旋浮熔炼+旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼+多枪顶吹连续吹炼工艺比较.pdf

2 0 2 1 年第2 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 1 d o i l O ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 s 4 s ．2 0 2 1 ．0 2 ．0 0 8 旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺比较 李良斌，代红坤，李强，易超，张朝文 中铜东南铜业有限公司，福建宁德3 5 2 0 0 0 摘要简要介绍了旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺流程，通过对比分析这 两种工艺的生产技术指标、造渣熔剂消耗、冶炼能耗和杂质元素适应性，阐明了它们各自的工艺特点，为 我国后续新建或升级改造铜冶炼项目的工艺选择提供参考。 关键词铜；旋浮熔炼；旋浮吹炼；富氧侧吹熔炼；多枪顶吹连续吹炼 中田分类号T F 8 1 1 文献标志码B 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 1 0 2 - 0 0 5 卜0 9 C o m p a r i s o no fS u s p e n s i o nS m e l t i n g V o r t e xF l o a t i n gC o n v e r t i n ga n d o x y g e n - e n r i c h e dS i d eB l o w nS m e l t i n g M u l t iT o p B l o w n L a n c eC o n t i n u o u sC o n V e r t i n gP r o c e s s L IL i a n g - b i n ，D A IH o n g - k u n ，L IQ i a n g ，Y IC h a o ，Z H A N GC h a o - w e n C h i n aC o p p e rS o u t h e a s tC o p p e rC o ．，L t d ．，N i n g d e3 5 2 0 0 0 ，F u j i a n ，C h i n a A b s t l 鼍c t P r o c e s s e so fs u s p e n s i o ns m e l t i n g v o r t e xf l o a t i n gc o n v e r t i n ga n do x y g e n e n r i c h e ds i d eb l o w n s m e l t i n g m u l t it o pb l o w nl a n c ec o n t i n u o u sc o n v e r t i n gw e r eb r i e f l yi n t r o d u c e d ．P r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c so f t h e s et w ok i n d so fp r o c e s s e sw e r ei l l u s t r a t e dt h r o u g hc o m p a r a t i v ea n a l y s i so fp r o d u c t i o nt e c h n o l o g yi n d e x ， s m e l t i n gs l a gf l u xc o n s u m p t i o n ，e n e r g yc o n s u m p t i o n ，a n di m p u r i t ye l e m e n ta d a p t a b i l i t y ．I tw i l lp r o v i d e r e f e r e n c et op r o je c t sf o rs u b s e q u e n tn e wo ru p g r a d e dc o p p e rs m e l t i n gt e c h n o l o g y ． K e yw o r d s c o p p e r ；s u s p e n s i o ns m e l t i n g ；v o r t e xf l o a t i n gc o n v e r t i n g ；o x y g e n ．