祥光铜业双闪“技术”工艺流程教学文稿

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1、祥光铜业 双闪 炼铜工艺 主讲 XXX 内容提要 1 概述2 闪速炼铜工艺的发展3 祥光铜业 双闪 工艺流程4 工艺原理5 闪速炉工艺管理 2 闪速炼铜工艺的发展 目前世界上铜矿物主要分为硫化矿和氧化矿 特别是硫化矿分布最广 是当今炼铜的主要原料 硫化矿经过选矿富集后主要采用火法工艺炼铜 火法炼铜主要分造锍熔炼和铜锍吹炼两步 熔炼是火法炼铜最重要的冶炼过程 其工艺主要分传统熔炼和现代强化熔炼两种 传统熔炼工艺主要有鼓风炉 反射炉及电炉熔炼等 因其能耗高 热效率低 铜锍品位低 烟气SO2浓度低 环境污染严重等缺点 逐渐被高效 节能和低污染的强化熔炼工艺所取代 强化熔炼工艺又可分闪速熔炼和熔池熔炼

2、两大类 闪速熔炼主要有奥托昆普闪速熔炼和INCO氧气闪速熔炼 熔池熔炼工艺种类较多 如富氧顶吹浸没熔池熔炼法 三菱连续炼铜法 回转式侧吹炉法 诺兰达炼铜法 特尼恩特转炉熔炼法 固定式侧吹炉法 瓦纽科夫炉 白银炉和金峰炉等 以及富氧底吹炼铜法等 其中 最具竟争力 发展最快并且工业应用较多的当属奥托昆普闪速熔炼 采用该法生产的铜量约占世界铜产量的三分之一以上 闪速熔炼具有技术成熟可靠 自动化程度高 生产强度大 作业成本低 环境保护好等优势 被称之为标准的清洁炼铜工艺 铜锍吹炼技术的发展相对较为滞后 大约世界上85 的铜锍仍采用转炉吹炼 P S转炉吹炼技术成熟可靠 电解残极可以返回转炉处理 能耗低

3、但缺点是转炉间断操作 烟气量波动大 炉口漏风率高 烟气SO2浓度低 吊包子作业和转炉操作过程中经常由于烟气外溢造成低空污染 环保条件差 为此 国内外都在研究开发连续吹炼新工艺取代P S转炉 如闪速吹炼 澳斯麦特顶吹浸没吹炼 诺兰达吹炼 和底吹吹炼法等 双闪 技术自从1995年肯尼柯特铜冶炼厂投产以来 经过十多年的发展和完善 已成为稳定可靠的铜冶炼技术 在国内也已经有长达8年的投产 该技术是当前世界上最先进的铜冶炼技术 具有节能 环保 高效的特点 而通过计算机在线优化控制系统进行 双闪 铜冶炼技术 更是在世界铜冶炼范围处于领先地位 由于环境要求越来越严厉 而老冶炼厂的P S转炉正在过时淘汰 不能

4、满足环境要求 从热平衡问题和造渣问题角度看 采用P S转炉 熔炼的冰铜品位很难超过65 而闪速吹炼由于可以使用高浓度富氧吹炼 热平衡可以保证 因而闪速熔炼的冰铜品位可以达到甚至超过70 使熔炼的效率很高 符合铜闪速熔炼 四高 技术的发展趋势 3 祥光铜业 双闪 工艺流程 闪速熔炼工艺流程 3 1闪速熔炼3 1 1配料及干燥工艺配料工序设有22台容量为200吨的配料仓 采用仓式配料法 其中15台用于精矿 4台用石英砂 渣精矿 水淬渣 筛上物各一台 铜精矿 金精矿 石英砂 渣精矿等按闪速炉混合精矿成分的要求配比 配料后的混合精矿含水 10 粒度 200目 占80 以上 为保证配料精度采用了计算机在

5、线控制的自动配料系统 混合铜精矿经电磁铁除去精矿中的铁质杂物 以及由振动筛除去块状物料和杂物后 通过精矿分配料仓分流后 分别送往一期和二期蒸汽干燥机 蒸汽干燥机以余热锅炉产出的蒸汽为热源 在干燥机内混合矿与盘管中的蒸汽间接接触 并被加热干燥 干燥过程产生的废气 经布袋收尘后 送往湿法收尘 干燥后含水小于0 3 的干矿从干燥机的出料斗排出 进入气力输送系统 祥光铜业精矿输送采用的是正压压送式气力输送 属于低速密相气力输送系统 利用重力下料 单个压力罐循环输送 加料采用特殊的进料圆顶阀 封闭式进料 按照设定的加料时间或加料重量 加完料后 圆顶阀关闭切断加料 然后充气密封 压缩空气通过程序控制进入输

