降低鉛冰銅鼓風(fēng)爐焦耗

左淮書，曹軍超

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 454650）

降低鉛冰銅鼓風(fēng)爐焦耗

左淮書，曹軍超

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 454650）

結(jié)合豫光金鉛股份有限公司熔煉一廠冰銅鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)實際，對降低冰銅鼓風(fēng)爐焦炭消耗進(jìn)行了分析。通過對原料成分、富氧濃度、渣型等參數(shù)的調(diào)整和對爐窯結(jié)構(gòu)的完善，使鼓風(fēng)爐焦炭消耗有了明顯下降。

鼓風(fēng)爐；焦耗；鉛冰銅；鋅冶金銅渣

河南豫光金鉛股份有限公司是一個以有色金屬冶煉為主兼多元化經(jīng)營的大型企業(yè)集團(tuán)，主要從事鉛、鋅金屬的生產(chǎn)，并對貴金屬、銅、銻、鉍等有價金屬進(jìn)行回收加工。在鉛鋅生產(chǎn)的過程中，副產(chǎn)大量的除銅渣、鋅冶金銅渣；2013年電解鉛和電解鋅產(chǎn)量分別達(dá)到40萬t和25萬t，相應(yīng)年產(chǎn)除銅渣和鋅冶金銅渣產(chǎn)量則分別達(dá)到6萬t和4 000 t。銅回收工藝采用傳統(tǒng)的反射爐、鼓風(fēng)爐熔煉、連續(xù)吹煉爐吹煉工藝回收銅。

豫光金鉛股份有限公司熔煉一廠鼓風(fēng)爐熔煉冰銅的燃料為焦炭，焦炭用量占粗銅成本的35%。冰銅鼓風(fēng)爐為3.4 m2，月產(chǎn)冰銅1 500～1 800 t／月，焦率通常在14%～16%，粗銅焦耗一般控制在1 199 kg／t，年消耗焦炭量為6 000 t左右。國內(nèi)銅精礦煉冰銅鼓風(fēng)爐焦率通常在7%～9%，粗銅焦耗在750～780 kg／t，該廠與之差距較大。因此嚴(yán)格控制和降低焦耗已成為該廠控制成本及節(jié)能減排的重要工作。

1 工藝流程

冰銅鼓風(fēng)爐熔煉屬于半自熱熔煉，熔煉過程所需要的熱量由焦炭的燃燒和過程本身的放熱反應(yīng)供給。鼓風(fēng)爐熔煉冰銅的主要原料為銅浮渣反射爐所產(chǎn)的黑冰銅、鋅冶金銅渣（鋅業(yè)銅渣）和連續(xù)吹煉爐返回的吹煉渣，輔料為硫鐵礦和石子。冰銅鼓風(fēng)爐工藝流程如圖1所示。

主要原料黑冰銅和鋅冶金銅渣化學(xué)成分見表1和表2。

表1 黑冰銅化學(xué)成分 %

表2 鋅冶金銅渣化學(xué)成分 %

2 降低焦炭消耗的有效途徑

在冰銅鼓風(fēng)爐熔煉生產(chǎn)實踐過程中，技術(shù)人員不斷地進(jìn)行摸索、探討、分析、總結(jié)，找出了影響焦炭消耗的主要因素有：原料成分、入爐原料的S／Cu比值、焦率、操作制度、供氧狀況、焦炭質(zhì)量、設(shè)備、管理水平等。針對這些影響因素，分別采取了相應(yīng)措施，使焦炭消耗得到了控制和降低。

2.1 嚴(yán)把原料進(jìn)廠關(guān)

由于該廠和供應(yīng)鋅冶金銅渣單位同屬豫光金鉛股份有限公司下屬單位，所以以前原料鋅冶金銅渣在周轉(zhuǎn)過程中，并沒有執(zhí)行嚴(yán)格指標(biāo)控制，造成鋅冶金銅渣含鋅和含水較高（含Zn：8%～13%、H2O：30%～40%）。因爐內(nèi)水分的揮發(fā)要吸收額外的熱量，這對降低焦炭消耗是不利的。由于鋅冶金銅渣中的鋅形態(tài)為單質(zhì)鋅，處理量增加時，會造成渣含鋅升高，渣粘度曾大，給鼓風(fēng)爐的正常生產(chǎn)帶來較大的不利影響。圖2和圖3分別為鋅冶金銅渣風(fēng)干前后的外觀圖。

