DOC《阳极炉无氧化带硫还原生产实践》

阳极炉无氧化带硫还原生产实践 陈延进,蓝师聪,石龙祥 (紫金铜业有限公司,福建上杭 364200) 摘要:简要介绍了铜阳极炉无氧化带硫还原工艺改造实践.

带硫还原工艺改造后,阳极炉单炉作业时间缩短约20 min,LPG与重油单耗分别降低0.8 kg/t和1.04 kg/t.最后提出该工艺的进一步优化建议. 关键词:阳极炉;

带硫还原;

铜精炼;

节能降耗 中图分类号:TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2017)11-0000-00 Production Practice of Non-oxidation Reduction with Sulphur in Anode Furnace CHEN Yan-jin, LAN Shi-cong, SHI Long-xiang (Zijin Copper Co., Ltd., Shanghang 364200, Fujian, China) Abstract:Technical transformation of non-oxidation reduction with sulphur in anode furnace was introduced. After transformation, operating time of each anode furnace is shortened by

20 minutes, unit consumption of LPG and heavy oil drops by 0.8 kg/t and 1.04 kg/t respectively. Suggestions on optimization are put forward. Key words:anode furnace;

reduction with sulphur;

copper refining;

energy-saving and cost-reducing 传统粗铜火法精炼采用深氧化再还原工艺,该方法操作时间长、还原剂消耗量大、氧化风口磨损快,在生产能力扩张、原材料成本上涨的市场环境下,无法满足生产要求.为此,紫金铜业熔炼厂采用无氧化带硫还原工艺取代深氧化还原工艺,不仅能减少氧化还原时间,同时较大程度地降低了LPG和重油单耗,取得了良好的经济效益.

1 传统深氧化还原工艺简介 粗铜精炼的主要任务在于脱除粗铜中有害杂质,尤其是硫元素的脱除.基本原理在于铜液中存在的大多数杂质对氧的亲和力大于铜,而多数杂质的氧化物在铜液中的溶解度很小,因此可采用造渣、排渣的方法除去[1].由于熔体中铜占大多数,而杂质占极少数,传统观点认为氧化反应时铜首先发生氧化作用生成Cu2O,随即溶于铜液中,并被气体搅动向四周扩散,使其他金属杂质Me氧化,反应方程[2-3]: 4Cu+O2=2Cu2O (1) [Cu2O]+[Me]=2[Cu]+(MeO)2) 由于熔体中铜占绝大多数,可认为铜的活度a[Cu]=1.所以反应(2)的平衡常数可写为: (3) 从式(3)可以看出,铜中残留杂质的浓度与铜液中的Cu2O的活度成反比,故需要采用深度氧化的方法,使得熔体中的Cu2O浓度接近或达到饱和.粗铜经过氧化、放渣后,残留的大部分杂质被除去,对铜液中残余的Cu2O进行还原,可浇铸得到符合要求的阳极板.

2 传统方法的缺陷及带硫还原的思路 深氧化的目的是提高铜液中Cu2O的浓度,从而提高杂质(尤其是硫)与Cu2O的接触概率.根据黄永峰[4]的研究,转炉适当过吹时得到的粗铜中的含氧量已足够将铜里的硫氧化脱除.因此,促进Cu2O与S充分接触是带硫还原工艺的关键,惰性气体喷吹是加强高温熔体搅拌最常用的方法[5].此外,熔体中残余的Cu2O会使铜变脆、延展性下降、电解效率下降等,需要将Cu2O还原为Cu. 因此,改造原有还原风口,采用氮气与还原性气体(LPG)的混合气,一步达到脱硫、除杂、还原Cu2O的目的,将有效缩短单炉作业时间,提高生产效率,并能够减少还原剂使用,降低生产成本. 收稿日期:2017-06-28 基金项目:福建省高校产学研合作项目(2017H6010);

中国博士后基金项目(20100480885) 作者简介:陈延进(1969-),男,安徽铜陵人,工程师.

3 带硫还原试验方案 无氧化带硫还原就是指粗铜在不经过专门的氧化脱硫操作,直接采用边搅拌边还原的方式一步将粗铜精炼为阳极铜的过程,从而缩短反应时间,减少还原剂的使用.由于铜火法精炼的主要目的在于脱硫、脱氧,因此将铜液中S和O的含量作为带硫还原工艺主要控制指标,并记录单炉反应时间及阳极铜出铜情况[6].具体步骤如下: 1)以尽量降低对转炉的影响为原则,探讨最佳转炉吹炼终点,记录好粗铜数据. 2)阳极炉进料后,略微静置使得残余炉渣上浮,排渣时尽量排干净残渣.然后省去氧化步骤直接进行还原作业. 3)分别探讨N2和LPG/N2混合气对熔体的影响,确定最佳LPG/N2比值. 4)在还原过程中每30 min取一个样,观察铜样变化,同时对铜样依次做好标记,重点分析铜液中氧、硫含量变化. 5)统计还原时长、还原前后温度,观察出铜情况(反溶、冒硫等)并记录.