密閉鼓風爐富氧熔煉

吳建軍

(新疆眾鑫礦業股份有限責任公司 哈密 839000)

1 前言

新疆哈密地區發現中大型銅鎳礦，鎳、銅金屬儲量豐富，圍繞礦床周邊已建起多家選礦廠。新疆有色首先在哈密駱駝圈子建立眾鑫礦業鎳冶煉廠，隨后建立起和鑫采礦、選礦公司。集團公司緊接著整合亞克斯采、選廠，收購周邊選廠的鎳精礦產品，為集團公司的發展壯大奠定物質基礎。

眾鑫冶煉廠選擇的生產工藝是密閉鼓風爐熔煉—臥式轉爐吹煉，產品為水淬金屬化高冰鎳。眾鑫冶煉廠于2007年5月投產，當年投產即打通生產工藝，產出合格產品。當時鼓風爐是空氣熔煉。空氣熔煉造成鼓風爐床能率低下，前、本床溫度低。金屬產品產量偏低。隨著周邊選廠的增加和擴產，鎳精礦產品供應量大于眾鑫熔煉要求。在這種情況下公司決定上富氧項目，提高鼓風爐床能率。2010年下半年進行密閉鼓風爐富氧熔煉試驗，經過2011～2012年富氧熔煉技術、經驗的探索、總結，目前鼓風爐富氧熔煉已經方法已經成熟。熔煉選擇的鼓渣型為高硅渣。因為前期空氣熔煉就是高硅渣，選擇這種渣型的目的，就是盡量降低渣含金屬，提高金屬回收率。鼓渣含金屬率與鼓風爐選擇的渣型非常重要，同時與爐溫和投入原料的成分也有很大的關系。

2 生產原料

2.1 生產原料

生產所購的金屬原料，目前主要由5家選廠供應。分別是和鑫、詳論、東偉、亞克斯和鏡兒泉。這5家選廠的精礦分析如下。表1為2012年化驗平均值。

2.2 生產原料的分析

表1 精礦成分一覽表

2.3 原料的物理特性

這五家精礦，都是細粉狀礦，色澤灰、黑。其中四家含水分一般都在13%～14.5%之間，只有詳論精礦最濕，含水分24.7%。

2.4 精礦配料和調配后的精礦成分

工藝依據質檢部的各家精礦化驗單數據，進行分析、對比。根據眾鑫鼓風爐的特性進行配料，把易熔和難熔精礦以一定比例，進行混合，調配處適合眾鑫礦業鼓風爐的混合精礦。表2為混合后精礦化驗結果。

表2 混合后精礦化驗結果表

從表2中可以看出，調配后的精礦硫金比2.62左右，硫金比較高，屬于易熔精礦。易熔精礦相應熔點較低，熔化速度快，有利于提高鼓風爐床能率。低熔點精礦通過控制鼓風爐的氧化-還原氣氛，有利于控制低锍品位。

3 生產現狀調查

3.1 生產現狀

3.1.1 本床

空氣熔煉，本床焦點區溫度由選擇的渣型決定，和焦炭的質量也有很大的關系。本廠所用的焦炭勉強達到冶金3級焦，所以焦點區溫度偏低。咽喉流出的熔體發黏，鼓風爐風口黑，深。從咽喉流出熔體紅亮，經測量，咽喉熔體溫度1100～1200℃，導致鼓風爐床能率大約28t/m2d左右。

3.1.2 咽喉溜

咽喉溜是連接本床和前床的溜槽。物料在本床熔化后，沿咽喉溜槽流到前床進行澄清分離。空氣熔煉時，床能率低，流出的熔體量小。咽喉溜寬度窄，約120mm，熔體高度約20mm。

3.1.3 前床

前床是熔體澄清分離的場所，是一個大熔池，眾鑫前床容積約27m3。熔體從一端流入，從另一端流出。前床沒有熱量補充，所以熔體在前床是一個緩慢散熱過程。熔體溫度低，影響熔體澄清,分離，所以渣含金屬偏高，直接影響冶煉金屬回收率。

