艾薩熔煉配料工藝優(yōu)化實(shí)踐

趙雙紅，李東波，溪小鳳，楊松園

（云南銅業(yè)股份有限公司西南銅業(yè)分公司，云南 昆明 650093）

公司艾薩熔池熔煉原料的配料模式一直沿用“堆式兩次配料結(jié)合倉(cāng)式配料”的方式。隨著資源結(jié)構(gòu)、原料供應(yīng)來(lái)源、艾薩爐產(chǎn)能的提升及后續(xù)工藝精益生產(chǎn)要求的變化，現(xiàn)有配料模式難以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)需求，尋求一種更優(yōu)的配料模式，突破國(guó)內(nèi)銅精礦吊車堆式兩次預(yù)處理混料方式的局限性，降低原料中大塊、雜物及配料穩(wěn)定性的影響，以提高配料質(zhì)量。

1 銅精礦原料特點(diǎn)

艾薩熔煉精礦原料來(lái)源廣泛，復(fù)雜多變，隨著銅精礦中有害雜質(zhì)和高熔點(diǎn)物質(zhì)逐年上升，特別是砷、鉛、鋅、鉍、鎂的化合物，帶來(lái)生產(chǎn)較大波動(dòng)。在大量高雜質(zhì)原料進(jìn)廠的情況下，配料工藝雜質(zhì)的含量的控制較困難，高雜原料對(duì)艾薩熔煉的影響越來(lái)越突出。西南銅業(yè)艾薩熔煉的原料按成分區(qū)分為：氧化礦、硫精礦、銅精礦、金精礦和進(jìn)口礦5類。不同礦種之間成分差異較大，同一礦種不同批次之間成分也存在較大差異。某一典型精礦成分統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 某一典型戶頭檢驗(yàn)結(jié)果主成分統(tǒng)計(jì)(%)

2 配料工藝介紹

配料就是把各種不同成分或性質(zhì)的礦種按比例進(jìn)行混合，保證混合物料化學(xué)成分滿足熔煉爐熔煉的要求，使入爐原料的Cu/S、Fe/SiO2穩(wěn)定控制在一定范圍內(nèi)。自2002年以來(lái)公司配料工藝一直沿用著堆式兩次配料結(jié)合倉(cāng)式配料的模式，通過堆式兩次配料將成分復(fù)雜的國(guó)內(nèi)礦混合成單一的混合礦，再結(jié)合成分穩(wěn)定的進(jìn)口礦完成倉(cāng)式配料過程[1]。

堆式配料是國(guó)內(nèi)礦采用抓斗堆式“兩次”配料，按體積比配料，把幾種國(guó)內(nèi)礦均勻混合在一起，使其成分相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)際配料成分很難達(dá)到理論計(jì)算值，理論計(jì)算值與實(shí)際成分偏差見表2中所示，實(shí)際配料成分與理論計(jì)算值偏差較大；堆式配料效率較低，配料量是入爐原料量的4倍，滿足不了高負(fù)荷生產(chǎn)的要求；配料一旦完成，成分就無(wú)法改變；堆式配料模式較為粗放，面對(duì)國(guó)內(nèi)銅精礦品質(zhì)逐年下降的趨勢(shì)，入爐物料成分穩(wěn)定性較難控制。

表2 國(guó)內(nèi)礦堆式預(yù)配料理論計(jì)算值與實(shí)際成分偏差(%)

倉(cāng)式配料[2]是采用圓盤給料的方式按比例配入成分穩(wěn)定的進(jìn)口礦、堆式預(yù)處理的國(guó)內(nèi)礦及熔劑，使所有使用的物料按比例通過電子皮帶秤完成混合以后運(yùn)輸給艾薩爐熔煉的過程。中間流程物料、銅精礦自身的水分偏差、夾雜的雜物等因素影響倉(cāng)式配料過程中圓盤出料的穩(wěn)定性，造成艾薩爐入爐物料成分不穩(wěn)定。同一批入爐原料混合礦的典型成分如表3所示。

表3 同一批入爐原料混合礦的典型成分(%)

