銅陵有色奧爐改造工程是銅陵有色金昌冶煉廠技術(shù)升級改造和環(huán)保工程的一部分, 是一個(gè)年產(chǎn)20萬t礦產(chǎn)陰極銅的新型冶煉廠, 采用奧斯麥特頂吹熔煉爐和智能數(shù)控吹煉爐工藝。本文簡要介紹了該工程的主要技術(shù)和設(shè)備配置。

　　1 工程概況

　　銅陵有色銅冶煉工藝技術(shù)升級改造項(xiàng)目由“雙閃工程”和“奧爐改造工程”兩部分組成。其中“雙閃工程”系指采用當(dāng)今世界最先進(jìn)的閃速熔煉和閃速吹煉 (簡稱“雙閃”) 工藝在異地新建礦銅處理廠;“奧爐改造工程”主要是對現(xiàn)有金昌冶煉廠奧斯麥特爐 (簡稱奧爐) 改造, 從而實(shí)現(xiàn)銅冶煉老企業(yè)技術(shù)大幅提升和節(jié)能減排的目的。“雙閃工程”已于2012年12月28日建成投入試生產(chǎn)。“奧爐改造工程”主要是對現(xiàn)有金昌冶煉廠奧爐系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)型改造, 從而實(shí)現(xiàn)銅冶煉老企業(yè)技術(shù)大幅提升和節(jié)能減排的目的。

　　金昌冶煉廠1978年建成投產(chǎn), 2006年實(shí)施完成了“金昌冶煉廠熔煉工藝改造及環(huán)境治理工程”, 改造后, 金昌冶煉廠采用“奧爐熔煉—PS轉(zhuǎn)爐吹煉—固定式陽極爐精煉—小極板電解”工藝。2008年7月, “金昌冶煉廠熔煉工藝改造及環(huán)境治理工程”通過環(huán)境保護(hù)部組織的竣工環(huán)保驗(yàn)收。金昌冶煉廠奧爐銅精礦熔煉技術(shù)的應(yīng)用, 已取得良好業(yè)績, 積累了豐富的生產(chǎn)操作和管理經(jīng)驗(yàn), 為奧爐技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用作出了突出貢獻(xiàn), 奧爐熔煉技術(shù)已成為目前國內(nèi)外新建和改造中小型銅冶煉廠可資選擇的主要工藝之一。雖然奧爐本體仍有挖潛余地, 不失為先進(jìn)的中小型銅精礦熔煉工藝, 但是, 因?yàn)榻鸩�冶煉廠是較早采用該技術(shù)進(jìn)行改造的銅冶煉廠, 在配套設(shè)施和生產(chǎn)的系統(tǒng)性上存在大量歷史“欠帳”, 近年來也不斷挖潛和技術(shù)攻關(guān), 但收效甚微, 積累了制約金昌冶煉廠進(jìn)一步發(fā)展的諸多客觀障礙, 突出表現(xiàn)為:工廠裝備水平低、環(huán)保壓力依然嚴(yán)峻、銅酸加工成本高、市場競爭能力弱。

　　“奧爐改造工程”目標(biāo)定位依托銅陵有色60多年銅冶煉文化與理念沉積, 以銅陵有色奧爐熔煉技術(shù)為核心, 在獲得國家環(huán)保部對銅陵有色銅冶煉工藝技術(shù)升級改造項(xiàng)目總體環(huán)評變更備案的前提下, 處理銅陵有色內(nèi)部“二次資源”和復(fù)雜精礦為主, 并處理部分進(jìn)口銅精礦, 打造銅陵有色銅冶煉核心技術(shù)樣板工廠, 促進(jìn)中國銅冶煉工藝進(jìn)步, 項(xiàng)目的建設(shè)是集團(tuán)本部建設(shè)技術(shù)、管理及原料處理差異化銅冶煉基地的重要組成部分與環(huán)節(jié)。“奧爐改造工程”毗鄰“雙閃工程”建設(shè), 實(shí)現(xiàn)“奧爐改造工程”與“雙閃工程”互補(bǔ)。按照“奧爐熔煉+智能數(shù)控吹煉+陽極精煉+大極板PC電解”冶煉主工藝及其配套設(shè)施建設(shè)。“奧爐改造工程”于2016年3月18日開工建設(shè), 2018年3月18日投料試生產(chǎn)。

