論稀氧燃燒技術(shù)在銅冶煉中的應用

柳海峰

（煙臺國潤銅業(yè)有限公司，山東 煙臺 264300）

我國的煉銅廠在傳統(tǒng)的方法中通常采用火法精煉的方法，在煉銅的過程中采用火法精煉是煉銅廠的標準，但是隨著科技的進步，稀氧燃燒技術(shù)在化工精煉銅爐上的應用已經(jīng)發(fā)展得比較成熟。稀氧燃燒技術(shù)之所以能夠得到廣泛的應用主要是因為自身在煉銅廠的應用過程中以節(jié)能的優(yōu)點被廣泛的使用。稀氧燃燒技術(shù)第一次引進國內(nèi)是由安徽的銅陵公司首先引進的，到現(xiàn)在為止，總共有十多家的公司將稀氧燃燒技術(shù)應用到煉銅廠中。但是現(xiàn)階段國內(nèi)對稀氧燃燒技術(shù)應用在回轉(zhuǎn)式精煉爐的報道上卻并不是太多，下面將對稀氧燃燒技術(shù)做進一步的探討[1，2]。

1 稀氧燃燒技術(shù)應用前的生產(chǎn)銅的情況

我國傳統(tǒng)的煉銅廠在過去的煉銅過程中，通常采用燒嘴的方法生產(chǎn)銅。傳統(tǒng)燒嘴主要是借助九十千瓦的助燃機提供燃料風，主要的方法是通過煤氣燃燒，在煤氣燃燒的同時噴射柴油燃燒的雙燃料系統(tǒng)向煉銅爐中提供足夠的熱量從而支持燃燒。煉銅廠在沒有應用稀氧燃燒技術(shù)之前，所采用傳統(tǒng)燒嘴的方法在提供熱量的過程中，由于本身所使用的助燃風機所提供的助燃空氣中只有百分之二十一的成分是有效的助燃成分，因而空氣中只有21%為氧氣，氧氣是助燃的有效成分，而剩下的78%是氮氣，在煉銅的過程中，由于沒有實際助燃性質(zhì)，所以會以廢氣排出煉銅爐內(nèi)。但是氮氣在排出煉銅爐內(nèi)的過程中，由于流動，會帶走一部分的熱量，對煉銅所需的熱量產(chǎn)生了一定的影響。在煉銅廠使用傳統(tǒng)燒嘴的過程中，回轉(zhuǎn)式的精煉爐除了需要加入熔融狀態(tài)下的粗銅外，還需要加入一部分的冷態(tài)粗銅錠作為提高熱量的補充物。由于傳統(tǒng)燒嘴煉銅的方法在廢出氮氣廢棄時所帶走的熱量相較于氧氣助燃劑所生產(chǎn)的熱量，前者所帶走的熱量更多，而向煉銅爐內(nèi)加粗銅錠在一個小時只能融化還不到四噸的重量，這就導致了粗銅錠在短時間內(nèi)難以提高，造成傳統(tǒng)燒嘴煉銅技術(shù)的生產(chǎn)成本比較高。

2 稀氧燃燒技術(shù)在應用后生產(chǎn)銅的情況

隨著安徽銅陵公司將稀氧燃燒技術(shù)引進中國煉銅廠之后，利用稀氧燃燒技術(shù)代替了傳統(tǒng)的燒嘴煉銅技術(shù)。并且稀氧燃燒技術(shù)在煉銅的過程中，所采用的燃料模式是雙燃料系統(tǒng)。稀氧燃燒技術(shù)中的雙燃料系統(tǒng)在使用過程中主要以煤氣燃燒為主，以柴油為輔為雙燃料系統(tǒng)提供熱量，從而達到制氧純度為百分之九十八以上的氧助燃，這一個過程直接摒棄了傳統(tǒng)燒嘴煉銅技術(shù)的煤氣燃燒這一環(huán)節(jié)，在使用過程中還取消了九十千瓦的助燃風機。將稀氧燃燒技術(shù)應用到煉銅技術(shù)中之后，不僅操作上比傳統(tǒng)的燒嘴技術(shù)要簡單方便得多，還完全消除了因使用煤氣燃燒而帶來的安全隱患，在相同的時間內(nèi)冷卻粗錠銅的處理能力也更強，相較于傳統(tǒng)的燒嘴煉銅技術(shù)，其生產(chǎn)出來的銅的質(zhì)量和效率都有很大的提升。

