提高双底吹工艺中铜阳极板品位的生产实践.pdf

1 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 6 年第1 1 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 6 ．11 ．0 0 4 提高双底吹工艺中铜阳极板品位的生产实践 刘素红，吴艳新 河南豫光金铅股份有限公司，河南济源4 5 9 0 0 1 摘要分析探讨了原料杂质的含量、双底吹连续炼铜工艺参数的控制、阳极炉的操作等对双底吹工艺中 铜阳极板品位的影响，总结了生产实践中提高铜阳极板品位所采取的措施。 关键词双底吹工艺；铜；阳极板；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 6 1 1 一0 0 1 2 一0 3 P l a n tP r a c t i c et oI m p r o V eG r a d eo fC o p p e rA n o d eP l a t ei nD o u b l e B o t t o mB l o w i n gC o p p e rS m e l t i n gP r o c e s s L I US u h o n g ，W UY a n x i n H e n a nY u g u a n gG o l d ＆L e a dC0 ．，I 。t d ，J i y u a n4 5 9 0 0 1 ，H e n a n ，C h i n a A b s t r a c t E f f e c t so fr a wm a t e r i a lc o n t e n to fi m p u r i t i e s ，c o n t r 0 1 l i n gp a r a m e t e r so fd o u b l eb o t t o mb l o w i n g c o p p e rs m e l t i n g ，o p e r a t i o no fa n o d ef u r n a c eo ng r a d eo fc o p p e ra n o d ep l a t ew e r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e d ． Ⅳ【e a s u r e m e n t sa d o p t e di np l a n tp r a c t i c et oi m p r o v eg r a d eo fc o p p e ra n o d ep l a t e sw e r ep r o p o s e d ． K e yw o r d s d o u b l eb o t t o mb l o w i n gs m e l t i n g ；c o p p e r ；a n o d ep l a t e ；p r a c t i c e 双底吹连续炼铜工艺首次应用于河南豫光金铅 股份有限公司冶炼渣处理技术改造工程。投产一年 多以来，生产运行平稳，各项技术指标优良。但随着 所投原料杂质的增高，铜阳极板品位开始下降，2 0 1 5 年8 月份阳极板品位平均含铜9 8 ．9 ％，较最初产出 的阳极板品位下降了o ．4 个百分点，阳极板品位下 降后，电解工序阳极泥产率也随之增高，最高达 1 ．2 ％，是设计值的2 倍，给电解工序的操作带来了 一定影响，同时也影响了A 级铜的产率。本文从原 料杂质的含量、熔炼和吹炼工艺参数的控制、以及阳 极炉的操作等方面进行分析探讨，总结了提高铜阳 极板品位所采取的措施。 1 双底吹连续炼铜工艺简介 双底吹连续炼铜工艺是铜精矿、含铜渣料和辅 料一起进入底吹熔炼炉氧化熔炼，产出熔炼渣和铜 锍；熔炼渣缓冷后送选矿工序回收铜；铜锍进入底吹 收稿日期2 0 1 6 一0 5 2 4 作者简介刘素红 1 9 7 3 一 ，女，河南兰考人，硕士，高级工程师 吹炼炉进行吹炼，产出吹炼渣和粗铜；吹炼渣返回熔 炼系统进行配料；粗铜倒入阳极炉进行氧化还原精 炼后浇铸成阳极板；阳极板进行电解产出阴极铜。 底吹熔炼炉、底吹吹炼炉和阳极炉烟气分别收尘后 进制酸系统。 2 影响铜阳极板品位的因素 2 0 1 5 年8 月份铜阳极板平均成分为 ％ C u 9 8 ．9 0 、P b0 ．3 8 6 、S0 ．0 0 4 、A s0 ．2 6 、F e0 ．0 9 、S b0 ．0 6 、 B io ．0 6 、N io ．0 4 。