稀氧燃燒技術在銅冶煉中的應用研究

江波

摘 要：在低碳理念深入的環境下，有色金屬的冶煉中實現節能減排已經是行業需要面對的巨大挑戰。在金屬冶煉中，氧氣是其中應用最主要的氣體，很多工藝過程中都要用到。而且能夠節約燃料，減少廢氣、煙塵等的排放。稀氧燃燒技術具有低排放、節能的特點，在銅冶煉中使用，能夠很好的節約燃料消耗，也能夠減少煙氣、二氧化碳、氮化物等的排放，是一種先進的低碳金屬冶煉技術。本文主要對銅冶煉中稀氧燃燒技術的使用進行了分析，以供參考。

關鍵詞：銅冶煉;稀氧燃燒技術;應用

在銅冶煉中，回轉式精煉爐是目前一種標準的精煉設備，稀氧燃燒技術在其中的使用，經過不斷的完善，已經逐漸成熟。而且這一技術在銅精煉過程中使用，能夠很好的實現節能減排，在很多金屬冶煉中都得到了應用。

1.銅冶煉中回轉式精煉爐的使用困境

在銅冶煉中使用的回轉式精煉爐，燒嘴的燃燒風是通過90kW的助燃風機實現的，在燃燒煤氣時，結合柴油雙燃料燃燒，為精煉爐內提供熱量。當助燃風機向燒嘴中鼓入空氣時，氧氣作為燃料燃燒僅僅發揮20%的有效助燃，而有四分之三左右的氮氣是作為無效廢氣被排出去[1]。氮氣從這一進一出的過程中會將爐內的大部分熱量帶走，影響生產的效率。在回轉式精煉爐中，有冷態的粗銅錠，也有熔融的熱粗銅，這樣能夠使精煉爐的冶煉產量有所上升。但是這個過程中氮氣的排出帶走了很多的熱量，這就使得精煉爐每小時融化冷態粗銅錠的產量減少。如果這種情況得不到有效的改善，回轉式精煉爐的使用成本就會增加，也不利于節能減排，銅冶煉工作效率受到很大的影響。

2.稀氧燃燒技術在回轉式精煉爐上的應用

將稀氧燃燒技術應用到回轉式精煉爐中，稀氧燃燒的燒嘴替代了原先的燒嘴，通過天然氣或柴油雙燃料系統，然后利用制氧站制備出高純度氧進行助燃，純度一般能夠達到98%以上，這種技術就替代了煤氣燃燒，也不用再使助燃風機進行助燃。稀氧燃燒技術應用到銅冶煉中，進一步簡化了工藝操作，而且也使安全性得到有效的提高，同時冷態粗銅錠的處理效率得到一定的提升。

2.1普萊克斯的稀氧燃燒技術介紹

氧-燃燒嘴出現并應用在銅冶煉中，這種情況下就使燃料的燃燒得到很好的節約，然而應用的同時，氧氣的燃燒會使火焰的最大溫度過高，氧燃燒技術的應用就受到了較大的限制。直到普萊克斯研發了一種新的氧-燃燒嘴，即“A”型燒嘴，使火焰的溫度得到了有效降低，而后在對燒嘴進行改進的過程中，又開發出一種全新的氧-燃燃燒技術，就是稀氧燃燒技術，使用這種技術燃燒所需要的條件與均溫燃燒室基本相同。這一技術具體使用的過程是，燃料和稀熱氧化劑之間產生反應，能夠出現較低的火焰最高溫，燃料和氧氣分別從不同的噴嘴進入到精煉爐內，在高速環境狀態下，與爐內的氣體卷吸后被稀釋，在混合的狀態下進行燃燒[2]。這一技術在多種金屬熔煉中都得到了很好的使用，而且這種技術使用的燒嘴有很好的優勢，熱效率大概能夠達到75%，傳熱及控制得到改善，空氣的燃燒僅僅占很小的部分。燃料的燃燒效率得到提升，節約了燃料。精煉爐內的產量和效率都得到很大的提高。

