贵溪冶炼厂卡尔多炉杂铜冶炼的生产实践.pdf

4 6 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 - - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 1 2 贵溪冶炼厂卡尔多炉杂铜冶炼的生产实践 周瑞生 江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，贵溪3 3 5 4 2 4 摘要简要介绍了贵溪冶炼厂卡尔多炉的工艺流程，以及处理低品位杂铜冶炼的生产实践，对卡尔多炉 杂铜冶炼特点进行了分析，并归纳了该工艺的优缺点。 关键词卡尔多炉；低品位杂铜；冶炼；纯氧烧嘴 中图分类号T F 8 1 1文献标识码B文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 2 - - 0 0 4 6 - - 0 3 P r a c t i c eo fS e c o n d a r yC o p p e rS m e l t i n gw i t hK a l d oF u r n a c eo fG u i x iS m e l t e r Z H O UR u i s h e n g G u i x iS m e l t e ro fJ C C ，G u i x i3 3 5 4 2 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h eK a l d op r o c e s sf l o w - s h e e to fG u i x iS m e l t e ra sw e l la sp r o d u c t i o np r a c t i c eo fs m e l t i n gl o w - g r a d ec o p p e rs c r a p sw a sb r i e f l yi n t r o d u c e d ．T h ef e a t u r e so ns e c o n d a r ys m e l t i n go fK a l d op r o c e s sw e r ea n a l y z e da n dt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h i sp r o c e s sw e r es u m m a r i z e d ． K e y w o r d s K a l d oF u r n a c e ；L o w - g r a d ec o p p e rs c r a p s ；S m e l t i n g ；P u r eo x y g e nb u r n e r 卡尔多炉也称氧气顶吹旋转炉，其工艺称做 T B R C 法。最早，由瑞典的B oK a l l i n g 教授与该国 的D o m n a r v e t 钢厂共同开发出用于处理高磷高硫 生铁和废钢的这种转炉，取名为卡尔多炉 K a l d o 。 其后，移植于镍、铜、铅等有色金属冶炼。卡尔多炉 熔炼是间断操作，具有温度容易调节、氧势容易控 制、热效率高等特点，适宜处理含杂质高的复杂原 料。 贵冶铜卡尔多炉规格为操作容积 新炉衬 1 3 m 3 、新炉衬的炉体体积2 9m 3 、炉体直径 炉壳内 3 ．6 2m 、新炉衬的炉体直径2 ．5m 、炉体总高6 ．6 r D _ 、炉口直径 新炉衬 1 ．7 5m 、工作位置 相对水平 方向 2 7 ．5o 、加料位置 相对水平方向 9 0 。 、炉 体旋转速度0 ．5 ～1 5r ／m i n 、炉体倾转角度 正常操 作 2 7 0 。 。2 0 0 9 年5 月1 1 日正式投产。设计处理 C u 品位7 0 ％的杂铜，单炉装入量8 0t 。 1 原料及燃料 贵冶卡尔多炉设计处理倾动炉渣、反射炉渣、废 作者简介周瑞生 1 9 7 4 一 ，男，江西责溪人，助理工程师 电机以及各种品位的杂铜，对原料适用性强，但由于 加料工艺限制，对原料的物理尺寸要求较严，外形需 限制在5 0 0m m 以下。 贵冶倾动炉渣、反射炉渣含铜在3 0 ％～6 0 ％， 其他成分为F e 。0 。、S i O 等氧化物。回收的废电机 中含有2 0 ％的C u ，其余大部分为F e ，在熔炼期F e 置换倾动炉渣 反射炉渣 中的C u ，并将F e s O 。还原 成F e O ，使之与加入的石英熔剂造渣，如果废电机原 料缺少，必须加入对应量的生铁；另一种添加的熔剂 C a O 用于调节渣的黏度。 卡尔多炉排烟管道、布袋收尘器壳体均为 Q 2 3 5 A 型碳素结构钢，内部未作任何防腐处理，如 物料含S 超标，烟气结露将损坏排烟设施。因此，卡 尔多炉要求原料严格控制含S O ．5 ％。 2工艺流程 卡尔多炉为中间大、两头略小的圆筒形，通过倾 转电机带动驱动轮使整个炉体可以完成3 6 0 。 