3 稀氧燃燒技術(shù)在銅冶煉中的應用

3.1 解決煤氣燃燒造成的安全隱患

稀氧燃料技術(shù)在使用過程中以煤氣燃燒為主，以柴油燃燒為輔助，在進行生產(chǎn)的過程中，以雙燃料為燃燒系統(tǒng)，但是需要注意的是雙燃料系統(tǒng)在使用過程中要特別規(guī)范，如果在使用過程中出現(xiàn)錯誤的操作，會直接導致雙燃料系統(tǒng)的煤氣管道內(nèi)部堆積大量的冷凝水以及煤焦油，在煤氣管道的彎管處尤其多。一旦有這樣的情況發(fā)生，為了疏通雙燃料系統(tǒng)中的煤氣管道，需要將精煉銅爐中的相關作業(yè)進行中斷，并在中斷過程中啟動前段水封系統(tǒng)，并在啟動前段水封系統(tǒng)的同時關閉兩道刀閥從而達到中斷煤氣供給的作用。中斷煤氣供給之后，再通過煤氣管道中氮氣置換并排空管道內(nèi)殘留的煤氣，將煤氣管道中的殘留煤氣排完之后，才能將煤氣管道拆卸下來進行堵塞疏通工作。稀氧燃燒技術(shù)在解決煤氣安全隱患工作的過程中，對煤氣管道進行疏通工作的耗費時間比較長，并且操作復雜，在疏通的過程中由于煤氣本身有毒，所以存在較大的安全隱患，如果在對煤氣管道進行煤氣置換的過程中完成的不徹底，有可能會導致煤氣管道中的少量煤氣在管道結(jié)束拆卸之后煤氣外泄，一旦煤氣接觸到明火就會引起爆炸的安全意外事故，并且因為操作不當，直接引起煤氣中毒。除此之外，傳統(tǒng)的煤氣燒嘴技術(shù)中的嘴孔比較大，煤氣量也大，但是在進行煉銅的過程中煤的氣壓比較低，極其容易導致在精煉銅的過程中，發(fā)生氧化還原反應造成銅水噴濺出來堵塞燒嘴的嘴孔。所以針對這一現(xiàn)狀，如果在操作時發(fā)現(xiàn)煤氣的量供給不足或者在煤氣管道中的煤氣供給量未達到標準的狀態(tài)時，要能夠立即判斷出傳統(tǒng)燒嘴或者煤氣管道有堵塞現(xiàn)象發(fā)生的可能。不管是操作不當還是銅水噴濺都會造成煤氣的供給量不足，煤氣供給量不足直接影響煉銅爐內(nèi)的熱量，造成正常的煉銅作業(yè)受到影響，導致煉銅成本的增加。因而，一旦就這樣的現(xiàn)象發(fā)生，需要立即進行拆卸燒嘴進行煤氣清理工作，在煤氣清理工作正常開展之前，要注意重復疏通管道內(nèi)復雜的程序化工作，只要將煤氣管道口剩余的煤氣完全排空，才可以進行清理工作。但是在稀氧燒嘴使用之后，由于稀氧燃料技術(shù)本身以柴油和煤氣為主燃料，在燃燒過程中的孔徑比較小，而燃料供給的壓力比較大，只要在煉銅過程中精心維護就可以消除燒嘴的堵塞工作。在煉銅過程中更不用擔心傳統(tǒng)燒嘴中煤氣堵塞的問題，在一定程度上提高了煉銅的效率和質(zhì)量，提高了有效作業(yè)的時間，消除了安全隱患。

