白银熔池熔炼炉改造探讨.pdf

白银熔池熔炼炉改造探讨 张文红 白银有色金属公司冶炼厂，甘肃7 3 0 9 0 0 摘要文中教述1 3 银炉的发展过程、现状．存在问题及与国际先进熔炼炉的差距．提出了白 银炉的改造方案在4 0 ％～4 7 ％富氧熔炼条件下，垒床能力由9 ～1 i t 舯d 提高到1 6 ～ 2 2 t ／m 卜d ，弃渣含锕由O5 5 ％～1 ．7 3 ％降至0 ．5 ％以下，婀气亲热利用率由3 0 ％～盯％提高刊 6 0 ％，炉寿命由2 1 0 ～2 8 0 d 提高到删以上，白银炉的监测．控制和分析实现自动化．整体装备 术平接近或选到9 。年代丰期国际先进水平。 关键词白银炉；发展；改造．探讨 中图分类号T 融1 l文献标识码A 白银公司冶炼厂原采用反射炉熔炼，1 9 7 2 年开始白银炉的研究开发，1 9 8 0 年取代反射 炉投人工业生产。2 0 年来，白银炉经过空 气、富氧和富氧自热熔炼3 个发展阶段，通过 多次改造，其特点和优势已完全表现出来。 但目前由于多种因素的影响，没有完成大规 模的、脱胎换骨的改造，与国际先进的熔炼 炉比，尚有较大差距。现就白银炉的现状、存 在的问题和改造方案，提一些看法和冶金界 的同行探讨。 1白银炉的发展及现状 1 ．1 白银炉的发展历程太事记见表1 。 1 ．2白银炉现状分析 1 ．2 ．15 0 m 2 白银炉该炉为单室炉、 吹炼风量约7 0 0 0 m 3 ／h ，含氧浓度2 1 ％～ 4 5 ％，处理量2 8 8 ～4 8 0 t ／d ，最高达到7 2 4 t ／d ， 但受下列因素的影响，技术指标距国际先进 水平尚有差距。 1 受厂房限制。5 0 m 2 白银炉炉膛空间 较低，热负荷高达1 ．0 ～】．4 G J ／m 3 ，烟气流速 1 0 m e g ，炉体寿命较短；无法设置炉渣贫化 表1白银炉的研究、发展主要事件 f 1 9 7 2 ～1 9 9 9 年代主要事件 1 9 7 2 建成炉床面积为1 3 m2 的实验炉． 1 9 7 99通过冶盘部鉴定．命名为。白银炼铜法5 ． 1 9 8 08转反射炉改造为1 0 3 m 2 白银炉，设计处理量 8 0 0 t ／d ． 1 9 8 5 完成单室炉改为双宦炉试验，出炉烟气s q 浓度 由4 ．6 5 ％提高到5 ．8 3 ％． 1 9 8 6 将1 0 3 m 1 白银炉由单室炉改为双室炉． 1 9 8 7 ．1 0 完成富氧熔炼工业试骀，获国家科学技术进步二 等奖．在鼓风富氧维度为3 l6 ％时，床能力提高 踊；标准燃料卑下降3 2 _ 3 ％出炉烟气S O 】浓度 提高6 2 ．7 ％，弃请古铜04 7 6 ％． 1 9 8 7 1 1 完成富氧熔炼垒精矿试驻，金熔炼同收率≥ 9 88 6 ％． 1 9 9 15 完成富氧自热熔炼开发试转，获国寡科学技术进 步一等奖．在鼓风富氧浓度为4 7 I ％时．熔炼区 床能力3 2 _ g t ／m d ，标准燃料卑昌3 ％，出炉烟气 S O , 1 97 ％．炉渣古铜 9 3 8 ％． 1 9 9 6 1 l 完戚白银炉白熔渣贫化试验。当底咪铜古铜3 24 6 0 ／, ． 弃渣古铜O4 I ％；贫化炉全床能力4 0 ～ 4 5 t ／n g d ． 炉，弃渣含铜较高 0 ．7 0 ％～17 3 ％ ；捅风眼 机也无安装位置，职工劳动强度大。 