提升高鉛黑銅吹煉品質(zhì)的生產(chǎn)實(shí)踐

劉忠平

（白銀有色集團(tuán)紅鷺資源科技公司，甘肅 白銀 730900）

白銀有色集團(tuán)紅鷺資源科技公司主要開展和從事從高鉛雜料（渣）中回收銅、銦、金銀等有價(jià)金屬的綜合回收和利用工作。在銅的回收工序，將含銅高鉛雜料（渣）采用銅鉛分離爐進(jìn)行熔煉產(chǎn)出次黑銅，對(duì)產(chǎn)出的次黑銅利用配套的兩臺(tái)6M2固定式連續(xù)吹煉爐進(jìn)行吹煉，生產(chǎn)出的粗銅予以外銷，兩臺(tái)吹煉爐采用一開一備的交換生產(chǎn)組織模式。由于連續(xù)吹煉爐投資少，運(yùn)行維護(hù)成本低，吹煉渣（Cu：6%～10%）含銅比較低，銅直收率高，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮出了比較好的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)[1]。但所產(chǎn)粗銅（Cu：80%～85%，Pb：5%～12%）因含鉛較高，使加工成本和售價(jià)均受到較大影響，降低了生產(chǎn)收益，影響了產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。為提高粗銅品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，本文結(jié)合生產(chǎn)控制實(shí)際，從雜質(zhì)元素的性質(zhì)、氧化、造渣等方面，對(duì)吹煉過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)，提出改進(jìn)措施。

1 影響黑銅吹煉品質(zhì)的因素分析與實(shí)踐

（1）吹煉過(guò)程中主要雜質(zhì)的去除機(jī)理：吹煉過(guò)程，主要是在熔融狀態(tài)下，利用強(qiáng)烈的氧化性質(zhì)，將銅料中的金屬雜質(zhì)氧化成氧化物，揮發(fā)進(jìn)入爐氣或造渣除去，銅富集于爐內(nèi)成為產(chǎn)品粗銅。鉛的沸點(diǎn)為1744℃，在850℃～900℃時(shí)就出現(xiàn)強(qiáng)烈的揮發(fā)；氧化鉛（PbO）的沸點(diǎn)1440℃，在800℃時(shí)就已強(qiáng)烈揮發(fā)。吹煉爐吹煉生產(chǎn)過(guò)程中，爐內(nèi)溫度控制在1000℃～1250℃左右，在此溫度下，鉛以金屬態(tài)或氧化鉛的狀態(tài)大量揮發(fā)出來(lái)，隨煙氣除去，另一部分氧化鉛與加入的石英熔劑造渣形成鉛的硅酸鹽除去。氧化鉛的比重較大，不易上浮在熔體表面，為加強(qiáng)氧化鉛的揮發(fā)和與熔劑反應(yīng)，應(yīng)增強(qiáng)熔體的攪動(dòng)作用。

砷固態(tài)時(shí)的密度為5.72g/cm3，加熱到613℃便可由固態(tài)直接升華為蒸汽；銻的熔點(diǎn)630.5℃，沸點(diǎn)1590℃。在吹煉溫度下，砷、銻被大量氧化，形成氧化物，低價(jià)的As2O3、Sb2O3揮發(fā)隨煙氣排出，但氧化成As2O5、Sb2O5后則不能揮發(fā)，而與其它金屬氧化物化合進(jìn)入渣中。

（2）吹煉過(guò)程生產(chǎn)實(shí)踐：黑銅中的主要雜質(zhì)是鉛，平均含量23%～32%，鉛的去除程度是影響粗銅品質(zhì)的主要因素。對(duì)近六個(gè)月的入爐黑銅和產(chǎn)出粗銅的化學(xué)成分進(jìn)行系統(tǒng)的分析和統(tǒng)計(jì)：黑銅中除主要雜質(zhì)鉛外，其他雜質(zhì)元素基本穩(wěn)定，波動(dòng)在正常范圍[2]。粗銅中含銅量隨鉛的增高而明顯降低，相互之間呈明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其他雜質(zhì)影響不明顯。表1、表2為近半年來(lái)粗銅和黑銅月平均化學(xué)成分情況：

