徐革雄

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

隨著雜銅原料市場(chǎng)不斷變化，雜銅原料含銅品位越來(lái)越低，雜質(zhì)含量不斷升高，對(duì)再生銅冶煉而言，尋找一種脫雜效率高、造渣時(shí)間短、對(duì)爐內(nèi)耐火磚損耗小的造渣技術(shù)迫在眉睫。貴冶傾動(dòng)爐車間技術(shù)人員通過(guò)2年的努力，不斷通過(guò)理論研究、實(shí)踐摸索，創(chuàng)新了傾動(dòng)爐冶煉造渣技術(shù)[1]。

2 新型選渣熔劑開(kāi)發(fā)

由于雜銅原料品質(zhì)不斷下降，原有造渣熔劑無(wú)法滿足雜銅冶煉發(fā)展需要。技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷摸索發(fā)現(xiàn)銅熔劑非常適合雜銅冶煉，銅熔劑是一種由多種化學(xué)物質(zhì)組合而成的混合物質(zhì)，它主要是由氧化鈣、氧化鈉、氯、氟、二氧化硅、三氧化二鋁及其它微量物質(zhì)組成，各種物質(zhì)具體含量如表1所示。

表1 銅熔劑化學(xué)組成成分

從理論研究可知:CaO能有效脫除銻，但是CaO是高熔點(diǎn)物質(zhì)，如果含量過(guò)高會(huì)造成造渣溫度高;Na2O能有效脫除砷，而且Na2O渣流動(dòng)性較好，但是Na2O市場(chǎng)價(jià)格較高，用量過(guò)大會(huì)增加冶煉成本;Cl、F利于雜質(zhì)形成氯化物、氟化物，通過(guò)煙氣脫除低熔點(diǎn)雜質(zhì)氯化物、氟化物，從而提高雜質(zhì)的脫除效率;SiO2利于所有雜質(zhì)的脫除，它是雜銅冶煉過(guò)程中運(yùn)用的主要造渣物質(zhì);Al2O3的存在利于多元渣的形成，多元渣熔點(diǎn)低，能夠有效降低氧化造渣溫度。

通過(guò)以上分析研究，不斷完善銅熔劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使得傾動(dòng)爐處理高砷、高銻、高錫等低品位雜銅的效果非常好，傾動(dòng)爐處理低品位雜銅的脫雜能力、造渣效率得到提高。

3 選渣熔劑配比的研究及應(yīng)用

由于石英脫除砷、銻效果不是很好，無(wú)法處理高砷、高銻雜銅原料，但是石英[2]可以與大部分雜質(zhì)進(jìn)行造渣反應(yīng)。石灰的加入可以調(diào)整渣性，提高砷、銻的脫除效率，而且可以改變傾動(dòng)爐爐渣渣型。

(1)由理論研究發(fā)現(xiàn)二元和三元系統(tǒng)的低熔點(diǎn)化合物如表2所示。

表2 二元和三元系低熔點(diǎn)化合物表

基于以上理論，技術(shù)人員設(shè)法精確控制造渣熔劑加入量，改變雜銅冶煉渣型，降低雜銅冶煉溫度、提高脫雜效率。

(2)通過(guò)實(shí)踐摸索發(fā)現(xiàn)使用石英、石灰的同時(shí)搭配使用少量的銅熔劑，可以補(bǔ)充造渣熔劑中Na2O的含量，提高砷、銻、錫等雜質(zhì)的脫除效率[3]，同時(shí)銅熔劑中含有Cl、F可以使部分雜質(zhì)元素形成低熔點(diǎn)氟化物、氯化物進(jìn)入煙氣，從而提高這些雜質(zhì)的脫除效率，同時(shí)避免生產(chǎn)材料成本的升高。

但是由于銅熔劑中Cl、F、Na等元素含量較高，傾動(dòng)爐爐襯是鎂鉻耐火磚，該類型耐火磚最大的弱點(diǎn)是:渣型中含Cl、F等元素高時(shí)，耐火磚的化學(xué)侵蝕速度會(huì)加快;Na活性較高，在高溫環(huán)境下會(huì)置換出耐火磚中的Cr，破壞耐火磚的化學(xué)成份，導(dǎo)致耐火磚的機(jī)械強(qiáng)度下降，所以在實(shí)際冶煉操作過(guò)程中不能一味提高銅熔劑的配入量，追求雜質(zhì)的脫除效率。

(3)從以上兩個(gè)角度出發(fā)，技術(shù)人員從雜銅冶煉產(chǎn)品質(zhì)量要求、爐況維護(hù)兩個(gè)方面綜合考慮各種雜銅冶煉熔劑配入量的控制。首先，結(jié)合理論知識(shí)編寫造渣熔劑配入量計(jì)算公式，然后通過(guò)傾動(dòng)爐雜銅冶煉實(shí)踐對(duì)公式進(jìn)行修正。經(jīng)過(guò)不斷地努力，終于完善傾動(dòng)爐雜銅冶煉中石英、石灰、銅熔劑的配入量計(jì)算公式，如下:

