稀氧燃燒技術(shù)在銅冶煉中的應(yīng)用

漆建蘭 孫子虎

【摘要】對于有色冶金企業(yè)來說，節(jié)能減排是一項富有挑戰(zhàn)性的重要工作。在有色金屬冶煉工藝當(dāng)中，氧氣是一種不可或缺的工藝氣體，并且廣泛用作于各類熔煉及精煉工藝當(dāng)中。本課題筆者在分析回轉(zhuǎn)式精煉爐使用傳統(tǒng)燒嘴遇到的瓶頸的基礎(chǔ)上，進一步對稀氧燃燒技術(shù)在回轉(zhuǎn)式精煉爐上的應(yīng)用進行了探究，希望以此為冶煉生產(chǎn)的完善提供具有價值性的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】稀氧燃燒技術(shù)；回轉(zhuǎn)式精煉爐；應(yīng)用

引言

在火法精煉廠當(dāng)中，所使用的回轉(zhuǎn)式精煉爐如今已經(jīng)成為了煉銅廠的標(biāo)準(zhǔn)精煉設(shè)備[1]。同時，在回轉(zhuǎn)式精煉爐當(dāng)中，稀氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用也漸漸成熟。因為稀氧燃燒技術(shù)應(yīng)用在銅精煉當(dāng)中具備節(jié)能降耗的優(yōu)勢，因此被各國銅冶煉廠廣泛利用。為了保證冶煉生產(chǎn)過程當(dāng)中的連續(xù)性及穩(wěn)定性，本課題對“稀氧燃燒技術(shù)在銅冶煉中的應(yīng)用”進行分析與探究具有較為深遠的重要意義。

1.回轉(zhuǎn)式精煉爐使用傳統(tǒng)燒嘴遇到的瓶頸分析

原云錫銅冶煉回轉(zhuǎn)式精煉爐所使用的燒嘴，是有90kW助燃風(fēng)機提供燃燒風(fēng)的，通過煤氣燃燒，同時噴射柴油的雙燃料燃燒系統(tǒng)，以此向爐內(nèi)供應(yīng)熱量。在助燃空氣當(dāng)中，只有21%的氧氣屬于燃料燃燒的有效助燃部分，76%的氮氣當(dāng)作廢棄排出。氮氣通過燒嘴進入爐內(nèi)，然后從煙道排出，并將大量的熱量帶走。另外，回轉(zhuǎn)式精煉爐不但添加了熔融熱粗銅，而且還添加了一些冷態(tài)粗銅錠，以此使單爐產(chǎn)量得到有效提升。因為廢氣將大量的熱量太多，導(dǎo)致精煉爐1h只能將3.75t冷態(tài)粗銅錠融化。在冷態(tài)粗銅錠單位時間處理量不能得到有效提高的條件下，便會使精煉爐的作業(yè)成本大大提高，這樣顯然不利于冶煉工作的優(yōu)化及完善。

2.稀氧燃燒技術(shù)在回轉(zhuǎn)式精煉爐上的應(yīng)用探究

在應(yīng)用稀氧燃燒技術(shù)后，回轉(zhuǎn)式精煉爐的傳統(tǒng)燒嘴被稀氧燃燒燒嘴取代，使用雙燃料系統(tǒng)，將柴油或天然氣當(dāng)作主燃料，使用制氧站所制備的純度高于98.5%的氧助燃，將傳統(tǒng)燒嘴的煤氣燃燒排出，同時將90kW助燃風(fēng)機取消[2]。使用稀氧燃燒技術(shù)之后，操作變得更加簡單，并且對于煤氣燃燒所造成的安全隱患實現(xiàn)了有效避免。另外，單位時間冷態(tài)粗銅錠的處理能力與之前相比較，也有了較大的提高。

2.1萊克斯的稀氧燃燒技術(shù)

在氧-燃燒嘴出現(xiàn)的背景下，使燃料節(jié)約得到了有效實現(xiàn)。但同時，由于氧氣燃燒會造成較高的火焰峰值溫度，這樣便使得氧氣燃燒技術(shù)的推廣遇到了很大的挑戰(zhàn)。在20世紀(jì)80年代，普萊克斯研發(fā)了一種全新的氧-燃燃燒技術(shù)，即為稀氧燃燒技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用與多種加熱與金屬熔煉爐當(dāng)中，并且其燒嘴具備諸多優(yōu)點：（1）使傳熱及傳熱控制得到有效強化，熱效率高達70%左右，空氣燃燒僅在20%至30%之間[3]。（2）使燃料消耗大大降低，約降低50%。（3）使熔化率與加熱效率得到有效提升，同時能夠使熔化及加熱的速度得到有效加快。