e n r i c h e ds i d eb l o w ns m e l t i n g ； m u l t it o pb l o w i n gl a n c ec o n t i n u o u sc o n v e r t i n g 2 1 世纪开始我国新建了多家铜冶炼企业，一些 老的铜冶炼企业也先后进行了搬迁或技术升级改 造，这些新建或改造的铜冶炼企业均采用目前世界 上最先进的铜冶炼工艺，其中氧气底吹熔炼[ 1 寸] 、富 氧双侧吹熔炼[ 4 吨] 、白银炉熔炼[ 7 - 8 ] 、氧气底吹吹 炼[ 9 ‘1 0 ] 和多枪顶吹连续吹炼等国内自主研发的铜冶 炼新工艺也得到迅速推广应用。旋浮熔炼 旋浮吹 炼工艺[ s ∞] 是一种高效的强化冶炼工艺，源自于“双 闪”炼铜工艺，特点是充分利用含铜物料的巨大比表 收稿日期2 0 2 0 一1 0 一2 5 作者简介李良斌 1 9 8 9 一 ，男，湖南新宁人，硕士，工程师 面积，将深度脱水的铜精矿或冰铜与富氧空气，通过 喷嘴喷人反应塔进行充分混合并在极短的时间内完 成氧化、熔化、造铜和造渣等一系列反应，具有高投 料量、高冰铜品位、高富氧浓度和高热负荷的“四高” 特点，且具有自动化水平高、装备先进和节能环保等 优点。经过近2 0 年的发展完善，已成为成熟可靠的 铜冶炼工艺，是4 0 万t 级别新建大型铜冶炼企业的 首选。富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺[ 5 ．6 ] 来源于双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺，是赤峰云铜 万方数据 5 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 2 1 年第2 期 有色金属有限公司 以下简称赤峰云铜 和赤峰金 峰冶金技术发展有限公司联合开发的新工艺，该 技术于2 0 1 4 年1 1 月在赤峰云铜年产1 3 0k t 粗铜 项目中首次实现了工业化生产，而且生产运行平 稳高效，后又经过不断革新优化。赤峰云铜在阴 极铜搬迁扩建项目中，采用两套独立的“金峰双侧 吹熔炼 金峰连续吹炼”工艺，升级改造成2 2 0 0k t ／a 高纯阴极铜的冶炼企业L 1 1 。，该项目于 2 0 1 9 年建成投产，目前生产运行稳定。该工艺具 有技术成熟、配套设施完善、综合能耗水平低、环 境保护友好、投资省、运行成本低等优势，而且主 要的技术经济指标处于行业领先水平。本文从工 艺流程、主要技术经济指标、造渣熔剂消耗、冶炼 能耗以及杂质元素适应性等角度对旋浮熔炼 旋 浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼两种 工艺进行比较分析，为我国后续新建或升级改造 铜冶炼项目的工艺选择提供参考。 1工艺介绍 1 ．1旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺 冶金工作者持续对闪速冶炼工艺理论及其设备 技术进行研究，通过不断的创新发展和技术革新，闪 速冶炼被广泛应用于铜精矿的闪速熔炼、铜锍的闪 速吹炼、高品位铜精矿的一步炼铜，同时在其他复杂 硫化矿石和非硫化矿物处理方面也取得了可喜的成 果。闪速吹炼工艺是在闪速炉一步炼铜工艺的基础 上研发的，1 9 9 5 年在美国肯尼科特公司尤他冶炼厂 首次将“双闪”炼铜工艺投人工业生产。2 0 0 5 年祥 光铜业将“双闪”炼铜工艺引入中国，并对喷嘴、精矿 干燥与输送、装料系统等关键设备的新技术进行不 断的开发应用，形成独具特色的旋浮熔炼 旋浮吹 炼工艺，并在国内得到推广应用。目前仍在生产运 行的闪速熔炼炉有4 1 台[ 12 | ，一步炼铜闪速炉有4 台，闪速吹炼炉有6 台，另有1 家双闪冶炼企业 在建。 旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺流程详见图1 。铜精 矿、渣精矿、吹炼渣以及造渣熔剂石英砂按旋浮熔炼 炉混合物料成分的要求配料后，送往蒸汽干燥机进 行干燥。干燥后的混合铜精矿通过浓相气力输送系 统送至炉顶干矿仓。干矿仓内的混合铜精矿通过失 重计量装置准确计量后，采用旋浮精矿喷嘴加入旋 浮熔炼炉的反应塔内，与旋流富氧空气充分混合并 在反应塔高温区剧烈反应，反应得到的混合熔体落 人沉淀池中继续完成冰铜和熔炼渣的最终形成和分 离过程。熔融的冰铜通过风淬装置粒化后，送至冰 铜堆场储存。产生的熔炼渣送至渣选车间进行处 理，产生的渣精矿返旋浮熔炼炉配料，尾矿外售。冰 铜堆场的冰铜送往冰铜磨进行研磨和干燥，细目的 冰铜粉送至炉顶冰铜仓。