A為入爐物料混合品位;Q為爐內(nèi)銅量。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐檢驗(yàn)，傾動(dòng)爐對(duì)原料的適應(yīng)能力得到拓寬，而且傾動(dòng)爐耐火材料的維護(hù)水平得到進(jìn)步。傾動(dòng)爐雜銅冶煉過(guò)程可以精確控制石英、石灰的控制量，但是由于技術(shù)水平有限，暫時(shí)只能模糊控制銅熔劑配入量，一般控制在0.6t/爐以內(nèi)(傾動(dòng)爐單爐總裝入量為350t)。

4 選渣熔劑加入方式的改進(jìn)

為了進(jìn)一步鞏固提高傾動(dòng)爐造渣脫雜效果，技術(shù)人員結(jié)合傾動(dòng)爐加料作業(yè)特點(diǎn)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐摸索，不斷優(yōu)化改進(jìn)石英、石灰、銅熔劑的加入方式，如石英伴隨入爐物料均勻加入;石灰根據(jù)銅熔劑加入量[4]進(jìn)行配比，放在加料作業(yè)的前半段均勻加入;焦碳放在加料前期加入爐內(nèi)，加入量根據(jù)物料含砷量的高低進(jìn)行控制;生鐵放在氧化后期均勻加入爐內(nèi);銅熔劑的加入時(shí)伴隨低品位、高砷、高銻雜銅同時(shí)加入爐內(nèi)，最大限度分散在每斗物料中加入爐內(nèi)，讓熔劑與雜質(zhì)接觸的面積增大、機(jī)會(huì)增大，從而大幅度提高[5]銅熔劑的使用效率，避免銅熔劑與爐襯接觸，將銅熔劑對(duì)爐襯的影響降到最低。通過(guò)對(duì)銅熔劑加入時(shí)間、方式的研究及應(yīng)用，銅熔劑脫除雜質(zhì)的能力得到進(jìn)一步提高，傾動(dòng)爐產(chǎn)出的陽(yáng)極銅化學(xué)品位穩(wěn)步提高。

5 雜銅冶煉富氧技術(shù)應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高雜銅冶煉效率，技術(shù)人員結(jié)合富氧冶煉技術(shù)對(duì)傾動(dòng)爐氧化還原閥組進(jìn)行技術(shù)改造，使得傾動(dòng)爐在氧化造渣過(guò)程可以進(jìn)行富氧冶煉，氧化雜用風(fēng)中的含氧量控制在23% ～35%之間，從而實(shí)現(xiàn)傾動(dòng)爐雜銅冶煉富氧操作，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化富氧冶煉參數(shù)的控制方式，雜銅富氧冶煉技術(shù)在傾動(dòng)爐上應(yīng)用成功。傾動(dòng)爐在處理雜銅過(guò)程中，氧化造渣作業(yè)時(shí)間縮短25%，提高了傾動(dòng)爐雜銅冶煉能力[6]。

6 效果

綜上所述，通過(guò)雜銅冶煉技術(shù)的進(jìn)步，在低品位、高雜質(zhì)雜銅原料越來(lái)越多的狀況下，傾動(dòng)爐造渣能力提高、氧化造渣效率提高，處理低品位雜銅的能力不斷提升如表3所示。

表3 雜銅冶煉技術(shù)進(jìn)步前后傾動(dòng)爐處理雜銅原料適應(yīng)能力對(duì)比

隨著傾動(dòng)爐雜銅冶煉技術(shù)的進(jìn)步，雜銅冶煉噸銅重油消耗、液化氣消耗逐步降低，爐壽命不斷提高如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 傾動(dòng)爐雜銅冶煉噸銅重油消耗變化趨勢(shì)圖

圖2 傾動(dòng)爐雜銅冶煉噸銅液化氣消耗變化趨勢(shì)圖

圖3 傾動(dòng)爐壽命變化趨勢(shì)圖

7 結(jié)語(yǔ)

江銅貴冶傾動(dòng)爐通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，成功開(kāi)發(fā)出新型選渣熔劑，實(shí)踐證明該熔劑在處理雜銅方面有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)提高了傾動(dòng)爐處理雜銅的脫雜效率，特別是脫除錫、銻等雜質(zhì)的效率大幅度提高;

(2)新型選渣熔劑與傾動(dòng)爐富氧冶煉技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了傾動(dòng)爐雜銅冶煉的脫雜效率和生產(chǎn)效率;

(3)合理控制好新型造渣熔劑的配入量有利于傾動(dòng)爐爐況的維護(hù)，可以提高傾動(dòng)爐耐火材料的使用壽命。

[1]李國(guó)棟.傾動(dòng)爐雜銅冶煉技術(shù)改進(jìn)[J].銅業(yè)工程，2006(2):13－14.

[2]任鴻九.有色金屬熔池熔煉[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2001:128－130.

[3]任鴻九，王立川.有色金屬提取冶金手冊(cè)銅鎳[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2000:114－116.

[4]朱祖澤，賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社，2003:111－113.

[5]傅崇說(shuō).冶金原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1993:78－79.

[6]王猛.降低廢雜銅反射爐精煉渣含銅的生產(chǎn)實(shí)踐[J].中國(guó)有色冶金，2009(6):18－19.