2 烟气降温及输送设备能力小，且老化 严重，不仅作业现场环境状况恶劣，而且影 作者简介张文红 1 9 6 7 一 ，t h a i 临骑 ，太原工业大学学士，白银有色金属公司冶炼厂工程师． 万方数据 3 7 响烟气的余热和s o , 的回收刺用。 3 生产过程的监测，控制、分析方式和 方法落后，寝涮自锻沪生产髓力静提离。 1 ，2 , 21 0 0 时白银炉该炉为戏室炉，设3 0 秆 淡爨诧炉一台，唆撼趣量1 5 5 0 0 m 3 内，戴浓度 2 1 ％～4 5 ‰，处理鬣6 0 0 ～1 0 0 0 t ／d 。二c 艺流 稷见图l 。该炉与国际水平差距主要袭现在 戳下方磊 塑塑蔓童塑曼箜整生墅塑茎 ’ 烟气{ 进甜醴 圆．一丝 4童垫窒墨 圆 圆 蜒蒲誉 斌坌l{ 避目焙炼照单鼍魍 迸转护喊撼 } r 圈．鬻 皇坠弃暮 送转炉吹艨 强l1 0 0 m 3 垂锻炉生产羲程 1 炉潜命短，～般7 ～1 0 个月。 ￡2 炉瘴的醒置及比铡关系举合 理。 3 渣贫化设施尚待完善． ≤4 ，蠢糖铑操箨承平较蕺，攥筑鞭 机的正常使用强备件的国产化率{ 氐。 5 来实现谯线分析、监测、控制． 6 裴蕊氧强度鞍低，影响其露能力静避 ～步提离。 7 寨热锅炉，电牧尘器、鼓风枧等辘助 谬备运行负荷仅3 0 ％～6 0 ％。 自锻炉与国际先进熔炼炉在技术指标上 戆羞藩觅表2 。 表2白银炉与其它熔炼炉技术指标比较 指标龟镊炉 辩兰达妒 辩逮妒 氧旅度 ％ 2 l ～5 I2 l ～4 02 l ～6 7 全床能力 帅抒d 6 ～2 0 1 0 ～3 07 ～1 6 雄铜最位{ ％， 弱～贸4 0 ～7 54 0 ～6 5 炉渣宫锅 o ／o a 3 4 ～l7 9l ～70 8 ～l4 炉渣贫化谯 法赞化选矿电炉 弃揸含铜 ％ n 款～n 6 00 ．2 7 ～n 4 50 ．4 0 ～0 甄 稼难赣辩攀 ％} 1 2 ～{ ．01 4 ～6 0S ～主0 炉寿命【d 3 ∞ 4 0 0 3 3 0 2鸯银炉改造设憨 主肆思想是充分利用原l O O m 3 白银炉 的主要辘J 嚣设藏及供臻、绥氧设备 驻单囊 炉生产；改造后白银炉的箍体装备水平和技 术经济攒据，接避或达到9 0 年代束潮嚣先进 水平；商纯阴投镝生产能力走于确万t ，a 。 2 ．1 炉型结构白银炉目前基本炉型为两 段式擎塞凌程室炉f 觅圉2 ，矩形黧定式，耀 辈攀掣燮掣掣坐撮墨当 憋 { ；{ ‘ 4{ ， 一。 旦照幽螋 { 单室轳}{ 飘童炉 圈2 鑫锻炉基本祭篷 侧吹风。炉内用隔墙 坝 分为熔炼区和沉淀夫炉也为两段式单室炉，矩形固定式，两侧 赋。在中、低络滚强震下，可产出鸯键0 ，5 ％ 欧风。炉内舅l 蕊墙{ 埂 分鸯熔擦巍和贫钝 以下的弃漓，在高熔炼强度下，炉渣需经贫区，直接产出古铜 O ．5 5 ％弃渣．诺兰达工 化处理。 业化大型炉为圆柱体单段单室炉，可倾转， 雷际魄较先避翦港疆薅练炉，鲡琵蕴辩萃毒薯攻菇，藩臻强巍，毽妒渣舍壤3 ％～7 ％， 万方数据 需贫他处理。通过比较，在炉内设置贫化 区，直接产出弃涤，具有先进性。从完善和发 展自锻炉出发，现行的渣贫纯炉戒为自壤妒 的一部分才是完整和先进的．因此，新的白 锻炉妒裂缝搀应为三段式，霹炉内努失熔炼 区，沉淀区、贫化区，三区之间用隔墙 坝 分 开，蝌以根掇不同要求设计成单室或双室 炉。率次改造襁采用敢室三段式结构 觅匿 3 】，此结构有如下优缺点 国薅薅酝果屡空气或富戴髂薅方式，均 1 ．