的 翻转，4 台旋转电机通过万向轴带动回转轮驱动炉 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 4 7 体沿中心轴旋转，炉内砌筑铬镁砖。 卡尔多炉只有1 个开口，为保证卡尔多炉高热 效率，与之配套设计了高压纯氧烧嘴，增压泵将柴油 压力提高至2 ．O ～4 ．0M P a ，柴油高速喷进炉内与纯 氧反应后，迅速传递热量，卡尔多炉本体不断在旋 转，传热效率高，同时油枪周围的空气因为高速烟气 产生的紊流加强了对流，进一步提高了热量的传递。 物料通过一台载重1 1t 的翻斗车加入，第一斗 物料加入后，使用油枪加热，待物料软化后 加料过 程必须避免熔融物料的产生，物料带水就将导致爆 炸发生 ；再加入新的物料，重复这个过程，直到所有 物料加入，开始最后的熔化造渣。从加料到最后出 铜，大概需时6h ，各工序的时间分配为加料1 5 0 m i n 、熔炼9 0m i n 出渣3 0m i n 、吹炼6 0r a i n 、出铜3 0 m i n 。 卡尔多炉烟气先经水冷烟道冷却至3 6 0 ～6 0 0 ℃，进入喷雾冷却塔后，降至3 5 0 ℃以下，再进入空 气冷却器，通过控制6 台冷却风机的运行，将烟气温 度进一步降至1 5 0 ℃以下，大部分烟尘在布袋收尘 器中捕集，尾气经排风机送往环保烟囱排放。喷雾 冷却塔、空气冷却器收集的烟尘主要为喷溅物，含铜 2 0 ％～4 0 ％，返回物料堆场内部循环，布袋烟尘主要 为挥发性Z n 、P b 等金属氧化物，打包出售。 卡尔多炉被一个密封的环集烟罩包裹，其环集 烟气由另一套单独的排烟系统处理。工艺流程图见 图1 。 图1 卡尔多炉工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o ws h e e to fK a l d o 3生产实践 贵冶卡尔多炉一年来的生产实践大致可归纳为 3 个周期。 1 磨合期 2 0 0 9 年5 月～6 月 面对全新的工艺和设备，操作、维修人员实践经 验极为匮乏，加上由奥图泰设计安装的D C S 系统 操作环境西门子一P C S 7 自动化程度高、连锁性 强，必然存在一个适应的过程。加料系统、油枪系统 处理故障占用时间较多；前期在瑞典波立登公司冶 炼专家指导下，逐渐掌握了卡尔多炉的操作，但炉温 控制较高 平均达13 0 0o C ，耐火砖寿命短，柴油单 耗高 6 2 ．1 6k g ／t ；熔剂配给不合理，渣含铜波动大 1 ．6 5 ％～1 1 ．2 3 ％ 。第一炉炉龄仅生产9 9 炉，炉 内耐火砖除炉底外全部更换。 2 过渡期 2 0 0 9 年7 月～1 2 月 设备上利用第一次炉修时间，对试生产暴露的 设备问题，根据以往的经验进行了改进，加料系统的 零点限位进行更换；轴编码器固定方式作了改进；水 冷烟道连接方式和液压系统的管路进行了改造等。 万方数据 4 8 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 实践证明，明显降低了相关设备的故障发生率。 工艺上在对工艺不断深入了解的基础上，我们 对工艺原理有了更清晰的认识，运用原理反过来对 前期操作的不足进行了认真总结。从最早单纯地观 察炉口反应进行判断，到以灵活地结合旋转电流、烟 气温度变化为辅判断终点，由于对终点的判断科学， 很好地完成了燃料与装入物料的科学控制，同时我 们发现油枪在炉内位移的合理控制对保证燃油效率 有着关键意义。第二炉炉龄提升至2 7 2 炉，同时，柴 油单耗由6 2 ．1 6k g ／t 降到4 8 ．3 8k g ／t 。通过跟踪 分析铜液、熔炼渣、吹炼干渣的成分变化，科学反馈， 合理修正熔剂配给，使渣含铜趋于稳定并逐步下降。 在此期间，又出现了一些新的问题，因4 个旋转 轮速度存在不同步，造成卡尔多炉旋转轮与摩擦圈 表面局部过热，二者表面出现凹凸槽纹，旋转时炉体 震动被迫低速旋转，影响了工艺控制。于2 0 0 9 年底 更换了全新的摩擦圈与旋转轮。 3 稳定期 2 0 1 0 年1 月至今 生产基本稳定，在对卡尔多炉工艺不断熟练掌 握基础上，加大了低品位原料的处理量，人炉品位从 初期的8 5 ％降到了7 0 ％ 最低探至6 0 ％ 。炉寿稳 定在2 1 0 ～2 3 0 炉，各项经济指标稳中有降。近期卡 尔多炉生产实况见表1 。 表1卡尔多炉生产情况 2 0 0 9 ．5 - - - 2 0 1 0 ．5 T a b l e1P r o d u c t i o ns i t u a t i o no fK a l d of u r n a c e 2 0 0 9 ．5 ～2 0 1 0 ．5 4结论 1 卡尔多炉原料品位从1 5 ％～9 9 ％均可处 理，适应性强，处理一些工业垃圾无需破碎、分解，可 直接人炉。含水物料也可以做到安全加入； 2 通过调节氧／油系数，灵活控制反应速度，渣 含铜可以得到有效控制； 3 结构紧凑，密闭性能好，防止了烟气、灰尘的 对外溢散，尾气含尘≤1 5m g ／m 3 ； 4 间断作业、炉内温差大、烟气流速高，耐火砖 损耗快，炉寿较短。 万方数据