可以看出，铜阳极板中铅、砷、铁杂 质较高，导致阳极板中铜品位降低。铅、砷、铁升高的 主要原因体现在原料杂质含量的升高、烟灰循环使 用、吹炼炉及阳极炉的操作未精细化等方面。 2 ．1 原料中铅、砷杂质含量增加 在前期的试产过程中，购买的铜精矿杂质含量 较低，同时未配入其它高铅、砷的含铜物料。在后期 的生产中，购买有含铅、砷等较高的铜精矿，同时配 万方数据 2 0 1 6 年第1 1 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 1 3 入铅综合回收系统中铁屑置换出的海绵铜，以及锌 冶炼系统中锌粉置换出的海绵铜等。高铅、砷等物 料的配入，直接导致混合料中杂质升高，2 0 1 4 年试 产期与2 0 1 5 年生产中混合料成分对比见表1 。 表1 混合料成分 T a b l elC h e m i c a lc o m p o s i t i o no fm i x e dm a t e r i a l ／％ 物料 2 0 1 4 年 混合料 2 0 15 年 混合料 C uF e S i 0 2 C a M g SA s 2 6 ．0 82 5 ．4 16 ．6 5O ．1 70 ．2 12 9 ．5 2O ．1 8 2 5 ．0 92 5 ．3 77 ．0 4O ．1 6O ．2 02 9 ．3 3O ．2 4 2 7 ．9 72 6 ．7 05 ．8 9O ．1 7O ．1 52 9 ．8 7O ．0 7 1 8 ．6 02 5 ．4 51 3 ．8 0O ．6 7O ．4 62 3 ．4 5O ．6 7 2 0 ．2 42 8 ．3 16 ．3 50 ．9 31 ．2 22 8 ．3 l0 ．5 5 2 1 ．0 82 7 ．9 16 ．4 3O ．6 51 ．O O2 6 ．9 5O ．5 7 S bB i O ．1 2 O ．1 8 O ．1 5 O ．0 5 0 ．2 3 O ．1 l N 2 ．2 烟灰循环使用 自双底吹连续炼铜工艺投产以来，熔炼炉及吹 炼炉所产烟灰全部返回熔炼炉配料，熔炼烟灰产率相 对熔炼混合料产率为1 ．5 ％～3 ％，吹炼烟灰相对铜锍 o ．5 ％左右、相对熔炼混合料为o ．1 ％左右，吹炼烟灰 所占比值偏小，一般不进行对比。2 0 1 4 年熔炼炉烟 灰产率1 ．5 ％～1 ．8 ％，2 0 1 5 年8 月份熔炼炉烟灰产 率为3 ％，烟灰成分 ％ C u1 4 ．6 0 、P b2 5 ．4 3 、S9 ．1 0 、 A s1 1 ．0 5 、z n5 ．4 6 、S bo ．2 0 、B i2 ．4 6 。烟灰循环使用 导致烟灰产率增加，粗铜杂质升高。 2 ．3 粗铜中铜品位降低 2 0 1 5 年8 月份的粗铜杂质含量与2 0 1 4 年的粗 铜相比，铅、砷含量成倍增加，粗铜成分见表2 。 表2 粗铜成分 T a b l e2C h e m i c a Ic o m p o s i t i o n o fc r u d ec o p p e r ／％ 2 ．4 阳极炉生产中除杂能力有限 阳极炉精炼过程中，不仅加入底吹连续吹炼炉 产出的热态粗铜，同时加入部分冷态粗铜以及少量 高砷粗铜。由于粗铜品位偏低，造成氧化周期延长， 但阳极炉生产中除杂能力有限，再加上氧化不彻底 以及放渣未放净等操作因素，造成阳极板铜品位 降低。 3 提高铜阳极板品位采取的措施 在实际生产过程中，由于以上几种原因的存在， 造成了铜阳极板中铅、砷、铁的增高，铜品位的降低。 为了提高铜阳极板品位，经过分析、讨论，针对以上 发现的问题进行工艺和管理方面的改进，取得了明 显的效果，铜阳极板的品位得到了提高。 3 ．1 合理进行配料，降低混合料中铅、砷含量 配料是稳定炉况的首要条件，也是降低产品中 杂质含量的重要因素。目前，双底吹连续炼铜工艺 中使用的铜精矿大部分是进口矿，少部分国内矿，同 时配入含铜3 0 ％～5 0 ％的低品位海绵铜以及其它 含铜渣料。为了降低混合料中铅、砷含量，并保证熔 炼炉在更换物料初期炉况稳定，进行合理配料是关 键，在配料上执行严格的管理制度口] 。 1 提前了解各种含铜物料的来料计划及物料 成分。 2 根据来料计划和物料成分用计算机软件进行 合理配料，保证混合料中杂质的稳定性，避免混合料 中成分出现大的波动。 3 提前把配料单下发中控室，让中控工及时了 解用料情况。 4 每批物料使用过程中，对投入和产出物料进 行计量和化验，并对铅、砷、锌、锑、铋杂质的走向进 行跟踪，绘制出杂质分布走向图，根据杂质走向调整 配料单。 3 ．