2.2將煤氣燃燒取代，使安全隱患實現(xiàn)有效避免

對于傳統(tǒng)燒嘴，在煤氣燃燒的基礎(chǔ)上，還將柴油燃燒作為輔助，如果在生產(chǎn)過程中發(fā)生操作不正確的情況，煤氣輸送管道內(nèi)便會有大量的冷凝水與煤焦油積存，尤其是在彎管處，則更為嚴(yán)重。為了使煤氣管道能夠得到有效疏通，需將精煉爐作業(yè)暫時停止，并將水封系統(tǒng)啟動，并且將兩道刀閥關(guān)閉，以此起到將煤氣供給斷開的作用。由于堵塞通耗時間過程，且程序較為復(fù)雜，因此會帶來諸多安全隱患。稀氧燒嘴因為將柴油與天然氣作為主燃料，由于燒嘴孔徑比較小，燃料供給壓力較大，在精心維護的基礎(chǔ)上，燒嘴孔便無需進行清理，也不會有煤氣管道堵塞等問題出現(xiàn)。同時，既使時間得到有效節(jié)約，又使安全隱患得到有效避免。另外，在生產(chǎn)中具備連續(xù)性的特點，這樣有助于操作人員勞動強度的降低，并且也使單位噸陽極銅的能耗得到有效降低。

2.3使煙塵中銅的回收率大大提升，進一步有助于環(huán)保問題的解決

在使用稀氧燃燒技術(shù)的同時，將布袋收塵系統(tǒng)增加，每日能夠?qū)崿F(xiàn)金屬銅66千克的回收量。在煙塵當(dāng)中的銅獲得有效回收的情況下，便使精煉系統(tǒng)銅的回收率得到大大提升。以每年330天工作時間進行計算，每年能夠從煙塵當(dāng)中回收21.78噸金屬銅，以金屬銅每噸5萬元的價格計算，每年回收的金屬銅價格大概為108.9萬元[4]。在系統(tǒng)改造之后，煙氣含塵量降低，使洗滌塔的壓力得到有效緩解，使環(huán)保問題得到有效解決，同時也使煙氣洗滌之后達標(biāo)排放得到了有效保證。

2.4雙燃料燒嘴切換模式使能源供給的穩(wěn)定性得到了有效保證

部分稀氧燃燒系統(tǒng)使用的是現(xiàn)狀下國內(nèi)所獨有的雙燃料燒嘴切換模式。即為：能夠使用柴油燃燒，也能夠使用天然氣燃燒。如果使用地區(qū)地理位置較為特殊，在天然氣受到一些條件因素影響的情況下，便可以及時切換應(yīng)用柴油燃燒。切換操作方便，只需要將天然氣球閥關(guān)閉，并將天然氣噴槍拆除，通過對柴油噴槍的更換，并將柴油管道球閥打開，在控制系統(tǒng)中將“柴油燃燒模式”模塊啟動，系統(tǒng)便能夠及時以柴油燃燒模式對富氧量進行自動計算。除此之外，也可以在手動模式的基礎(chǔ)上，以爐況為依據(jù)，對柴油和富氧之間的比例進行有效調(diào)節(jié)?？傊?，利用雙燃料燃燒切換模式，使能源供給的穩(wěn)定性得到了有效保證，進一步大大提升了生產(chǎn)的效率及質(zhì)量。

3.結(jié)語

通過本課題的探究，認(rèn)識到稀氧燃燒技術(shù)應(yīng)用在銅冶煉中的重要作用?？傊褂孟⊙跞紵夹g(shù)，不僅能夠使?fàn)t窯產(chǎn)能得到有效提升，而且還具備降低燃料消耗的作用。同時，因為火焰峰值溫度降低，進一步使氮化物的排放量大大降低。顯然，這對降低氮化物排放是非常有利的。另外，稀氧燃燒以降低單位能耗為基礎(chǔ)，進而將二氧化碳的排放減少，這無疑成為了一種高效的低碳冶金加熱技術(shù)。以具體情況為依據(jù)。稀氧燃燒技術(shù)還能夠在原來的空氣燃燒燒嘴的條件下實現(xiàn)改造，從而使維護保養(yǎng)費用得到有效控制。相信在銅冶煉中充分利用稀氧燃燒技術(shù)，將能夠大大提升銅冶煉的工作效率及質(zhì)量，進一步為冶煉生產(chǎn)方面的優(yōu)化及完善起到推波助瀾的作用。

參考文獻

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