表1 2018年4月到9月粗銅化學(xué)成分

表2 2018年4月到9月黑銅化學(xué)成分

由于常見雜質(zhì)Fe、S、Zn含量較低，通過(guò)吹煉基本能夠除去，不是影響粗銅品質(zhì)的主要雜質(zhì)，故未列出。

圖1 粗銅的銅鉛含量相對(duì)應(yīng)折線圖

（3）吹煉爐的風(fēng)口固定，風(fēng)口沒入熔體深度位置相對(duì)不變，高壓風(fēng)與熔融液體的攪拌反應(yīng)不充分，氧的利用率低，雜質(zhì)的氧化速度慢。

（4）吹煉爐供風(fēng)風(fēng)壓較小，吹不到爐子中心，對(duì)熔體的攪動(dòng)作用差，雜質(zhì)的氧化、揮發(fā)、造渣效果差。

2 提高粗銅品質(zhì)的改進(jìn)措施

2.1 及時(shí)排渣，降低渣層厚度，增強(qiáng)煙氣抽力，促進(jìn)鉛和氧化鉛的揮發(fā)

（1）將鑄渣機(jī)的一次鑄渣量，由原來(lái)的5噸/次調(diào)整為3噸/次，促使勤放渣工作得以及時(shí)執(zhí)行，杜絕了爐內(nèi)渣量存量增加的人為干擾，確保了爐內(nèi)渣層厚度的降低。

（2）將煙道抽力控制閥的調(diào)節(jié)由手動(dòng)改為電動(dòng)控制，增大煙氣抽力，使大量的鉛和雜質(zhì)氧化粉塵能及時(shí)從爐內(nèi)排出。并與爐溫實(shí)時(shí)連鎖，及時(shí)調(diào)整閥門的開啟度，防止因抽力過(guò)大而造成爐溫過(guò)低的情況。

2.2 調(diào)整吹煉爐風(fēng)口至爐底的中心高度

6M2連續(xù)吹煉爐共配置8個(gè)風(fēng)口，每側(cè)安裝4個(gè)風(fēng)口，爐底向銅口方向傾斜，沿放銅口方向，熔體逐漸匯集，至放銅口處形成熔池最深部位。由于配置在距銅口較近的四個(gè)風(fēng)口距爐底較高，物料含鉛高、比重大，在此部位形成較大的沉淀狀態(tài)，風(fēng)不能深入熔體底部，對(duì)熔體的攪拌作用有限，過(guò)熱不良，物料氧化緩慢，影響鉛和其他雜質(zhì)的脫除能力。另外，因風(fēng)口相對(duì)熔體位置較高，高壓風(fēng)只吹到熔體上部靠表面位置，使渣過(guò)吹后銅含量上升。生產(chǎn)實(shí)踐中將距離銅口較近的左右兩側(cè)共四個(gè)風(fēng)口垂直下移80mm，使風(fēng)口水平至爐底的中心高度由原來(lái)的310mm調(diào)整為230mm，吹煉時(shí)使風(fēng)能吹到熔體底部，在風(fēng)的攪拌作用下，使鉛和氧化鉛能及時(shí)上浮揮發(fā)。6M2連續(xù)吹煉爐風(fēng)口調(diào)整后結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 6M2連續(xù)吹煉爐風(fēng)口調(diào)整后結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 優(yōu)化風(fēng)口操作風(fēng)壓

將入爐風(fēng)壓由原來(lái)的0.08MPa～0.12MPa提高到0.10MPa～0.13MPa。風(fēng)壓的增加，減少吹煉過(guò)程因風(fēng)管粘結(jié)而對(duì)風(fēng)口清理捅打的次數(shù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；同時(shí)風(fēng)壓的增加，使風(fēng)能到達(dá)熔體的更深程度，強(qiáng)化了對(duì)爐內(nèi)熔體的攪拌作用，使熔體和溶劑的交互作用得到加強(qiáng)，提高造渣反應(yīng)速度。