隨著銅資源市場(chǎng)供需矛盾日益突出，銅資源品質(zhì)出現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，銅精礦原料種類（礦種）較多，原料中雜物、大塊清除困難，配料比較復(fù)雜，同時(shí)配料設(shè)備設(shè)施存在局限性。公司采用堆式兩次配料結(jié)合倉(cāng)式配料模式滿足艾薩爐生產(chǎn)要求難度日益加大。

3 配料優(yōu)化及效果

3.1 優(yōu)化原料堆放管理與持續(xù)開展露天裝載機(jī)翻配料

原料堆存管控：針對(duì)原料戶頭多，嚴(yán)格原料分堆、分倉(cāng)堆放管理，對(duì)入廠原料進(jìn)行分類堆放，將物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分相似原料就近堆放，避免不同礦種之間交叉污染。

優(yōu)化露天裝載機(jī)翻配料方式：原料入廠后合并同類項(xiàng)分堆堆放，制定裝載機(jī)露天翻配料作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（最小公倍數(shù)配比，作業(yè)過程為“攤平—成堆—向中間隆起”，處理量以700～1000噸/批次），并嚴(yán)格監(jiān)督，取樣對(duì)比，同時(shí)利用裝載機(jī)對(duì)露天堆場(chǎng)原料進(jìn)行有效干濕搭配混勻。

3.2 對(duì)國(guó)內(nèi)礦進(jìn)行分級(jí)處理

針對(duì)國(guó)內(nèi)礦入廠后用吊車進(jìn)行兩次配料預(yù)混處理流程復(fù)雜，且預(yù)混后成分不穩(wěn)定的難題，將國(guó)內(nèi)礦進(jìn)行分級(jí)處理，分為兩類。第一類為成分相對(duì)穩(wěn)定、礦量大、塊狀雜物少的國(guó)內(nèi)礦，其分倉(cāng)、分堆單獨(dú)堆放，直接參與倉(cāng)式配料。第二類為成分波動(dòng)大、礦量小國(guó)內(nèi)礦，其分倉(cāng)、分堆堆放，在露天堆場(chǎng)進(jìn)行分類裝載機(jī)室外配料預(yù)處理，配勻后入庫(kù)一次配料。

圖1 優(yōu)化前、后配料工藝流程圖

3.3 升級(jí)原料除雜設(shè)施

針對(duì)銅精礦中含有大量的塊狀物料、編織袋等雜物，采取鼠籠破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理，鼠籠破碎機(jī)破碎效率低、卡堵嚴(yán)重、機(jī)械本身故障率高及耗電量高；同時(shí)雜物靠人力清撿效果不佳，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)影響較大的難題。升級(jí)除雜設(shè)施，將破碎除雜系統(tǒng)改為振動(dòng)篩，在振動(dòng)篩雜物出口位置連接對(duì)輥式破碎機(jī)對(duì)分離出來(lái)的塊狀物料進(jìn)行直接破碎處理。從根本上對(duì)精礦中塊狀物料、編織袋等雜物進(jìn)行有效分離，并起到一定的松散、混料作用，提高后續(xù)制粒成球合格率，穩(wěn)定入爐物料成分，為艾薩制粒及排放創(chuàng)造良好工藝條件。

3.4 熔劑配料方式改進(jìn)

石英砂、無(wú)煙洗精煤粒度、含水量、配入量的變化影響到熔劑給料流暢與給料精度。熔劑給料穩(wěn)定性對(duì)于控制艾薩爐爐溫、冰銅品位及渣型的穩(wěn)定性至關(guān)重要[3]。因此采取提高艾薩爐輔料給料精度措施：合理搭配入爐物料，均衡控制一次砂在5%至6.5%之間；改進(jìn)配砂、配煤給料方式，增設(shè)配砂、配煤給料托料皮帶，穩(wěn)定配砂、配煤圓盤給料量。

