近年來貴冶轉(zhuǎn)爐技術(shù)與管理發(fā)展的進步

胡 展

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

煅貴冶作為國家“六五”計劃的重點工程，擔負著振興中國銅冶煉事業(yè)的先行者的重要角色，這也是貴冶能夠長期保持有力競爭者的主要因素。一直以來，貴冶都十分注重技術(shù)進步與管理創(chuàng)新融入生產(chǎn)組織的優(yōu)勢，對標國際一流企業(yè)水平，找準自身差距，明確對比方向，才能確保貴冶的技術(shù)水平站在世界銅工業(yè)的前沿。特別是近年來貴冶在全面最好建設(shè)現(xiàn)代化冶煉工廠的進程中，轉(zhuǎn)爐的各項技術(shù)經(jīng)濟指標進步尤為顯著，進一步鞏固了貴冶行業(yè)領(lǐng)導者地位。

2 工藝介紹

貴冶目前有PS 轉(zhuǎn)爐9 臺，生產(chǎn)中6 用3 備，采用的吹煉模式為不完全期交互吹煉。銅精礦經(jīng)閃速爐熔煉，只是把精礦中的脈石、部分硫和鐵除掉，而銅仍以硫化物與鐵的硫化物組成冰銅（含銅55%～60%）。冰銅由65t 包子吊車裝入轉(zhuǎn)爐進行送風吹煉，把冰銅中的硫和鐵幾乎全部氧化除去而得到粗銅（含銅98.5%），金、銀等貴金屬熔于粗銅中。冰銅吹煉作業(yè)分為造渣期和造銅期，吹煉產(chǎn)生的煙氣經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱后，進入球型煙道，經(jīng)沉塵室和電收塵器進行收塵處理后，送往硫酸進行制酸。此外，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中泄漏的部分煙氣通過環(huán)集系統(tǒng)收集，收集的煙氣經(jīng)過脫硫系統(tǒng)回收后再通過煙囪達標排放。

3 轉(zhuǎn)爐技術(shù)發(fā)展與管理水平的提升

對于火法冶煉企業(yè)而言，近年來影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)的瓶頸主要來源于中間物料的處理量、轉(zhuǎn)爐爐體安全及環(huán)集在線二氧化硫排放量等因素，轉(zhuǎn)爐吹煉又在火法冶煉生產(chǎn)中起到承上啟下的作用。貴冶積極探索實踐，通過技術(shù)進步與管理水平的提升解決了上述諸多因素，讓抑制行業(yè)多年發(fā)展的難題破繭重生。

3.1 平衡中間物料產(chǎn)處，保持“零庫存”常態(tài)化

火法冶煉過程中除主產(chǎn)品外，產(chǎn)出的含銅等有價金屬較高的附屬產(chǎn)品（中間物料）。簡單來講就是生產(chǎn)過程中物料無效循環(huán)的體現(xiàn)，循環(huán)量越大，消耗的成本越高。中間物料最主要的是固鈹（固體冰銅）和床下物（轉(zhuǎn)爐吹煉噴濺物）和渣包殼，中間物料處理主要由轉(zhuǎn)爐和電爐承擔。電爐處理錮鈹依靠電極發(fā)熱，需要消耗大量電力，能耗成本較大。針對這一癥結(jié)，貴冶通過控制中間物料產(chǎn)出、拓展處理途徑及優(yōu)化作業(yè)模式等系列舉措，中間物料不僅實現(xiàn)了產(chǎn)處平衡，電爐還徹底結(jié)束了加裝固鈹?shù)臍v史，讓日本東予、西班牙韋爾瓦等世界先進銅冶煉廠的同行高度贊譽。

3.1.1 降低中間物料產(chǎn)出，減少無效循環(huán)

通過精細化生產(chǎn)管理，以穩(wěn)定爐況及合理控制冰銅品位為前提，進一步優(yōu)化設(shè)備管理模式，強化以點檢為核心的全員預防維修，做好計劃性檢修，推進日常關(guān)鍵設(shè)備管理工作，降低長周期生產(chǎn)過程中設(shè)備故障率，確保工序高效運行，降低中間物料產(chǎn)出，減少無效循環(huán)，為轉(zhuǎn)爐均衡穩(wěn)定處理中間物料打好基礎(chǔ)［1］。