　　2 工藝流程簡介

　　“奧爐改造工程”工藝流程圖如圖1所示。

　　銅精礦來源分為進(jìn)口礦和國產(chǎn)礦, 進(jìn)口銅精礦水運(yùn)至銅陵有色長江碼頭, 與雙閃廠區(qū)共用碼頭計(jì)量與運(yùn)輸設(shè)備, 在進(jìn)入雙閃1#精礦庫之前設(shè)置一條1000t/h能力的膠帶運(yùn)輸機(jī)送至“奧爐改造工程”項(xiàng)目精礦庫, 國產(chǎn)礦則通過自卸汽車、平板車等運(yùn)至奧爐廠區(qū)的精礦庫。

　　精礦庫有4臺(tái)抓斗行車, 精礦庫貯存國產(chǎn)銅精礦, 按照貯存3萬噸精礦量設(shè)計(jì), 精礦庫采用由抓斗起重機(jī)配料、倒礦、上礦運(yùn)輸。各配料倉的給料量由計(jì)算機(jī)控制, 配料倉出來的物料在集合皮帶機(jī)上混合, 經(jīng)過3臺(tái)圓盤制粒機(jī)制粒后由皮帶運(yùn)送至奧斯麥特爐爐頂, 通過梭式皮帶運(yùn)送至加料口拋入爐內(nèi), 在高溫下劇烈反應(yīng), 氧化成冰銅、爐渣、SO2煙氣及煙塵。一部分冰銅通過冰銅溢流堰排放口和冰銅溜槽流入11m3的冰銅包內(nèi), 由包子吊車吊運(yùn)至智能數(shù)控吹煉爐 (以下簡稱吹煉爐) 吹煉;剩余的冰銅和熔煉爐渣以混合熔體的形式, 通過渣溢流堰排放口和溜槽流入沉降電爐沉降分離, 根據(jù)吹煉爐作業(yè)周期, 采用打眼排放, 冰銅定期排放至約11m3的冰銅包內(nèi), 再經(jīng)包子吊車送往吹煉工序。分離后的電爐渣采用打眼排放, 通過溜槽排放至水淬池再經(jīng)撈渣機(jī)撈至渣倉內(nèi), 瀝水后外售。

　　奧爐出爐煙氣經(jīng)奧爐余熱鍋爐回收余熱和煙氣凈化系統(tǒng)處理, 處理后的煙氣與吹煉爐的凈化煙氣混合送制酸系統(tǒng)制酸, 鍋爐煙塵經(jīng)破碎后返回奧斯麥特熔煉爐。電爐煙氣經(jīng)沉塵室處理后, 送至奧爐余熱鍋爐出口的沉塵室與奧爐煙氣混合后送奧爐電收塵器, 最終進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)。

