金川铜闪速炉单喷嘴运行实践.pdf

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 3 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 3 ．0 2 ．0 0 4 金川铜闪速炉单喷嘴运行实践 杨述凯，齐红斌，杨贵严，杨思文 金川集团公司铜冶炼厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 4 摘要介绍了金川铜闪速炉精矿喷嘴的技术改造以及改造后单喷嘴的生产运行情况，并简单介绍了单喷 嘴在生产实践中取得的效果及存在的问题。 关键词铜闪速炉；中央喷射型喷嘴；精矿喷嘴；运行实践 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 3 0 2 0 0 1 4 0 3 P l a n tP r a c t i c eo fS i n g l eJ e ti nJ i n c h u a nC o p p e rF l a s hF u r n a c e Y A N GS h u k a i ，Q IH o n g b i n ，Y A N GG u i y a n ，Y A N GS i w e n C o p p e rS m e l t e r ，J i n c h u a nG r o u pC o ．，L t d ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 4 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n i c a lt r a n s f o r m a t i o no fc o n c e n t r a t ej e to fJ i n c h u a nF l a s hF u r n a c ew a si n t r o d u c e da n dt h e r u n n i n gs t a t u so fs i n g l ec o n c e n t r a t eje ta f t e rt r a n s f o r m a t i o nw a sd e s c r i b e d ．T h ef u n c t i o na n de x i s t i n gp r o b l e m so fs i n g l ec o n c e n t r a t ej e ti np l a n tp r a c t i c ea r ei n v e s t i g a t e d ． K e yw o r d s c o p p e rf l a s hf u r n a c e ；c o n c e n t r a t eje to fc e n t r a ld i s t r i b u t i o n ；c o n c e n t r a t eje t ；p l a n tp r a c t i c e 金川铜闪速炉于2 0 0 5 年9 月建成投产，投产时 采用4 个文丘里型精矿喷嘴，设计干精矿处理能力 1 0 6t ／h ，存在着反应不稳定、烟灰率高等缺点。 2 0 1 2 年4 月，金川铜闪速炉进行了单喷嘴技术改 造，将原有的四喷嘴改造为当今世界先进的中央喷 射分配型精矿喷嘴，设计干精矿处理能力1 6 0t ／h ， 大幅提升了金川铜闪速炉的产能。 1 金川铜闪速炉精矿喷嘴的改进 文丘里型精矿喷嘴已在金川镍闪速炉运行多 年，经过不断改进与完善，技术比较成熟，而且具有 结构简单、便于维护、投资小等优点口’4 ] ，其结构示意 图如图1 所示。 文丘里型精矿喷嘴是利用文丘里效应使工艺风 在喷嘴开口处形成紊流，促使工艺风与精矿颗粒混 合，精矿颗粒与工艺风喷入反应塔后呈束流状，颗粒 与工艺风不能均匀混合，部分精矿颗粒未反应完全 收稿日期2 0 1 2 1 0 - 2 4 作者简介杨述凯 1 9 8 8 一 ，男，甘肃金昌人，本科，助理T 程师 图1文丘里型精矿喷嘴示意图 F i g ．1 S k e t c hm a po fV e n t u r ic o n c e n t r a t ej e t 就落入沉淀池，容易造成下“生料”的现象。同时，由 于精矿颗粒反应不完全，没有反应的精矿颗粒以烟 灰的形式进入余热锅炉，不但增大了烟灰率，而且加 剧了上升烟道喉口部以及锅炉的黏结，需定期停料 万方数据 2 0 1 3 年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 1 5 对喉口部进行清理，很大程度上影响了合成炉的作 业率。 此外，由于单个喷嘴的生产能力较低，采用四喷 嘴模式，安装时喷嘴距离反应塔内壁较近，造成反应 塔内壁冲刷严重，降低了塔壁耐火材料的使用寿命。 另一方面，四喷嘴采用环形风管供风，生产过程中经 常出现个别喷嘴“抢风”现象，致使剩余喷嘴风量不 足，精矿颗粒与工艺风不能均匀混合，使反应进一步 恶化，烟灰率升高。 2 0 1 2 年4 月，利用闪速炉年修之际，对精矿喷 嘴进行了技术改造，将原有的4 个文丘里型精矿喷 嘴改造为中央喷射分配型精矿喷嘴，示意图如图2 所示。 图2中央喷射分配型精矿喷嘴示意图 F i g ．2 S k e t c hm a po f c o n c e n t r a t ej e t o fc e n t r a ld i s t r i b u t i O n 中央喷射分配型精矿喷嘴主要由中央喷射分配 器 C J D 、风箱、鸟巢水套和环绕水套组成。