炉顶冰铜仓的冰铜通过失 重计量装置，与造渣熔剂生石灰粉一起通过冰铜喷 嘴加入旋浮炉的反应塔内，与旋流富氧空气充分混 合后在反应塔内剧烈反应，反应得到的混合熔体落 人沉淀池中继续完成造铜和造渣反应。旋浮吹炼产 出的粗铜进入阳极炉或N G L 炉进一步脱杂处理， 废铜模、不合格阳极板、电解产生的残极和不合格阴 极板等高铜冷料也加入阳极炉或N G L 炉进行处 理，得到的阳极铜通过圆盘浇铸机浇铸成阳极板送 电解。吹炼渣通过风淬装置粒化后返回熔炼炉配 料。旋浮熔炼和旋浮吹炼产生的高温烟气经余热锅 炉、沉尘室和电收尘降温除尘后，一并送至制酸系 统，收集的烟尘均返回旋浮熔炼炉或旋浮吹炼炉 处理。 旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺具有炉寿长、处理量 大、富氧浓度高、作业率高、综合能耗低等显著优点， 得到新建和改造项目的青睐。目前旋浮熔炼炉炉寿 在1 0a 以上，旋浮吹炼炉炉寿命普遍在3 ～5a ，最 长已经超过5a 。旋浮熔炼炉混合物料小时处理量 达到2 9 0t 以上 不含烟尘 ，旋浮吹炼炉冰铜粉小 时处理量达到9 0t ，单套系统年产阴极铜最大达到 4 8 0k t 。富氧浓度基本都控制在8 0 ％以上，甚至超 过9 0 ％，某冶炼企业将氧气浓度提高到9 5 ％以上， 也取得了较好的效果[ 13 | 。旋浮熔炼炉的年平均作 业率超过9 8 ％，旋浮吹炼炉年平均作业率超过9 6 ％ 月均作业率超过9 8 ％，目前各炼厂一般每季度需 进行一次月修，对铜口内衬砖进行更换 。采用旋浮 熔炼 旋浮吹炼工艺年产4 0 0k t 阴极铜，粗铜综合 能耗为1 1 0 ～1 2 0k g c e ／t ，阴极铜综合能耗为2 0 0 ～ 2 2 0k g c e ／t ，制酸电耗在7 0k W h ／t 左右，硫捕集率在 9 9 ．9 ％以上。经过2 0 多年的运行实践和不断优化 改进，旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺已十分成熟，在环境 指标、技经指标、自动化程度以及操作运行等方面均 优于其它铜冶炼工艺。 万方数据 2 0 2 1 年第2 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 3 图1旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺流程图m 】 F i g ．1 P r 眦e s sn o wd i a g r a mo fs 吣p e n s i 蚰s m e l t i n g v o r t e xn o a t i n gc 蚰v e r t i n 手1 4 3 1 ．2 富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺 2 0 0 8 年5 月赤峰金峰铜业有限公司将原密闭 鼓风炉炼铜工艺改造为具有自主知识产权的双侧吹 富氧炼铜新工艺，熔炼渣经贫化电炉处理后外售，冰 铜采用P S 转炉吹炼，年产粗铜可达1 0 0k t [ 4 ] 。双侧 吹富氧熔炼是在瓦纽科夫熔炼的基础上开发的新工 艺，自投人工业应用以来得到快速发展。为解决传 统P S 转炉吹炼工艺周期性作业和热冰铜倒运存在 的低空污染问题，赤峰云铜有色金属有限公司在三 菱C 炉的基础上自主研发了多枪顶吹连续吹炼炉 代替P S 转炉，形成双炉侧顶吹粗铜连续吹炼新工 艺，该工艺将粗铜吹炼所必须的造渣期和造铜期分 开到两个独立的吹炼空间连续进行，真正意义上实 现粗铜吹炼生产过程的连续，并于2 0 1 4 年1 1 月投 入使用，生产运行平稳。熔体采用溜槽转运，溜槽上 有密闭烟罩，炉口密闭性好，操作过程中不存在烟气 无组织排放问题，自动化控制水平高；而且还具有投 资小、能耗低、烟尘率低、吹炼渣含铜低、直收率高、 粗铜含硫低等优点。赤峰云铜有色金属有限公司在 阴极铜搬迁扩建项目中，采用两套独立的“金峰双侧 吹熔炼 金峰连续吹炼”工艺，升级改造成2 2 0 0k t ／a 高纯阴极铜的冶炼企业，该项目于2 0 1 9 年 建成投产，并快速实现全系统达产达标，目前生产运 行稳定。 富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺源于赤 峰云铜的双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺，流程详见 图2 。混配好的混合物料通过皮带输送刮板分料机 自由落人熔炼炉，通过设置在熔炼炉侧墙上的一次 风嘴将富氧浓度8 5 ％～9 0 ％的工艺风鼓人炉内熔 体中。