　　冰銅由包子吊車裝入智能數(shù)控吹煉爐后, 通過富氧鼓風(fēng)進(jìn)行吹煉, 吹煉過程中通過運(yùn)輸皮帶與活動(dòng)溜槽加入適量經(jīng)破碎的冰銅包殼和石英石熔劑進(jìn)行造渣, 反應(yīng)生成白冰銅、硅基爐渣及含塵SO2煙氣;造渣反應(yīng)結(jié)束后, 停止送風(fēng), 從爐口將吹煉爐渣倒入渣包, 經(jīng)渣包傾翻裝置將爐渣傾翻至12m3渣緩冷包內(nèi), 再用渣包車運(yùn)輸至渣緩冷區(qū)域, 留在爐內(nèi)的白冰銅與鼓入的富氧空氣中的氧反應(yīng), 生成品位為98.5%以上的粗銅, 產(chǎn)出的粗銅倒入約8m3粗銅包內(nèi), 再經(jīng)包子吊車送往陽極精煉工序。吹煉產(chǎn)出的煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱后, 進(jìn)入沉塵室及電收塵器進(jìn)一步捕集煙塵, 使出口煙氣含塵濃度降至0.3g/Nm3以下, 由高溫風(fēng)機(jī)送制酸系統(tǒng)制酸, 鍋爐煙塵經(jīng)破碎后返回奧斯麥特熔煉爐和吹煉爐。

　　粗銅在2臺(tái)陽極爐中精煉, 采用天然氣為燃料, 氧化期鼓入壓縮空氣, 還原期鼓入天然氣+氮?dú)? 稀氧燒嘴加熱, 產(chǎn)出的銅陽極板用叉車送電解車間。

　　煙氣制酸采用國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的“一級動(dòng)力波-填料塔-二級動(dòng)力波-兩級電霧”稀酸洗滌凈化、雙接觸“3+1”式四段轉(zhuǎn)化 (ⅢⅠ-ⅣⅡ換熱流程) 、兩次吸收的常壓接觸法制酸工藝。轉(zhuǎn)化采用進(jìn)口觸媒, 進(jìn)轉(zhuǎn)化SO2濃度控制在11%左右, 轉(zhuǎn)化率99.9%。

　　硫酸尾氣采用離子液脫硫, 脫硫后煙氣送120m環(huán)集煙囪達(dá)標(biāo)排放。硫酸尾氣脫硫與冶煉環(huán)集脫硫共用離子液再生系統(tǒng)。

　　陽極板送至電解車間進(jìn)行電解精煉, 采用永久不銹鋼陰極 (PC) 電解工藝, 配置2臺(tái)機(jī)器人剝片機(jī)組、2臺(tái)半自動(dòng)專用行車、1臺(tái)陽極裝備機(jī)組、1臺(tái)殘極洗滌機(jī)組。電解液凈化采用電積脫銅、真空蒸發(fā)、水冷結(jié)晶、誘導(dǎo)法脫雜工藝;硫酸鎳回收采用冷凍結(jié)晶工藝。

　　3 冶煉工藝技術(shù)要求

　　3.1 熔煉系統(tǒng)

　　(1) 精礦給料。配料工藝采用倉式配料。配料工序共有12臺(tái)容量為200噸的配料倉, 分別貯存銅精礦、石英砂、塊煤、混合后的渣精礦及煙塵。為保證配料精度, 采用計(jì)算機(jī)在線控制的自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)。各種銅精礦、石英砂、渣精礦及返回?zé)焿m、塊煤按奧爐入爐混合物料成分要求自動(dòng)配比后, 通過膠帶運(yùn)輸機(jī)送至精礦制粒。配完料的精礦送入3臺(tái)?7000mm圓盤制粒機(jī)制成直徑5～8mm的小球, 以降低熔煉煙塵率。根據(jù)銅精礦原料含水率決定是否在制粒過程加水, 控制制粒后的物料含水<10%。制粒后的銅精礦經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)送至奧斯麥特爐爐頂, 通過爐頂可逆移動(dòng)膠帶運(yùn)輸機(jī), 經(jīng)奧爐爐頂?shù)募恿峡诩尤霠t內(nèi)熔煉。

　　(2) 奧斯麥特爐。熔煉工序建有一臺(tái)?5×16.5m的奧斯麥特爐, 采用鋼結(jié)構(gòu)做爐體支撐, 爐體采用鋼板水套對爐內(nèi)耐火材料進(jìn)行冷卻, 冷卻水量為600t/h, 爐內(nèi)熔體區(qū)和煙氣區(qū)均砌筑耐火材料, 爐頂采用鋼板水套+澆筑料構(gòu)建。配置雙溢流堰口:冰銅溢流排放口和混合熔體溢流排放口。

