广西金川公司铜“双闪”冶炼技术及试生产实践.pdf

2 0 1 5 年第9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 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 5 ．0 9 ．0 0 1 广西金川公司铜“双闪’’冶炼技术及试生产实践 万爱东，郭万书，张更生，张建平 广西金川有色金属有限公司，广西防城港5 3 8 0 0 2 摘要简要介绍广西金』I I 有色金属有限公司铜“双闪”工艺流程及其特点、生产辅助系统配置情况、投产 以后熔炼闪速炉和吹炼闪速炉生产负荷情况、生产作业参数以及各入炉物料和产物指标情况，介绍试生 产期间出现的主要问题及解决措施。 关键词铜；“双闪”工艺；技术特点；生产实践 中图分类号T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 9 0 0 0 1 0 5 “D o u b l e F l a s h ’’C o p p e rS m e l t i n gT e c h n o l o g ya n dP i l o t P r o d u c t i o nP r a c t i c ei nG u a n g x iJ i n c h u a nG r o u pL i m i t e d W A NA i d o n g ，G U OW a n s h u ，Z H A N GG e n g s h e n g ，Z H A N GJ i a n p i n g G u a n g x iJ i n e h u a nN o n f e r r o u sM e t a l sC o ．，L t d ，F a n g c h e n g g a n g5 3 8 0 0 2 ，G u a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t “D o u b l e F l a s h ”c o p p e rs m e l t i n gp r o c e s sa n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，c o n f i g u r a t i o no fa u x i l i a r y s y s t e m ，p r o d u c t i o no fF F Sa n dF F C ，p r o d u c t i o no p e r a t i o np a r a m e t e r s ，a n di n d e x e so fr a wm a t e r i a l sa n d p r o d u c t si nG u a n g x iJi n c h u a nG r o u pL i m i t e dw e r ei n t r o d u c e d ．M a i np r o b l e m sa n da d d r e s s i n gm e a s u r e s d u r i n gp i l o tp r o d u c t i o nw e r ep r e s e n t e d ． K e yw o r d s c o p p e r ；“d o u b l e f l a s h ”s m e l t i n gp r o c e s s ；t e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ；p l a n tp r a c t i c e 1 项目概况 1 ．1 项目建设及投产概况 由金川集团股份有限公司独立投资的广西金 川有色金属有限公司 以下简称广西金川公司 4 0 万t ／a 矿产铜项目于2 0 1 2 年2 月1 8 日开工建设， 2 0 1 3 年1 1 月3 0 日正式投产。2 0 1 4 年1 月7 日产 出合格阳极板，1 月2 7 日产出阴极铜，标志项目流 程全面打通。