6、送泵内 物料待受到足够的压力后 再在管道助吹的压力下 以一定的速度进入输送管道输送至目标仓内实现输送目的 配料工序流程图 蒸汽干燥流程图 管状皮带 布袋收尘 排气 湿法收尘 出料斗 蒸汽干燥机 驱动电机 可移动式进料皮带 干矿 密相泵 回转阀 蒸汽 冷凝水 混合湿精矿 氮气反吹 压力罐 楼面精矿炉顶仓 布袋收尘 3 1 2闪速熔炼炉系统储存在炉顶仓中的干矿 通过给料圆顶阀进入炉顶中间仓 沿下料管间断地加入二个失重计量仓内进行失重计量 计量仓下部设有搅拌器 底部设有变频调速的给料螺旋 2台 每台能力为160t h 炉料由给料螺旋按预定的投料量给出进入风动流槽 随后进入精矿喷嘴 祥光二期的是采用自

7、主研发的旋浮喷嘴 该技术受 龙卷风 启发 采用倒龙卷风的形式 使混合精矿与富氧空气充分接触反应 同时通过反应塔顶的3个氧气天然气烧嘴补充反应塔熔炼内物料过程所需的热量 并以90 以上的返回率处理熔炼及吹炼过程产生的烟灰 余热锅炉和电收尘器的烟尘采用气力输送系统输送至熔炼炉顶 烟灰由布袋收尘器收集后进入烟灰仓 废气则由排风机放空 烟灰仓中的烟灰由失重螺旋带入风动流槽 与干矿混合后流入中央精矿喷嘴 能力为320t h 进入反应塔进行熔炼反应 在反应塔生成冰铜及炉渣的熔融物落入沉淀池 因比重差别 冰铜和炉渣分离 生产出品位70 左右的冰铜通过流槽排放至冰铜粒化室 进行冰铜水淬 炉渣则排放至渣包中 通

8、过渣包车运送到选矿车间缓冷后进行磨碎 浮选 渣精矿重新返回闪速炉熔炼 闪速熔炼烟气通过上升烟道排出 并用余热锅炉的进行强制循环冷却 在余热锅炉内降温除尘后 进入沉降室 电收尘器进一步净化除尘 净化后的烟气通过闪速炉排烟风机送至硫酸车间制酸 在余热锅炉入口部位装有硫酸盐化喷嘴 确保烟尘良好的性质 以便锅炉和电收尘器中的烟尘容易清理 3 2闪速吹炼闪速吹炼工艺流程 3 2 1备料系统备料系统分为冰铜配料工序和冰铜研磨 干燥工序 与精矿配料一样 冰铜配料采用的是仓式配料 共设有20个冰铜仓 每个冰铜仓的容重为350t 总储量可满足一期正常生产时一周的投料量 在每个仓下设有一台给料胶带和一台计量胶带用

9、于控制每个冰铜仓的冰铜给出量 冰铜研磨 干燥工序指的是指的是冰铜的磨碎和烘干 这个过程在冰铜磨内完成 冰铜磨的工作原理是借助磨辊和磨盘的相对运动来磨碎物料 当物料喂到磨盘中心时 由于磨盘转动产生离心力的作用 物料被甩入工作面 大块物料被压碎 细物料受压后形成一层料床 颗粒之问相互摩擦 剪切使棱角和边缘剥落而被粉碎 粉碎后的物料被由风环进入磨内的热气流烘干 粒度合格的离了可以通过磨顶的分级器而进入收尘捕集设备 粒度较大的粒了被分级器甩出 重新落入 磨盘 与喂入的新料一起继续被碾磨 冰铜粉粒度由分级器的转速来控制 碾磨的压力除了磨辊的白重外还依靠一套液压装置提供压力 祥光铜业的冰铜磨为德国ALST

10、OM公司产品 一期设备能力46t h 电机为国内配套供货 二期冰铜磨设备能力110t h 二期冰铜磨足以达产 故一期停运 经过冰铜磨干燥和磨细后的冰铜粉通过负压提升被后续设备布袋收尘器收集 虽为收集运输之用 但收尘器的操作也很重要 一旦有问题直接影响冰铜磨的生产 冰铜磨系统工艺流程简图 3 2 2闪速吹炼炉系统细磨的冰铜气力输送至闪速吹炼炉炉顶的冰铜仓中 装入闪速吹炼炉内的物料有冰铜 烟尘 生石灰粉和石英砂 由于配料过程在炉顶完成 因此各自都有独立的料仓 加料装置根据各自要求的加料精度 冰铜和烟尘采用的是失重计量装置 由于生石灰粉和石英砂要求的精度不是太高 为节省投资 采用了螺旋给料机加料 通