在工艺风的作用下，熔池内的混合物料、熔体 以及工艺风形成气液固三相混合剧烈反应区。在高 温条件下，富氧空气中的0 2 与混合物料中的F e 和 S 迅速发生氧化和造渣反应；形成的熔体沉人渣层 进行澄清分离，上层的熔炼渣通过渣口连续溢流排 出，送至渣选车间进行缓冷破碎和浮选处理；浮选得 到的渣精矿再返回熔炼配料。形成的白冰铜沉入侧 吹炉下部通过虹吸口连续排放至多枪顶吹连续吹炼 炉。熔炼过程中还需要通过烟道侧端墙上的二次风 口向炉内鼓人二次风，使熔炼过程中产生的单体硫 在上升烟道中燃烧。侧吹熔炼产出的熔融态白冰铜 万方数据 5 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 2 1 年第2 期 通过溜槽连续流入多枪顶吹连续吹炼炉，钙质熔剂 通过熔剂加料口连续加入，二者与设置在炉顶的喷 枪喷人熔体中的富氧空气发生剧烈的氧化和造渣反 应。形成的铁酸钙渣浮在熔体表面，通过排放口定 期溢流放出，经风淬后返回精矿库参与熔炼配料；吹 炼过程中形成的粗铜沉入炉体下部，通过虹吸口连 续排放至阳极炉。电解工序返回的残阳极通过多枪 顶吹连续吹炼炉炉顶的残极加料口连续加入，利用 吹炼余热熔化残阳极，同时残阳极可作为冷料调节 吹炼炉的炉温。侧吹熔炼和多枪顶吹连续吹炼生产 过程中产生的高温烟气经余热锅炉降温除尘后，经 高温排烟风机送至电收尘和制酸系统。 铜精矿石英石焦粉富氧空气空气黑铜粉 金整田堡塑 送至电解 图2富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺流程图 F i g ．2 P r o c e s sn o wd i a g r a mo fo x y g e n - e n r i c h e ds i d eb l o w ns m e l t i n g m u I t i t O pb I o w nl a n c ec O n t i n u o u sc o n v e r t i n g 该工艺技术将传统P S 转炉吹炼的造渣期与冰 铜熔炼工序合并，产出含铜7 5 ％左右的白冰铜，熔融 态白冰铜通过溜槽连续排放至吹炼炉连续吹炼成粗 铜。有效地克服了传统吹炼工序造渣和造铜两个阶 段在一个吹炼空间内周期性作业的所有弊端，同时将 吹炼过程中的部分热量前移到熔炼工序，极大降低熔 炼工序的燃料消耗，而且吹炼工序还能有效利用富余 热量处理电解工序返回的残极。该工艺能源消耗水 平低，某年产4 0 0k t 阴极铜的铜冶炼企业，粗铜综合 能耗为8 0 ～9 0k g c e ／t ，阴极铜综合能耗为1 5 0 ～ 1 6 0k g c e ／t ，制酸电耗在4 5k W h ／t 左右，硫捕集率在 9 9 ．9 ％以上。目前该工艺炉修周期可达2 ～3a ，系统 连续运行且稳定性好，月平均作业率可达到9 9 ％以 上，年平均作业率也在9 8 ％以上。目前年产2 0 0k t 阴极铜的冶炼项目已稳定运行多年，技术趋于成熟，年 产3 0 0k t 阴极铜的铜冶炼项目[ 1 2 ’1 朝也已投人生产运行。 1 ．3 两种工艺工业应用 当前采用旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔 炼 多枪顶吹连续吹炼两种工艺的铜冶炼企业情况 详见表1 。目前采用旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺的冶 炼总产能接近20 0 0k t ／a ，是单系统4 0 万t 以上新 建项目的首选。富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼 工艺自2 0 1 4 年1 1 月投入工业应用以来，得到迅速 发展，通过近六年时间的发展，目前在生产的冶炼总 产能已达到1o o ok t ／a ，单系统产能3 0 0k t ／a 的冶炼 项目也已投入生产运行。 万方数据 2 0 2 1 年第2 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 5 表1已投产和在建的旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺的铜冶炼厂 T a b l e1 C o p p e rs m e l t e r si no p e r a t i o na n du n d e rc o n s t r u c t i o nw i t hs u s p e n s i o ns m e I t i n g v o r t e x n o a t i n gc o n v e r t i n ga n do x y g e n - e n r i c h e ds i d eb I o w ns m e l t i n g m u l t it o pb l o w n l a n c ec 蚰t i n u O u sc O n V e r t i n gp r O c e s s 注* 铜精矿 2 生产技术指标和熔剂消耗对比 2 ．