3.1.2 增加中間物料處理，優(yōu)化處理途徑

在不影響各工序正常作業(yè)的前提下，維護好爐體安全和減少設(shè)備故障率，堅持轉(zhuǎn)爐“雙高”作業(yè)（即高風量、高富化率作業(yè)）模式，優(yōu)化不同物料的處理方式和走向，研究了轉(zhuǎn)爐造渣期處理中間物料的方法，拓展了工序內(nèi)中間物料的消化途徑，增加中間物料處理量。

3.1.3 打破傳統(tǒng)作業(yè)模式，建立全新中間物料處理方法

通過不斷試驗摸索實踐，以提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)爐次來實現(xiàn)產(chǎn)能和中間物料處理能力的進一步提升（即適當降低轉(zhuǎn)爐冰銅裝入量，提高風量和氧量，把每日作業(yè)爐次提升上去，每爐銅的胃口雖然小了些，但隨著進食頻率的提高，每天的進食量總體上還是大幅度的提高），同時達到中間物料產(chǎn)出量下降的目的，成功打破了轉(zhuǎn)爐一直延用日本東予冶煉廠的作業(yè)模式，找到了適應貴冶生產(chǎn)需求的全新中間物料處理方法。

3.2 提高轉(zhuǎn)爐爐齡，開拓轉(zhuǎn)爐吹煉新局面

轉(zhuǎn)爐爐齡是指轉(zhuǎn)爐爐襯在機械力、熱應力、化學侵蝕的作用下逐漸損耗殆盡，直至無法繼續(xù)吹煉下去，必須停爐進行檢修前所吹煉的爐次。轉(zhuǎn)爐爐齡是標志轉(zhuǎn)爐吹煉水平的重要指標，貴冶轉(zhuǎn)爐爐齡在國內(nèi)同行業(yè)已處于絕對領(lǐng)先水平，但跟世界最好水平日本東予冶煉廠比較還是存在著一定的差距。通過科學全面分析研究影響爐齡的機理及高效處理對策，加強對耐火材料的管理和筑爐質(zhì)量把關(guān)，并逐步實施轉(zhuǎn)爐智能化轉(zhuǎn)型改造，使轉(zhuǎn)爐爐齡不斷提高，開拓轉(zhuǎn)爐吹煉新局面。自2015 年改造實施以來，轉(zhuǎn)爐平均爐齡從292 爐次提升至362 爐次，使轉(zhuǎn)爐管理創(chuàng)新水平處于全球同行業(yè)領(lǐng)先地位。

3.2.1 加強對耐火材料的管理，強化筑爐質(zhì)量的檢查和監(jiān)督

提前精細化制定好的停爐及筑爐計劃，通過抽樣、檢查、切割確保使用耐火磚的質(zhì)量，研發(fā)風口區(qū)新型整體耐火磚，創(chuàng)新風口區(qū)耐火磚砌筑模式，并將原耐火磚和爐殼間的填料由國產(chǎn)改為進口填料，杜絕風眼區(qū)發(fā)紅或燒穿等問題，減少作業(yè)爐后期風口區(qū)爆磚而造成停爐現(xiàn)象，從而達到耐火材料延長使用壽命的效果［2］。

3.2.2 提升設(shè)備運行效能，推進轉(zhuǎn)爐智能化發(fā)展步伐

通過捅風眼機無人自動化、殘極自動操控上機平臺及自主研發(fā)的粗銅終點判斷技術(shù)等系列措施［3］，不僅確保了轉(zhuǎn)爐送風量及壓力的穩(wěn)定，而且提高了殘極上機率和粗銅終點判斷準確率，減少了人為因素干擾現(xiàn)象，使粗銅終點判斷準確率由原來的50%左右提高到了99%以上。其次，縮短了捅風眼的時間，使吹煉節(jié)奏明顯加快，還能有效控制底渣的產(chǎn)出，減少底渣過多對耐火磚的侵蝕，有效延長耐火磚使用壽命。其中“一種轉(zhuǎn)爐風眼管內(nèi)部粘結(jié)清理工具”還榮獲了國家發(fā)明專利。

3.2.3 穩(wěn)定吹煉節(jié)奏，創(chuàng)新操作模式

通過近兩年的摸索結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究，在確保煙氣外溢和尾排排放達標的前提下，強化全員點檢制度和標準化操作，維護好轉(zhuǎn)爐爐況，加強對重點參數(shù)的監(jiān)控，及時調(diào)整工藝參數(shù)，合理控制吹煉溫度，嚴格控制渣含硅，大膽推進“高風量低壓力吹煉”模式［4］，降低風口區(qū)的熱負荷及耐火磚的消耗速度，從而提高日作業(yè)爐次、送風時率，達到縮短轉(zhuǎn)爐作業(yè)時間。

