澳斯麦特熔炼炉中间物料处理量提升实践_高川.pdf

表 2入炉物料粒度测量结果mm图 2入炉物料情况澳斯麦特熔炼炉中间物料处理量提升实践高川（侯马北铜铜业有限公司，山西临汾043000）摘要：2017 年以来，某公司吹炼渣、阳极炉渣等中间物料不能实现产出和消化的平衡，产生一定积压。针对此问题，对影响熔炼炉中间物料处理量的因素进行分析，并提出相应的改进措施，进而最大限度降低库存，最终实现产出与消耗平衡，增加企业效益。关键词：熔炼炉；炉温；排渣；中间物料中图分类号：TF806.2文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0154-030引言某公司熔炼炉采用 Ausmelt 富氧顶吹浸没熔池熔炼工艺处理铜精矿，同时利用富余热量处理吹炼炉产出的吹炼渣及 2 台固定式反射炉产出的阳极炉渣等中间含铜物料（全文简称“中间物料”）。熔炼炉入炉物料在喷枪的强烈搅拌下与喷枪提供的富氧空气反应，生产含 w（Cu）=55%62%的冰铜。根据入炉物料性质的不同，当熔炼反应热不能满足冶金炉热平衡时，需要通过喷枪供给一定量的粉煤来补充热量1-2。从熔炼炉排出的冰铜和炉渣混合熔体通过溢流堰连续流进沉降炉，混合熔体在沉降炉内沉降分离，产生w（Cu）约 0.7%的弃渣，弃渣连续地通过排放溜槽水淬，冰铜可以流入吹炼炉或在吹炼炉无法接受冰铜时被水淬。1熔炼炉中间物料处理工艺流程图（见图 1）2中间物料处理量的影响因素分析根据某年 712 月中间物料入炉料速降低或停止加料对处理量造成影响的情况进行统计，具体如表1 所示。从表 1 中可以看出，影响中间物料处理量的主要原因是排渣不畅、炉温偏低和渣型不良。3影响熔炼炉排渣不畅、炉温偏低和渣型不良的因素3.1排渣不畅的影响因素3.1.1物料粒度大712 月通过对皮带机输送带入炉物料粒度进行采样测量，目测其合格率，并对出口堰、渣口熔体进行观察，入炉物料粒度测量结果如表 2 所示。4 月 18日的入炉物料情况如图 2 所示。测量结果：目测中间物料粒度大小不均，部分物料直径大于工作文件中 25 mm 要求。在物料粒度不变的情况下，统计了 2 月份熔炼炉炉温，如下页图 3 所示。收稿日期：2022-11-24作者简介：高川（1993），男，山西运城人，毕业于太原理工大学现代科技学院冶金工程专业，工学学士，工程师，主要研究方向为铜冶炼。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.058图 1熔炼炉中间物料处理工艺流程图表 1故障因素分析故障因素影响处理量/t故障占比/%故障累计占比/%炉温偏低3 66843.243.2排渣不畅2 6303174.2渣型不良1 56018.492.6下料口黏接4645.598.1其他1651.9100.0合计8 487100物料名称精矿石英石石灰石粒煤样品 124121478样品 28301643样品 315131144样品 438201029样品 56151385熔炼余热锅炉烟气喷枪配料系统烟气制酸吹炼余热锅炉熔炼炉烟气阳极铜冰铜弃渣沉降炉吹炼炉中间物料中间物料阳极炉浇铸烟囱生产实践2023 年第 5 期表 6精矿荧光分析化验结果%根据 熔炼车间工作文件 要求，将炉温控制在1 1801250，2 月份炉温波动较大，炉温整体偏低3。通过对熔炼炉出口堰及沉降炉渣口进行现场检查，具体情况如表 3 所示。由表 3 可知，物料反应不完全，在熔炼炉出口堰及沉降炉渣口偶有块料出现。熔炼车间通过与原料车间相配合，对物料进行分类，将物料按直径大小分成25 mm 与25 mm 两组，加入炉内，具体指标如表 4 所示。由表 4 可知，物料粒度偏大，入炉后在短时间内无法完全熔化参与反应，块料偏多会造成炉内温度波动，并引起渣含铜等指标超标、渣口堵塞等情况，从而影响中间物料处理量。物料反应不完全，在熔炼炉出口堰及沉降炉渣口有块料出现。3.1.2水淬系统管路堵塞通过对某年 712 月水淬泵电流进行现场检测，结果如图 4 所示。经过现场检测，渣场沉降炉水淬泵电流80 A，且呈下降趋势，影响渣场水淬量。管路堵塞情况如图 5 所示。由图 5 可以看出，管路堵塞严重，管内结晶物较厚。通过对管道内壁尺寸进行确认，在管内选取3 个测点进行测量，测量数据如表 5 所示。水淬管内流道有效直径大幅减小，影响水淬水量。