8 一煅气出口互1 0 - 加辩口；3 ．1 2 - 欢风锅承鬻；4 一炉拱铜水套．5 - 炉尾燃烧籍；6 一炉中燃烧器 7 - 转炉塘加 翻；吼1 4 一虹吸放铜池；I I 一炉墙 捌 铜木套；1 3 - 渣线铜承辩；1 5 一炉傩生柱；1 6 - 舻头燃烧器 蘧31 “ ／8 畦蠢镊挚臻梅蓑嗣 能傈i 芷制酿系统对烟气S O ，浓度的鬻求。 熔炼与躐渲区分辨，太幅度城少未熔 炉辑及骥潞匏进入沉淀隧；且诛铜在抗淀毯 相对静止环境中岛炉渣J 棋利分离，从而降低 赛毙毯炉渣禽镄菇位。 熔炼与祝淀、贫化区分开，可方便地 独立调节各自的炉膛气鸯【，互不干捷。 固沉淀和赘亿区酌斐系褥蠲合理繁 决，实现渣含铜0 ．5 ％的翮标。 三区麦一炉，糕耗夫幅度降撼． 投资总费用降低． ⑦剁用国产设备，可爽现白锻炉的现代 纯，大登纯。 髂配置两条烟道糕统，增加了投资费 用和生产组织，鹫理的难嶷。 2 ．2 稽标确定为使改造后白锻炉的技术 指标接近或达到9 0 年代束国际先进水平，从 以下3 拿方蠢撬趱竣诗袋据， 2 ．2 ．1 床能力 1 熔炼区脒能力国龊炉的熔炼区设 有烟气出口和释墙，为了降低烟气裔尘浓 度，提高隔墙的潜命，吹艨风眼只布置于熔 薅区一爱区域，鄢港薅嚣炙毒部分鬻囊积参 与了熔炼过程．为准确反映熔炼区床能力， 在此日} 人熔炼区的有效鼓戴强度和有效床能 力两个新撬念．爨锻炉霖链力主簧由藏两 氧 强度决定．目前考虑到白银炉寿钳、弃 渣鸯钢等原因，一般逐行在鼓凰氧浓度 4 5 ％，有效效氧强废1 0 0 ～2 0 0 m 3 ／m “h ， 相成有效床熊力2 6 ～3 4 t ／m 2 d ．本次改造在 辩决了炉寿禽翻弃渣禽钢嚣令瓣题磊，熔炼 区廉能力按鼓风氧浓度4 0 ％～5 0 ％、有散鼓 氧强度 4 0 嘲脒- l a 、有效床能力 5 2 t ／m 2 d 设1 阡。 2 沉淀鼠床能力沉淀区的床能力与 雄键晶位，炉渣食锭煮装 霓匿4 。攫握蠡镊 莩 曜 抽 崔 鑫 裁整莲瘩巍舟取艇2 由 I 一馘品位卯‰2 一铕品位3 5 ％ 图4沉淀区床熊力与冰搁昌位 炉渣含捅酶美系 炉2 0 多年的试验和生产结果，脒能力按下列 蠢终确定 炉渣含铜 0 ．5 ％，冰铜品位 3 5 ％，沉 淀堪床能力 1 2 t i m 2 出 炉渣含销2 ％～4 ％，贫纯嚣弃渣岔辆 万方数据 O ．5 ％，冰铜品位4 5 ％～5 5 ％，沉淀区床 能力4 0 ～7 0 t ／m t d ． 3 贫化区床能力白银炉自熔渣贫化 时，床能力4 0 ～4 5 t ／m 2 d ，其中贫化床能力 1 0 0 ～1 2 0 t ／m 2 d ，沉清床能力6 5 ～ 7 5 t ／m - d 。当自熔渣与转炉渣同时贫化时，床 能力3 0 ～3 5 t ／m 2 d ，其中贫化床能力7 5 ～ 9 0 t ／m d ，沉清床能力4 5 ～5 5 t ／m - d ．根据 以上参数，结台瓦纽科夫炉和三菱炉的生产 实绩，白银炉的渣贫化区设计条件为 入渣含铜 3 ％，底锍品位 3 5 ％，弃 渣古铜 0 ．5 ％ 贫化自熔渣时，床能力4 0 ～4 5 t ／m e d ， 其中贫化床能力9 0 ～】l O t ／m 2 d ，沉清床能 力6 0 ～7 0 t ／m 2 d 。 贫化自溶渣与转炉渣时，床能力3 0 ～ 3 5 t h C d ，其中贫化床能力6 5 ～8 5 t ／矗d ， 沉清床能力4 0 ～6 0 t ／m 2 d ； 碎煤、黄铁矿添加比例分别为炉渣的 0 ．