奧托昆普型閃速爐上升煙道粘結處理實踐

吳建華

（江銅集團貴溪冶煉廠，江西貴溪 335400）

奧托昆普型閃速爐上升煙道粘結處理實踐

吳建華

（江銅集團貴溪冶煉廠，江西貴溪 335400）

保證煙道的通暢是閃速爐穩定生產的前提之一，為解決上升煙道的粘結問題，通過總結生產實踐經驗，分析上升煙道的粘結的形成原因，采取還原、定點高溫燒融等有針對性的治理辦法，有效地減少、消除上升煙道的粘結及結瘤。

閃速爐；上升煙道；粘結結瘤

閃速煉銅是一種連續高效的火法冶煉工藝，而奧托昆普型閃速爐是目前應用最為廣泛的閃速熔煉方式，且經過近20 a的發展，通過采用新型精礦噴嘴及富氧反應的方式，實現了反應過程完全自熱，極大地降低了生產能耗，使得奧托昆普型閃速爐被越來越多地應用于火法冶煉中。

奧托昆普型閃速爐在實際生產過程中，受其爐體結構、熔煉方式等因素的影響，其上升煙道及開口部的粘結結瘤是普遍存在的問題。上升煙道及開口部是爐內煙氣流通的重要通道，其粘結情況決定了通道截面積的大小。截面積過小，為了維持爐內負壓環境，被動提高閃速爐排煙風機轉速，造成鍋爐、電收塵等下游設備與外界的壓差增大，加劇了設備的漏風現象，導致濕冷空氣對設備造成腐蝕，此外，煙氣中的粉塵由于氣流流速加快，沉降效果變差，使得下游設備工況惡化，提升了故障率，這些都是制約生產的不利因素。

1 貴溪冶煉廠2＃閃速爐介紹

貴溪冶煉廠2＃閃速爐于2007年8月建成投產，為奧托昆普型閃速熔煉系統。

細粒度精礦（90%以上小于0.07 mm）［1］從反應塔頂經由噴嘴垂直噴入反應塔，由分配風分散后與富氧空氣（含氧量80%）反應，在反應塔中完成主要熔煉過程，反應產物在沉淀池中進行銅硫與渣的沉降分離，最終完成造冰銅和造渣，產出的冰銅品位含Cu 60%左右，含硫高溫煙氣經過上升煙道進入余熱鍋爐進行冷卻，用于制酸。

2 粘結結瘤因素分析

閃速熔煉作為強化冶煉法，有傳質傳熱過程迅速、硫化物氧化速度快等特點，但生產效率的提高同時也伴隨著煙塵量大，排煙系統負荷高等問題，最終不可避免地造成上升煙道及開口部粘結結瘤的現象。此外，還有工藝、設備等其它因素加劇其粘結結瘤現象，根據生產實踐經驗，一般認為以下幾點對粘結結瘤影響較大：

1.如圖1所示，奧托昆普型閃速爐爐內煙氣經過上升煙道至鍋爐需要經過兩次變向，氣流中夾雜的熔體、粉塵由于慣性勢必會粘附于煙道拐角壁上，造成粘結，且隨著粘結厚度的增加，通道截面積減小，其形成粘結的速度會加劇。

2.為了提高產能、優化作業周期，閃速煉銅法一般都將目標銅锍品位控制在Cu占60%左右，反應塔氧勢較高，促進了Fe3O4的生成。一部分未參與還原及造渣的Fe3O4隨氣流進入上升煙道并附著在煙道壁上形成粘結；另一部分Fe3O4落入沉淀池后主要存在于渣層和锍層渣層之間（Fe3O4比重與銅锍接近），并且，隨著品位的升高，渣層的Fe3O4的含量不斷升高［2］，由于閃速爐排渣口設計在上升煙道一側，渣層溫度較低時大量Fe3O4隨著渣層流動至上升煙道底附近，在對流較差的低溫區域產生粘渣形成爐結堆積。

3.爐況的好壞對煙塵性質有直接的影響。入爐的精礦成分不穩定，雜質含量高，配料單頻繁調整，工藝設備異常對維護爐況穩定來說都是不利因素。近年來，隨著銅行業不斷發展，國內外新建了多座銅冶煉廠，對銅精礦的需求不斷加大，造成精礦原料供應日益緊張。為了維持充足的精礦供應量，采購部門放寬了對精礦原料雜質的要求，同時也出現了批多量少的問題。以貴溪冶煉廠為例，部分礦種中的Zn含量達到7%，而氧化鋅熔點高，難以清除，造成粘結累積效應。此外，配料單時常2～3 d就要進行變更，頻繁變更配料單增加了爐況波動的頻率，提高了煙塵發生率，煙氣中夾帶的CuO、Fe3O4等金屬氧化物含量升高，造成粘結加劇。精礦給料螺旋給料量、工藝氧等主控參數異常波動，風動溜槽下料口異物阻塞、混氣室粘結等設備因素導致的爐況惡化。由于閃速爐系統涉及多套物料、風氧輸送設備，任何一個環節出現問題都可能會影響爐況，這也是上升煙道粘結不可避免的一個重要因素。

