1#閃速爐渣直排緩冷改造的可行性分析

易瑞強

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴冶一系統歷經一期、二期、三期工程建設，目前生產能力達到礦銅產量30萬t/a，精礦噴嘴處理能力為200t/h，采用的工藝流程為蒸汽干燥→閃速熔煉→電爐貧化→PS轉爐吹煉→陽極精煉［1-4］。閃速爐渣進入電爐貧化后，產出的電爐渣經緩冷后送渣選處理。

由于一系統始建于20世紀80年代，當時的閃速爐渣處理工藝是通過電爐貧化后，產出的電爐渣經水淬后外售［5］。隨著技術的不斷發展，渣選工藝因其能提高銅回收率的優勢，被廣泛推廣應用，電爐渣由水淬改為熱渣經緩冷后送渣選處理［6］。當前電爐的作用主要是對渣與冰銅的澄清、貯存及保溫作用。但采用電爐貧化處理閃速爐渣，存在電能消耗高，環境污染大，檢修維護成本高等缺點，因此針對一系統閃速爐熔煉系統存在的這些問題進行改造，更改閃速爐排渣方式，取消渣貧化電爐，優化閃速爐爐體結構和閃速爐進料系統，以期達到節能降耗、減少維護檢修量、提高作業效率和降低生產成本的目的。

2 閃速爐渣直排的可行性分析

2.1 對銅的回收率的影響

隨著渣選工藝的發展與應用，熔煉渣處理方式由電爐貧化改為渣選礦，是目前國際煉銅行業廣泛應用的一種有效手段。由于渣選工藝對渣含銅的要求不高，在0.7%～3%范圍內均能選出含銅低于0.35%的尾礦，所以渣選礦被廣泛應用于各個煉銅行業。雖然渣選場占地面積大，基建投資較高，但渣選法銅回收率較高，既能提高工廠總銅回收率，又可以提高閃速爐對原料的適應性［7-8］。當銅精礦品位波動時，電爐將不再是熔煉系統的制約環節。閃速熔煉渣采用渣選處理工藝非常成熟可靠，無論是老冶煉廠的改造還是新建的冶煉廠，都有成功投產，運行良好的生產實例。如菲律賓的PASAR冶煉廠，改造前閃速爐沉淀池自帶3根電極，閃速爐渣經電熱保溫澄清后水淬后外售，改造后拆除電極，閃速爐渣改為緩冷后送渣選處理，渣選后尾渣含銅約為0.3%［9］。采用閃速熔煉工藝的新建冶煉廠，閃速爐渣基本上都采用渣選工藝，如貴冶二系統，生產能力為礦銅產量20萬t/a，精礦噴嘴處理能力為160t/h，采用的工藝流程為蒸汽干燥→閃速熔煉→PS轉爐吹煉→陽極精煉，閃速熔煉渣直接經緩冷后送渣選處理［10］。新建廠紫金銅業、山東祥光及銅陵金冠等采用渣選處理運行狀況都比較穩定，銅回收率良好［11-13］。

2.2 改造后閃速爐渣含銅的確定

目前一系統閃速爐渣含銅平均在2%左右，經過電爐澄清后，排出的電爐渣含銅約為0.7%。拆除電爐后，閃速爐渣停留時間將縮短，通過參照其它冶煉廠渣停留時間，計算確定改造排渣方式后閃速爐渣的含銅量。表1為貴冶一系統閃速熔煉改造后的主要設計參數。

從上表計算結果可知，改造后閃速爐渣停留時間為1.3h，渣含銅在1.5%以內。表1～表2是改造后的閃速爐與其他采用相同工藝的冶煉廠的相關數據對比。

表1 閃速熔煉主要設計參數

表2 各工廠沉淀池面積和渣量的對比表

（1）PASAR改造前閃速爐是帶電極貧化的閃速爐，擴建后投料量約為180～200t/h，渣停留時間僅為1.13h，產出的閃速爐渣含銅約為1.3%～3%。閃速爐渣送渣選后，尾礦含銅<0.3%。PASAR在投產初期時，爐渣含銅通常穩定在1.5%，目前了解到渣含銅有時會在3%左右［9］。我們認為目前PASAR渣含銅高，可能和PASAR人員的操作有關，由于渣含銅在3%以下對選礦壓力并不大，導致操作比較隨意，排渣含銅量相對較高。