5 ％～1 ．5 ％、4 ％～8 ％，加石灰石将渣中C a O 调节至约6 ％。 2 ．2 ．2 标准燃料率白银炉在现行炉料成 分和装备条件下，燃料率与鼓风氧浓度关系 见图5 。从囝推测，白银炉鼓风氧浓度为 5 0 ％～5 2 ％时，可实现完全自热熔炼。此 外，提高人炉料铜、硫品位，提高熔炼强度和 享 v 静 窭 饕 烂 避 k k 、 卜 、 、 、 ≮太 ， 、 、 氧浓度 ％ 图5白银妒鼓风氧浓度与标准 燃料率的关系 脱硫率，提高烟气余热利用率，降低炉体散 热，减少炉体冷却元件数量等等，也能降低 标准燃料率。 2 ．23 炉寿命目前，白银炉热修后寿命为 2 1 0 ～2 4 0 d ，中修后为2 5 0 ～2 8 0 d ，摄长运 行周期2 7 9 d ，低于诺兰达炉和瓦纽科夫炉． 白银炉寿命最短部位有风眼砖、渣线、熔 炼区前段炉拱及边墙等处．改进的方法是 1 风眼砖厚度由2 3 0 m m 增加至3 4 5 m m ； 增加风跟数量，生产中交替使用；风服砖由 一个风眼一块砖，改为4 ～5 个风眼一块 砖；改善风眼砖铜水套冷却能力，降低风眼 砖温度；风眼砖改用优质熔铸铬镁砖． 2 渣线采用熔铸铬镁砖或半再结合铬 镁砖；改善渣线铜水套冷却能力；严格控制 炉渣温度；在冶金炉后期采用专有技术对渣 线砖挂渣。 3 熔炼区提高鼓风氧浓度，降低外供热 负荷；对燃烧器的结构、安装位置进行优化 设计，以减小火焰的涡流和扩散；提高易损 部位的耐火砖的等级；合理增加铜水套，降 低局部温度；合理设计炉体。降低炉膛烟速 及热负荷。 在采用以上方法的同时，加强生产组织 管理，精心操作，白银炉寿命达到4 0 0 d 以上 的国际先进水平是完全可能的。 2 ．3生产规模确定原则为熔炼区出炉烟 气流量 6 万m 3 ／h ；吹炼风使用工业氧气， I 期8 0 0 0 m 3 ／h ，，Ⅱ期1 3 0 0 0 m 3 ／l a ；含铜≤5 ％的 转炉渣全部返回白银炉贫化； 沉淀区锍品位5 0 ％，炉渣含铜≤3 ％， 贫化区锍品位≤3 5 ％，弃渣古铜≤0 ．5 ％； 混合炉料成分 ％ ；2 0 C u 、2 8 F e 、2 8 s ， 1 0 S i O ，，l _ 8 Z n 、l - 7 C a O ；湿基含H 2 0 ≤8 ％． 根据上述原则，白银炉改造后，生产规模 为I 期，4 0 ％富氧熔炼，年产高纯阴极铜1 l 万t ，1 I 期，4 7 ％富氡熔炼，年产高纯阴极铜1 5 万t 。详见表3 。 2 ．4白银炉主要结构尺寸与技术指标白 银炉大修周期在1 0 年以上，新建白银炉按 Ⅱ期设计 见圈3 ．炉体主要结构尺寸见表4 ， 技术指标见表5 。 万方数据 表3白银炉改造生产规模方案 项 目 I 期Ⅱ期 加料量 湿 t m 8 051 1 1 ．o 熔炼区鼓风氧浓度 煳4 0o4 7 ．0 熔炼脱硫宰 ％6 3o6 8o 标准燃料率f ％ 6 03 - 3 转炉渣加人量n ／h “ 鲫 4 65 1 贫化区鼓风氧裱度 ％2 】m2 10 粉煤消耗量 t m 嘎9 6I2 0 黄铁矿加 量 t N 4 1 252 6 碎煤加 量 【m n 5 l07 1 5 0 ％冰铜产出量 t l h 2 8 ∞3 9 】0 3 5 ％球铜产出量n m 46 062 7 弃渣 c a 4 0 0 表51 7 8 m 白银炉主要技术指标 2 ．