3.1.4 渣口

渣口溫度在950～1050℃，渣口熔體流動不暢，鼓渣黏。取樣分析結果，渣含金屬高，Ni（0.17-0.23）+Cu（0.06-0.09）≈0.27%。渣含金屬超標0.01各百分點，公司要求鼓渣含金屬低于0.26%。

4 空氣熔煉渣型

眾鑫礦業冶煉車間是2007年5月開爐投產，因眾鑫沒有特富礦塊，冶金原料主要是粉狀的精礦，塊率低。眾鑫必定氧化氣氛濃，還原氣氛差，不適合高鐵渣，眾鑫熔煉渣型選擇高硅渣來熔煉。經過幾年的使用，效果良好，是成熟渣型。所以富氧熔煉伊始鼓風爐渣型不變。

富氧熔煉前期鼓風爐渣型很好，渣含金屬(0.27%)。

表3

依據此渣型，進行配料。

空氣熔煉時，因鼓風爐快率低，料層透氣性不好。焦炭理化指標差，焦粉多，發熱量低。所以熔體溫度低，鼓渣黏，鼓風爐所選渣型較好，渣含金屬略高。

5 富氧熔煉

東疆鎳金屬儲量豐富，周邊選廠不斷在擴產，精礦產量年年遞增。眾鑫相應也需提高產能，所以上富氧項目，來提高鼓風爐床能率。

5.1 富氧濃度測試

我廠借鑒喀拉通克銅鎳礦富氧熔煉經驗，喀礦混合氧濃27%～29%之間。眾鑫測試了25%、27%、30%、33%等混合氧濃情況下，鼓風爐熔煉的爐況。隨著混合氧濃的增加，鼓風爐床能率不斷提高，風口明顯好轉，紅亮個數逐步增加。咽喉流量逐步增大，咽喉熔體溫度也提高了。到33%以后，因鼓風爐水套部分水管流水不暢，導致鼓風爐端水套燒漏，造成生產事故。因此眾鑫熔煉最后熔煉混合氧濃確定在32%～33%。

5.2 焦炭過篩

焦炭的質量對熔煉爐床能率的影響也很大，高質量的焦炭能迅速提高爐溫，穩定鼓風爐焦點區。焦炭同時也是冶煉行業的一個非常大的成本項。一級、二級冶金焦被其他大煉鋼廠和冶金行業壟斷，不易購買。同時兼顧冶金成本，眾鑫只能買三級以下焦炭。因此車間對焦炭進行過篩，提高焦炭快率，減少焦粉入爐來改善熔煉爐爐況。

5.3 調整渣型

鼓風爐原選渣型硅鐵比0.95∶1，硅鈣比5∶1。我們依據眾鑫原料的特點，調配精礦，設計新的渣型。新渣型硅鐵比0.9∶1～1.05，硅鈣比6～6.5∶1。

表4

6 實施

試驗從2011年初開始到2011年6月結束，歷時6個月。

7 試驗總結

7.1 鼓渣含金屬的變化

經過反復的試驗比較，總結得出硅鐵比1∶0.9，硅鈣比5.5～6∶1時。鼓風爐渣型最好，渣含金屬平均值最低。試驗結果具體數據見表5。

表5

7.2 爐溫得到相應提升

富氧熔煉，富氧空氣（含氧32%）送入鼓風爐以后，焦點區溫度升高，同時焦點區拉長，鼓風爐本床溫度明顯提高，咽喉流出的熔體色澤紅里透白，耀眼，測量溫度在1200～1280C。。本床內物料熔化速度明顯加快，咽喉熔體流量增大，鼓風爐床能率得到大幅提高，比空氣熔煉提高了40%。床能率達到49t/m2d左右。

在使用新渣型后，渣熔點提高了，鼓風爐本床溫度得到相應提高。咽喉熔體溫度上升約100℃。前床、渣口溫度也都提高了，鼓渣黏度減小，渣含金屬大幅降低，金屬回收率得到有效提高。

9 結論

試驗結束后，從2011年元月至2012年停爐，我們一直采用富氧熔煉。經過一年的使用，熔煉爐床能率月平均在48t/m2d，鼓渣含金屬一直保持較低的品位。經事實證明，眾鑫富氧熔煉是成功的。熔煉爐爐溫得到相應提升，渣含金屬得到有效降低，金屬回收率得到有效提高。