雙爐側頂吹粗銅連續吹煉工藝介紹及應用意義

韓志

摘 要：介紹了雙爐側頂吹粗銅連續吹煉工藝的研發背景、技術方案、創新點及實際應用情況，并根據該技術在赤峰云銅的實際運用情況，分析了該技術給社會經濟發展和科技進步帶來的潛在意義。

關鍵詞：銅冶煉技術；PS轉爐吹煉工藝；節能減排；技術方案

中圖分類號：TF811 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.084

目前我國銅锍吹煉85%以上采用的仍是傳統的PS轉爐吹煉工藝。該工藝由于存在液態冰銅需用冶金包轉運，且需多次轉動爐體，因此存在大量SO2煙氣逸散、低空污染和安全問題、爐體密封性差、送風時率低、耐火材料壽命短、單耗高、SO2濃度低、煙氣量大、煙氣波動大、煙氣不連續、不利于后續制酸等問題。

隨著我國對能耗、環保要求的提升，同時為解決傳統PS轉爐吹煉工藝存在的上述諸多問題，近年來，赤峰云銅有色金屬有限公司和赤峰金峰冶金技術發展有限公司研發了“雙爐側頂吹粗銅連續吹煉工藝技術”。

該技術與雙閃法和三菱法一樣，都是采用固定的冶金爐代替轉爐，熔體采用溜槽轉運，溜槽上有密閉煙罩，爐口密閉性好，操作過程中無組織排放煙氣，自動化控制水平高，而且還具有投資小、能耗低、煙塵率低、吹煉渣含銅低、直收率高、粗銅含硫低等優點。該技術在國內首次于2014-11在赤峰云銅有色金屬有限公司年產1.25×105 t粗銅項目中實現了工業化生產，至今運行平穩，翻開了我國銅冶煉技術新篇章。

1 雙爐側頂吹粗銅連續吹煉工藝的技術方案

雙爐側頂吹連續吹煉工藝技術方案的核心是將PS轉爐粗銅吹煉過程中的在一個吹煉空間分先后、間斷進行的造渣期和造銅期分開在兩個吹煉空間分前后、連續進行，這兩個吹煉空間分別被命名為造渣爐和造銅爐。

此技術方案的突出特點是能夠像轉爐一樣在造渣完成后較短時間內將吹煉渣與白冰銅分開，即吹煉渣從放渣口連續溢流而出，白冰銅沉入爐底部從虹吸連續放出進入造銅爐，從而有效避免了其他連續吹煉法所存在的造渣期和造銅期在一個吹煉空間內進行、造銅時富氧空氣繼續對已經造好的吹煉渣中的氧化亞鐵形成過氧化，從而導致渣中的磁鐵含量過高，造成渣含銅較高的弊病。

圖1 雙爐粗銅連續吹煉工藝流程示意圖

2 雙爐粗銅連續吹煉的創新點

雙爐粗銅連續吹煉的創新點在于：①創新性地開發了雙側吹造渣爐和頂吹造銅爐組成的粗銅連續吹煉系統，實現了粗銅吹煉過程的連續化，生產的粗銅品質高、含硫低、渣含銅低，分別從原來PS轉爐吹煉工藝的0.3%、4.0%降到現在的小于0.03%和2.3%；②采用的硅鐵渣型對耐火材料腐蝕輕，爐溫穩定，爐體耐火材料受熱震損輕，耐火材料單耗低，爐體壽命長，維修費用低；③熔煉爐、造渣爐、造銅爐和陽極爐之間用溜槽連接，冰銅、白冰銅和粗銅以液態的方式流動轉移；④該工藝徹底解決了銅冶煉生產吹煉工序中存在的含硫煙氣無組織排放處理費用及其難收集的問題；⑤該工藝煙氣量小，SO2濃度高且穩定，煙氣連續穩定，利于高溫煙氣余熱的回收利用，粗銅綜合能耗比傳統PS轉爐吹煉工藝降低了30 kgce/tCu。

