祥光銅業(yè)雙閃“技術”工藝流程

1、祥光銅業(yè)祥光銅業(yè)“雙閃雙閃”煉銅工煉銅工藝藝主講：主講：XXXXXX 內容提要n1、概述n2、閃速煉銅工藝的發(fā)展n3、祥光銅業(yè)“雙閃”工藝流程n4、工藝原理n5、閃速爐工藝管理1 1、概述n 陽谷祥光銅業(yè)有限公司是世界上一次建成的規(guī)模最大的銅冶煉廠，是繼美國肯尼柯特公司之后的世界上第二座采用閃速熔煉和閃速吹煉“雙閃”工藝的銅冶煉廠，是當今世界上技術最先進、環(huán)保、節(jié)能、高效的現(xiàn)代化銅冶煉廠。n 祥光銅業(yè)年產40萬噸銅冶煉工程設計規(guī)模為400kt/a，工程按照整體規(guī)劃分兩步方案進行建設。冶煉工藝流程采用蒸汽干燥閃速熔煉閃速吹煉回轉式陽極爐精煉永久不銹鋼陰極電解精煉，主要設計內容包括精礦庫、配料、蒸

2、汽干燥、閃速熔煉、閃速吹煉、陽極爐精煉系統(tǒng)及電解精煉系統(tǒng)。工程分兩步建設，一期規(guī)模為200kt/a，二期項目在一期項目原有基礎上，增加干燥處理系統(tǒng)和硫酸系統(tǒng)、電解系統(tǒng)、制氧系統(tǒng)等，以達到400kt/a，原則是最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛能，對能力不足和瓶頸部分進行技術改造。2 2、閃速煉銅工藝的發(fā)展n 目前世界上銅礦物主要分為硫化礦和氧化礦，特別是硫化礦分布最廣，是當今煉銅的主要原料。硫化礦經過選礦富集后主要采用火法工藝煉銅，火法煉銅主要分造锍熔煉和銅锍吹煉兩步，熔煉是火法煉銅最重要的冶煉過程，其工藝主要分傳統(tǒng)熔煉和現(xiàn)代強化熔煉兩種。傳統(tǒng)熔煉工藝主要有鼓風爐、反射爐及電爐熔煉等，因其能耗高、熱效

3、率低、銅锍品位低、煙氣SO2濃度低、環(huán)境污染嚴重等缺點，逐漸被高效、節(jié)能和低污染的強化熔煉工藝所取代。n 強化熔煉工藝又可分閃速熔煉和熔池熔煉兩大類，閃速熔煉主要有奧托昆普閃速熔煉和INCO氧氣閃速熔煉，熔池熔煉工藝種類較多，如富氧頂吹浸沒熔池熔煉法、三菱連續(xù)煉銅法、回轉式側吹爐法（諾蘭達煉銅法、特尼恩特轉爐熔煉法）、固定式側吹爐法（瓦紐科夫爐、白銀爐和金峰爐等）以及富氧底吹煉銅法等；其中，最具竟爭力、發(fā)展最快并且工業(yè)應用較多的當屬奧托昆普閃速熔煉。采用該法生產的銅量約占世界銅產量的三分之一以上。閃速熔煉具有技術成熟可靠，自動化程度高，生產強度大，作業(yè)成本低，環(huán)境保護好等優(yōu)勢，被稱之為標準的清

4、潔煉銅工藝。n 銅锍吹煉技術的發(fā)展相對較為滯后，大約世界上85%的銅锍仍采用轉爐吹煉。P-S轉爐吹煉技術成熟可靠，電解殘極可以返回轉爐處理，能耗低，但缺點是轉爐間斷操作，煙氣量波動大，爐口漏風率高，煙氣SO2濃度低，吊包子作業(yè)和轉爐操作過程中經常由于煙氣外溢造成低空污染，環(huán)保條件差，為此，國內外都在研究開發(fā)連續(xù)吹煉新工藝取代P-S轉爐，如閃速吹煉、澳斯麥特頂吹浸沒吹煉、諾蘭達吹煉、和底吹吹煉法等。n “雙閃”技術自從1995年肯尼柯特銅冶煉廠投產以來，經過十多年的發(fā)展和完善，已成為穩(wěn)定可靠的銅冶煉技術，在國內也已經有長達8年的投產。該技術是當前世界上最先進的銅冶煉技術，具有節(jié)能、環(huán)保、高效的特

