底吹熔炼炉试生产过程的探讨

谢 云，黄 进，张理勤，徐广宇，李富林，宋福玺

（青海铜业有限责任公司，青海 西宁 810000）

青海铜业有限责任公司采用先进的富氧底吹熔炼技术，投产两个月个月后就能以每小时六十吨的下料量生产，日产400多吨冰铜，运行日趋平稳。尽管尚存在炉温偏高、渣含铜较高等问题，但就整个投料过程而言无疑是成功的。本文笔者就对青海铜业富氧底吹熔炼炉投料试运行以来的实践过程中遇到的问题和解决办法做简要的探讨。

1 炉体的改造

1.1 氧枪数量的选择

青海铜业熔炼炉由恩菲设计，原设计有十二支氧枪，但参考同行业差不多规格冶金炉的氧枪数量，考虑到氧枪成本和工人的劳动强度，决定进行氧枪炉外实验来确定一个合适的氧枪数量。在保证仪表正常的情况下，测得的氧枪内外管的压力与流量如表1。

保证压力不低于0.45Mpa,试生产期间下料量以60t/h计，可以根据氧枪数量=下料量氧料比/实际通入的氧量，简单计算得出八支氧枪即可满足生产。而投料运行日趋稳定的事实也证明通过氧枪炉外实验来确定氧枪数量是正确的做法。

1.2 主副烧嘴的改造

富氧底吹熔炼炉两端设有主副两个烧嘴，主要用于烘炉与保温。青海铜业熔炼炉主副烧嘴设计上是由一台离心风机鼓风，烧嘴直径200mm左右，由粗重的金属软管连接，考虑到主副烧嘴需要频繁的拆卸，而设计的烧嘴又过于笨拙，拆卸不便，故我们将主副烧嘴助燃用气体通过管道分别接到了工艺压缩空气的节流器上和氧枪阀站氧气管道上，通过金属软管连接到自制的直径小于100mm的烧嘴上面，极大的减轻了烧嘴和金属软管的质量，对后续频繁的拆卸和更换工作带来了极大的好处。改造后的副烧嘴从渣口插入，相较于炉体固定位置上的烧嘴，燃烧角度更容易调节。此外，避免了离心风机重复做功，减少了运行和维护成本。

图1 原本设计烧嘴

图2 改造后的氧枪

2 底料过氧化

在化底料造好熔池投料后，因为硫酸系统故障，无法接收熔炼炉产生的大量烟气后，熔炼炉紧急转出持续了两周的保温状态，导致底料氧化严重。期间虽然加煤和冰铜还原，但接下来的两次投料均以喷炉告终。底料氧化严重，喷炉前炉渣多次化验结果含硫极低，然后通过加入混合炉料和含铁和硫均40%以上的硫铁矿之后，加入炉内造渣和还原，从渣口排放炉渣能看到明显带出铜锍，且炉渣含硫恢复到正常水平后，底料可以接受新加的混合精矿。

3 恶性蘑菇头的形成

实践经验告诉我们长得平直的蘑菇头对氧枪起着一定的保护作用，可以显著提高氧枪的使用寿命，如何形成良好的蘑菇头也是冶金工作者探究的方向。但是蘑菇头长偏或过长均有可能烧损炉内耐火砖甚至烧穿炉壳，试生产过程中我们发现一支氧枪与其他氧枪不同，蘑菇头长有半米多（如图3所示），究其原因，发现氧枪流量不稳，流量计趋势表上可以看到氧气流量上下急剧变动（如图4所示）。

表1 氧枪炉外实验数据

图3 恶性蘑菇头

图4 氧气流量变化趋势

由此我们可以推断正确安装氧枪、及时校验流量计、保持稳定的氧气流量可以有效避免蘑菇头长大，下料口处长长的蘑菇头还会导致下料口喷溅严重，所以对于此种恶性蘑菇头需要及时从下料口伸入长钎子捅打，以免烧坏炉衬。