2.2替代了煤氣燃燒，提高冶煉的安全

燒嘴在使用煤氣燃燒、柴油進行輔助燃燒時，生產需要嚴格控制操作規范，如果有不當的操作出現，就會導致煤氣輸送管道內積存很多的冷凝水和煤焦油，特別是管道的拐彎處會更多。如果出現這一情況，精煉爐的工作就要中途停止，對煤氣管道進行疏通，然后開啟水封系統關閉兩邊刀閘，將煤氣的供應暫時停止。在這個過程中，管道疏通需要的時間較長，而且工作過程較為復雜且存在較大的安全隱患。應用稀氧燃燒技術之后，傳統的燒嘴被替代，新的燒嘴使用天然氣或者是柴油來作為燃料，燒嘴的孔徑較小，這樣燃料的燃燒相對就會有較高的效率，不會出現管道堵塞的情況，在燃燒效率提高的同時也提高了安全性。而且在精煉爐連續作業的狀態下，操作人員的工作量得到減輕，陽極銅的能耗也有所下降。

2.3提高了銅回收率，有助于節能減排

稀氧燃燒技術使用在銅冶煉中，利用布袋收塵系統能夠使銅的回收率得到很好的提高，金屬銅的日均回收量能夠達到65千克[3]。在煙塵中進行銅回收，大大的提高了精煉爐的銅冶煉產量。也就是說每年回收銅所帶來的費用也是非常可觀的。對整個系統進行改進和完善后，煙氣中所含的煙塵量得到有效的降低，這樣對于洗滌塔的壓力緩解有很好的幫助，煙氣洗滌過后的排放也能夠更有達標保障，實現節能減排，有助于環境保護。

2.4能源供給更加穩定

使用稀氧燃燒技術進行銅冶煉，有部分系統使用的是目前國內的雙燃料燒嘴切換方式。雙燃料燃燒指的是使用天然氣或者是柴油，依據銅冶煉的實際情況，如果天然氣的使用受到限制，可以隨時切換到柴油燃燒，而且這種方式切換的操作非常方便，在天然氣切換到柴油燃燒時，就是關閉天然氣的閥門，拆掉噴槍，然后更換柴油噴槍，打開柴油管道的閥門，在控制系統中開啟柴油燃燒模式，這樣系統就開始使用柴油燃燒模式，并且及時計算富氧量。另外，模式的切換也可以使用手動，這種情況下就主要結合精煉爐內的實際狀況，合理的調整柴油和富氧的實際量。將雙燃料燃燒切換方式使用到其中，可以更好的保證能源供給穩定，使精煉爐的生產效率得到很大提高，同時也保證了生產的質量。

結束語：

在銅冶煉中使用稀氧燃燒技術，能夠起到很好的作用，這一技術的使用，一方面能夠很好的提高冶煉爐的生產效率，使產量提高，另一方面能夠使燃料的燃燒更加充分，節約了燃料的使用。而且在這一過程中，空氣中的氮化物排放量得到了極大的減少，減少了環境中廢氣的排放，有助于環境保護。而且稀氧燃燒的能耗得到降低后，二氧化碳的排放量也得到了減少，實現了節能減排。稀氧燃燒技術在銅冶煉中使用，能夠使銅冶煉的效率和質量進一步得到提高，進而為有色金屬冶煉帶來很好的效益。

參考文獻：

[1]唐都作， 顧鶴林， 袁海濱. 稀氧燃燒節能技術在銅冶煉生產中的應用[J]. 中國有色冶金， 2014， 43（05）：30-31.

[2]漆建蘭， 孫子虎. 稀氧燃燒技術在銅冶煉中的應用[J]. 科技與企業， 2015（04）：247-247.

[3]張東陽. 稀氧燃燒技術在銅冶煉中的應用[J]. 世界有色金屬， 2017（07）：173-173.