5、點。而通過計算機在線優(yōu)化控制系統(tǒng)進行“雙閃”銅冶煉技術，更是在世界銅冶煉范圍處于領先地位。由于環(huán)境要求越來越嚴厲，而老冶煉廠的P-S轉爐正在過時淘汰，不能滿足環(huán)境要求；從熱平衡問題和造渣問題角度看，采用P-S轉爐，熔煉的冰銅品位很難超過65%，而閃速吹煉由于可以使用高濃度富氧吹煉，熱平衡可以保證，因而閃速熔煉的冰銅品位可以達到甚至超過70%，使熔煉的效率很高，符合銅閃速熔煉“四高”技術的發(fā)展趨勢。3 3、祥光銅業(yè)“雙閃”工藝流程閃速熔煉工藝流程n3.1閃速熔煉n3.1.1配料及干燥工藝n 配料工序設有22臺容量為200噸的配料倉，采用倉式配料法，其中15臺用于精礦，4臺用石英砂，渣精礦、水淬渣

6、、篩上物各一臺。銅精礦、金精礦、石英砂、渣精礦等按閃速爐混合精礦成分的要求配比，配料后的混合精礦含水10%，粒度-200目,占80%以上。為保證配料精度采用了計算機在線控制的自動配料系統(tǒng)。n 混合銅精礦經電磁鐵除去精礦中的鐵質雜物，以及由振動篩除去塊狀物料和雜物后，通過精礦分配料倉分流后，分別送往一期和二期蒸汽干燥機。蒸汽干燥機以余熱鍋爐產出的蒸汽為熱源，在干燥機內混合礦與盤管中的蒸汽間接接觸，并被加熱干燥。干燥過程產生的廢氣，經布袋收塵后，送往濕法收塵。n 干燥后含水小于0.3%的干礦從干燥機的出料斗排出，進入氣力輸送系統(tǒng)。祥光銅業(yè)精礦輸送采用的是正壓壓送式氣力輸送，屬于低速密相氣力輸送系統(tǒng)

7、，利用重力下料，單個壓力罐循環(huán)輸送。加料采用特殊的進料圓頂閥，封閉式進料，按照設定的加料時間或加料重量，加完料后，圓頂閥關閉切斷加料，然后充氣密封；壓縮空氣通過程序控制進入輸送泵內，物料待受到足夠的壓力后，再在管道助吹的壓力下，以一定的速度進入輸送管道輸送至目標倉內實現(xiàn)輸送目的。n 配料工序流程圖 振動篩振動篩蒸汽干燥機蒸汽干燥機管狀膠帶管狀膠帶1#皮帶皮帶1#2#22#可移動進料皮帶可移動進料皮帶蒸汽干燥流程圖蒸汽干燥流程圖管狀皮帶布袋收塵排氣濕 法 收塵出料斗蒸汽干燥機驅動電機可移動式進料皮帶干礦密相泵回轉閥蒸汽冷凝水混合濕精礦氮氣反吹壓力罐樓面精礦爐頂倉布袋收塵n3.1.2閃速熔煉爐系統(tǒng)

8、n 儲存在爐頂倉中的干礦，通過給料圓頂閥進入爐頂中間倉，沿下料管間斷地加入二個失重計量倉內進行失重計量，計量倉下部設有攪拌器，底部設有變頻調速的給料螺旋（2臺，每臺能力為160 t/h），爐料由給料螺旋按預定的投料量給出進入風動流槽，隨后進入精礦噴嘴，祥光二期的是采用自主研發(fā)的旋浮噴嘴，該技術受“龍卷風”啟發(fā)，采用倒龍卷風的形式，使混合精礦與富氧空氣充分接觸反應，同時通過反應塔頂?shù)?個氧氣天然氣燒嘴補充反應塔熔煉內物料過程所需的熱量。并以90%以上的返回率處理熔煉及吹煉過程產生的煙灰。余熱鍋爐和電收塵器的煙塵采用氣力輸送系統(tǒng)輸送至熔煉爐頂，煙灰由布袋收塵器收集后進入煙灰倉，廢氣則由排風機放空，