至2 0 1 4 年年底熔炼炉混合精矿投 料量稳定达到2 6 0t ／h ，吹炼炉投料量达到8 6t ／h ， 单月产铜阳极板达到3 万t ，基本达到了设计生产 能力。该项目主要包括4 0 万t ／a 铜冶炼、4 0 万t ／a 铜电解、1 6 0 万t ／a 硫酸、1 2 0 万t ／a 渣选矿及园区 配套工程，产品为年产3 8 万t 高纯阴极铜、2 万t 收稿日期2 0 1 5 - 0 4 0 9 作者简介万爱东 1 9 6 9 一 ，男，甘肃天水人，高级工程师，总经理 标准阴极铜，副产品为1 6 0 万t ／a 工业硫酸及阳极 泥等。 1 ．2 项目主要生产工艺概况 1 ．2 ．1 铜冶炼工艺介绍 铜冶炼采用先进的“闪速熔炼 闪速吹炼 回 转式阳极炉精炼”工艺，主要建设有熔炼、吹炼、精 炼、烟气余热回收和排烟收尘系统。设计铜精矿处 理量为1 6 4 万t ／a ，产铜阳极板4 7 万t ／a 。 广西金川公司“双闪”工艺是国内第3 套“双闪” 冶炼装置，闪速熔炼技术采用富氧强化熔炼，是目前 铜冶炼工艺中技术成熟、环保好、装备先进、单一设 备产量大的一种先进的铜冶炼技术[ 13 ；闪速吹炼生 产效率高，单台设备生产能力大，生产设备密闭性 好，环境保护好，自动化水平高[ 2 。 万方数据 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第9 期 1 ．2 ．2 配套生产系统工艺介绍 1 铜电解工艺 铜电解采用不锈钢永久阴极电解工艺[ 3 3 ；电解 槽采用乙烯基树脂整体电解槽取代了传统的钢筋混 凝土电解槽；溶液净化采用真空蒸发器组生产硫酸 铜、诱导法脱除砷锑铋、电热蒸发器法除镍工艺[ 4 ] 。 2 铜渣选矿工艺 铜渣选矿采用一段粗碎，半自磨加球磨两段闭 路分级破碎，浮选采用二粗、二扫、二精 采用浮选 柱 ，中矿再磨 立磨 再选 浮选柱 工艺。 3 制酸工艺 烟气净化采用两级湍冲高效洗涤、除氟工艺；转 化采用高浓度S O 转化技术 预转化 常规五段转 化 ，同时副产高压蒸汽；干吸采用低位热回收技术 H R S 嘲；制酸尾气采用“离子液”吸收解析技术。 2广西金川公司“双闪“ 工艺特点 2 ．1 “双闪”工艺流程 广西金川公司“双闪”工艺流程图如图1 所示。 - 烟尘铜锍粉石灰粉 l 丁r I 蒸汽干燥I 闪速炉吹炼I 0 ‘0 ’ - 烟尘 混合干精矿石英粉 吹炼烟气I t t 铜丝 壅i 童 r 一] _ _ 一 余热锅炉I I 阳极嘉撇I 精炼L 鳖≠空J 闪速炉熔炼 l 电收尘l 精炼渣也水幽埋L ，直 水碎吹炼渣 J r }I 画垄壅壁II 堡矩煎I 熔炼烟气矗L 益熔炼渣 Ⅱ愿 J 余热锅炉l I 水I I 水碎l I 缓冷 厂。． 毒 帮 上 J r l ‘ 5 ” “1 倾动炉熔炼 电收尘 睛锍磨粉干燥缓冷渣 LJ 湎 jl 1 l 盟芦 阳极铜 烟气 矗蕊I 气纛l 啊稠啊栅 J0 图1 工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o wd i a g r a m 2 ．2 闪速熔炼工艺 闪速熔炼配置了1 台反应塔规格为0 7 ．0m 8 ．0m 的闪速炉，1 个精矿中央喷嘴。炉顶配置2 个混合干精矿仓、1 个石英粉仓、1 个烟灰仓。每个 混合干精矿仓、石英粉仓和烟灰仓下各配置1 台失 重秤。加料采用1 套风动溜槽。 熔炼闪速炉配置4 个冰铜口及4 条冰铜溜槽、4 个渣口及4 条渣溜槽。主要设计技术参数精矿喷 嘴1 个、精矿喷嘴能力2 9 0t ／h 、反应塔直径7m 、反 应塔高度8m 、炉体总重37 8 0t 。 2 ．3 闪速吹炼工艺 闪速吹炼配置了一台反应塔规格为0 5 ．0m 7 ．0m 的闪速炉，1 个铜锍中央喷嘴。炉顶配置1 个铜锍仓、1 个石英粉仓、1 个石灰粉仓、1 个烟灰 仓。铜锍仓、石灰粉仓、石英粉仓和烟灰仓下各配置 1 台失重秤。加料采用一套风动溜槽。 吹炼闪速炉配置9 个粗铜口及4 条粗铜溜槽、2 个渣V I 及2 条渣溜槽。主要设计技术参数精矿喷 嘴1 个、铜锍喷嘴能力1 0 0t ／h 、反应塔直径5m 、反 应塔高度7m 、炉体总重36 8 1t 。 