DOC《阳极炉无氧化带硫还原生产实践》

4 无氧化带硫还原工业试验 4.1 转炉出炉终点的确定 根据国内相关企业经验,完成无氧化带硫还原需控制转炉出铜终点含氧在0.55%以上.为减少对转炉炉次的影响,提高全流程设备利用率.经过前期几次试验,确定转炉出铜终点含氧在0.35~0.42%附近即可实现无氧化带硫还原(此时终点样如同有虫子爬出洞,可称为 虫铜 ,对应熔体含硫在0.010%~0.015%).因此,控制转炉出铜终点确定为 虫铜 . 4.2 氮气搅拌对脱硫效果的影响 取10炉吹炼终点为 虫铜 的铜液,排渣后直接鼓入一定量的N2进行脱硫作业,流量控制在300 m3/h(标态,下同),压力控制在350 kPa,炉内压控制在-20~-50 kPa,以熔体中S含量小于0.008%为满足脱硫要求.试验结果如图1所示,可以看出,约1.5 h后铜液中的硫基本维持稳定且小于0.008%,满足脱硫的要求. 图1 氮气搅拌对脱硫的影响 Fig.1 Effect of nitrogen agitation on desulfurization 4.3 气体流速与配比的确定 试验采用的气体为LPG与N2的混合气.考虑到反应初期熔体中Cu2O和S浓度均较高,因此开始阶段以推动熔体搅拌为主,按照以往经验,设置前30 min的LPGUN2=1,随后再逐步增大LPG的占比,90~120 min时LPG占比达到最大.在反应的末期,熔体中氧含量已经较低,为防止返溶及过还原,降低LPG占比直到反应结束.考虑到风口的直径并结合以往生产经验,两种气体流量设置如表1所示,总压力控制在350 kPa,炉内压控制在-20~-50 kPa. 表1 带硫还原试验气体流量设置 Table

1 Flow setting in reduction test with sulphur 时间段/min LPG流速/(m3・h-1) N2流速/(m3・h-1) LPGUN2 0~30

350 350 1.00 30~60

400 300 1.33 60~90

450 250 1.80 90~120

500 200 2.50 >

120

450 250 1.80 4.4 对还原终点的影响 由于无氧化带硫还原工艺在还原过程中将N2和LPG同时鼓入铜液中,区别于原工艺还原过程中的LPG独立还原作业,因此还原终点是否受到影响也是本试验的探讨目的之一.以氧还原到0.1%以下为判断还原结束的标准,取10炉 虫铜 后铜液按4.3节所述方法喷吹,结果如图2所示.可以看出,随着反应时间的推移,熔体中氧逐步脱除,脱除速度在60~120 min最快,与LPG比例趋势一致.120 min后氧均降低到0.1%以下,满足还原要求.图3是其中一炉的铜样变化照片,铜样依次从虫铜→平板铜→平板铜(略凹)→平板铜(凹陷)→带少量油光→油光发亮、花纹细密.最后一个铜样与正常的氧化还原作业时还原终点样相同,且出铜过程正常无冒硫现象,证明新工艺能够产出合格阳极铜. 图2 带硫还原工艺对还原终点的影响 Fig.2 Effect of reduction with sulphur on reduction end point 图3 不同还原时间的铜样品 Fig.3 Copper sample of different reduction time

5 应用成果 5.1 作业时间缩短 采用新工艺后,12月份平均还原时间为160 min.对比深氧化还原作业平均时间180 min(氧化30 min,还原150 min)减少了20 min,作业时间有所缩短.推算为炉次,每日可增加阳极炉0.03炉次作业时间,按月度30天生产天数,每天500 t合格阳极板计算,每年可多产5 000余吨合格阳极板. 5.2 还原气体使用量降低 无氧化带硫还原工艺取消了深度氧化作业,使得还原反应初期熔体中Cu2O含量显著下降,减轻了还原难度,减少了还原气体LPG的使用量.原深氧化还原作业LPG用量一般维持在1 400~1

600 m3,带硫还原作业所需的LPG量只需要1

000 m3左右.通过计算,带硫还原工艺参与反应的铜中LPG的吨铜消耗平均为2.12 kg/t,对比深氧化还原作业2.92 kg/t(2015年值),降低了0.8 kg/t,LPG消耗下降较为明显,按LPG市价7 200元/t计算,每年可降低LPG成本170万元以上. 5.3 重油使用量降低 重油消耗量的降低主要源于反应时间的缩短,即取消了氧化时重油的使用.采用新技术后,吨铜重油单耗为8.18 kg,对比深氧化还原作业时的9.22 kg(2016年1~10月份数据),降低了1.04 kg.按重油单价2 500元/t计算,全年可节约重油成本近80万元. 5.4 对阳极板质量的影响 为探讨深氧化还原法和带硫还原法对阳极铜主要成分化学的影响,将带硫还原技术应用前后阳极板成分进行对........