圖1 奧托昆普型閃速爐

3 粘結處理措施

在生產過程中，上升煙道及開口部粘結結瘤一旦形成一定規模，若不采取措施，其粘結結瘤狀況會隨著時間推移不斷加劇，因此，發現有粘結結瘤情況必須及時采取必要措施加以控制。

以貴溪冶煉廠2＃閃速爐為例，在實際生產中，針對上升煙道及開口部的粘結結瘤現象常用以下措施加以控制。

3.1 生產工藝過程控制

首先，嚴格控制精礦原料中的雜質含量，在保證銅、硫、鐵、硅等主要控制成分達到生產要求的前提下，降低雜質含量高的礦種在原料配比中所占比例，同時根據渣鐵硅比（1.25～1.30）控制硅酸熔劑用量，以保證造渣過程順利。其次，適當提高銅渣溫，既能限制Fe3O4的生成和析出，又可降低熔渣的黏度［2］，同時合理安排銅渣的排放，避免憋爐，加強爐內熔體的流動性。針對沉淀池低溫區域可通過投加生鐵控制爐結的產生，增強傳質傳熱過程。

3.2 提供粘結結瘤部位還原氣氛

通過從上升煙道頂及煙道西側投加焦粒，創造合適的還原氛圍，還原氧化物類粘結，使其重新熔融入沉淀池。在冰銅熔煉的平衡體系中，氧平衡分壓lgpO2約為－8［3］，此高溫稀氧環境下焦粉的氧化產物主要為CO，進而還原Zn、Pb、Fe等金屬元素的氧化物。

反應過程總體焓變小于零，爐體內溫度隨著反應的進行而升高，堆積在上升煙道底及附著在開口部的金屬氧化物還原后，在高溫環境下呈熔融狀態，落入沉淀池中重新氧化造渣。

為了能使投加的焦粒最大程度發揮作用，使用的焦粒的粒度控制在5～10 mm，粒度太小，易隨氣流進入鍋爐，增加鍋爐的熱負荷，粒度太大，反應接觸面積小，作用緩慢，在熔池底易形成堆積。

3.3 使用重油噴嘴對局部區域粘結進行定點燒融

上升煙道開口部煙氣流速快，在實踐中投加焦粒的方法對附著在煙道口兩側的粘結結瘤清理效果一般。因此，可在上升煙道開口部上方，水冷閘板插槽處東西兩邊靠近側壁位置，設置兩個重油噴嘴，通過高溫燒融的方法提高其兩側粘結的清除效率，如圖2所示。在噴嘴使用過程中，根據粘結情況及時調整重油流量及角度，以達到最好的燒融效果。在使用定點燒融方法時，應對噴嘴作用區域加以監視、管理，以免熱負荷過高對爐體造成損害。

圖2 奧托昆普型閃速爐上升煙道開口部增設重油噴嘴

4 結 語

閃速爐上升煙道開口部粘結結瘤的治理，在實踐生產過程中是一個形成和治理交替的周期性工作。貴冶2＃閃速爐的生產實踐中，使用上述控制措施能有效緩解粘結結瘤問題，閃速爐爐內壓與鍋爐入口壓力差在處理后能降低40 Pa，有效減輕了系統排煙壓力。目前，在已經投入使用的閃速爐系統中，并沒有能完全避免粘結結瘤現象的方法，解決上升煙道粘結結瘤問題的長效措施需要在生產過程中進一步研究摸索。

［1］ 陳國發.重金屬冶金學［M］.北京：冶金工業出版社，1992. 34－40.

［2］ 傅崇說.有色冶金原理［M］.北京：冶金工業出版社，2007. 20－33.

［3］ 朱祖澤，賀家齊.現代銅冶金學［M］.北京：科學出版社，2003.128－199.

Practice of Upward Flue Bonding Treatment of Outokum pu Type Flash Furnace

WU Jian-hua
（JCC Guixi Smelter，Guixi335400，China）

Flue smoothness is one of the prerequisites for ensuring the stable production of the flash furnace.After summarizing the practical experience of production and analyzing the reasons for the formation of the flue，adopt the targeted treatmentmethods such as reduction，high temperaturemelting and so on to reduce or eliminate bonding.

flash furnace；rising flue；bonding nodules

TF806

A

1003－5540（2017）04－0033－04

2017－06－03

吳建華（1983－），男，助理工程師，主要從事有色金屬冶煉工藝研究工作。