1 主要生产技术指标对比 旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶 吹连续吹炼工艺主要生产技术指标对比详见表2 。 在熔炼工序，旋浮熔炼的投料量大，但原料需要经过 干燥处理才能人炉，而侧吹熔炼的原料不需要干燥 处理，且对原料的粒度要求较宽泛，粉状和块状物料 配料后直接通过皮带加人熔炼炉内，因此旋浮熔炼 的烟尘率远高于侧吹熔炼炉。侧吹熔炼采用高冰铜 品位控制，但由于侧吹熔炼过程具有良好的动力学 条件，渣含铜与旋浮熔炼接近。两种工艺在温度控 制上较为接近，生产过程中侧吹熔炼需要配人 1 ．4 ％～1 ．6 ％的燃煤进行补热，旋浮熔炼基本可以 实现自热反应，仅在炉况波动时需要燃烧少量的天 然气进行补热。 在吹炼工序，旋浮熔炼和旋浮吹炼是两个独立 的过程，旋浮熔炼产出的冰铜经风淬粒化后储存，再 经过冰铜磨细磨干燥后才能进入旋浮吹炼炉进行处 理，备配料系统较为复杂。而侧吹熔炼产出的熔融 白冰铜通过溜槽直接进人多枪顶吹连续吹炼炉，不 仅能充分利用熔融冰铜的显热，而且在连续吹炼过 程中还能处理电解产生的残极以及流程中的高品位 冷铜。两种吹炼工序均采用铁酸钙渣型，温度控制 也基本相近，但由于多枪顶吹连续吹炼工艺原料是 白冰铜，渣率远低于旋浮吹炼炉，烟尘率也只有旋浮 吹炼炉的1 0 ％左右。 2 ．2 熔炼工序石英砂消耗对比 旋浮熔炼和侧吹熔炼均采用石英砂作为造渣熔 剂，侧吹熔炼炉熔炼和炉渣贫化过程在同一个炉内 完成，在剧烈搅动的高温熔渣层中，人炉物料中硫化 物的熔化速度超过了它的氧化速度，形成了以炉渣 为基体并溶解了一定数量的液态硫化物、铜锍粒子、 烟尘、部分难熔物质和气相产物的混合“乳浊 液”[ 1 引。“乳浊液”中一定数量的液态硫化物有效 抑制了F e 。0 4 的生成，加速了相凝聚与分离，强化 了传质传热过程，减少了铜在炉渣中的溶解，即使 F e ／S i O 达到2 ．0 左右，熔炼炉渣含铜也能控制在 2 ％以下。旋浮熔炼炉的氧化反应主要在反应塔 内完成，在沉淀池中继续完成造渣和铜渣分离过 程，炉渣中的F e ／S i O 。直接决定了炉渣的性质，加 人石英砂过低，渣中F e 。O 。溶解度降低；加入石 英砂过多，渣熔点上升，渣发黏。闪速熔炼渣中 F e ／S i O 。一般控制在1 ．2 ～1 ．4 。若处理同一批次 铜精矿，旋浮熔炼需要消耗的石英砂是侧吹熔炼 的1 ．5 ～1 ．7 倍。 万方数据 5 6 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 2 1 年第2 期 表2 旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺主要生产技术指标对比 T a b l e2 C o m p a r i s o no fm a i np r o d u c t i o nt e c h n i c a l i n d e x e so fs u s p e n s i o ns m e l t i n g v o r t e x n o a t i n gc o n V e r t i n ga n do x y g e n 。e n r i c h e ds i d eb l o w n s m e l t i n g m u l t it o pb l o w nI a n c e c o n t i n u O u sc o n V e r t i n gp r o c e s s 2 ．3 吹炼工序造渣熔剂消耗对比 旋浮吹炼和多枪顶吹连续吹炼工序均采用流动 性较好的C u D C a 0 一F e 。O 。三元系炉渣，钙基渣对 F e 。O 。有较强的熔解能力，增加了渣的流动性，从客 观上减少了泡沫渣的生成。旋浮吹炼采用生石灰粉 作为造渣熔剂，渣中F e 。0 。含量与氧化气氛有关， 也与渣中C a 0 ／F e 及S i o 含量有关。渣含铜越高 渣中F e 。O 。含量会降低，旋浮吹炼渣含铜一般控制 在1 8 ％～2 2 ％，在渣含铜一定时，渣F e 。O 。含量随 着渣中C a O ／F e 提高或S i O 。含量降低而降低。旋 浮吹炼炉的C a O ／F e 一般控制在o ．2 ～0 ．4 ，人炉冰 铜粉S i O 。