弃渣水淬系统水量偏小，水淬溜槽寿命缩短，溜槽频繁黏结，排渣不畅；炉温波动，铜锍与弃渣沉降分离紊乱，渣含铜升高，影响中间物料处理量4。渣场沉降炉水淬泵电流80 A，且呈下降趋势，影响渣场水淬量。3.2炉温偏低的影响因素3.2.1粉煤泵故障停车时间长粉煤泵长时间故障停车，直接导致炉温下降，炉内需加大粒煤量以补充热源，操作难度提升，并引起炉内温度波动，烟气温度升高，影响后段工序的正常运行。3.2.2粉煤泵轴与套间隙大粉煤泵轴与套间隙大，粉煤泵螺旋轴磨损，与轴套间隙增大，影响粉煤输送量，炉内补充热源不足，炉温偏低，影响中间物料处理量。粉煤泵轴与套磨损，间隙增大，影响粉煤泵供粉量，导致炉温偏低。3.2.3精矿硫铜比波动精矿物料含硫量极低，熔化造渣过程吸收大量热量。入炉精矿 S 含量少，炉内温度偏低，反应不良，影响中间物料加入量。对皮带输送机上的精矿及中间物料主要成分进行分析化验，荧光分析化验结果如表6、下页表 7 所示。入炉物料成分不稳定，精矿硫铜比有波动。根据精矿硫铜比的化验统计结果，将不同硫铜比的精矿入炉进行现场抽查，结果如下页表 8 所示。硫铜比偏小时，不利于炉温控制，煤量消耗较图 32017 年 2 月熔炼炉炉温统计表 3熔炼炉出口堰及沉降炉渣口情况日期炉温/熔炼炉出口堰沉降炉排渣口4 月 6 日1 1301 175有块料有块料4 月 8 日1 1001 187有块料有块料4 月 10 日1 1581 200有块料无块料表 4不同物料粒度的相关指标物料粒度/mm加入量/t加入前温度/加入后炉温/出口堰块料情况25101 1451 128块料 1 块25101 1451 156无块料图 4水淬泵电流图 5管路堵塞情况表 5渣场水淬管路内壁直径测量数据管内位置A 点B 点C 点安装尺寸（外径壁厚）/mm219821982198管内径测量尺寸/mm608090取样本w（Cu）w（S）w（CaO）w（Fe）w（Si）标准值182082018精矿 124.3127.222.7726.7412.45精矿 221.5223.243.1625.5216.00精矿 325.3828.932.4826.1511.21精矿 422.1824.402.5123.2415.74精矿 518.4116.344.2524.0119.141 3001 2501 2001 1501 1001 0501 000熔炼炉炉温/1 47 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88测点1101009080706050水淬泵电流/A9 月8 月7 月12 月电流线性（电流）高川：澳斯麦特熔炼炉中间物料处理量提升实践11 月10 月155山西冶金E-mail:第 46 卷表 11入炉物料粒度情况表 7中间物料荧光分析化验结果%表 8不同硫铜比的精矿入炉情况大。通过对皮带机上精矿硫铜比进行统计，所得结果如表 9 所示。根据熔炼车间技术指标要求，精炼硫铜质量比1.1，有利于炉内热平衡，实际采样合格率仅 60%。炉内反应过程中热量不足，易引起炉内热量失衡，需加大煤量补热，这对炉温偏低影响较大。中间物料含硫量极低，熔化造渣过程吸收大量热量。若入炉精矿 S 含量少，炉内温度偏低，反应不良，会影响中间物料加入量。3.3渣型不良的影响因素炉渣中 m（Fe）/m（SiO2）比值高于 2，造成渣中磁铁量含量高；m（Fe）/m（SiO2）比值小于 1，导致二氧化硅饱和，使得渣黏度上升，致使渣结块，炉渣中酸性氧化物 SiO2过多，对炉渣性质影响最大。同时，在熔炼炉炉渣中，SiO2以硅氧络阴离子形态存在，炉渣中SiO2含量越高，硅氧络阴离子的结构越复杂，离子半径越大，熔融炉渣的黏度越大，炉渣的流动性越差。4改进措施4.1严格控制入炉物料粒度大小将物料进行一级破碎，对颚式破碎机动颚板进行调整，并进行重复破碎，如表 10 所示。并对二级细碎机篦板进行调整，根据中间物料粒度要求保证篦板与锤头间距 10 mm，及时通过加减垫片调整篦条间隙，缩小物料入炉粒度大小。通过对一级破碎、二级细碎机篱板调整（见图6），在 7 月 21 日对原料储仓和破碎现场进行检查，破碎粒度均在要求范围内。通过对物料进行目测观察，大于 5 mm 块状铜渣相对入炉物料不足 0.1%。随后，对入炉物料粒度进行多次测定，结果如表11 所示。精矿、中间物料、粒煤等物料粒度情况如图 7 所示，经检查，都达到要求范围内。