2 ．4 阳极精炼工艺 粗铜的火法精炼配置了2 台6 6 0t 回转阳极 炉、1 套双圆盘阳极板浇铸系统。阳极炉采用透气 砖技术和稀氧燃烧技术。铜放出V 1 首次采用滑板放 万方数据 2 0 1 5 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 3 ‘ 出口系统。 2 ．5 冶炼辅助系统 2 ．5 ．1 上料及干燥系统 铜精矿仓为拱形网架结构仓，配置2 台堆料机、 4 台取料机。铜精矿、渣精矿通过堆取料作业，经2 套皮带运输机送到配料站。吹炉渣经皮带运输机也 进到配料站。经配料后的混合精矿，通过蒸汽干燥 机进行干燥。精矿干燥系统，配置2 台国产蒸汽干 燥机。混合精矿干燥至水分小于0 ．3 ％，通过气力 输送到熔炼闪速炉炉顶干精矿仓。 2 ．5 ．2 铜锍磨碎系统 铜锍仓为直径6 0m 的半球形网架结构仓，储 矿能力为2 ．6 万t 。铜锍仓配置1 台堆取料一体的 堆取料机。水碎铜锍通过堆取料作业，经1 套皮带 运输机送到铜锍立式磨进行磨矿。铜锍磨碎配置1 台立式磨，磨矿粒度一0 ．0 7 4m m 大于等于8 0 ％。 铜锍粉经气力输送送到吹炼闪速炉炉顶铜锍仓。 2 ．5 ．3 燃油系统 油库配置3 个重油罐、1 个柴油罐及其卸油、供 油系统，满足整个园区的燃油要求。卸油系统配置 2 台双螺杆泵，用于重油和柴油的罐车卸油。供油 系统配置4 台重油三螺杆泵和2 台柴油三螺杆泵， 用于熔炼炉和吹炼炉的供油。 2 ．5 ．4 供风系统 风机房配置3 台熔炼鼓风机 2 开1 备 ，为熔 炼闪速炉工艺供风；配置2 台吹炼鼓风机 1 开1 备 ，为吹炼闪速炉工艺供风；配置4 台离心式空压 机，为园区物料气力输送及杂用风供风。 2 ．5 ．5 供氧系统 熔炼闪速炉、吹炼闪速炉、阳极炉及倾动炉用氧 来自于氧气站。氧气站由合资公司合建的2 套制氧 系统，满足园区用氧。 2 ．5 ．6 熔剂及返料破碎系统 熔炼闪速炉用的石英粉、块烟灰等冷料的磨碎 通过熔剂及返料破碎系统磨碎后，经气力输送到熔 炼炉炉顶石英仓和烟灰仓。熔剂及返料破碎系统配 置1 套石英立式磨、1 套烟灰立式磨。 2 ．5 ．7 循环水系统 熔炼炉、吹炼炉、阳极炉、倾动炉及其他设备冷 却的循环水设置循环水泵房。配置炉体冷却水泵6 台、热水泵3 台；配置设备冷却水泵3 台、热水泵2 台；柴油应急冷水泵4 台、热水泵2 台。 2 ．5 ．8 水碎系统 熔炼闪速炉产出冰铜采用传统水碎工艺，配置 4 台水碎铜锍斗式提升机，冲渣泵房配置3 台热水 渣浆泵，3 台冷水渣浆泵。 吹炼闪速炉产出的炉渣采用传统水碎工艺，配 置2 台水碎渣斗式提升机，冲渣泵房配置2 台热水 渣浆泵，2 台冷水渣浆泵。 2 ．5 ．9 排烟收尘系统 熔炼炉排烟收尘系统配置1 台双室五电场电收 尘器，2 台高温排烟机。吹炼炉排烟收尘系统配置1 台双室五电场电收尘器，2 台高温排烟机。 2 ．5 ．1 0 环集脱硫系统 熔炼、吹炼系统环保烟气配置2 台环保风机，阳 极炉、倾动炉各配置2 台排烟机。环集系统包括1 套高效洗涤塔和1 套“离子液”脱硫系统及1 台脱硫 风机。熔炼、吹炼系统排放口烟气，及阳极炉、倾动 炉烟气，通过该环集脱硫系统进行脱硫，经脱硫达标 后的烟气经2 1 0m 高烟囱排空。 2 ．5 ．1 1 余热回收系统 熔炼炉、吹炼炉各配置1 台余热锅炉，用于回收 烟气余热。 2 ．5 ．1 2 残极处理系统 为处理电解残极、阳极板浇铸废板及其他冷料， 配套建设了1 台倾动炉及圆盘浇铸系统。 3 试生产情况 3 ．1 熔炼闪速炉生产情况 熔炼闪速炉于2 0 1 3 年1 1 月3 0 日投料试生产， 试生产期1 年。投料量从最初的6 0t ／h 至今已稳 定达到2 6 0t ／h 混合干精矿 。 典型铜精矿成分 ％ N i0 ．0 0 5 、C u2 6 ．7 9 、F e 2 6 ．3 6 、S3 0 ．2 8 、C a O1 ．1 9 、M g O0 ．2 7 1 、S i 0 24 ．3 9 。 