11、过变频调速调节给料量 现今石英砂加料装置已整改为皮带输送 计量好的冰铜 烟尘 生石灰粉和石英砂通过各自的加料管加入到埋刮板输送机中混合 然后进入闪速吹炼炉的冰铜喷嘴中 闪速吹炼炉为奥托昆普型 在反应塔顶设置了中央喷射型冰铜喷嘴 采用常温富氧空气吹炼 富氧浓度为80 左右 闪速吹炼工艺过程和闪速熔炼非常相似 冰铜在高温 高氧化条件下氧化 从硫化物转化为金属铜 石灰熔剂被用来生成熔融钙铁渣 相比铁硅渣而言更好 因为四氧化三铁在钙铁渣中溶解度更强 同时加入少量的石英砂来改变炉渣成分 从而提高耐火砖炉衬的寿命 闪速吹炼反应产出品位为98 5 的粗铜 粗铜定期由放铜口放出 通过溜槽流入阳极炉进行精炼 吹

12、炼炉渣定期通过溜槽流入渣水淬装置 经水淬后用胶带运输机输送到脱水仓中静置脱水后用汽车运输至精矿库中储存 经配料后送闪速熔炼炉 未反应的硫化物被气流带走 利用位于沉淀池顶部靠近上升烟道与沉淀池顶部交界处的喷嘴喷入氧气 使它们在上升烟道燃烧 闪速吹炼炉产出的烟气在余热锅炉中冷却 然后进入沉尘室及电收尘器除尘 除尘后的烟气送制酸 4 工艺原理 4 1闪速熔炼反应原理铜精矿的组成成分十分复杂 主要由黄铜矿 CuFeS2 和少量的铜蓝 CuS 和黄铁矿 FeS2 组成 闪速熔炼主要发生的反应有以下四类 分解反应 4CuS 2Cu2S S2FeS2 2FeS S24CuFeS2 2Cu2S 4FeS S2

13、氧化反应 4CuFeS2 502 2Cu2S FeS 2Fe0 4S022FeS 302 2Fe0 2S023FeS O2 Fe304 3S024FeS2 702 2Fe0 2FeS 6S022Cu2S 302 2Cu20 2S02 造渣反应 2Fe0 Si02 2Fe0 Si02 FeS 3Fe304 SSi02 5 2Fe0 Si02 SO2造锍反应 Cu20 FeS Cu2S Fe0冰铜 xCu2SyFeS 属于混合物 4 2闪速吹炼反应原理闪速吹炼和闪速熔炼在工艺上十分相似 以除铁脱硫为目标 但闪速吹炼处理的是粉状冰铜 脉石成分含量很少 而且闪速吹炼的氧化程度比闪速熔炼要深 工艺反应主

14、要集中在反应塔及其下方的沉淀池 反应塔的氧化反应 2FeS 3O2 2FeO 2SO23FeS 5O2 Fe3O4 3SO22Fe3O4 1 2O2 3Fe2O3Cu2S O2 2Cu SO22Cu2S 3O2 2Cu2O 2SO22ZnS 3O2 2ZnO 2SO22PbS 3O2 2PbO 2SO22CuSO4 Cu2O 2SO2 3 2O2 沉淀池的造渣 造铜反应 Fe2O3 CaO CaFe2O4SiO2 2CaO Ca2SiO42Cu2O Cu2S 6Cu SO2Cu2S Fe2O3 2Cu SO2 4FeOCu2S 2CuO 4Cu SO2SiO2 2FeO Fe2SiO4沉淀池的

15、反应集中在反应塔下方炉渣的反应层中 在距离反应塔出口1米的范围内 反应基本完成后段的沉淀池基本处于渣铜分离沉淀状态 只有烟气中的沉降物仍然会引起少量的造铜造渣反应 5 双闪 工艺管理 蒸汽干燥机 闪速炉炉体结构图 反应塔是悬挂在炉子钢结构上 内衬耐火砖的圆筒形塔 耐火材料内衬由安装在砖层之间的铜冷却水套来保护免受热冲击 上升烟道位于另一端的沉淀池顶 为竖直的 耐火材料内衬结构 上升烟道也是悬挂在炉子固定钢架上 沉淀池和上升烟道连接处以及上升烟道和余热锅炉连接处都是有铜冷却水套冷却 沉淀池位于混凝土基座上 是一个长方形的 内衬有耐火材料的箱体 其钢外壳是由外壳周围的竖直柱和水平梁支撑 相互之间连接是通过弹簧负载的连接杆 通过预先设定弹簧的内应力 这种结构允许在升温和冷却之间的热变形 沉淀池墙壁和位于沉淀池顶的部分耐火材料内衬是由铜冷却水套来冷却的