其中， C J D 包括一套流速控制设备，用来调整流速调节套 筒的位置，从而控制鸟巢水套与流速调节套筒形成 的工艺风的出口面积，使工艺风速控制在6 0 ～1 2 0 m ／s ，实现风速的无级调节。另外，通过调整分配风 量的大小，可以控制分散角度在2 。～1 0 。，从而将精 矿充分打散，在反应塔内呈“伞”状悬浮态，使反应更 加完全。在实际生产过程中，设定好风速和分散角 度之后，喷嘴控制系统会根据不同的工艺参数计算 出套筒的位置和分配风量的大小，从而保证在不同 投料量下，精矿都可以与工艺风充分混合，确保反应 状况的稳定性。在精矿喷嘴的正下方，由于精矿密 度相对较高，故设置中央氧以强化反应过程，中央氧 一般设定为反应塔总氧量的5 ％～1 0 ％。 C J D 中央还配置了一根中央油枪，中央油枪在 闪速炉短期停料后的保温和升温过程中非常有效， 而且使反应塔内的温度分布更加均匀，中央油枪可 以使用空气代替富氧燃烧。在低投料量的条件下， 中央油枪还可以为悬浮体中心补充热量，保证反应 充分进行。 此外，风动溜槽的设置为喷嘴提供了一个均匀 稳定的物料床，降低了料量的波动对反应造成的影 响，从而弥补了干精矿计量装置波动大的不足，进一 步稳定了反应状况。 2 单喷嘴运行实践 金J l I 铜闪速炉完成单喷嘴改造之后，投料量由 改造前的平均9 0t ／h 提高到1 1 5t ／h ，最高达到1 3 0 t ／h ，生产能力大幅度提高，而且实现了自热熔炼。 下面简要介绍单喷嘴投产以来的运行实践。 2 ．1 喷嘴工艺参数控制 2 ．1 ．1 反应塔风量 为充分发挥单喷嘴低风量、高富氧浓度下强化 熔炼的优势，金j l I 铜闪速炉在投料量1 1 5t ／h 、入炉 干精矿S ／C u 控制在1 ．3 4 ～1 ．3 8 的条件下，总风量 可稳定在2 80 0 0 ～3 00 0 0I T l 3 ／h ，反应可实现完全自 热，且炉况稳定，反应充分，无“下生料”现象，反应塔 塔壁挂渣均匀，炉底冻结层也比较稳定。 2 ．1 ．2 反应塔氧量 反应塔耗氧量主要根据干精矿的品质及目标冰 铜品位来确定，闪速炉在目前1 1 5t ／h 的投料量、目 标品位控制在5 8 ％～6 0 ％的前提下，氧单耗一般控 制在1 8 5 ～1 9 0m 3 ／t ，富氧浓度控制在6 5 ％～7 0 ％。 由于单喷嘴对氧较高的利用率以及充分稳定的反应 状况，在入炉干精矿成分较稳定的情况下，冰铜品位 可以稳定控制在目标品位。 2 ．1 ．3 反应塔油量 闪速炉单喷嘴改造之后，反应塔耗油主要体现 在停料保温期间。另外，在低投料量的情况下，精矿 反应热不足以维持系统热平衡，需通过点燃中央油 枪来向反应塔中心补充热量，以维持系统热平衡，保 证反应状况。从目前的运行状况可知，当投料量大 于i 0 0t ／h 时，反应就可以实现自热，不需要点燃中 央油枪。 2 ．1 ．4 风速、分散角度及中央氧 目前，单喷嘴风速与分散角度还处于调试阶段， 风速目前设定9 0m ／s ，角度设定5 。，从闪速炉运行 状况来看，反应比较完全，烟灰率也比较稳定 6 ％～ 7 ．5 ％ 。 万方数据 1 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年2 期 在单喷嘴运行初期，中央氧设定9 0 0m 3 ／h ，后 来增加到11 0 0m 3 ／h ，目前控制在14 0 0I T l 3 ／h 。由 于喷嘴正下方精矿密度相对较高，中央氧增加后，悬 浮体中心的氧化气氛得到加强，此处精矿的反应更 加充分剧烈，对改善反应状况起到了较好的效果。 2 ．2 单喷嘴生产实践取得的效果 金川铜闪速炉中央喷射分配型单喷嘴现已运行 5 个多月，取得了较好的效果 1 物料与工艺风充分混合均匀，反应更加完全、 稳定，从而降低了下生料的概率和烟灰率，减轻了上 升烟道喉口部和余热锅炉的黏结；同时，良好的反应 使得反应塔内温度分布更加均匀，这样就可以适当 降低反应塔内的作业温度，减轻耐火材料的损耗。 2 物料对氧的利用率得到大幅提升，从而可以 通过氧单耗的设定来控制F e S 的氧化程度，得到需 要的冰铜品位，避免了冰铜品位波动对转炉生产秩 序的影响。 3 单喷嘴低总风量和高富氧浓度熔炼的优势减 小了烟气量，提高了烟气中S 0 2 的浓度，为后续烟气 制酸提供了有利的条件。 4 稳定的反应降低了磁性铁的生成，从而减轻 了炉结的生成。 3 目前还存在的问题 1 单喷嘴在停料的瞬间由于反应塔内负压波 动，会出现向上反风的现象，严重时会引起风动溜槽 内的精矿燃烧； 2 由于原料中的编织袋较多，导致风动溜槽下 料口频繁堵塞，需岗位工及时进行清理，劳动强度 大，而且还影响分配器均匀下料，导致反应塔塔壁挂 渣不均匀及炉况不稳定。 4结论 中央喷射分配型精矿喷嘴在金川铜闪速炉已经 运行5 个多月，工作状况良好，性能指标达到甚至超 过了设计水平。但是，运行过程存在的一些问题还 需进一步探索和解决，还将进一步优化喷嘴工艺参 数，最大限度地发挥中央喷射分配型精矿喷嘴的优 势和潜能。 参考文献 [ 1 ] 姜桂平．闪速炉精矿喷嘴的技术改进E J ] ．铜业工程， 2 0 0 2 3 2 0 2 2 ． E 2 3 姜桂平，廖春发．闪速熔炼精矿喷嘴的发展历程及其生 产实践[ J ] ．铜业工程，2 0 0 8 2 3 1 3 3 ． E 3 3 周松林，王晓华．奥托昆普中央喷射型精矿喷嘴运行实 践E c ] ／／北京全国重冶新技术新工艺成果交流大会， 1 9 9 8 ． E 4 ] 刘建军．铜闪速熔炼工艺[ J ] ．铜业工程，2 0 l l 3 2 5 2 8 ． 万方数据