3.3 降低SO2總排放量，實現(xiàn)環(huán)保在線SO2小時值全面達標

硫在銅冶煉過程中最主要的來源為原料和燃料，在生產(chǎn)過程泄漏的部分通過環(huán)集系統(tǒng)收集，收集經(jīng)過脫硫系統(tǒng)回收后通過煙囪排放。近年來，隨著空氣質(zhì)量的劣化，環(huán)保壓力越來越大，大氣污染物排放濃度限值還有可能下調(diào)，這對含硫尾氣處理工藝提出了更高的要求。貴冶從優(yōu)化工藝控制，均衡組織生產(chǎn)，加強對環(huán)保設(shè)施的管理創(chuàng)新著手，降低入口濃度峰值，從而實現(xiàn)出口尾排SO2值平穩(wěn)控制在100mg/Nm3以下，確保在線SO2小時均值全面達標。

3.3.1 優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，確保生產(chǎn)均衡、穩(wěn)定、高效、環(huán)保控制

穩(wěn)定閃速爐爐況，以“銅量略少”控制的生產(chǎn)組織模式，閃速爐根據(jù)轉(zhuǎn)爐需求合理安排放銅，并改變轉(zhuǎn)爐氧化渣加入模式，避免生產(chǎn)波動影響在線監(jiān)控指標。

3.3.2 科學合理配料，精準控制要求

做好低硫銅精礦的均衡進廠、均衡使用工作，加大雙系統(tǒng)各類礦種的靈活調(diào)配、增加配料礦種等方式，精細轉(zhuǎn)爐開停風操作，做好三大爐的錯峰作業(yè)的橫向溝通協(xié)作，熔煉與硫酸之間的縱向溝通協(xié)調(diào)，控制閃速爐爐內(nèi)壓和硫酸一級動力波0Pa 以上時間，穩(wěn)定工藝風量走向，避免工藝煙氣外溢現(xiàn)象。

3.3.3 應用有機胺脫硫技術(shù)，為綠色冶煉保駕護航

由于早期采用的活性焦脫硫工藝難以滿足新的環(huán)保政策要求，2016 年通過引進、吸收、消化有機胺脫硫技術(shù)［5］，成功地解決了有機胺脫硫技術(shù)在火法環(huán)集煙氣應用中存在含塵高、含酸高、煙氣量和煙氣SO2濃度波動大等問題，并開發(fā)了一系列節(jié)能降耗技術(shù)，解決有機胺脫硫系統(tǒng)運行中蒸汽耗量大、運行成本偏高的問題，提高了有機胺脫硫系統(tǒng)的自動化、智能化程度，實現(xiàn)無人值守、免維護作業(yè)模式［6］，滿足了工廠減員增效和智能化工廠建設(shè)等相關(guān)要求。

4 實施效果

近年來，通過革新技術(shù)、全面對標、智慧冶煉等一系列有效舉措，貴冶已成為全球唯一單廠陰極銅產(chǎn)能突破百萬噸的銅冶煉廠。在產(chǎn)能擴張的同時，貴冶開創(chuàng)了“消耗少、成本低、效率高、指標優(yōu)、環(huán)保好”的銅冶煉新模式，尤其轉(zhuǎn)爐工序的核心技術(shù)經(jīng)濟指標始終處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

（1）實現(xiàn)了中間物料的優(yōu)化管控與產(chǎn)處平衡，電爐也徹底結(jié)束了加裝固鈹?shù)臍v史，僅節(jié)約電爐用電每年可達1300 多萬kW·h，達到了工廠深度降本增效的目的。

（2）實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐平均爐齡的持續(xù)攀升，其中2018 年轉(zhuǎn)爐平均爐齡達到了362 爐次，單爐5#轉(zhuǎn)爐爐齡為420 爐次，均創(chuàng)歷史最好水平，每年耐火材料消耗逐年遞減，降低生產(chǎn)成本.

（3）自2016 年從有機胺脫硫技術(shù)應用以來，煙氣排放濃度由原來的220mg/Nm3降低到60mg/Nm3，可減少二氧化硫排放近1200t，助力工廠打造“綠色冶煉”新樣板提供了有力支撐。