DOC《冰铜闪速吹炼工艺控制的理论与实践》

冰铜闪速吹炼工艺控制的理论与实践 周俊 (铜陵有色集团控股有限公司,安徽铜陵 244000) 摘要:通过化学反应分析了冰铜闪速吹炼中金属铜、炉渣、烟尘、炉结的形成机理及工艺条件;

结合铜陵有色金冠铜业的生产实践,分析了闪速吹炼操作中工艺控制的要点和方法,并从理论上分析了闪速吹炼生产操作中的工艺问题产生的原因,对优化闪速吹炼的工艺控制及研究方向提出了建议.

关键词:铜;

闪速吹炼;

工艺控制;

冰铜吹炼;

闪速熔炼 中图分类号:TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2017)10-0000-00 Theory and Practice of Process Control in Matte Flash Converting ZHOU Jun (Tongling Non-ferrous Metals Group Holdings Co., Ltd., Tongling 244000, Anhui, China) Abstract:Through assumption of chemical reactions occuring in matte Flash Converting, generation mechanism of metal copper, slag, dust and accretion and process conditions were discussed. Based on operational practice in Jinguan Copper, key points and methods for process control in Flash Converting operation are deduced. Causes for process trouble occuring in Flash Converting operation are theoretically analyzed. Optimization of Flash Converting process control and future studies are proposed. Keywords:copper;

Flash Converting, process control, matte converting, Flash Smelting 闪速吹炼工艺由美国肯尼科特公司和芬兰奥托昆普公司在20世纪80年代联合开发,又称 固体冰铜氧气吹炼 (SMOC)工艺[1],1995年7月在美国肯尼科特犹他冶炼厂首次投入工业生产.2007年9月中国第一台闪速吹炼炉在山东阳谷祥光铜业投产,后又相继在安徽铜陵、广西防城港、河南三门峡建设投产了3座闪速吹炼炉. 闪速吹炼与闪速熔炼炉体结构和冶炼过程相似,但其原料是干燥冰铜粉,而不是铜精矿,产出的是金属铜而不是冰铜,其工艺特点概括如下: 1)冰铜中的Fe和S全部氧化,氧化程度需要严格控制;

2)熔炼产物的性质特殊,均需要特殊的处置措施:粗铜熔体导热性好,不能直接接触铜水套;

铁酸钙炉渣黏度小,对Mg-Cr质耐火砖的腐蚀性强;

烟气SO2浓度高,SO3发生率高;

3)冰铜组成简单,因而炉渣可以是钙系,也可以是硅系,但渣含铜均较高,流动性均较好,对Fe3O4的溶解度大,在炉壁和炉底均不宜形成炉结;

4)炉体结构设计特殊,炉体的稳定性和安全控制的难度大. 犹他冶炼厂闪速吹炼炉在投产后的几年里出现了一些工艺控制和炉体结构设计的问题,发生了两次跑铜事故[2],经过不断摸索和改进,直到2001年后才逐步稳定.我国闪速吹炼冶炼厂在生产操作中快速地积累经验,在短时间内均实现了稳定运行. 但是,由于闪速吹炼是新工艺,应用的冶炼厂少,其理论研究不及闪速熔炼那样深入和广泛,其操作控制经验不及闪速熔炼成熟,因此目前在操作和炉体结构设计等方面尚待进一步的优化.本文结合铜陵有色金冠铜业闪速吹炼的运行实践,探讨操作中出现问题的原因及改善工艺操作控制的措施,从理论上分析闪速吹炼工艺控制优化的可能性.

1 闪速吹炼的化学反应特点 1.1 反应塔中的反应 加入闪速吹炼炉反应塔的固体物料包括干燥冰铜粉、作为熔剂的熟石灰粉、闪速吹炼烟尘等,送风氧浓达到80%以上.根据奥托昆普的研究[3],反应塔内的反应中只有很小比例(不到10%)的金属铜生成,部分冰铜粒子过氧化,部分冰铜粒子欠氧化,一起落入沉淀池,金属铜主要是在沉淀池中生成的.反应塔中发生的主要化学反应包括: 收稿日期:2017-04-28 作者简介:周俊(1966-),男,安徽安庆人,博士,教授级高工. 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2 ⑴ Cu2S+O2=2Cu+SO2 ⑵ 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2 ⑶ Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2 ⑷ 2CuSO4=Cu2O+2SO2+3/2O2 ⑸ CaO+SO2+1/2O2=CaSO4 ⑹ 3CaO+2Fe3O4+1/2O2=3CaFe2O4 ⑺ 闪速吹炼要将铜锍中的Fe和S全部氧化,产生金属铜,必须严格控制氧/料比,使Fe和S全部氧化而又不使过量的铜以Cu2O进入炉渣.冰铜粉与富氧空气一起喷入反应塔高温空间后,在悬浮状态下完成氧化反应(1)~(3),但由于冰铜粒子间反应性的差别,反应程度是不均匀的,部分粒子过氧化形成Fe3O