9、煙灰倉中的煙灰由失重螺旋帶入風動流槽，與干礦混合后流入中央精礦噴嘴（能力為320t/h），進入反應塔進行熔煉反應。n 在反應塔生成冰銅及爐渣的熔融物落入沉淀池。因比重差別，冰銅和爐渣分離。生產出品位70%左右的冰銅通過流槽排放至冰銅?；遥M行冰銅水淬。爐渣則排放至渣包中，通過渣包車運送到選礦車間緩冷后進行磨碎、浮選，渣精礦重新返回閃速爐熔煉。n 閃速熔煉煙氣通過上升煙道排出，并用余熱鍋爐的進行強制循環(huán)冷卻。在余熱鍋爐內降溫除塵后，進入沉降室、電收塵器進一步凈化除塵。凈化后的煙氣通過閃速爐排煙風機送至硫酸車間制酸。n 在余熱鍋爐入口部位裝有硫酸鹽化噴嘴，確保煙塵良好的性質，以便鍋爐和電收塵器中

10、的煙塵容易清理。 3.2閃速吹煉閃速吹煉工藝流程n3.2.1備料系統(tǒng)n 備料系統(tǒng)分為冰銅配料工序和冰銅研磨、干燥工序。與精礦配料一樣，冰銅配料采用的是倉式配料。共設有20個冰銅倉,每個冰銅倉的容重為350t ,總儲量可滿足一期正常生產時一周的投料量。在每個倉下設有一臺給料膠帶和一臺計量膠帶用于控制每個冰銅倉的冰銅給出量。n 冰銅研磨、干燥工序指的是指的是冰銅的磨碎和烘干,這個過程在冰銅磨內完成。冰銅磨的工作原理是借助磨輥和磨盤的相對運動來磨碎物料。當物料喂到磨盤中心時，由于磨盤轉動產生離心力的作用，物料被甩入工作面，大塊物料被壓碎，細物料受壓后形成一層料床，顆粒之問相互摩擦、剪切使棱角和邊緣剝

11、落而被粉碎，粉碎后的物料被由風環(huán)進入磨內的熱氣流烘干，粒度合格的離了可以通過磨頂?shù)姆旨壠鞫M入收塵捕集設備，粒度較大的粒了被分級器甩出，重新落入n磨盤，與喂入的新料一起繼續(xù)被碾磨，冰銅粉粒度由分級器的轉速來控制，碾磨的壓力除了磨輥的白重外還依靠一套液壓裝置提供壓力。祥光銅業(yè)的冰銅磨為德國AL STOM 公司產品,一期設備能力46 t/ h ,電機為國內配套供貨,二期冰銅磨設備能力110t/h，二期冰銅磨足以達產，故一期停運。n 經過冰銅磨干燥和磨細后的冰銅粉通過負壓提升被后續(xù)設備布袋收塵器收集，雖為收集運輸之用，但收塵器的操作也很重要，一旦有問題直接影響冰銅磨的生產。冰銅磨系統(tǒng)工藝流程簡圖n3

12、.2.2閃速吹煉爐系統(tǒng)n 細磨的冰銅氣力輸送至閃速吹煉爐爐頂?shù)谋~倉中，裝入閃速吹煉爐內的物料有冰銅、煙塵、生石灰粉和石英砂。由于配料過程在爐頂完成,因此各自都有獨立的料倉。加料裝置根據(jù)各自要求的加料精度,冰銅和煙塵采用的是失重計量裝置;由于生石灰粉和石英砂要求的精度不是太高,為節(jié)省投資,采用了螺旋給料機加料,通過變頻調速調節(jié)給料量，現(xiàn)今石英砂加料裝置已整改為皮帶輸送。n 計量好的冰銅、煙塵、生石灰粉和石英砂通過各自的加料管加入到埋刮板輸送機中混合,然后進入閃速吹煉爐的冰銅噴嘴中。n 閃速吹煉爐為奧托昆普型,在反應塔頂設置了中央噴射型冰銅噴嘴,采用常溫富氧空氣吹煉,富氧濃度為80%左右。n 閃