3 實際應用情況

從2014-11-07起，根據赤峰云銅工業化生產的實際情況，連續吹煉工藝達到的主要技術指標如表1所示。

表1 主要技術指標和工藝參數

項目 設計值 實際運行值 實際均值

粗銅品位Cu/（%） 99.0 98.8～99.18 99.022

粗銅含硫/（%） 0.10 0.018～0.035 0.022

造渣爐吹煉渣含銅/（%） 3.0 1.7～3.5 2.253

造渣爐噸粗銅渣量/t 0.52 0.45～0.6 0.52

造銅爐噸粗銅渣量/t 0.075 0.07～0.11 0.095

冰銅至粗銅的直收率/（%） 98.21 98.39 98.39

從表1中可以看出，各項主要技術經濟指標（217 d平均值）均已達到行業領先水平。

雙爐側頂吹粗銅連續吹煉爐在赤峰云銅于2014-11-07點火投料生產，造渣爐和造銅爐的爐況非常穩定，爐內反應狀況良好，渣含銅、粗銅含硫、直收率等控制指標正常，粗銅質量優于國家行業標準《粗銅》（YS/T70—2005）規定的牌號98.50產品的化學成分要求。

4 對社會經濟發展和科技進步的意義

4.1 在節能減排方面的貢獻

在節能方面，赤峰云銅實踐證明，采用該連續吹煉技術可使粗銅綜合能耗降低30 kgce/t。如果全國有4×106 t產能使用該技術，年可節約標煤1.2×105 t。

在減排方面，赤峰云銅實踐證明，該技術使銅冶煉硫的回收率由原來的97%提高到98.3%，硫的總捕集率達到99.8%.以年產1.0×105 t生產規模為例，每年減排SO2約5.6×106 t。如果國內使用PS轉爐的銅冶煉企業中有4×106 t的產能采用該技術，每年可以減排SO2約 2.24×108 t。

4.2 在經濟方面的貢獻

4.2.1 節省投資

如果采用該連續吹煉技術淘汰PS轉爐，產能至少可提高20%. 目前采用PS轉爐吹煉工藝的產能如果按4×106 t計，可增

產8×105 t；按常規投資水平，每1×104 t銅粗銅產能需投資約1.2億元，根據赤峰云銅的情況，采用雙爐側頂吹連續吹煉技術進行改造，只投資6 000萬元，就增加產能2×104 t，1×104 t產能只需投資3 000萬元，合計每1×104 t產能比常規投資節省9 000萬元，增產8×105 t，可為社會節省投資72億元。

4.2.2 降本增效

先算降低變動成本的效益，1×105 t生產規模，每年增效3 588萬元，全國4×106 t產能，年可節約成本14.35億元。再算增產效益，全國增產8×105 t，按赤峰云銅的成本水平測算，噸銅增產效益約為2 500元，8×105 t的增產效益約為20億元。

4.3 對科技進步的意義

采用該連續吹煉技術代替使用了100多年的PS轉爐吹煉工藝，具有劃時代的歷史意義。該技術具有投資低，節能減排、環保效果好，經濟、社會效益顯著，可實現銅冶煉的清潔生產等優點，標志著中國的銅冶煉技術將進入一個嶄新的發展時代。

參考文獻

[1]任鴻九，王立川.有色金屬提取手冊[M].北京：冶金工業出版社，2000.

[2]大冶有色金屬公司.YS/T 70—2005 粗銅[S].北京：中國標準出版社，2005.

〔編輯：王霞〕

The Double Side of the Furnace Top Crude Copper Continuous

Converting Process and Its Application Significance

Han Zhi

Abstract： This paper introduces the double side of the furnace top blown blister copper continuous converting process research and development background， technical scheme， innovation and practical application situation， and according to the technology in the actual application of Chifeng Yuntong Nonferrous Metal Co.， Ltd.， analyzes the potential significance to social and economic development and the progress of science and technology brought in by the technology.

Key words： copper smelting technology； PS converter blowing process； energy saving and emissions reduction； technical scheme