富氧底吹熔煉生產實踐及底吹爐設計改進探討

摘要：簡要介紹了我國富氧底吹煉銅技術的現狀，并就其設計方面存在的問題及改進進行了探討。

關鍵詞：底吹爐；結構；設計改進

0前言

富氧底吹造锍熔煉是中國自主研制的新煉銅工藝，具有中國自主知識產權。與其配套都是常規工藝，如備料、制氧、供風、吹煉、精煉、煙氣制酸等。該技術在原料適應性強、硫利用率高、金屬回收率高、作業率高等優勢，得到了廣泛的應用，目前國內約10余家在使用該項技術。該技術投入工業化生產實際，其優勢毋庸置疑，發展前景廣闊。但作為一種新工藝，其許多方面還需要改進。結合某冶煉廠公司的生產實踐情況，在爐子等的設計方面提出幾點優化建議。

1、備料系統

某冶煉廠底吹熔煉備料系統由7個原料料倉，分別為粉煤倉、2個石英砂倉、3個精礦倉和一個備用倉、3個中間倉、10條計量皮帶、3條固定皮帶和3條移動皮帶構成。設計輸送量為45t/h。為減少項目投資，對現有原料庫、皮帶廊和部分料倉進行利舊。在實際生產中，原料庫計量皮帶（主要是三條精礦倉）輸送物料時，皮帶寬度不夠，銅精礦會散落下。3個中間倉的設置是為了預防1～3#皮帶出現故障時能保證下料維持在2小時左右，但在實際生產中，三個中間倉下料不暢，該崗位操作強度大，通過對中間倉單側犁式卸料器進行改造后，變中間料倉為下料溜槽后，下料不暢得到了有效解決，根據近三個月的生產實踐情況，在備料系統設計方面提出幾點建議。

1.1 原料倉

為保證下料通暢，建議料倉設計為圓倉，避免使用方倉，精礦倉采用圓盤給料機加空氣炮配置，此外對精礦倉進行內襯，內襯材料為高分子襯板，能有效保障下料通暢。

1.2 中間倉

在實際生產實際中，因皮帶故障而造成的停產概率很小，而中間倉的存在導致物料在此堆積，造成物料輸送不暢。因此建議取消中間倉，中間倉是設置雖然在上段發生故障時能起到一定的作用，但效果不明顯，而且還增加了3個料倉的制安費用和3個操作點。

1.3 皮帶

在生產實踐中發現，計量皮帶的寬度設計等于固定皮帶的寬度，造成物料在運輸過程中容易散落，而且堆存較高，不便于生產使用，為此，計量皮帶的設計寬度為固定皮帶的1.2～1.3倍較為合理，如考慮后期擴廠，可適當放寬比例。

2、底吹爐設計

2.1爐型結構

目前國內幾家單位底吹爐尺寸主要有：Ф3.8×10.5m，Ф4.2×13.5m（某冶煉廠），Ф4.4×16.5m，隨爐型尺寸增大規模能達到6～10萬噸/年， 從幾家公司底吹爐設計結構對比上看，主要是氧槍布置、放銅渣口和加料口位置有區別，其他位置如主燃燒器、煙氣出口、傳動等區別不大。

2.2 氧槍

氧槍角度設計的合理性主要取決于兩個關鍵點：加料口噴濺和爐墻內壁沖刷。

國內某A公司設計為9支氧槍（設計規模5，目前實際能達8萬噸/年），氧槍直徑分別為48mm和60mm，9支氧槍同時工作，氧槍安裝在反應器下部，分兩排成15°夾角布置。下排呈7°角，5支氧槍；上排呈22°角，4支氧槍。

國內某B公司設計為6支氧槍（設計規模5萬噸/年），氧槍直徑為75mm，其中5用1備，氧槍安裝在反應區，呈0°單排直線排列。

國內某C公司設計為4支氧槍（設計規模3萬噸/年），氧槍直徑48mm，氧槍安裝在反應區，單排15°夾角布置。

某冶煉廠設計為7支氧槍（設計規模5萬噸/年），氧槍直徑為48mm，氧槍安裝在反應區，分兩排成15°夾角布置。下排呈7°角，4支氧槍；上排呈22°角，3支氧槍。

2.1 綜合幾家公司從氧槍夾角布置來看，氧槍呈單排0°夾角布置，易造成熔體噴濺而堵塞加料口，噴濺出熔體會探傷操作人員，存在較大安全隱患。且該崗位勞動操作強度大。

2.2 氧槍呈單排15°夾角布置，能有效解決加料口噴濺，但對應的爐墻部分沖刷較為嚴重，從而降低了爐子的使用壽命。

2.3 氧槍呈雙排呈7°角和22°角，能有效減少噴濺和對爐墻的沖刷，能大大減少加料口勞動強度。

2.4從幾家公司從氧槍數量來看，在保證一定的氧料比（150～160m3/噸）的情況下。氧槍數量增加，可以減少單支氧槍的流通面積，氧氣可均勻的噴射和發布在銅液內，加之氧槍和加料口位置錯開，反應更均勻。此外將氧槍呈雙排布置，合理的增加沉淀區的長度，有利于冰銅層和渣層分離。

2.3 加料口

某公司的加料口設置為3個，尺寸分別300mm和 350mm。加料口相對擴大點，對加大下料量，易于清理加料口，具有一定的優點。某冶煉廠加料口為350mm（3個），兩料口之間相距1170mm，由3條移動皮帶進行供料，三條皮帶的位置很緊湊，不便于進行設備檢修維護，因此，建議在不改變加料口數量的前提下，減少一條移動皮帶，在下料位置設置分料裝置。加料口水套設計為整體冷卻，即外環套內環，中間通軟水冷卻，該設計存在較大風險，下料口下端接觸熔體，該部分溫度高，遇突發事件時會被燒穿，軟水就會泄入爐體。為此，某冶煉廠對加料口水套進行了優化，將下部采用搗打料填實，材質將20#選用不銹鋼，該項已進行實用新型專利的申請并獲得授權（專利號：ZL 201520150794.X）。

2.4 排放口

目前底吹煉銅分爐內分離和爐外分離，爐內分離即：設置放銅口和放渣口，爐外分離即：只設置一個排放口，渣和冰銅同時排放至貧化電爐，渣含銅在0.6%左右。在廠房位置允許或有渣選廠情況下，建議采用爐外分離，在設備上能取消貧化電爐，大大降低投資費用和運行成本。

3、結束語

利用現有的設備、設施進行改造和擴廠是小規模生產企業的必由之路，通過合理的設計和科學的施工，小企業通過技術升級改造一定會迎來新的明天。

參考文獻：

[1]陳淑萍，伍贈玲，藍碧波，郭其章，火法煉銅技術綜述[M]。銅業工程，2010，4：44-49

[2]任鴻九，有色金屬熔池熔煉[M]。冶金出版社

作者簡介：李云（1983-）男，漢族，云南大理人，本科，職稱：冶煉工程師，主要研究方向：重金屬冶煉工藝技術和項目管理。