　　制粒后的精礦由移動(dòng)加料皮帶通過加料口連續(xù)加入奧斯麥特爐, 熔煉工藝風(fēng)為富氧空氣, 噴槍在奧爐熔池渣層中噴入大量空氣、氧氣、天然氣, 工藝風(fēng)富氧濃度約63%, 熔池?cái)噭?dòng)非常劇烈, 迅速完成傳熱和傳質(zhì)的過程, 設(shè)計(jì)給料量～140t/h。熔煉過程中的主要控制參數(shù)是熔池溫度和冰銅品位, 正常生產(chǎn)中維持熔池溫度所需熱量靠爐料熔煉反應(yīng)熱、噴槍噴入的天然氣和爐料中配入的塊煤燃燒熱提供, 熔池溫度約為1230℃, 冰銅品位則通過料氧比控制來穩(wěn)定。熔煉產(chǎn)物有冰銅、熔煉爐渣和煙氣。其中部分品位56%的冰銅通過奧爐底部的冰銅溢流堰排放口和冰銅溜槽流入主廠房的11m3冰銅包內(nèi), 由包子吊車吊運(yùn)至吹煉爐吹煉。剩余的冰銅和熔煉爐渣以混合熔體的形式, 通過渣溢流堰排放口和溜槽流入沉降電爐沉降分離。

　　正常生產(chǎn)中每15天更換一次噴槍, 每次更換噴槍與清理時(shí)間一般約2小時(shí), 此期間不投料作業(yè)。當(dāng)奧爐需要烘爐或保溫時(shí), 采用噴槍燃燒天然氣進(jìn)行補(bǔ)熱。

　　(3) 沉降電爐。電爐工序設(shè)置了一臺(tái)88m?的沉降電爐, 奧斯麥特熔煉爐的混合熔體在沉降電爐內(nèi)進(jìn)行澄清分離, 沉降電爐熔池溫度控制在1300℃左右, 在電爐內(nèi)主要完成兩個(gè)工藝過程:熔煉渣中夾雜的冰銅顆粒進(jìn)行渣銅分離、奧爐內(nèi)未反應(yīng)完全的銅精礦繼續(xù)反應(yīng)完全。電爐產(chǎn)出電爐渣和部分冰銅, 冰銅品位約為58%, 根據(jù)吹煉爐作業(yè)周期, 定期排放至約11m?的冰銅包內(nèi), 再經(jīng)包子吊車送往吹煉工序。電爐渣中含銅量降至0.8%以下。分離后的電爐渣采用溢流排放, 排放至渣水碎系統(tǒng), 水碎后的爐渣由汽車運(yùn)輸外售。

　　沉降電爐共設(shè)4個(gè)冰銅排放口和2個(gè)渣排放口, 每次2個(gè)冰銅排放口和1個(gè)渣排放口左右, 交替使用。

　　3.2 吹煉系統(tǒng)