含量低时，C a O ／F e 可适当低控。多枪顶 吹连续吹炼对造渣熔剂的品质要求相对宽泛，采用 石灰石作为造渣熔剂，粒度一般控制在1 0 ～2 5m m 即可。由于多枪顶吹连续吹炼炉处理的是品位 7 4 ％～7 5 ％的白冰铜，白冰铜中含F e 为3 ％～4 ％， 旋浮吹炼炉处理的冰铜品位为6 8 ％～7 0 ％，冰铜中 含F e 为6 ％～8 ％，因此旋浮吹炼炉造渣需要消耗 的熔剂是多枪顶吹连续吹炼 换算成生石灰粉 的 1 ．5 ～2 ．5 倍，产出的吹炼渣量也是多枪顶吹连续吹 炼的1 ．5 ～2 ．5 倍。吹炼渣量的下降，提高了多枪顶 吹连续吹炼的直收率，同时需要返回熔炼工序处理 的吹炼渣量也大大降低。 3 冶炼能耗对比 3 ．1 熔炼工序能耗对比 旋浮熔炼由于其工艺特点，混合含铜物料需要 干燥到含水 o ．3 ％才能人炉处理，蒸汽干燥机每吨 湿精矿需要消耗1 ．6M P a 的饱和蒸汽0 ．1 3 ～0 ．1 5t 。 侧吹熔炼备料简单，对原料适应性强，块状物料和粉 状物料均可直接人炉，原料含水一般在6 ％～8 ％。 在冰铜品位控制方面，侧吹熔炼直接产出品位为 7 5 ％左右的白冰铜，旋浮熔炼产出的冰铜品位一般 为6 8 ％～7 0 ％，侧吹熔炼深度氧化过程中，铜精矿 中更多的S 和F e 氧化释放热量留在了熔炼工序。 侧吹熔炼混合铜精矿中渣精矿配比1 ％～2 ％，吹炼 渣配比2 ％～3 ％，入炉混合物料中造渣熔剂石英砂 配比3 ％～5 ％，人炉混合物料铜精矿配比在9 0 ％～ 9 3 ％；旋浮熔炼炉混合铜精矿中渣精矿配比3 ％～ 5 ％，吹炼渣配比5 ％～7 ％，入炉混合物料中石英砂 配比9 ％～1 2 ％，因此入炉混合物料中铜精矿配比 只有7 5 ％～8 3 ％。同时旋浮熔炼的烟尘率也远高 于侧吹熔炼，大量的流程物料产出和配人在一定程 度上增加了旋浮熔炼炉的冶炼能耗。为维持热平 衡，侧吹熔炼需要配人1 ．4 ％～1 ．6 ％的燃煤进行补 热，而旋浮熔炼配料稳定时基本可以实现自热，仅在 炉况波动燃烧少量的天然气进行补热。 3 ．2 吹炼工序能耗对比 侧吹熔炼产出的熔融态白冰铜通过溜槽连续排 放至吹炼炉连续吹炼成粗铜，旋浮熔炼炉产出的冰 铜通过冰铜风淬装置粒化后，送至冰铜堆场储存，在 人旋浮吹炼炉前，再通过冰铜磨进行研磨和干燥，才 能满足吹炼人炉的需求。通过对某旋浮熔炼 旋浮 吹炼冶炼企业冰铜风淬系统和冰铜磨系统消耗的能 耗进行计算，熔融冰铜风淬冷却的潜热损失以及冰 铜风淬系统设备设施水、电和N 。消耗为每吨冰铜 3 8 ～4 0k g c e ，冰铜磨及其附属设备设施每吨冰铜需 要消耗1 0 ～l lk g c e ，在冰铜排放时环集脱硫系统需 万方数据 2 0 2 1 年第2 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 7 多处理9 万～1 3 万m 3 的烟气 标态 。旋浮吹炼炉 的炉体循环水系统会带走大量的热量，多枪顶吹连 续吹炼炉外壳为钢板，内衬耐火材料，炉体带走的热 量较少。旋浮吹炼炉工艺氧浓控制在8 0 ％～8 5 ％， 烟气带走的热量约占总热收入的3 7 ％；多枪顶吹连 续吹炼炉工艺氧浓控制在2 6 ％～2 8 ％，烟气带走的 热量约占总热收入的6 0 ％。多枪顶吹连续吹炼富 余热量用于处理电解工序产生的残极以及阳极精炼 产生的精炼渣。旋浮吹炼工艺电解工序产出的残极 需要返回阳极炉、N G L 炉、竖炉或倾动炉进行处理， 增加了阳极精炼工序的天然气消耗，精炼渣破碎处 理后返回熔炼炉处理。 通过对两家采用上述两种工艺年产4 0 0k t 阴 极铜的冶炼厂的综合对比，采用侧吹熔炼 多枪顶 吹连续吹炼工艺冶炼厂的每吨粗铜综合能耗为8 0 ～ 9 0k g c e ，每吨阴极铜综合能耗为1 5 0 ～1 6 0k g c e ，采 用旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺冶炼厂的每吨粗铜综合 能耗为1 1 0 ～1 2 0k g c e ，每吨阴极铜综合能耗为2 0 0 ～ 2 2 0k g c e ，综合比较，富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续 吹炼工艺综合能耗每吨阴极铜比旋浮熔炼 旋浮吹 炼工艺低4 0 ～6 0k g c e 。 4 杂质元素适应性对比 对两家分别采用旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧 吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺的铜冶炼企业熔炼 和吹炼工序杂质元素脱除率进行跟踪分析，对比结果 详见表3 。