圖2 未風(fēng)干的鋅冶金銅渣

圖3 風(fēng)干后的鋅冶金銅渣

2.2 物料配比

S／Cu比值：入爐物料的配比至關(guān)重要，尤其硫銅比值。S／Cu值小，則鼓風(fēng)爐爐內(nèi)溫度難以達(dá)到熔煉制度要求，因冰銅鼓風(fēng)爐屬于半自熱熔煉，除本身氧化造渣反應(yīng)釋放熱量外，仍需焦炭燃燒來補(bǔ)充其余熱量。因此穩(wěn)定冰銅品位在40%～45%的同時，盡量提高S／Cu比值，以提高物料在脫硫反應(yīng)過程的自身反應(yīng)熱。

物料塊率：冰銅鼓風(fēng)爐的爐料包括黑冰銅、鋅冶金銅渣、硫鐵礦、石子、吹煉渣等。為了保證熔煉過程的順利進(jìn)行，爐內(nèi)料柱應(yīng)具有良好的透氣性。為此，塊料的重量比（不包括焦炭）應(yīng)在40%以上。當(dāng)塊率低于40%時，空氣就難以順暢鼓入爐內(nèi)，從而惡化操作條件。經(jīng)過提高塊狀物料吹煉渣和黑冰銅的配入比重，入爐物料的塊率已經(jīng)由先前的38%提高現(xiàn)在的50%左右。

渣量：為了減少隨渣帶走的部分熱量，分廠技術(shù)人員通過技術(shù)論證，在保證造冰銅所需硫量的同時，用硫鐵礦全部取代鐵礦，減少輔料消耗以達(dá)到降低焦炭消耗的目的。

2.3 焦率控制

鼓風(fēng)爐入爐焦率控制為多少，關(guān)鍵在于專業(yè)管理人員責(zé)任心和技術(shù)水平以及生產(chǎn)操作人員的素質(zhì)與水平。它要求及時觀察掌握爐內(nèi)反應(yīng)狀況、入爐物料成分、S／Cu、技術(shù)控制條件以及操作水平等多方位的情況，綜合得出合理的焦率值，既能保證冰銅鼓風(fēng)爐正常生產(chǎn)的需要，又不至于造成焦炭的浪費(fèi)。通常在原料成分較為穩(wěn)定、S／Cu值較大、技術(shù)條件與操作水平較高的情況下，焦率稍低。

2.4 適當(dāng)?shù)母谎鯘舛?/p>

鼓風(fēng)爐熔煉的強(qiáng)度主要決定于送入爐內(nèi)的鼓風(fēng)量，即含氧量。在總氧量一定的條件下，富氧濃度越高，鼓風(fēng)量減少，由煙氣和氮氣帶走的熱量減少，消耗的燃料也就減少。然而，采用富氧，也不可過于片面追求高富氧濃度。鼓風(fēng)爐熔煉是氣－固反應(yīng)，反應(yīng)速度較閃速爐熔煉和熔池熔煉慢。所以氧氣濃度提高到一定程度后，氧氣的利用率就降低。另外在富氧條件下，要杜絕用焦炭來調(diào)整冰銅品位、提高爐溫，改用硫鐵礦調(diào)整效果會更好一些。

2.5 焦炭質(zhì)量

焦炭本身質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到冰銅鼓風(fēng)爐焦炭消耗量的高低。冶金用焦炭對物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都有明確規(guī)定，即：抗壓強(qiáng)度100 kg／cm2，粒度40～70 mm，著火點應(yīng)大于700℃，固定碳應(yīng)大于80%，發(fā)熱值為29 400～33 600 kJ／kg，揮發(fā)物小于4%。

2.6 渣型選擇

冰銅鼓風(fēng)爐爐渣的產(chǎn)出率在50%～65%，爐渣的性質(zhì)對熔煉過程的燃料消耗、爐溫、床能率、金屬回收率等有重大的影響。

渣型分為“短渣”型和“長渣”型?！岸淘毙驮礊楦哞F低硅爐渣，其粘度較低，流動性好，但熱焓小。冰銅鼓風(fēng)爐熔煉時床能率低，單位時間流入前床熔體少，帶入前床的熱量較小，熔體過熱不好。選擇“短渣”渣型在溫度下降時，熔體容易發(fā)粘，甚至“凍結(jié)”，前床熱平衡無法維持。