　　(1) 配置及作業(yè)參數(shù)。吹煉工序配置了三臺(tái)智能數(shù)控吹煉爐, 內(nèi)尺寸為?4.49m×13m, 采取2H1B期交換作業(yè), 一臺(tái)冷備。每臺(tái)吹煉爐配備有熔劑加料系統(tǒng)、殘極加料機(jī)、風(fēng)眼清理機(jī)、智能數(shù)控吹煉系統(tǒng)等設(shè)備, 是國內(nèi)首套智能數(shù)控吹煉爐。冰銅由包子吊車裝入吹煉爐后, 進(jìn)行送風(fēng)吹煉。吹煉爐吹煉為間斷作業(yè), 分造渣期和造銅期。吹煉生成含銅4.5%左右的爐渣通過渣包傾翻裝置倒入12m3的渣緩冷包內(nèi), 通過電動(dòng)平板車運(yùn)送至渣緩冷場, 渣緩冷場配置一臺(tái)85t門式起重機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)和翻渣作業(yè)。生成品位為98.5%的粗銅倒入8m?粗銅包內(nèi), 再經(jīng)85包子吊車送往陽極精煉工序。吹煉爐送風(fēng)時(shí)率為87.59%。“智能數(shù)控吹煉技術(shù)”重點(diǎn)解決了冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的四個(gè)問題:1、造渣期終點(diǎn)智能判斷;2、造銅期終點(diǎn)智能判斷;3、爐溫在線監(jiān)測;4、冷料和熔劑智能計(jì)算, 實(shí)現(xiàn)銅冶煉轉(zhuǎn)爐工藝過程的自動(dòng)化控制。應(yīng)用該系統(tǒng)后, 起到了以下效果:1、避免爐口開口觀察和頻繁轉(zhuǎn)爐, 大幅降低煙氣外溢;2、避免爐溫大幅波動(dòng)提高爐壽;3、充分利用熱量提高冷料處理量;4、爐況穩(wěn)定, 送風(fēng)時(shí)率高, 與前后工序配合有序;5、造渣、造銅終點(diǎn)準(zhǔn)確預(yù)判;6、杜絕噴爐事故。

　　(2) 排煙系統(tǒng)。吹煉爐產(chǎn)出的煙氣經(jīng)吹煉爐余熱鍋爐回收余熱后, 煙氣溫度降至350℃左右, 同時(shí)煙氣中夾帶的煙塵也大量沉降下來, 鍋爐煙塵經(jīng)破碎后返回奧斯麥特熔煉爐和吹煉爐, 從余熱鍋爐排出的煙氣進(jìn)入球形煙道、沉塵室及電收塵器進(jìn)一步捕集煙塵, 使出口煙氣含塵濃度降至0.3g/Nm3以下, 凈化后的煙氣與奧爐收塵系統(tǒng)的煙氣匯合后送制酸工序。配置一套臥式水平流雙室四電場電收塵器, 余熱鍋爐、球形煙道、沉塵室捕集的煙塵由煙塵罐盛裝, 由叉車運(yùn)往精礦庫。電收塵器捕集的煙塵含砷等較高, 需開路處理, 通過埋刮板輸送機(jī)送至煙塵中間倉, 用煙塵罐盛裝, 進(jìn)一步處理回收其中的有價(jià)金屬。

　　3.3 精煉爐及澆鑄工序

　　(1) 配置及作業(yè)參數(shù)。精煉工序有2臺(tái)550噸回轉(zhuǎn)式陽極爐, 內(nèi)尺寸為?4.86m×13.7m, 配置一套國產(chǎn)雙18模圓盤澆鑄機(jī), 澆鑄能力100t/h, 每臺(tái)陽極爐可處理2爐吹煉爐粗銅, 采用天然氣為燃料, 氧化期鼓入壓縮空氣, 還原期鼓入天然氣+氮?dú)�。鑄出的合格陽極板用叉車運(yùn)往電解車間。

　　(2) 排煙系統(tǒng)。傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)式陽極爐環(huán)集煙罩與爐口單獨(dú)設(shè)置, 占用空間大 (爐體前后需設(shè)立柱) 、漏風(fēng)率高、環(huán)集煙氣量大、體積大影響行車操作視線, 受包體撞擊易變形, 進(jìn)一步增大漏風(fēng)率, 維修率高。實(shí)際環(huán)集效果不理想。本項(xiàng)目自主研發(fā)一種集煙罩與爐口蓋一體的新型環(huán)集煙罩, 煙罩與爐口貼合度高, 環(huán)保效果好�？呻S爐體轉(zhuǎn)動(dòng), 煙罩與爐口蓋之間縫隙小, 僅5cm～10cm, 漏風(fēng)率低、環(huán)集煙氣量小, 降低環(huán)集脫硫運(yùn)行成本;拆裝簡便, 維修量小;煙罩和排煙管道沿爐體軸向布置, 爐口上方空間開闊, 視線好, 方便行車工操作, 同時(shí)可減少約30000Nm3/h環(huán)集氣量, 極大降低了環(huán)集脫硫成本, 低空污染得到有效緩解, 現(xiàn)場環(huán)境得到改善。