熔炼主要作业参数精矿量1 5 0 ～2 6 0t ／h 、氧单 耗1 4 0 ～1 6 0m 3 ／h 、中央油8 0 0 ～4 0 0k g ／h 、辅助油 4 0 0 ～0k g ／h 、熔剂量1 2 ．0 ～2 2 ．0t ／h 、烟灰量1 3 ～ 2 3t ／h 、富氧浓度7 2 ％～8 0 ％。 典型冰铜成分 ％ N i0 ．0 1 3 、C u6 9 ．0 0 、F e 9 ．1 3 、S2 0 ．4 7 ；典型熔炼渣成分 ％ C u1 ．5 、F e 4 1 ．5 5 、S0 ．2 6 、S i 0 23 1 ．8 2 。 参数控制范围铜锍温度12 5 0 ～12 8 0 ℃，铜 锍品位6 7 ％～7 0 ％；渣铁硅比1 ．3 ～1 ．4 ，渣温12 8 0 ～13 3 0 ℃；渣面≤11 0 0m m ；铜面≤7 5 0m m 。 3 ．2 吹炼闪速炉生产情况 吹炼闪速炉于2 0 1 4 年1 月2 日投料试生产， 投料量从最初的4 0t ／h 至今已达到设计能力的8 6 t ／h 。 万方数据 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第9 期 典型水碎铜锍成分 ％ N i0 ．0 2 、C u6 9 ．0 0 、F e 9 ．0 9 、S2 1 ．6 0 、S i 0 20 ．1 3 。 吹炼主要作业参数铜锍量5 0 ～8 6t ／h 、氧单耗 1 6 0 ～1 7 0r f l 3 ／h 、中央油4 5 0 ～3 5 0k g ／h 、辅助油 15 0 0 6 0 0k g ／h 、石灰量1 ．5 ～3 ．0t ／h 、烟灰量5 ～ 1 1t ／h 、富氧浓度8 0 ％～8 3 V o 。 典型粗铜成分 ％ N i0 ．0 1 、C u9 8 ．7 2 、F e 0 ．0 4 、S0 ．0 6 、S i 0 21 ．0 5 ；典型吹炼渣成分 ％ N i 0 ．1 9 、C u2 1 ．6 7 、F e3 9 ．6 8 、S0 ．1 8 、C a O1 5 ．2 2 、S i 0 2 0 ．6 5 。 参数控制范围粗铜温度12 3 0 ～12 5 0 ℃，铜 面6 0 0 ～7 5 0I T l l T I ，粗铜品位9 8 ．5 ％～9 9 ．5 ％；渣温 12 6 0 ～12 8 0 ℃；渣面9 5 0 ～12 0 0I T l l T I ，炉渣 C a O ／F e 0 ．3 3 ～o ．3 6 ，炉渣含铜2 0 ％～2 3 ％。 3 ．3 试生产期间的主要问题及处理措施 3 ．3 ．1 熔炼闪速炉问题及处理措施 1 放铜溜槽黏结及寿命低 放铜溜槽黏结物多，原设计放铜溜槽使用成品 碳化硅溜槽，清溜槽易碎，使用寿命低。采取的处理 措施控制合理冰铜品位及温度，减少溜槽黏结；同 时，开展溜槽保护措施，延长使用寿命。 2 炉况控制 熔炼炉炉况控制问题主要表现在上升烟道喉口 部结瘤和烟气三氧化硫的控制。采取的主要措施 是维护良好炉况，控制烟气残氧含量，喉口部增点 油枪等。上升烟道喉口部结瘤至今利用检修时机实 施了2 次爆破处理。在控制烟气三氧化硫产生方 面，主要采取加强系统密封减少漏风、在保证烟灰硫 化要求的前提下，控制盐化氧和盐化风的加入量。 3 ．3 ．2 吹炼闪速炉问题及处理措施 1 粗铜溜槽、渣溜槽黏结 吹炼粗铜和渣溜槽也存在黏结严重、溜槽寿命 低的问题。采取的主要措施是通过提高作业率、控 制合理铜温、渣温，加强放出口操作管理、排放粗铜、 炉渣前烘烤溜槽、及时清理黏结物等。后将渣溜槽 由原设计的成品碳化硅溜槽改为铸铜溜槽，取得了 满意效果。 2 炉况控制 吹炼炉在上升烟道喉口部结瘤、烟气三氧化硫 控制等方面出现了与熔炼炉类似的问题。采取的主 要措施是控制合理渣含铜、钙铁比，维护良好炉况， 尽可能连续生产、适当提高负荷，控制烟气残氧量、 喉口部增点油枪等，利用检修时机对喉口部结瘤也 进行了爆破处理。 3 ．3 ．3 锅炉及排烟收尘问题及处理措施 1 锅炉 熔炼炉和吹炼炉在前期生产负荷较低的情况 下，导致电收尘器进口烟气温度偏低。另外，原设计 锅炉烟灰负压吸送系统吸灰效果差，造成落地烟灰 多，现场环境差。 