在目前條件下，富氧熔煉鼓風(fēng)爐渣型選擇為FeO 28%～31%、SiO232%～36%、CaO 10%～14%，在生產(chǎn)中已證實這是比較合適的組分。爐況惡化時，正確調(diào)整渣型，減少SiO2使其轉(zhuǎn)為“短渣”型渣，待爐況調(diào)整至正常時再恢復(fù)至正常渣型。避免實際操作爐況惡化時，現(xiàn)場人員通過提高焦率來提高爐溫處理爐況，造成焦炭消耗增大。

2.7 合理的爐窯結(jié)構(gòu)

2008年前由于爐窯結(jié)構(gòu)的缺陷問題，冰銅鼓風(fēng)爐前床和爐缸使用壽命較短，加上爐內(nèi)易結(jié)殼等原因造成鼓風(fēng)爐頻繁檢修。冰銅鼓風(fēng)爐每次開爐需加底焦4 t左右，怎樣減少這部分焦炭消耗成為了該廠技術(shù)人員必須解決的問題。

該廠借助冰銅鼓風(fēng)爐大修之際，組織技術(shù)人員在通過充分的論證之后，將爐缸與前床的聯(lián)接方式改過去的一體式（暗過橋）為分體式（明過橋），便于前床和爐缸能單獨維修，避免了因局部故障全部停修的弊病。另外在爐缸及前床下增加通風(fēng)道，改平底砌筑為反拱砌筑，減少和杜絕鉛液的滲透。將前床的使用壽命由原來的不足2個月延長至4個月，爐缸的使用壽命由原來的不足3個月延長至1年以上。以上措施的實施，在方便職工操作、延長爐齡、減少焦炭消耗等方面起到了明顯的效果。

2.8 管理水平

鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)要始終保持良性循環(huán)狀態(tài)，如一旦出現(xiàn)重大設(shè)備事故或生產(chǎn)事故，就必然造成鼓風(fēng)爐停產(chǎn)。待再次送風(fēng)生產(chǎn)時，順利時焦炭消耗量增加不是很明顯，但遇到意外時其消耗量陡增，最終導(dǎo)致冶煉成本增加。為此，該廠制定了能源管理網(wǎng)絡(luò)圖，將能耗指標(biāo)層層分解到工段、班組和個人；其次該設(shè)置設(shè)備專職點檢員定期巡檢和設(shè)備包機(jī)到人等管理制度，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的同時也起到對設(shè)備隱患進(jìn)行早發(fā)現(xiàn)早維修，以保證設(shè)備得以正常。

3 結(jié) 論

1.通過嚴(yán)格控制原料、燃料入廠關(guān)，鋅冶金銅渣含Zn、含H2O已經(jīng)分別降到7%和20%左右；燃料焦炭的質(zhì)量也得到了明顯的改善。

2.分廠通過取消輔料鐵礦的配入，改為增加硫鐵礦的配入量，提高S／Cu比值，目前焦率已由先前的15%降為11%。

［1］ 朱祖澤，賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［2］ 唐向榮.密閉鼓風(fēng)爐熔煉冰銅的焦炭節(jié)約［J］.有色冶金節(jié)能，1996，（2）：13－15.

［3］ 許并社，李明照.銅冶煉工藝［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Reducing Lead M atte Blast Furnace Coke Consum ption

ZUO Huai-shu，CAO Jun-chao
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 454650，China）

In this paper，combined with the actual production of lead matte blast furnace in Yuguang Gold＆lead Limited，how to reduce blast furnace coke consumption was analyzed.Based on the raw material composition，oxygen concentration，the type of slag and other parameters adjustment and improvementon the structure of the furnace，blast furnace coke consumption is decreased obviously.

blast furnace；coke consumption；lead matte；zincmetallurgy copper slag

TF806.21

：A

：1003－5540（2014）06－0034－03

2014－09－28

左淮書（1972－），男，工程師，主要從事原生鉛、再生鉛及銅的冶煉技術(shù)管理工作。