　　4 冶煉物料處理設(shè)施

　　4.1 精礦庫

　　奧爐廠區(qū)的精礦庫跨度33米, 長度174米, 礦倉為半地下式, 用于貯存國產(chǎn)銅精礦、奧爐用石英砂、塊煤、渣精礦及返回?zé)焿m。物料通過自卸汽車、平板掛車等運(yùn)輸車輛入庫, 入庫后用裝載機(jī)配合卸料, 其中國產(chǎn)銅精礦需進(jìn)行混勻和取樣, 再通過抓斗起重機(jī)倒運(yùn)至庫內(nèi)指定位置貯存;物料出料則通過抓斗起重機(jī)抓入精礦給料倉內(nèi), 經(jīng)膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)后送到配料工序, 進(jìn)口銅精礦通過1#膠帶輸送機(jī)從江邊碼頭送至配料工序, 精礦庫的儲(chǔ)存能力為3萬噸。在精礦庫物流通道附近設(shè)置了路面精礦回收溝, 將灑落在路面的精礦經(jīng)水沖洗后集中回收。

　　4.2 精礦配料

　　采用倉式配料進(jìn)行配置。設(shè)置了12臺(tái)配料倉, 分別貯存銅精礦、石英砂、渣精礦、塊煤、返回?zé)焿m。其中用于貯存銅精礦的配料倉有8臺(tái) (國產(chǎn)礦4臺(tái), 進(jìn)口礦3臺(tái), 備用1臺(tái)) , 貯存渣精礦及返回?zé)熁覀}1臺(tái)、石英砂倉1臺(tái)、塊煤倉1臺(tái)、備用倉1臺(tái)。每臺(tái)配料倉下各配有一臺(tái)定計(jì)量給料膠帶機(jī), 為保證配料精度, 采用了DCS控制的自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)。各種銅精礦、石英砂、渣精礦及返回?zé)焿m、塊煤按奧爐入爐混合物料成分的要求自動(dòng)配比后, 通過膠帶運(yùn)輸機(jī)送至精礦制粒。

　　4.3 精礦制粒

　　采用3臺(tái)?7000mm的圓盤制粒機(jī)對進(jìn)入奧爐的入爐物料進(jìn)行制粒。來自配料工序的混合入爐物料, 經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)分別送往3臺(tái)圓盤制粒機(jī)。通過圓盤制粒機(jī)制成直徑5mm～8mm的小球, 以降低熔煉煙塵率。根據(jù)銅精礦原料的含水率決定是否在制粒過程加水, 控制制粒后的物料含水<10%。完成制粒的銅精礦經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)送至奧爐爐頂。

　　5 結(jié)論

　　“奧爐改造工程”作為銅陵有色銅冶煉技術(shù)升級改造項(xiàng)目的一個(gè)部分, 該項(xiàng)目設(shè)計(jì)充分汲取了全國銅行業(yè)的經(jīng)驗(yàn), 在工藝配置、方案優(yōu)化、設(shè)備選型等方面做出了眾多改進(jìn), 與“雙閃廠區(qū)”相互映襯, 差異化發(fā)展, 資源得到高效綜合利用, 旨在打造“綠色、環(huán)保、高效、先進(jìn)”銅冶煉標(biāo)桿企業(yè)。

　　《銅陵奧爐冶煉技術(shù)升級項(xiàng)目概述》來源：《世界有色金屬》，作者：金澤志,曾慶康

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