3.5 建立原料預(yù)平衡模型

依托云南銅業(yè)“三級(jí)”配料模式，建立分公司原料預(yù)平衡模型，提前預(yù)判庫(kù)存控制、定量預(yù)測(cè)、最優(yōu)化法在原料確認(rèn)、原料預(yù)平衡中的使用。一是以入爐原料控制成分為標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)原料數(shù)量和成分確定的基礎(chǔ)上，調(diào)整進(jìn)口礦原料采購(gòu)、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸時(shí)間、物流方向，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口“高雜”礦和“低雜”礦合理搭配發(fā)運(yùn)到廠，最大程度提高復(fù)雜銅精礦滿足公司高負(fù)荷生產(chǎn)的需要，實(shí)現(xiàn)將港口作用云銅第一配料場(chǎng)所。二是根據(jù)廠內(nèi)庫(kù)存原料結(jié)構(gòu)和港口庫(kù)存進(jìn)口礦的數(shù)量和品質(zhì)情況，確定港口進(jìn)口礦每日發(fā)運(yùn)的礦種和數(shù)量計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)公司庫(kù)存原料、進(jìn)廠國(guó)內(nèi)礦和進(jìn)口礦綜合品質(zhì)滿足入爐原料控制成分的標(biāo)準(zhǔn)。三是通過廠內(nèi)各種原料的合理搭配，均衡配料，實(shí)現(xiàn)持續(xù)高負(fù)荷生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)標(biāo)，消除無(wú)效、低效庫(kù)存。利用原料預(yù)平衡模型，通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)合理配料，均衡用料，把雜質(zhì)控制在入爐料的上限，且從結(jié)果倒推摸索與校正入爐原料控制成分的標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 工藝優(yōu)化后效果

原料入廠后分倉(cāng)堆放執(zhí)行率及分堆堆放率皆達(dá)100%，合并同類項(xiàng)分堆堆放，制定裝載機(jī)露天翻配料作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格監(jiān)督，取樣對(duì)比，并及時(shí)修正。2017年以來(lái)裝載機(jī)露天翻配料均勻性大于90%，波動(dòng)性由30%降低至6%～10%。

國(guó)內(nèi)礦直接參與倉(cāng)式配料比例提高，吊車工作量降低，配料合格率提升成分穩(wěn)定、數(shù)量多的銅精礦基本直接參與倉(cāng)式配料，2017年至2019年全年國(guó)內(nèi)礦直接參與倉(cāng)式配料比例分別提高至71.42%、85%、96%，分別減少吊車工作量52.07萬(wàn)噸、61.97萬(wàn)噸、72.91萬(wàn)噸，配料合格率分別為94.82%，95.43%，95.63%，95.97%。

振動(dòng)篩在配料系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)原料中雜物有效分離，減少了雜物帶來(lái)的波動(dòng)，同時(shí)減少入爐物料中的雜物、大塊，進(jìn)一步對(duì)入爐原料進(jìn)行篩分、除雜，提升精益生產(chǎn)水平。

熔劑配入穩(wěn)定性提升，艾薩爐渣型溫度控制穩(wěn)定。通過入爐物料合理搭配一次砂控制在4.5%～6%之間，托料皮帶改進(jìn)后配砂與配煤給料穩(wěn)定性提升。2017年至2019年艾薩爐渣型穩(wěn)定控制在0.8，溫度控制在1185℃～1195℃范圍內(nèi)，2019年艾薩爐柴油單耗由2016年的0.406升/噸料降低至0.207升/噸料。

4 結(jié)語(yǔ)

通過配料工藝的優(yōu)化，突破國(guó)內(nèi)銅精礦原有配料模式的局限，增加國(guó)內(nèi)礦直接參與倉(cāng)式配料比例，國(guó)內(nèi)銅精礦成分穩(wěn)定性得以有效提升，吊車工作量得以有效降低；原料中雜物得到有效分離，原料混勻度提高，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配料；以入爐原料控制成分為標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)原料數(shù)量和成分確定的基礎(chǔ)上，充分利用公司“三級(jí)”配料模式，最大程度提高復(fù)雜銅精礦滿足公司高負(fù)荷生產(chǎn)的需要。隨著配料質(zhì)量提升艾薩爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以明顯改善。隨資源結(jié)構(gòu)變化，銅精礦原料也越復(fù)雜。銅精礦化學(xué)成分復(fù)雜、物理結(jié)構(gòu)波動(dòng)大及其他因素的波動(dòng)帶來(lái)配料較大波動(dòng)的難題，需要系統(tǒng)分析、創(chuàng)新求變，才能夠保障合格的配料質(zhì)量，優(yōu)化艾薩熔池熔煉生產(chǎn)指標(biāo)，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高技術(shù)水平與管理水平。