表3 表明，侧吹熔炼对Z n 、A s 和P b 元素 的脱除率优于旋浮熔炼，特别是对P b 的脱除接近旋 浮熔炼的2 倍，对B i 和S b 的脱除略低于旋浮熔炼。 多枪顶吹连续吹炼对Z n 的脱除与旋浮吹炼相差不大， 但对舡、P b 和S b 元素的脱除明显优于旋浮吹炼炉。 表3 旋浮熔炼 旋浮吹炼与富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺杂质元素脱除率对比 T a b l e3 C o m p a r i s o no fr e m o V a lr a t eo fi m p u r i t i e s i ns u s p e n s i o ns m e l t i n g V o r t e xn o a t i n gc o n V e r t i n g a n do x y g e n - e n r i c h e ds i d eb l o w ns m e l t i n g m u l t it o pb 1 0 w nl a n c ec o n t i n u o u sc o n v e r t i n gp r O c e s s ，％ 通过跟踪分析可知，旋浮熔炼 旋浮吹炼对杂 质的适应性不及富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹 炼，当原料含P b 和Z n 等杂质元素偏高时，熔炼余 热锅炉极易形成大块粘结，掉落的大块多为半熔融 状态，严重影响锅炉及后续烟灰输送系统的运行。 在杂质P b 的脱除方面，多枪顶吹连续吹炼虽不及 传统的P S 转炉，但远优于旋浮吹炼炉，配合侧吹熔 炼对杂质P b 脱除率高的优势，富氧侧吹熔炼 多 枪顶吹连续吹炼工艺对杂质P b 具有较好的适应 性。目前旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺对P b 元素的脱 除率低，为满足电解工序对阳极板含P b 的要求，被 迫通过阳极精炼工序反复造渣脱P b ，增加了阳极精 炼工序的氧化还原时间和精炼渣量，在一定程度上 制约了火法系统的能力。精炼渣中含有大量机械夹 杂的金属铜，金属铜颗粒具有延展性，不易被破碎， 目前没有很好的破碎工艺可供选择；旋浮熔炼要求 精炼渣破碎到5m m 以下才能参与配料，破碎后的 精炼渣对备配料皮带系统以及干燥机金属盘管磨损 较大，成为了旋浮熔炼 旋浮吹炼工艺的难点。某 企业尝试从旋浮熔炼炉沉淀池顶加入块状物料，但 效果不理想，且极易导致未完全熔融的精炼渣从渣 口流出，导致渣包缓冷过程中放炮。富氧侧吹熔炼 和多枪顶吹连续吹炼均可以处理块状含铜物料，流 程物料处理方式较为灵活。 5结语 随着我国铜消费量和冶炼产能的不断增长，铜 冶炼工艺有了翻天覆地的进步。近1 0 年新建和技 术升级改造的铜冶炼项目，铜精矿熔炼工艺和铜锍 吹炼工艺技术均达到了世界先进水平。“双闪”炼铜 为国外引进技术，国内铜冶炼企业对该技术进行引 进、消化吸收和再创新，形成了独具特色的旋浮熔 炼 旋浮吹炼新工艺，其中旋浮喷嘴和风淬系统等 核心关键设备技术实现国产化，并具有自主知识产 权，摆脱了对国外技术的依赖。国内冶炼企业自主 研发的富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼铜冶炼工 艺技术产业化后，工艺技术水平不断提高，能耗指标 优异，成为新建和升级改造项目的优先选择，得到迅 速的推广应用，冶炼总产能也不断上升。新建或升 级改造项目冶炼工艺的选择应综合考虑项目战略定 位、区位条件、市场环境、原料结构、冶炼成本和工艺 技术特点等因素，选择最佳的工艺。旋浮熔炼 旋 浮吹炼新工艺仍是单系统4 0 0k t 以上阴极铜铜冶 炼项目的重要选择之一，且产能越高优势越明显，但 万方数据 5 8 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 2 1 年第2 期 随着富氧侧吹熔炼 多枪顶吹连续吹炼工艺技术水 平的不断进步，以及双系统生产经营优势的凸显以 及单系统产能的不断突破，其工艺灵活性和技经指 标的优越性将成为2 0 0 ～3 0 0k t 阴极铜铜冶炼项目 的首选，对4 0 0k t 阴极铜以上铜冶炼项目也形成有 力的竞争，我国铜冶炼企业也必将引领世界铜冶炼 技术的发展和进步。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 参考文献 郭学益，王亲猛，廖立乐，等．铜富氧底吹熔池熔炼过程 机理及多相界面行为[ J ] ．