5 辅属设施完善及改造 1 风口高温仪及自动化捅风眼机 在消化、吸收自动化捅风眼机和风口高温仪 基础上，安装两台 套 研制开发的、适用于 白银炉的装置。 2 沉淀区、贫化区烟气降温设施根据 烟气含S 0 2 0 ．2 ％～0 ．3 5 ％．含尘1 ～5 9 ／m 3 特点，采用余热锅炉方案，并在余热锅炉 安装低压空气预热器，进～步提高烟气余 热利用率。锅炉型号及参数为 型号 炉蝈气流量 m Ⅶ 人炉熘气愠度 ℃ 出炉榧} 气温度 ℃ 产蒸汽压力 M P a 产蒸气流量 t h 预热空气出口温度 ℃ 预热空气流量 r r 岫 Q F 4 Z , 1 2 6 0 - Z 6 ／3 3 - 4 4 Ⅱ 4 2 1 1 0 0 1 , 2 0 0 1 6 0 - 加 4 4 2 6 3 5 0 2 0 3 3 0 0 0 3 控制及分析将D 皤系统、x 射线 荧光分析仪全部转 在线方式，实现白银炉 的自动化控制。 3经济效益分析 1 投资费用白银炉改造概算投资费 用4 9 7 0 万元 见表6 。 表6 白银炉改造概算 万元 项目建筑设备安装总费用 白银炉 ∞1 9 7 01 ∞瑚 余热锅炉 l l O1 4 0 01 4 01 锄 其它 2 04 6 05 05 3 0 设计、旌工费 3 6 0 不可预见费 1 9 0 合计 4 9 7 0 2 制造成本根据改造后的消耗及1 9 9 9 年的价格，测算的制造成本见表7 I 期 。 3 经济效益分析白银炉1 9 9 0 ～1 9 9 8 年平均制造成本为1 3 4 3 元／t C u ，改造后预计 为9 3 4 元。按年产1 1 万t 铜计算，可降低制 造成本4 4 9 9 万元，经济效益显著。 4结束语 白银公司冶炼厂，目前正按国家。九五” 万方数据 4 1 表7 白银炉制造成本估算 I 期 元／t c u 序号项目 漓耗单价 元金额C 元 l 混台炉科 C u 2 0 ％J 5 ．1 0 7 ． 2 6 0 01 3 2 6 i 3 2 产出 C a l 0 0 ％．0 10 0 01 3 0 0 0一1 3 0 0 匝0 3 原熳 t 03 7 61 0 0 03 7 6 4 重油m00 0 6】1 0 D0矗6 5电 k w h 1 7 5 mn 2 64 曼5 6 新水t 2 “I6 338 7 循环水 t 挑0 02 32 3 ．0 8甘} 风 r f l ’2 4 1 0On 叮61 8 32 9 供氧 m ’ 5 0 70嘎2 7 81 4 12 1 0 工资．槽利 4 0 0 l I 设备折旧 如O 1 2 维修，大修费用 1 1 8 ．0 1 3 其它 4 00 1 4 制造息成本9 Ⅲ 计划中关于下达技术改造第二期“双 加”工程导向性计划的通知进行白银炉的 完善、改造工作．本改造设想，充分利用了现 有设备，又兼顾长远发展要求 1 1 期 ；节约 了投资，降低了制造成本，增加了经济效 益；提高了白银炉的整体装备水平和技术经 济指标，增强了市场竞争力；改善了职工作 业环境，降低了劳动强度；解决了环境和大 气污染的难题等等。 本文承白银公司副总工程师张祥远高工 闲改，谨此致谢． 参考文献 1 毛月嫂、祝明星．富氧在有色金属冶金中的应 用．冶金工业出版社，1 9 8 8 ， 2 北京有色冶金设计研究总院等．重有色冶炼设计 手册．铜镍卷．冶金工业出版杜．1 9 9 6 ． 万方数据