4.2清理水淬系统堵塞管路水淬时使用回用水（含钙）将沉降炉弃渣（含硫）冲击成细粒。生产中投入 NaOH 进行酸碱中和，防止设备腐蚀。由于长时间水淬，Ca2+不断富集，水硬度上升，管路易堵塞。决定用 Na2CO3替代 NaOH，利用 CaCO3不溶于水的特性，使 Ca2+析出，降低水硬度，改善水淬系统，增加中间物料处理量。水淬样硬度化验结果如表 12 所示。取样本w（Cu）w（S）w（CaO）w（Fe）w（Si）标准值51582018铜渣 111.160.044.1931.0128.59铜渣 215.270.034.0929.6925.74铜渣 312.410.044.5328.7918.41铜渣 410.740.042.0830.9226.73铜渣 59.530.054.9853.9128.50精矿硫铜比炉温/煤量/（t d-1）硫铜质量比1.11 1501 18024.6硫铜质量比1.11 1451 16330.2表 94 月 18 日皮带机上精矿硫铜比情况时间样本数量/个硫铜质量比平均值合格率/%4 月 18 日301.03360表 10入炉物料破碎前后粒度大小破碎前粒度/mm一次破碎后重复破碎后粒度/mm合格率/%粒度/mm合格率/%20036080120704010098图 6一级破碎、二级细碎机篱板调整图项目精矿块料粒度/mm中间物料粒度/mm粒煤粒度/mm合格率/%实施前3468485628070实施后28.538.63.24.8357698标准要求255308090图 7精矿、中间物料、粒煤等物料粒度7-1精矿粒度7-2中间物料粒度7-3粒煤粒度表 12水淬样硬度化验结果项目 实验样品 取样量/mL 药剂加入量/g硬度（以 Ca2+浓度计）/（mmol L-1）pH 值回用水水样50042.58.11加 Na2CO35002.518.759.56加 NaOH5000.3358.87熔炼水淬水水样600755.02加 Na2CO36004508.57加 NaOH6000.5658.34吹炼水淬水水样600755.92加 Na2CO36004.152.58.45加 NaOH6000.662.58.57破一级一级二级二级破碎（下转第 225 页）1562023 年第 5 期6乔奶平.化学注浆加固技术在综采面过断层破碎带中的应用J.山西煤炭管理干部学院学报，2013，26（3）：30-31.7尹艳奎，钱喜财.综采工作面采用新型聚合加固剂过断层破碎带的实践分析J.黑龙江科技信息，2012（14）：47.8杜志龙，张良，杨猛.断层破碎带化学注浆加固处理技术J.煤矿开采，2010，15（6）：61-62；82.9付文刚，张宝泰，王直亚，等.马丽散加固技术在破碎顶板工作面的应用J.煤炭科技，2010（1）：64-65.10汪忠江，于会军.采煤工作面采用加固技术过断层破碎带的实践J.煤矿安全，2008（6）：75-77.（编辑：苗运平）Research on Control Technology of Roof Caving Faults in Coal Mining FacesJiang Jiao（Shanxi Fenxi Mining(Group)Co.,Ltd.,Shuangliu Coal Mine,Liulin Shanxi 033300）Abstract:When the 10302 fully mechanized mining face passes through the F8 fault fracture zone,the problem of roof caving is prominent.Therefore,pre-grouting is proposed to enhance the stability of coal and rock masses in fault fracture zones,reduce the impact of roof cavingand coal wall spalling on production.Design the grouting drilling layout and grouting process parameters based on the on-site situation.Theon-site application shows that the strength and stability of the coal