易門銅業(yè)公司100 kt/a粗銅技改工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

劉 旸，熊家強(qiáng)

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

易門銅業(yè)公司于2014年4月建設(shè)了冶煉中試基地技改項(xiàng)目，淘汰密閉鼓風(fēng)爐熔煉工藝，新建底吹爐熔煉+電爐沉降分離+轉(zhuǎn)爐吹煉的火法熔煉工藝，粗銅產(chǎn)能50 kt/a[1-2]。為了充分挖掘原有設(shè)備的生產(chǎn)潛力，提高經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，該公司決定對原有生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造升級，使生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)至粗銅100 kt/a，并于2017年4月正式投料試車。該項(xiàng)目粗銅系統(tǒng)的技術(shù)升級改造，主要是針對底吹爐、轉(zhuǎn)爐2個(gè)方面進(jìn)行改造。經(jīng)過1年多的生產(chǎn)實(shí)踐，該項(xiàng)目粗銅系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

1 底吹爐設(shè)備及工藝改造

1.1 原有底吹熔煉系統(tǒng)存在問題

熔煉工段原有1臺(tái)Φ4.2 m×13.5 m的底吹爐和1臺(tái)47 m2沉降電爐。底吹爐排出混合熔體到沉降電爐，沉降電爐排出含銅1.0%的熔煉渣和含銅50%～55%的冰銅。此工藝主要存在以下問題：1）底吹爐原生產(chǎn)規(guī)模為50 kt/a粗銅，產(chǎn)能較小，未能完全發(fā)揮底吹爐冶煉強(qiáng)度高的優(yōu)勢；2）電爐在生產(chǎn)過程中由于爐壓波動(dòng)較大，放銅口及電極等處難以完全密封，溢散的SO2煙氣難以得到有效收集，會(huì)對周圍環(huán)境造成污染；3）電爐渣含銅量較高，為1%，冰銅和渣的沉降分離效果不理想，但是隨著渣選技術(shù)的發(fā)展，渣中銅仍可進(jìn)一步處理回收。

1.2 底吹爐改造及優(yōu)化

為了解決原有熔煉系統(tǒng)存在的問題，熔煉系統(tǒng)改造主要涉及電爐拆除和爐體加長2項(xiàng)工作。經(jīng)過本次改造后，銅精礦等原料在底吹爐的熔池中迅速完成加熱、脫水、熔化、氧化、造銅锍和造渣等過程，銅锍經(jīng)溜槽流入銅锍包后加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，繼續(xù)吹煉成粗銅，渣溢流間斷放出，經(jīng)溜槽流入渣包內(nèi)，運(yùn)至渣緩冷場破碎后送渣選[3-5]。

根據(jù)渣沉降距離要求以及現(xiàn)場配置情況，底吹爐筒體加長了7.5 m，規(guī)格為Φ4.2 m×21 m，筒體壁厚仍為60 mm，爐內(nèi)液面高度1 200 mm。其中，銅锍層~850 mm，渣層~350 mm，熔體總量~250 t。改造后的底吹爐主要規(guī)格及工藝參數(shù)，如表1所示，改造后的底吹爐示意如圖1所示。

表1 改造后的底吹爐主要規(guī)格及工藝參數(shù)

圖1 改造后的底吹爐示意

由圖1可知，底吹熔煉系統(tǒng)改造如下：

1）拆除了原有沉降電爐，將底吹爐內(nèi)銅锍和渣分離改為爐內(nèi)分離。

2）底吹爐的主電機(jī)、交流電機(jī)、減速箱、制動(dòng)器、聯(lián)軸器均進(jìn)行了更換。煙氣出口規(guī)格由1.65 m×1.4 m改為2.6 m×1.6 m。原有3個(gè)加料口向南移動(dòng)，使其位于氧槍區(qū)中段頂部。爐體一側(cè)為放銅口，產(chǎn)出的銅锍使用泥炮機(jī)（利舊）打眼間斷放出，經(jīng)溜槽（利舊）排放到6 m3銅锍包內(nèi)，再由冶金橋式起重機(jī)吊起加入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉。爐體兩端各設(shè)置1個(gè)溢流放渣口，1用1備。

3）為保證開爐時(shí)的熱量供應(yīng)，底吹爐兩端設(shè)1個(gè)主燒嘴和1個(gè)副燒嘴。保留原有7只氧槍，并在其南側(cè)新增3只氧槍，北側(cè)新增2只氧槍。

4）筒體在原有位置上向北加長7.5 m，支撐托輥共3個(gè)，現(xiàn)有2個(gè)托輥保持不變，基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的加固。為了支撐加長的筒體重量，北端增加1個(gè)托輥。驅(qū)動(dòng)裝置更換，新驅(qū)動(dòng)裝置仍放于現(xiàn)在的位置，齒圈利舊。

