耗 将一部分精矿经过沸腾干燥 后 将含水0 2 的干精矿经风口用空气喷射到熔池中 两种加料方式并存 并根据热平衡调整 两种加料量的比例 图3 为精矿干燥和喷射的系统图 干精矿从风口喷入熔池 不但减少了热的损失 根据特尼恩特的生产实际 还减少了烟尘 率 现特尼恩特炉的烟尘率降到l 诺兰达公司在新设计的智利A l t o n o r t e 冶炼厂采取了大型诺兰达炉 也吸取了特尼恩特炉 的经验 采用了G a r r 枪和风口喷射两种并存的加料方式 图3 精矿沸腾干燥及空气喷射从风口喷入熔池的系统图 4 高压鼓风的风口 取消捅风眼机 以前特尼恩特炉的风口送风压力都在l k g c m 2 左右 风口直径5 6 c m 每个风口送风量 1 2 0 0 m m 2 h 在这种风压下 风口进入熔池的末端 慢慢粘结 需要不断地用捅风眼机清洁 2 0 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进一黄其兴 粘结物 才能使富氧空气顺利地进入熔体中 智利铜冶炼厂 正在试用一种高压鼓风的风 口 它是一种双层套管 内环通富氧空气 外环通氮气 在往熔体送风过程中 风口末端 不产生粘结 因而不需要进行捅风眼作业 这种风口风压大 风速高 可以提高单位截面 积的送风量 由于有外环风管用氮气保护 在风口末端生成 蘑菇头 能保护风口区的耐 火材料 笔者认为它和底吹熔炼炉的底吹风口相似 但口径大 加拿大的鹰桥公司P S 转 炉 也采用了这种风口 值得我国铜冶炼生产单位和科研单位跟踪开发 另外贵溪冶炼厂 余齐汉 姜桂平同志发表了他们在泰国铜冶炼厂开炉时了解到的该厂虹吸式转炉也采用了 这种风口 泰国这种风口内环直径中2 4 3 m m 6 0 0 8 0 0 k P a 氮气压力为了8 0 0 1 0 0 0 k P a 氮气3 6 0 0 m m 2 h 可以参考 5 可拆卸的风口和热补炉衬 内外环之间的空隙2 3 5 m m 富氧鼓风压力为 2 8 个风口总鼓风量2 7 0 0 0 3 0 0 0 0 m m 2 h 其中 智利的铜厂不论是特尼恩特炉还是转炉 都在炉子风口区的侧墙改成可拆卸的板块 因为 风口区是炉衬最容易损坏的地段 改成几块可拆除的板块后 当风口区炉墙损坏时 可将这个 板块连风口和耐火材料一起拆下 换上新的板块 这样可以在炉子还没冷下来的时候进行热补 热补的时间只要几天 缩短了检修时间 使年作业率达到9 3 炉寿命延长到二年 可拆卸的 风口板块见图4 可拆卸 的风口 图4 可拆卸风口板块 最近在智利A l t o n o r t e 冶炼厂新建的诺兰达炉也采用了这种风口 6 关于炉子规格和生产能力问题 目前特尼恩特炉最大的炉子规格为m4 5 m X2 1 m 设4 7 个风口 鼓风富氧浓度最大3 5 年最大处理精矿量6 0 万t 笔者认为炉子的规格 风口数 富氧浓度 处理量还可以加大 因为诺兰达公司 现已并到X s t r a t a 公司 在智利的A l t o n o r t e 冶炼厂新建的一台大型诺 兰达炉 这台炉子也利用了特尼恩特炉的一些技术特点 实际上两种炉型已经没有太大的区别 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进一黄其兴 2 1 这台炉子规格已加大到由5 3 m X 2 6 4 m 风口数加到6 6 个 还留有1 1 个风口的发展余地 鼓风富氧浓度最高5 0 年处理精矿量从7 5 万t 提高到i 0 0 万t 因此笔者认为特尼恩特炉的规格和生产能力是可以加大的 7 关于渣贫化处理 特尼恩特炉生产含C u7 2 7 5 的白冰铜 白冰铜吹炼几乎不产吹炼渣 全部炉渣在熔炼 炉产出 因此渣含C u 高 达到4 1 0 其中2 3 为冰铜悬浮物 I 3 为C u g 特尼恩特炉大 部分采用回转式贫化炉回收铜 这种炉子有4 个侧吹风口吹入粉煤和空气混合物 类似于烟化 炉风口 粉煤燃烧成C 0 c 0 还原F e 0 和C u 0 然后沉淀分离冰铜和炉渣 贫化渣含C u0 8 废弃 这种渣贫化工艺设备比较简单 投资和成本比较低 但渣含C u 偏高 按中国经验 浮选 法处理渣 尾渣含C u 可以降到0 4 以下 还可以回收F e 0 t 比较经济 也可以先用一台小型 电热沉淀炉 沉淀一部分冰铜后 再用浮选后回收铜 笔者在中国的条件下作过比较 在铜价比较高的情况下 含C u0 8 的炉渣 再浮选回收 铜 也是经济的 8 吹炼连续化问题 和世界总的技术发展趋势一致 特尼恩特炉也在寻求连续吹炼的道路 有三个尝试的 方案 方案一是熔炼炉产出的冰铜 连续用流槽流到回转式连续吹炼炉 见图5 方案二是熔炼炉产出冰铜经水碎干燥后 用风口喷进回转式连续吹炼炉吹炼 见图6 方案三是用一台特尼恩特炉直接从精矿连续炼成粗铜 即将熔炼炉和吹炼炉合成一个炉子 见图7 这三个方案各有优点 也各有问题 有待进一步开发 妞 丢弃摇渣 o 8 C o 连续 贫化炉 图5 连续吹炼方案一 2 2 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进 黄其兴 弃渣 图6 连续吹炼方案二 图7 连续吹炼方案三 氧气车间 粗铜 智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进 作者 黄其兴 作者单位 中国恩菲工程技术有限公司 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 郭立 刘大银 李庆新 闵守祥 诺兰达炉铜冶炼系统对SO2排放的影响及措施 期刊论文 环境科学与技术 2002 25 z1 2 简洪生 刘朝辉 朱燃 舒旭波 大冶诺兰达熔炼工艺技术进步与展望 会议论文 2007 3 简洪生 刘朝辉 朱燃 舒旭波 JIAN Hong sheng LIU Chao hui ZHU Ran SHU Xu bo 大冶诺兰达熔炼工艺的技术 进步 期刊论文 中国有色冶金2009 1 4 赵震宇 顶吹浸没铜熔炼技术述评 期刊论文 有色矿冶2004 20 5 5 金开生 张振健 王忠 张国栋 铜精矿与金精矿混合熔炼对诺兰达工艺条件影响的研究 期刊论文 矿冶 2004 13 2 6 金永丽 赵增武 李保卫 雷洪 Jin Yongli Zhao Zengwu Li Baowei Lei Hong 氧气顶吹转炉