2 烟灰进行开路 烟灰中铅、砷、锌、铋含量很高，在返回配料时， 底吹熔炼过程中锌、铋大部分进入熔炼渣中和熔炼 烟灰中，对铜锍成分影响不大，但铅、砷含量的高低 直接影响铜锍中的铅、砷含量，铅、砷的富集影响下 道产品的质量，因此，烟灰必须进行开路。针对熔炼 炉烟灰的成分，公司一方面通过试验确定烟灰处理 方案，另一方面把熔炼炉烟灰进行委托加工处理。 3 ．3 调整熔炼炉及吹炼炉工艺参数，提高粗铜品位 3 ．3 ．1 熔炼炉工艺参数调整 1 调整熔炼渣的铁硅比 n 一钾加娼 弛如∞ zm m m 互互互 b 一的∞们 ∞弘弘 一O O O 2 2 2 万方数据 1 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 6 年第1 1 期 合理的渣型是控制炉况稳定的关键参数，同时 也是调整杂质走向的因素点。降低铁硅比，使部分 石英和氧化铅生成硅酸铅，降低铜锍中的铅含量。 F e ／S i 2 由1 ．8 ～2 ．o 降低至1 ．5 ～1 ．7 。 2 提高铜锍品位 在双底吹连续炼铜工艺中，吹炼渣返回熔炼炉 配料，熔炼渣进入选矿系统进行浮选，因此，提高铜 锍品位，增大熔炼渣产率，可使铅、砷最大程度进入 熔炼渣，使铅、砷开路，这样就降低了铅、砷在铜锍中 的含量，为下一步产出合格的铜阳极板奠定基础，生 产中提高铜锍品位至7 4 ％～7 5 ％。 3 ．3 ．2 吹炼炉工艺参数调整 1 调整吹炼渣的铁硅比 调整吹炼炉的铁硅比原理同熔炼炉，也是进一 步使铜锍中的铅大量进入吹炼渣，F e ／S i O 降低至 0 ．8 ～1 ．O 。 2 调整吹炼炉中粗铜层、铜锍层、渣层的厚度 吹炼过程中，氧首先与粗铜反应，生成的C u 0 再与铜锍氧化造渣并生成粗铜。若铜层太薄时，在 氧枪的搅拌作用下放出的粗铜品位因混有少量的白 铍铜品位偏低，如铜层太厚，放渣时铜放出后，渣包 内产生大量的包底铜，给下一步处理带来一定的难 度。因此，控制合适的粗铜层很关键，粗铜层控制在 6 0 0 ～7 0 0m m 。 对底吹连续吹炼炉来说，铜锍层的存在是安全 操作的关键因素。在试产前期，铜锍层控制在1 0 0 ～2 0 0m m ，产出的粗铜品位相对满意。但随着热态 铜锍的进入，热态铜锍无法计量的原因，导致铜锍层 高度不好控制，而铜锍层太薄时，容易造成吹炼渣过 吹。操作工为避免吹炼炉过吹的风险，无形之中把 铜锍层的厚度放大，这样产出的粗铜品位相对较低， 给阳极炉精炼带来了影响。因此，必须提高工段管 理人员、中控人员的操作能力，控制铜锍层的厚度可 提高粗铜的品位，要求铜锍层的厚度控制在5 0m m 左右。 渣层厚时，特别是铜锍层很薄时，容易过吹，造 成熔池液面急剧升高，冒炉风险增大，因此，采取薄 渣层操作。 3 ．4 强化阳极炉的除杂能力 在阳极炉精炼过程中，采取多项措施，强化阳极 炉的除杂能力。 1 阳极炉采取多次、少量加入石英的办法进行 氧化造渣除铅[ 2 ] 。 2 采取多次放渣的办法，尽量放净精炼渣，避免 还原时杂质重新溶入阳极铜中[ 3 ] 。 3 采取氧化枪通人氮气进行搅拌，延长氧化时 间，加大砷、铅的挥发。 4 加强管理，冷铜块进行分拣，不得加入带有渣 和铜锍的冷铜块；同时炉前的钢管等含铁物品禁止 加入阳极炉内。 5 加强氧化后期阳极铜的化验，根据砷化验结 果确定高砷冷铜加入量。 4实际生产效果 通过采取以上措施后，阳极板铜品位超过了设 计值9 9 ．2 ％。采取措施后的阳极板成分如表3 所 示。这些措施的应用也可以为国内铜冶炼企业如何 提高阳极板品位提供参考。 表3 改进后铜阳极板的成分 T a b l e3C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc o p p e r a n o d ep l a t ea f t e ri m p r o v e m e n t ／％ 5结论 分析了原料杂质的含量、双底吹连续炼铜工艺 参数的控制、阳极炉的操作等对双底吹工艺中铜阳 极板品位的影响，并采取相应措施后，铜阳极板品位 超过了设计值。 参考文献 [ 1 ] 柳智，杨文栋．浅谈提高铜阳极板质量的生产实践[ J ] ． 云南冶金，2 0 1 3 ，4 2 2 8 6 8 7 ． [ 2 ] 朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 4 5 卜4 5 3 ． [ 3 ] 李洪臻．提高阳极板质量的生产实践[ J ] ．山西冶金， 2 0 】3 。3 6 6 5 6 5 7 ． 万方数据