3.2 提高煙塵中銅的回收率

傳統(tǒng)燒嘴煤氣的燃燒過程中，利用空氣做助燃劑，導致大量的非助燃劑的氮氣進行了煙氣廢氣中，不僅稀釋了煙氣中的濃度，該煙氣需要在經(jīng)過脫硫塔進行洗滌達標后再進行排放，不僅降低了銅的質(zhì)量，還浪費了大量的資源。在稀氧燃料技術(shù)引入之后，燒嘴在燃燒過程中的煙氣量明顯的減少了很多，導致單位時間內(nèi)煙氣中煙塵的濃度明顯提升。稀氧燃料技術(shù)為了保證煙氣經(jīng)過洗滌之后能夠進行達標之后排放，通常在脫硫塔前增加了布袋收塵系統(tǒng)。利用布袋收成系統(tǒng)可以在煉銅的過程中收集到330Kg/a的煙塵，將煙塵進行化驗之后，發(fā)現(xiàn)含銅量大于百分之二十，也就是說，在利用收塵系統(tǒng)中所收集的煙塵能夠提煉出大量的銅。收塵系統(tǒng)不僅提高了煙塵中銅的回收率，還直接提高了精煉系統(tǒng)中銅的總回收率，因安裝在脫硫塔之前，同時緩解了脫硫塔的壓力，有效解決了環(huán)境污染問題，確保燒嘴系統(tǒng)中的煙塵達標之后再進行排放，使煉銅的效率和質(zhì)量提升了一個新的檔次。

3.3 提高物料的處理能力

傳統(tǒng)燒嘴在煤氣燃燒為主要的燃料時，每個小時僅僅能融化3.75噸的冷態(tài)粗銅錠。但是在稀氧燃料模式下，對粗銅錠的融化能力提高到了每小時7.5噸，燒嘴最好能夠的單爐工作時間也有原來的二十四小時降低到十七小時，有效提高了工作效率，降低了作業(yè)的成本。除此之外，稀氧燃燒技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，其升溫的效果更好，利用稀氧燃燒模式可以快速提高煉銅爐內(nèi)的水的溫度和渣液的溫度。在升溫的過程中，由于銅渣的溫度會略高于原來的溫度，所以促使渣的流動性更好，使扒渣的效果和能力更好，在稀氧燃燒技術(shù)下其渣含銅量也由原來的每爐器三噸降到現(xiàn)在的每爐期0.5噸以下，極大的減少了內(nèi)沉積銅的回爐處理量，不僅節(jié)約了燃料，還有效控制了制作銅的成本。與之前原有的傳統(tǒng)煤氣燃燒模式相比，在能源消耗上也有了顯著的下降。

3.4 雙燃料燒嘴切換，能源供給穩(wěn)定

稀氧燃料技術(shù)下所使用的是雙燃料系統(tǒng)，在進行燃燒的過程中，既可以選擇柴油進行燃燒，也可以選擇天然氣進行燃燒，從而達到雙燃料的切換模式，既能夠保證在燃燒過程中能源的穩(wěn)定性，也能保證生產(chǎn)過程中的連續(xù)性和穩(wěn)定性，確保在煉銅過程中不受到燃料的影響從而正常的作業(yè)。在煤氣燃燒受到某些因素影響時，可以立即采用柴油進行燃燒，雙燃料切換模式非常簡單，只需要關閉天然氣的球閥之后在拆除煤氣的噴槍，更換柴油的噴槍，然后在打開柴油管道的球閥，在雙燃料的控制系統(tǒng)上啟動柴油燃料模式，系統(tǒng)就會根據(jù)柴油的燃燒模式來自動調(diào)節(jié)柴油和富氧的比例。但是在選擇燃料的過程中需要注意的是，如果在天然氣穩(wěn)定的前提下，要選擇天然氣作為主要的燃料，因為使用天然氣的成本會比柴油的成本要略低一些，在一定程度上控制銅的生產(chǎn)成本[3,4]。

4 結(jié)語

稀氧燃燒技術(shù)在銅冶煉中的應用，不僅可以解決傳統(tǒng)煤氣燃燒造成的安全隱患問題，還能提高煙塵中銅的回收率。除此之外，稀氧燃燒技術(shù)能夠有效提高煉銅過程中的物料處理能力，并結(jié)合雙燃料的燒嘴切換模式，確保能源能夠穩(wěn)定供給。