提高轉爐吹煉氧氣濃度的試驗研究

陳展展，程亞武，徐 琦

（1.大冶有色金屬有限責任公司，湖北 黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環利用湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435002）

大冶有色金屬有限責任公司冶煉工藝由奧斯麥特爐、轉爐及陽極爐組成的火法煉銅工序和電解陰極銅組成的濕法煉銅工序組成。轉爐車間現有5臺120T轉爐，負責將冰銅吹煉為礦產粗銅（含銅98.5%～99.5%）［1］。120T轉爐規格為L11.7×Φ4 m，每臺爐子54根風眼。轉爐采用富氧吹煉技術，工業氧氣（濃度99.99%）在高壓風管內與一定比例的高壓風（壓縮空氣：氧氣濃度21%）［2］混合稀釋為一定的氧氣濃度的富氧空氣［3］，稀釋后富氧空氣的氧氣濃度即為轉爐正常生產時的氧濃。2019年之前該公司轉爐氧濃控制在21.5%～22%，工業氧氣流量（以下簡稱氧量）控制在500～1 000 m3／h。

1 試驗背景

該公司2019全年礦產粗銅目標增長為32.7萬t，原工藝條件下，最高22%的氧濃會限制轉爐產能提高，吹煉過程反應受限，反應速率較低。為滿足轉爐產能，決定進行轉爐高富氧的吹煉研究，并在1＃轉爐進行了試驗，收到了較好的效果。

2 試驗方法

2.1 氧量預測

吹煉S期開始至篩爐30 min之前，氧量約是1 500 m3／h［4］，篩爐30min之前至出銅30 min之前，氧量約是1 150 m3／h，出銅前30 min以內，氧量約是500 m3／h。

2.2 物料組織

由于試驗過程氧化反應加劇，為把溫度控制在1 150～1 260℃［5］，石英熔劑、冷料的加入需及時、充足。實際吹煉過程按照單爐180～200 t冰銅（品位54%～57%），30～45 t包冷料，45～90 t冷銅組織生產。

3 研究過程

1＃轉爐于8月11日－8月15日（16爐次－23爐次）進行提高氧濃試驗，試驗期間對1＃轉爐吹煉時間、冰銅及冷銅冷料處理量［6］、用風量、每爐次爐襯損耗等生產工藝指標進行了研究，具體情況如下。

3.1 氧濃控制

吹煉S期開始至篩爐30 min之前控制23.9%～24.4%氧濃，氧量約是1 350～1 600m3／h，篩爐30 min之前至出銅30 min之前控制22.8%～23.6%氧濃，氧量約是800～1 300 m3／h，出銅前30 min以內控制22%氧濃［7］，氧量約是500 m3／h，如圖1所示。

圖1 吹煉過程氧濃控制標準

3.2 生產工藝指標

提氧濃試驗期間，對1＃轉爐生產工藝指標進行了統計，并與試驗前1＃轉爐指標對比，見表1。針對1＃轉爐單包冰銅（重量約21 t）吹煉時間和吹煉用風量，將試驗期間數據與試驗前正常生產期間的數據進行了對比，如圖2、圖3所示。

表1 試驗前與試驗期間生產指標

圖2 1＃轉爐相同爐次吹煉時間對比

圖3 1＃轉爐相同爐次吹煉用風量對比

可以看出，提氧濃試驗期間1＃轉爐處理量及工藝指標提升明顯，每爐次冰銅處理量提高8%；每爐次冷料處理量提高8.3%；每爐次冷銅處理量提高8.3%；單包冰銅吹煉時間降低5.4%；單包冷料處理時間降低1.4%；單包冷銅處理時間降低13%；單包冰銅吹煉用風量降低5.2%。

另外，提氧濃吹煉爐溫上升快，爐子熱強度高［8］，對轉爐爐襯消耗量和爐壽命會有影響，每爐次風眼區爐襯消耗量由試驗前的2.43 mm提高為5.3 mm，降低富氧吹煉對爐襯的影響有待探索。

3.3 作業制度完善

該公司制定了單臺轉爐22%～25%氧濃作業制度。

1.S期：吹煉0～70 min，按照25%氧濃、1 800 m3／h氧量配氧；吹煉70～180 min，按照24%氧濃、1 300～1 400 m3／h氧量配氧。

2.B期：吹煉180～270 min，按照24%氧濃、1 300～1 400 m3／h氧量配氧；吹煉270～290 min，按照22%氧濃、500 m3／h氧量配氧；吹煉290～300 min，停止配氧。

4 結 論

通過將氧濃從21.5%～22%提高至22%～25%，轉爐吹煉反應速率相比有了明顯提升，生產效率提高，對于公司完成提高產能、達產達標的生產任務起到了很大作用。