13、速吹煉工藝過程和閃速熔煉非常相似,冰銅在高溫、高氧化條件下氧化,從硫化物轉化為金屬銅。n 石灰熔劑被用來生成熔融鈣鐵渣,相比鐵硅渣而言更好,因為四氧化三鐵在鈣鐵渣中溶解度更強。同時加入少量的石英砂來改變爐渣成分,從而提高耐火磚爐襯的壽命。n 閃速吹煉反應產出品位為98.5 %的粗銅,粗銅定期由放銅口放出,通過溜槽流入陽極爐進行精煉;吹煉爐渣定期通過溜槽流入渣水淬裝置,經水淬后用膠帶運輸機輸送到脫水倉中靜置脫水后用汽車運輸至精礦庫中儲存,經配料后送閃速熔煉爐。n 未反應的硫化物被氣流帶走,利用位于沉淀池頂部靠近上升煙道與沉淀池頂部交界處的噴嘴噴入氧氣,使它們在上升煙道燃燒。n 閃速吹煉爐產出的煙

14、氣在余熱鍋爐中冷卻,然后進入沉塵室及電收塵器除塵,除塵后的煙氣送制酸。4 4、工藝原理n4.1閃速熔煉反應原理n 銅精礦的組成成分十分復雜，主要由黃銅礦(CuFeS2)和少量的銅藍(CuS)和黃鐵礦(FeS2)組成。閃速熔煉主要發(fā)生的反應有以下四類：n分解反應 ：n4CuS=2Cu2S+S 2FeS2=2FeS+S2n4CuFeS2=2Cu2S+4FeS+S2n氧化反應：n4CuFeS2+502=2Cu2SFeS+2Fe0+4S02n2FeS+302=2Fe0+2S02 3FeS+O2=Fe304+3S02n4FeS2+702=2Fe0+2FeS+6S02 2Cu2S+302=2Cu20+2S

15、02n造渣反應：n2Fe0+Si02=(2Fe0Si02)nFeS+3Fe304+SSi02=5(2Fe0Si02)+SO2n造锍反應：nCu20+FeS=Cu2S+Fe0 冰銅（xCu2SyFeS） 屬于混合物n4.2閃速吹煉反應原理n 閃速吹煉和閃速熔煉在工藝上十分相似，以除鐵脫硫為目標。但閃速吹煉處理的是粉狀冰銅, 脈石成分含量很少，而且閃速吹煉的氧化程度比閃速熔煉要深，工藝反應主要集中在反應塔及其下方的沉淀池。n反應塔的氧化反應：n2FeS+3O2=2FeO+2SO2 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2n2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3 Cu2S+O2=2Cu+SO2n2Cu

16、2S+3O2=2Cu2O+2SO2 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2n2PbS+3O2=2PbO+2SO2 2CuSO4=Cu2O+2SO2+3/2O2n沉淀池的造渣、造銅反應：nFe2O3+CaO=CaFe2O4 SiO2+2CaO=Ca2SiO4n2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 Cu2S+Fe2O3=2Cu+SO2+4FeOnCu2S+2CuO=4Cu+SO2 SiO2+2FeO=Fe2SiO4n 沉淀池的反應集中在反應塔下方爐渣的反應層中，在距離反應塔出口1米的范圍內，反應基本完成后段的沉淀池基本處于渣銅分離沉淀狀態(tài)，只有煙氣中的沉降物仍然會引起少量的造銅造渣反應。5 5、“雙閃”工藝管理蒸汽干燥機 閃速爐爐體結構圖 n 反應塔是懸掛在爐子鋼結構上，內襯耐火磚的