（2）銅陵金隆和山東祥光閃速爐渣在爐內停留時間都比較短，且冰銅品位較高，分別在62%、70%左右，但渣含銅卻分別控制在1.2%及1.2%～1.5%。原因之一和精礦噴嘴有一定關系。金隆和祥光的精礦噴嘴在原有基礎上均進行了改進和自主設計更換，改進后的精礦噴嘴精礦反應更完全均勻，有利于降低渣含銅。同時嚴格管理排渣操作，為防止虹吸帶銅，渣層下沿低于渣口下沿100mm時不得排渣。改造后將煙塵給料改為失重計量，精礦與煙塵混合后改用風動溜槽送入精礦噴嘴，能改善目前料量計量不準，分布不均的現象。

根據與上述其他工廠的生產實際數據對比，確定改造后閃速爐渣含銅能控制在約1.2%～1.5%，可以滿足渣選工藝含銅量3%以內的要求。

2.3 對生產規模的影響

貴冶熔煉一系統拆除電爐后，總的生產規模沒有改變，為了滿足生產的需要，對爐子的沉淀池、銅口、渣口進行改造。

（1）為使銅、渣更好的澄清分離，降低閃速爐渣中的銅含量，閃速爐總液面高度比改造前增加了150mm，渣層厚度250mm，根據渣量計算出渣的停留時間約為1.3h，比PASAR、金隆及祥光停留時間稍長一些。

（2）電爐的拆除使得閃速爐沉淀池內的冰銅含量將會增多，為了滿足生產的需要，快速地將冰銅排出沉淀池，在沉淀池南墻恢復投產初期設計的3、4號冰銅口，并在西墻增加2個冰銅口，共設置7個放銅口。南墻冰銅口標高不變，西墻冰銅口比南墻低100mm，同時將冰銅口大小由原來的Ф50mm擴大到Ф60mm，放銅口型式同二系統。閃速爐南側冰銅包廂重新優化設計為4個冰銅包廂，西側增加1個冰銅包箱。

（3）閃速爐排渣口優化布置為3個渣口。在閃速爐東側中部新增1個渣排放口，南側渣口和中間增加的渣口中心標高在現有基礎上抬高50mm，渣口直徑Ф130mm，北面渣口中心標高在現有基礎上抬高100mm，渣口直徑Ф160mm。

通過對沉淀池、銅口、渣口的改造與增設，可以滿足當前生產規模的需求。

2.4 對經濟影響分析

由于在排渣方式改造前后，貴溪冶煉廠一系統閃速爐的生產規模不變，原料及產品量不會發生變化，經分析比較，項目改造前后成本差異為：

（1）輔助材料：改造后電爐電極糊消耗量降低；

（2）燃料：改造后電爐塊煤消耗量降低；

（3）動力：改造后耗電量降低；

（4）職工薪酬：改造后人工費降低；

（5）修理費用：改造后修理費降低；

（6）新增的爐渣處理費：改造后爐渣處理費增加。通過對比可知：在改造后大大的降低了經濟成本。

3 結語

通過以上的分析可以得知，貴溪冶煉廠1#閃速爐排渣方式由電爐貧化處理改為直排是可行的。通過渣選工藝替代電爐貧化處理閃速爐渣可以保證銅含量的回收率；閃速爐排渣方式改造以后渣含銅在1.2%～1.5%之間，滿足用于渣選的條件；通過對閃速爐的排銅口和排渣口的改造可以滿足生產的需要。通過對閃速爐的排渣改造不僅可以減少電爐大量消耗的電能，降低成本，同時可以降低勞動強度，改善環境，減少污染。