浅谈闪速吹炼炉复杂炉况的控制实践

浅谈闪速吹炼炉复杂炉况的控制实践吴幸阳摘要：本文简要介绍几种闪速吹炼炉在复杂炉况时的生产实践控制，包括出现生料、渣中钙铁比、四氧化三铁异常等成因及其消除相应影响的对策。关键词：闪速吹炼炉、炉况、钙铁比、实践自2007年山东阳谷祥光铜业冶炼厂采用闪速吹炼技术，到2012年铜陵有色金冠铜业再次选择采用闪速吹炼技术以来，闪速吹炼炉以其自身高产能、低能耗的优势迅速成为我国铜行业企业的日益追求的工艺。但随着闪速吹炼炉的投产运行稳定投料量逐渐增加后，闪速吹炼炉炉况也开始暴露出同闪速熔炼炉相同的弊处。例如，出现生料、渣中钙铁比异常、四氧化三铁异常等这些都会导致炉渣变粘造成炉前操作人员放铜困难，影响生产作业率与增加不必要的劳动体力。下面就以上常出现的几种复杂炉况作相应的分析与对策。一、出现生料在实际生产中，受冰铜粉粒度、水分、失重螺旋流态化以及反应效果等因素的影响，造成冰铜喷嘴部分分布风孔堵塞以及水冷底板周围易结焦，导致冰铜下料偏析不能均匀分布在反应塔上部与富氧空气反应，由于反应时间短，冰铜粉多的地方不能完成全部反应，或者被先反应的熔化物包裹隔离氧势落入沉淀池内，形成生料堆。生料会造成渣温异常下降、渣含铜品味下降、在沉淀池中渣铜分离不清导致炉前排铜困难。形成生料的原因很多，包括：①风动溜槽堵塞②反应塔热负荷小③冰铜喷嘴结焦严重④入炉物料水分和粒度不达标⑤分布风流量、压力过低⑥工艺风速过低⑦炉内负压过大⑧物料波动⑨富氧空气流量波动，等等。针对生料的成因来认真找对策，首先从设备本身入手检查冰铜喷嘴结焦情况根据生产经验冰铜喷嘴每隔一到一个半小时应该人工用钢钎将喷嘴底板结焦清除，且分布风隔一小时流量增大两倍吹扫半分钟；必要时降低工艺风速使得高温区上移来消除调风锥处结瘤。其次，从物料平衡看工艺参数是否合适，可从化验出棒渣样、锅炉出口温度异常下降以及残氧测量值异常升高体验预判生料情况，当渣含铜品位异常下降时可前馈增加工艺氧量同时提高反应塔烧嘴天然气量。最后控制好入炉物料水分以及粒度也很关键，按照生产实践，粒度较小的冰铜粉首先反应并融化这样易包裹住较大粒度的冰铜粉，使之表面形成阻隔膜无法与氧反应而形成生料。冰铜粉粒度控制范围：-44μm：60%—65%；-75μm—+44μm：约26%；-150μm—+75μm：约9%；+150μm：约1%。冰铜粉水分控制在＜0.1%二、渣中钙铁比异常炉渣中的CaO/Fe是闪速吹炼过程中严格控制的三大参数之一，目标钙铁比控制在0.3~0.42之间，正常控制0.35左右，而实际钙铁比异常波动则说明系统控制存在问题，应该检查系统设备，及时修正参数，稳定炉况。SiO2+2CaO=Ca2SiO4(1)CaO+SO2+1/2O2=CaSO4(2)由以上（1）、（2）式中可知影响渣中实际钙铁比有如下原因：1、冰铜中SiO2含量。冰铜中SiO2含量严格控制在0.5%以下，据推算，当含SiO2达0.6%，则渣含SiO23.0%。而渣中SiO2超过3.0%时会形成较多的Ca2SiO4,造成粘渣，影响渣的流动性。生产实践中表明，当冰铜粉中SiO2含量＞0.5%时，钙铁比应当控制高些，CaO/Fe：0.40—0.42。2、CaO投料量。由（2）式可知，当CaO投量过多即CaO/Fe＞0.45时会形成熟石膏（CaSO4），在沉淀池表面结壳，检尺杆不易放入，对熔池管理不利。但是当CaO/Fe＜0.3，Fe3O4与渣分离沉降，放铜时易在粗铜溜槽粘结。另外生石灰失重螺旋波动大也是造成渣中钙铁比波动的重要因素。三、渣中四氧化三铁异常波动闪速吹炼是在富氧条件下进行的冶炼，必然会产生大量的Fe3O4，而闪速吹炼采用的铁酸钙渣型，这一渣型溶解Fe3O4的能力较强，且渣中有相当多的Cu2O存在，更好的充当了Fe3O4的溶剂。生产实践中，渣中稳定的Fe3O4含量是减缓炉衬被腐蚀的主要途径，也是闪速吹炼炉操作的重点。金冠铜业吹炼炉渣中Fe3O4含量控制在30%—40%，35%为宜。当然Fe3O4的控制是建立在合理的CaO/Fe的基础上而言的，Fe3O4的含量由渣中SiO2、CaO/Fe共同决定的。由此可看出渣中SiO2含量与CaO/Fe是影响Fe3O4的主要因素。由造渣反应方程式：Fe3O4+O2+CaO=3CaFe2O4(1)SiO2+2CaO=Ca2SiO4(2)可知：在同样的CaO/Fe下，SiO2增加会导致与Fe3O4反应的CaO减少、Fe3O4增加。为了维持稳定的渣中Fe3O4含量，则需要通过调节CaO/Fe来控制。二氧化硅熔点高且稳定的SiO2量可以减少由铁酸钙渣型对炉衬的腐蚀，保护炉壁耐火砖。但是渣中SiO2过多的存在，会造成Ca2SiO4析出，黏度增加，给排渣造成困难，这时通过调节CaO的量来消除。四、结束语精心维护闪速吹炼炉的炉况对稳定生产、提高作业率与产量都有着积极作用。参考文献：（1）彭容秋.铜冶金【M】.长沙：中南大学出版社，2004:169-198.（2）许并社，李明照.铜冶炼工艺【M】.北京：化学工业出版社，2007:123-144.（3）周俊.闪速吹炼技术评述【J】.有色金属工程，2011，1（3）：30-36.（4）周俊，孙来胜，孟凡伟，臧珂珂.铜陵新建闪速熔炼和闪速吹炼项目概述【J】.有色金属（冶炼部分），2013（2）5-9.（5）昂正同.闪速炼铜过程中四氧化三铁的生成与控制【J】.矿冶，2002（12）69-72.（6）黄文华.闪速吹炼炉耐火材料内衬的设计与探讨【J】.第五届闪速熔炼技术研讨会论文，22-25.