提高转炉吹炼氧气浓度的试验研究

　　摘要:冰铜吹炼的产能主要是在P-S转炉中进行的，在P-S转炉吹炼过程中，用于氧化除杂的富氧空气的含氧浓度一般控制在21.5%～22%，其中配比工业氧气流量控制在1000m3/h以内。随着生产规模的提升，为满足高效率生产的需要，大冶有色金属有限责任公司将P-S转炉吹炼用风的氧气浓度提高至22%～25%进行试生产，期间对冰铜处理量、冷料处理量、冷铜处理量、冰铜吹炼时间、冷料吹炼时间、冷铜吹炼时间、冰铜吹炼用风量、炉衬消耗等生产工艺指标进行研究，获得了宝贵的生产经验，并制定了针对单台P-S转炉富氧空气吹炼的作业制度。

　　关键词:有色金属冶金;氧气浓度;吹炼;转炉

　　大冶有色金属有限责任公司冶炼工艺由奥斯麦特炉、转炉及阳极炉组成的火法炼铜工序和电解阴极铜组成的湿法炼铜工序组成。转炉车间现有5台120T转炉，负责将冰铜吹炼为矿产粗铜(含铜98.5%～99.5%)[1]。120T转炉规格为L11.7×Φ4m，每台炉子54根风眼。转炉采用富氧吹炼技术，工业氧气(浓度99.99%)在高压风管内与一定比例的高压风(压缩空气:氧气浓度21%)[2]混合稀释为一定的氧气浓度的富氧空气[3]，稀释后富氧空气的氧气浓度即为转炉正常生产时的氧浓。2019年之前该公司转炉氧浓控制在21.5%～22%，工业氧气流量(以下简称氧量)控制在500～1000m3/h。

　　1试验背景

　　该公司2019全年矿产粗铜目标增长为32.7万t，原工艺条件下，最高22%的氧浓会限制转炉产能提高，吹炼过程反应受限，反应速率较低。为满足转炉产能，决定进行转炉高富氧的吹炼研究，并在1#转炉进行了试验，收到了较好的效果。

　　2试验方法

　　2.1氧量预测吹炼S期开始至筛炉30min之前，氧量约是1500m3/h[4]，筛炉30min之前至出铜30min之前，氧量约是1150m3/h，出铜前30min以内，氧量约是500m3/h。

　　2.2物料组织由于试验过程氧化反应加剧，为把温度控制在1150～1260℃[5]，石英熔剂、冷料的加入需及时、充足。实际吹炼过程按照单炉180～200t冰铜(品位54%～57%)，30～45t包冷料，45～90t冷铜组织生产。

　　3研究过程

　　1#转炉于8月11日-8月15日(16炉次-23炉次)进行提高氧浓试验，试验期间对1#转炉吹炼时间、冰铜及冷铜冷料处理量[6]、用风量、每炉次炉衬损耗等生产工艺指标进行了研究，具体情况如下。

　　3.1氧浓控制

　　吹炼S期开始至筛炉30min之前控制23.9%～24.4%氧浓，氧量约是1350～1600m3/h，筛炉30min之前至出铜30min之前控制22.8%～23.6%氧浓，氧量约是800～1300m3/h，出铜前30min以内控制22%氧浓[7]，氧量约是500m3/h。

　　3.2生产工艺指标

　　提氧浓试验期间，对1#转炉生产工艺指标进行了统计，并与试验前1#转炉指标对比。针对1#转炉单包冰铜(重量约21t)吹炼时间和吹炼用风量，将试验期间数据与试验前正常生产期间的数据进行了对比。可以看出，提氧浓试验期间1#转炉处理量及工艺指标提升明显，每炉次冰铜处理量提高8%;每炉次冷料处理量提高8.3%;每炉次冷铜处理量提高8.3%;单包冰铜吹炼时间降低5.4%;单包冷料处理时间降低1.4%;单包冷铜处理时间降低13%;单包冰铜吹炼用风量降低5.2%。另外，提氧浓吹炼炉温上升快，炉子热强度高[8]，对转炉炉衬消耗量和炉寿命会有影响，每炉次风眼区炉衬消耗量由试验前的2.43mm提高为5.3mm，降低富氧吹炼对炉衬的影响有待探索。

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　　3.3作业制度完善

　　该公司制定了单台转炉22%～25%氧浓作业制度。1.S期:吹炼0～70min，按照25%氧浓、1800m3/h氧量配氧;吹炼70～180min，按照24%氧浓、1300～1400m3/h氧量配氧。2.B期:吹炼180～270min，按照24%氧浓、1300～1400m3/h氧量配氧;吹炼270～290min，按照22%氧浓、500m3/h氧量配氧;吹炼290～300min，停止配氧。

　　4结论

　　通过将氧浓从21.5%～22%提高至22%～25%，转炉吹炼反应速率相比有了明显提升，生产效率提高，对于公司完成提高产能、达产达标的生产任务起到了很大作用。

　　参考文献:

　　[1]华一新.有色冶金概论[M].北京:冶金工业出版社，2014.

　　[2]唐尊球.铜PS转炉与闪速吹炼技术比较[J].有色金属(冶炼部分)，2003，(1):9-12.

　　[3]彭容秋.铜冶金[M].长沙:中南大学出版社，2005.

　　[4]张晋.转炉富氧吹炼的自动控制[J].世界仪表与自动化，2005，(12):27-29.

　　[5]李林山，姚能贵，金泽志，等.温度控制对大型转炉铜锍吹炼的影响[J].铜业工程，2020，(1):91-94.

　　[6]李嘉柱.对铜冶炼转炉作业物料平衡的认识[J].世界有色金属，1998，(2):35-38.

　　作者：陈展展1，2，程亚武1，2，徐琦1，2