and rock mass in the fault fracture zone are significantly improved afteradvanced grouting,and there are basically no problems such as roof fall or rock fragmentation when passing through the fault fracture zone.Key words:coal mining;fault fracture zone;roof caving;advance grouting;chemical slurry加入 Na2CO3降低硬度的效果比加 NaOH 的效果好，并且加 Na2CO3的沉淀效果好。4.3更换粉煤泵螺旋轴、轴套泵轴测量统计如表 13 所示。从表 13 中可以看出，新泵轴与套间隙明显比旧泵小，解决了因粉煤轴间隙大，影响粉煤供粉量的问题，增加了中间物料处理量。4.4严格控制入炉精矿的硫铜比及时调整精矿硫铜配比，确保满足技术要求。4.5适量减少造渣配入的熔剂量严格控制二氧化硅熔剂的加入量。在酸性渣中加入碱性氧化物（如 CaO 或 MgO），硅氧络阴离子结构断裂，碱性渣的黏度低且对酸性氧化物有高的溶解度，炉渣黏度小，流动性好，易与冰铜分离。5改进结果经过多次完善，最终取得了满意的效果。工艺改进前：中间物料处理量低于厂部要求，平均 4 253 t，处理量小于产出量 4 500 t，未能实现产消平衡，原料库存增大。工艺改进后：每月多处理中间物料 882 t，渣w（Cu）下降 0.02%，由此可以算出回收的粗铜=（每月渣量+提高中间物料量）渣含铜下降量=14 382 t0.02%=2.87 t，以每吨铜 6 万元计，月创经济效益为2.87 t6 万元/t=17.22 万元。6结论通过采取提高熔炼炉中间物料处理量、降低原料库存、盘活资金占用等措施，有效降低了车间的成本，拓宽了熔炼炉的入炉物料要求，达到了产消平衡，增加了企业效益。参考文献1许并社，李明照.铜冶炼工艺M.北京：化工工业出版社，2005.2彭容秋.重金属冶金学M.长沙：中南工业大学出版社，1991.3赵天从.重金属冶金学M.北京：冶金工业出版社，1981.4陈国发.重金属冶金学M.北京：冶金工业出版社，1992.（编辑：武倩倩）图 8效果对比图表 13粉煤泵轴间隙测量mm测量点号12345旧泵间隙1.461.401.361.281.52新泵间隙0.210.220.220.210.26Practice of Improving Intermediate Material Handling Capacity in Ausmet Smelting FurnaceGao Chuan（Houma North Copper Industry Co.,Ltd.,Linfen Shanxi 043000）Abstract:Since 2017,a certain company has been unable to achieve a balance between output and digestion of intermediate materials suchas blowing slag and anode furnace slag,resulting in a certain backlog.In response to this problem,the factors affecting the processingcapacity of intermediate materials in the smelting furnace are analyzed,and corresponding improvement measures are proposed to minimizeinventory,ultimately achieving a balance between output and consumption,and increasing enterprise benefits.Key words:melting furnace;furnace temperature;slag discharge;intermediate materials（上接第 156 页）姜佼：采煤工作面过断层顶板冒落控制技术研究225