对于收尘电场烟气温度低的问题，采取拆除吹 炼炉余热锅炉后三组管屏措施，解决了烟气结露的 问题。为减少落地烟灰，将锅炉灰斗烟灰进行吹送， 减少了烟灰落地现象；改造负压吸送系统，直接将烟 灰返回系统，进一步减少烟灰进入返料系统。 2 排烟收尘 熔炼和吹炼电收尘都存在相似问题，在低负荷 生产条件下，入口烟气温度偏低导致后部电场烟气 温度低于露点，在电收尘后三个电场收不上烟灰，出 现灰泥和淌酸水现象，灰仓和仓泵黏结堵塞。 采取的主要措施是对刮板进行全面密封，减少 漏风和温降。尽量维持系统较高负荷连续生产。随 着负荷的逐步提高，问题逐步得到解决。 3 ．3 ．4 精矿上料系统问题及处理措施 精矿上料设计为2 套独立的生产线，两条线的 物料不能混料，导致2 台干燥机产出的干精矿成分 波动大，对熔炼炉炉况控制带来不利影响；同时上料 皮带与干燥系统不能相互备用，降低了整个系统的 生产稳定性。 采取的主要措施是在配料仓前部新增了2 条 交叉皮带输送机，使2 条上料系统相互备用，提高了 系统稳定性。但混料的问题仍没有解决，需进一步 改造，使进入2 台干燥机前的物料进行混料，确保干 燥机出来的物料成分一致。 3 ．3 ．5 干燥系统问题及措施 2 台蒸汽干燥机各配置了2 台干精矿输送仓式 泵，干燥机出料端料仓结构设计不合理，导致进入2 台仓式泵的料量严重不均衡。同时仓式泵进料管偏 小，生产时频繁出现进料缓慢甚至堵塞问题。 采取的主要措施是对干燥机出料端中间仓进 行改造，料仓加大，中间增加导料板，进料阀增大。 改造后2 台仓式泵进料量一致，物料吹送时间缩短， 故障率大大降低，满足了熔炼炉高负荷生产要求。 3 ．3 ．6 闪速熔炼炉干精矿、烟灰、熔剂接收仓问题 及措施 闪速熔炼炉干精矿、烟灰、熔剂接收仓的布袋仓 收尘面积偏小，加上本地区空气湿度大，反吹空压风 含水高等原因，造成物料吹送过程中布袋仓仓压高， 万方数据 2 0 1 5 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 仓体变形、多处开焊，铜精矿等泄漏，现场作业环境 恶劣，且造成有价金属流失。 采取的主要措施是对干精矿、烟灰、熔剂接收 仓的布袋仓进行扩容改造，增大收尘面积；将反吹布 袋空压风改为氮气；对仓体进行加固和密封。改造 后，满足了物料吹送的要求，杜绝了精矿的逸散现 象，改善了作业环境，降低了有价金属的流失。 3 ．3 ．7 熔炼铜锍、吹炉渣水碎问题及处理措施 试生产期间，熔炼炉铜锍、吹炉渣水碎暴露出水 碎放炮、经过水碎之后的粒度小、震动脱水筛故障率 高，一方面存在安全隐患，同时造成回水地沟堵塞， 二次沉渣池沉淀物增多、水位上涨，回水不畅，增大 热水泵和冷水泵的磨损，不但劳动强度大，而且严重 影响生产的连续性。 采取的主要措施是对水碎喷头结构及放铜、放 渣溜槽小头进行了改造，增设打散风管，增大水碎后 铜锍和渣粒度的同时，消除放炮现象；取消故障率高 的震动脱水筛，提高沉渣池液位等措施，满足了系统 高负荷生产要求。 4结语 广西金川公司试生产前三个月打通了生产流 程，生产出合格阳极板和阴极铜，通过逐步提升生产 负荷，对系统暴露出问题进行完善改进，并进一步提 升生产负荷，最终全系统实现了高负荷生产，并基本 实现了达产目标。2 0 1 4 年全年生产阴极铜1 6 ．0 2 万t 。实践证明，广西金川公司“双闪”冶炼工艺是 成功的。 参考文献 E G 任鸿九，王立川．有色金属提取冶金手册铜镍卷[ M ] ． 北京冶金工业出版社，2 0 0 7 9 6 2 0 5 ． E 2 ] 周俊．闪速吹炼技术评述[ J ] ．有色金属工程，2 0 1 1 ，1 1 3 0 3 6 ． E 3 3 姚素平．永久阴极铜电解技术述评E J ] ．有色冶金设计 与研究，2 0 0 0 ， 9 1 1 - 1 9 ． [ 4 ] 张邦琪，梁卫国．铜电解技术的进展[ J ] ．中国有色冶 金，2 0 0 7 ，3 6 5 1 2 1 8 ． [ 5 ] 董四禄．我国冶炼烟气制酸的现状及发展前景[ J ] ．硫 酸工、№，2 0 0 5 1 1 0 1 3 ． 万方数据