有色金属科学与工程，2 0 1 4 ， 5 5 2 8 3 3 ． G U 0XY ，W A N GQM ，L I A 0LL ，e ta 1 ．M e c h a n i s m a n dm u l t i p h a s ei n t e r f a c eb e h a v i o ro fc o p p e rs u l f i d e c o n c e n t r a t es m e l t i n gi no x y g e m e n r i c h e db o t t o mb l o w i n g f u m a c e [ J ] ．N o n f e r m u sM e t a l ss c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ， 2 0 1 4 ，5 5 2 8 3 3 ． W A N GQM ，G U oXY ，T 1 A NQH ．C o p p e rs m e l t i n g m e c h a n i s mi no x y g e nb o t t o m _ b I o w nf u r n a c e [ J ] ． T r a n s a c t i o n so fN o n f e r r o u sM e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ， 2 0 1 7 ，2 7 4 9 4 6 9 5 3 ． 谢云，黄进，张理勤，等．底吹熔炼炉试生产过程的探 讨[ J ] ．世界有色金属，2 0 1 8 1 9 7 8 ． X I EY ，W A N GJ ，Z H A N GLQ ，e ta 1 ．D i s c u s s i o no n t r i a lp r o d u c t i o np r o c e s so fb o t t o mb l o w i n gs m e l t i n g f u r n a c e [ J ] ．w o r l dN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 1 8 1 9 7 8 ． 黄贤盛，王国军．金峰铜业有限公司双侧吹熔池熔炼工 艺试生产总结[ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 9 ，3 8 2 1 0 一1 3 ． W A N GXS ，W A N GGJ ．S u m m a r yo fJ i n f e n gC o p p e r C 0 ．，L t d ．b o t hs i d 小l o w nb a t hs m e l t 啦p 廿p r o d u c t i o n [ J ] ． C h i n aN o n f e r r o u sM e t a l l u r g y ，2 0 0 9 ，3 8 2 1 0 一1 3 ． 韩志．双炉侧顶吹粗铜连续吹炼代替P S 转炉吹炼[ J ] ． 有色冶金设计与研究，2 0 1 5 ，3 6 5 1 8 2 1 ． H A NZ ．P Sc o n v e r t e rc o n v e r t i n gr e p l a c e db yd o u b l e _ f u r n a c es i d e t o p b l o w nb l i s t e rc o p p e rc o n t i n u o u s c o n v e r t i n g [ J ] ．D e s i g na n dR e s e a r c ho fN o n f e r r o u s M e t a l l u r g y ，2 0 1 5 ，3 6 5 1 8 2 1 ． 韩志．双炉侧顶吹粗铜连续吹炼工艺介绍及应用意 义[ J ] ．科学与创新，2 0 1 5 1 9 8 4 8 5 ． H A NZ ．T h e d o u b l es i d eo ft h ef u r n a c et o pc r u d ec o p p e r c o n t i n u o u s c o n v e r t i n gp r o c e s s a n di t s a p p l i c a t i o n s i g n i f i c a n c e [ J ] ．S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ＆I n n o v a t i o n ， 2 0 1 5 1 9 8 4 8 5 ． 廖文江．“白银炼铜法”工艺的发展和展望口