2.4 通過(guò)加入焦粉去除雜質(zhì)砷和銻

在實(shí)踐操作中，根據(jù)勺樣斷面判斷，確認(rèn)粗銅已吹煉合格后扒除最后一批渣，以每噸銅5Kg～8Kg的量進(jìn)行估算，向爐內(nèi)鋪灑焦粉，使?fàn)t內(nèi)保持一定的還原氣氛，使粗銅表面渣中砷、銻的高價(jià)氧化物（As2O5和Sb2O5）被還原成低價(jià)氧化物（As2O3、Sb2O3）后予以揮發(fā)并隨煙氣除去，然后再進(jìn)行放銅作業(yè)。此時(shí)需確保煙道適量的抽力，防止煙氣外溢。

3 效果評(píng)價(jià)

對(duì)風(fēng)口、調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)整，目的是增強(qiáng)高壓風(fēng)對(duì)較深部位熔體的攪動(dòng)作用和煙氣抽力，使鉛及氧化鉛充分上浮揮發(fā)、造渣，增強(qiáng)主要雜質(zhì)鉛的去除力度；調(diào)整鑄渣量和放銅前加入焦粉，主要是規(guī)范操作行為，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程控制，促進(jìn)鉛和氧化鉛的揮發(fā)力度。

通過(guò)以上改進(jìn)措施的實(shí)施，粗銅的含鉛量平均降低了5%，粗銅品質(zhì)提高了3%～6%，由于粗銅品質(zhì)的提高，增加了銅的回收量，降低了生產(chǎn)加工成本，增加了收益。

表3 粗銅化學(xué)成分

效益測(cè)算：

焦粉：550元/噸；

電動(dòng)閥和儀表：0.75萬(wàn)元；

粗銅產(chǎn)量：13-18噸/日；

粗銅加工成本：4739元/噸；

粗銅：Cu=85%；

生產(chǎn)天數(shù)：300天。

以粗銅品位平均提高4%測(cè)算，年可多回收銅量：

300＊15.5噸/日＊4%=204噸；

焦粉費(fèi)用：300＊15.5噸/日＊0.0065＊550=16623.75元；

年節(jié)約生產(chǎn)成本：

204/85%＊4739-16623.75-7500=111.3萬(wàn)元。

4 存在的問題及建議

降低靠近放銅口的四個(gè)風(fēng)口高度，增加了壓縮風(fēng)攪動(dòng)深度，增強(qiáng)鉛和氧化鉛的揮發(fā)，利于鉛的去除。但放銅口附近，也是銅進(jìn)行富集沉淀、雜質(zhì)上浮形成粗銅熔池的主要區(qū)域，因此需判斷當(dāng)吹煉進(jìn)行到粗銅合格時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉或不再捅打靠近銅口的風(fēng)眼，減少和避免高壓風(fēng)吹入粗銅層，導(dǎo)致銅渣分離不良而使粗銅品質(zhì)降低。

在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，放銅前加入焦粉的粒度對(duì)結(jié)果影響較大，面料較多的焦粉不僅雜質(zhì)多而且燃燒快，作用微弱。對(duì)焦粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮Y分，多采用小于10mm的小焦粒比較經(jīng)濟(jì)，效果也好。

5 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程控制，提升冶煉爐體設(shè)施處理復(fù)雜物料的能力，是冶煉企業(yè)降低生產(chǎn)成本，增加效益的有效途徑。在高鉛黑銅的吹煉生產(chǎn)中，固定式連續(xù)吹煉爐與目前比較普遍采用的轉(zhuǎn)爐相比，由于風(fēng)眼位置固定，不能根據(jù)生產(chǎn)的進(jìn)行狀況，及時(shí)調(diào)整風(fēng)口沒入深度，保持對(duì)熔體的強(qiáng)烈攪拌作用，雜質(zhì)氧化脫除能力不及轉(zhuǎn)爐。但根據(jù)處理的物料特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整風(fēng)口位置，彌補(bǔ)不足，并強(qiáng)化和規(guī)范生產(chǎn)過(guò)程控制，能取得較好的生產(chǎn)收益。