改造后的底吹爐成為行業(yè)內(nèi)首例三托輥支撐底吹爐，有效縮短了底吹爐改造施工工期（僅需41 d）[6]。設(shè)備投運(yùn)后，能滿足富氧底吹熔池熔煉爐內(nèi)分離工藝技術(shù)及機(jī)械性能要求。同時(shí)，底吹爐加長后，銅锍和渣有足夠的沉降分離時(shí)間及空間，有利于降低渣含銅，提高直收率，實(shí)現(xiàn)底吹熔煉爐銅锍和渣的爐內(nèi)分離。隨著1年的生產(chǎn)調(diào)試，現(xiàn)在渣含銅已降至2.9%。此外，本次改造由于熔煉渣送渣選，物流與原有系統(tǒng)差異較大。通過增設(shè)轉(zhuǎn)運(yùn)平板小車將渣包運(yùn)至渣緩冷場，在原有老廠房不做改動(dòng)的前提下保證了物流的順暢。

2 轉(zhuǎn)爐設(shè)備及工藝改造

轉(zhuǎn)爐工段原有2臺(tái)40 t小轉(zhuǎn)爐。隨著本次改造產(chǎn)能的增加，原有小轉(zhuǎn)爐吹煉能力已無法滿足生產(chǎn)的要求，故轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)需與熔煉配套，增加2臺(tái)轉(zhuǎn)爐以滿足擴(kuò)產(chǎn)后的吹煉能力[7]。

轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)改造取消原有的2臺(tái)40 t小轉(zhuǎn)爐，新增2臺(tái)80 t轉(zhuǎn)爐及配套的水冷煙罩、環(huán)集煙罩、熔劑倉、電振給料機(jī)及熔劑加料溜槽。另外，為避免粗銅澆鑄時(shí)逸散煙氣，新增2臺(tái)平板小車式粗銅鑄錠機(jī)，放置于現(xiàn)有主廠房內(nèi)。改造后的系統(tǒng)主要采用雙爐期交換作業(yè)模式，處理銅锍品位為65%～72%，每天銅锍處理量為450 t（Cu 72%），每爐銅锍裝入量為110 t，每天共吹煉4.11爐。改造后的轉(zhuǎn)爐主要工藝參數(shù)如表2所示。

表2 改造后的轉(zhuǎn)爐主要工藝參數(shù)

3 粗銅冶煉系統(tǒng)的改造效果

經(jīng)過1年多的生產(chǎn)實(shí)踐，粗銅冶煉系統(tǒng)改造效果已顯著成效，其主要表現(xiàn)在以下方面：

1）節(jié)能減排效果顯著。該公司原有生產(chǎn)規(guī)模粗銅 50 kt/a，能耗指標(biāo) 280 kg/t，SO2排放總量 180 t/a，折噸粗銅SO2排放量3.6 kg。本項(xiàng)目改造后，生產(chǎn)規(guī)模粗銅100 kt/a，能耗指標(biāo) 169 kg/t，SO2排放總量290 t/a，折噸粗銅SO2排放量2.86 kg。擴(kuò)產(chǎn)改造后，噸粗銅節(jié)能近40%，減排SO2量20.6%。

2）充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本次改造充分挖掘原有設(shè)施潛力，投入項(xiàng)目建設(shè)投資約1.99億元即可將生產(chǎn)規(guī)模粗銅由50 kt/a提升至100 kt/a。改造后的年凈利潤達(dá)8 069.15萬元，較原年凈利潤1 475萬元（以上年值為基準(zhǔn)），增長337%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3）緩解車間低空污染問題。該公司原有的電爐放銅口、放渣口及電極與爐體連接處等處SO2溢散嚴(yán)重，且轉(zhuǎn)爐未設(shè)置環(huán)集煙罩，加料和出料時(shí)低空污染嚴(yán)重。本次改造取消了電爐，避免了電爐產(chǎn)生的SO2溢散。同時(shí)，增設(shè)了轉(zhuǎn)爐環(huán)集煙罩，出料時(shí)產(chǎn)生的逸散煙氣可收集起來，送至制酸系統(tǒng)處理。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目通過對底吹爐進(jìn)行加長改造，拆除電爐，新增轉(zhuǎn)爐，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)模粗銅由50 kt/a擴(kuò)能至100 kt/a。其中，底吹熔煉爐銅锍和渣爐內(nèi)分離技術(shù)，三托輥支撐底吹爐和熔煉爐渣的運(yùn)輸是此次改造的技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)，并且三托輥支撐底吹爐更是成為行業(yè)內(nèi)首例。

本次改造項(xiàng)目投產(chǎn)1個(gè)多月達(dá)產(chǎn)，不到2個(gè)月大部分技術(shù)指標(biāo)已穩(wěn)定優(yōu)良。目前，項(xiàng)目已投產(chǎn)1年多，底吹爐及轉(zhuǎn)爐等設(shè)備運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。與原有粗銅冶煉系統(tǒng)相比，改造后的噸粗銅節(jié)能近40%，減排SO2量20.6%，年凈利潤增長337%，同時(shí)緩解車間低空污染問題。