4 降低渣含铜的实践

表2 产出炉渣相关生产数据

渣含铜低于其他炼铜工艺是富氧底吹工艺的优势之一，但青海铜业试生产期间，渣含铜一度高居不下，渣铜不分。期间多次改变氧枪位置，然而收效甚微。后通过煤的加入提温，发现渣含铜有了明显的改善，产出炉渣相关生产数据见表2。从这一组生产数据中可以看出渣含铜随着煤的配入也就是温度的升高在降低，而停止配入煤即温度降低后渣含铜又有了上升的趋势。在渣铜不分的情况下，提高炉温可以加速分子的运动，加快渣铜的分离过程，从而有效降低渣含铜。在之后的生产过程中，保证铜锍温度不低于1170℃的情况下，渣含铜控制在了一个较低的范围内，虽然煤的配炼会很快的提高炉温，但煤的燃烧会消耗氧气，生产实践也证明了煤的配入会降低冰铜品位。如果原料不易调整降低锍品位的时候采取适当配煤，可以降低3～6个百分点，且容易操作[1]。然而渣含铜的降低，除了直观的温度因素外，不能排除最后一次氧枪位置的选择可能存在影响的滞后性，在选择氧枪位置时，我们有意识的增加沉淀区的位置，最终形成稳定生产时的状态。青海铜业熔炼炉氧枪位置选择时封堵了靠近渣口的四个枪眼。

5 铜锍口带出冷料

测定表明，铜锍的黏度（0.01Pa.s）比炉渣（0.5～2Pa.s）低[2]，铜锍排放本应顺畅。熔炼炉生产过程中，铜锍排放口却出现大小颗粒不等的结块严重阻碍铜锍的正常排放，需要反复插入烧氧管烧口和引流，严重影响生产，增加工人的劳动强度。通过化验分析结块含铁高达40%左右。为了减少渣选矿的能源消耗，之前熔炼炉产出的含铜50%左右的铜锍作为冷料以1t/h～10t/h的投料量加入到熔炼炉中继续进行造锍熔炼，而结块应该就是冷料中带入的含铁高的炉渣未完全融化。提高温度，在铜锍温度不低于1170℃的情况下，尽管有小颗粒的冷料带出，但不影响铜锍的正常排放。为了保证熔炼炉的低温操作，条件允许的话冷料建议破碎成尽量小的颗粒加入。

6 铜锍品位的提高

底吹连续吹炼炉要求入炉铜锍品位要达到70%，而在底吹熔炼炉稳定运行后铜锍品位却迟迟提不上去，一般铜锍含铜都低于65%，尚达不到连续吹炼炉对铜锍品位的要求。要想提高铜锍品位，我们试过通过提高氧气量，提高氧料比来实现，但实践证明提高氧量，很容易导致温度失控，试生产阶段又没有足够的冷料投入来控制温度，过高的炉温容易导致炉前炉后排放口堵口困难，严重影响炉体寿命，而铜锍品位提高的并不多。后通过改变原料配比，提高炉料中铜的含量到23.3%，控制铁和硫的含量为50%，铜锍品位有了明显的提高，满足吹炼炉入炉要求，所以从配料角度着手提高铜锍品位更加方便可行。

7 下料口粘结

在试生产初期，由于炉温控制较低，给下料口的清理带来了极大的不便，经常由于下料口堵塞而转炉，严重影响生产的连续，不得已将原本封堵的另一个下料口打开，通过两个下料口下料，做到一备一用。后通过一段时间的平稳运行，保持炉内液面在适当范围，炉渣温度控制在1180℃以上，炉内保持微负压，-40Pa左右时，下料口粘结减轻。生产过程中熔炼炉计划转出，捅打蘑菇头更换氧枪后，下料口粘结情况也会得到明显改善。此外应尽可能的保持配料成分的稳定，诸如混合炉料中的铅，其各种氧化物熔点低，容易黏结，其含量升高则容易导致下料口难清理。

8 结语

富氧底吹熔炼炉试生产的成功无疑是打通后续工艺的基石，也为我们今后的达产达标稳定生产提供了宝贵的经验，但作为陌生的工艺，需要在今后的实践中继续探索与总结，继续加强工艺优化和安全操作水平，以实现各项指标的最佳。