底吹爐（水口山煉銅法）
1)方法簡介
圖3-20為底吹爐示意圖。其為臥式轉(zhuǎn)動圓筒形爐，外殼為16MnR鋼板，兩端采用封頭形式，弧形，與筒體焊接，內(nèi)襯優(yōu)質(zhì)鉻鎂磚。熔體及煙氣出口有水套保護(hù)。氧槍磚結(jié)構(gòu)及材質(zhì)特殊。熔煉區(qū)下部配置2排共9根氧槍。加料口在爐子頂部與氧槍對應(yīng)位置，其中心線在兩排氧槍中心線中央。圖3-20所示尺寸的底吹爐，年產(chǎn)能約10萬t銅。
圖3- 20 底吹爐示意圖
圖3-21為山東方圓銅業(yè)公司底吹爐示意圖。該爐共9支氧槍，直徑分別為48 mm和60mm，安裝在反應(yīng)區(qū)下部，同時(shí)工作。分兩排成15°夾角配置，下排成7°，5支氧槍，上排呈22°，4支氧槍。放渣層熔體高度1100mm，銅锍層高度650~800mm。底吹爐在氧槍結(jié)構(gòu)、配置方式上，還有待進(jìn)一步完善，配置不當(dāng)，會導(dǎo)致熔體噴濺堵塞下料口、熔體沖刷損壞爐壁、氧槍蘑菇頭異常生長，使熔體流向紊亂。
圖3-21 山東方圓銅業(yè)公司底吹爐示意圖
圖3-22為山東恒邦銅業(yè)公司底吹爐示意圖。該爐6支氧槍，直徑75mm，5用1備，安裝在反應(yīng)區(qū)正下方，呈0°單排直線排列。放渣口熔體高度1250mm，銅锍面800~950mm。沉淀區(qū)的長度是底吹爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。沉淀區(qū)過長，熱平衡難以維持;過短，渣、锍分離條件差，渣含銅偏高。目前富氧底吹造锍熔煉渣含銅在3%~5%之間，采用選礦處理。氧槍為套筒式結(jié)構(gòu)，外環(huán)通空氣，內(nèi)環(huán)通氧氣，在生產(chǎn)中，氧槍會因Fe。OL沉淀形成“蘑菇頭”，從而起到保護(hù)氧槍的作用。但由于其形狀等不同，使得每支氧槍阻力變化，引起風(fēng)量不均勻。底吹爐氧槍壽命約3000h，氧槍及氧槍磚可在熱爐狀態(tài)下更換，爐體壽命為500d。
混合礦料無需干燥、磨細(xì)，配料后直接由皮帶傳輸，連續(xù)從爐頂加料口加入爐內(nèi)高溫熔體中。氧氣和空氣通過爐底氧槍連續(xù)噴射入爐內(nèi)熔煉區(qū)銅锍層中。煙氣經(jīng)余熱回收、收塵后凈化制酸。爐渣定期從爐子端面排渣口排入渣包中，運(yùn)輸至渣處理廠緩冷后選礦處理。銅锍定期從爐子側(cè)面或與渣口相對的另一端面銅鏡口排入渣包中，吊運(yùn)至P-S轉(zhuǎn)爐吹煉。
圖3-22 山東恒邦銅業(yè)公司底吹爐示意圖
銅锍品位、爐渣成分采用XRF快速測定。熔體溫度用人工觀察或光學(xué)高溫計(jì)測定。熔體深度用人工插鋼釬測定。銅锍品位通過控制料/O，比調(diào)節(jié);爐渣成分通過控制熔劑量調(diào)節(jié)。熔體溫度通過控制富氧濃度、輔助燃料加入量等調(diào)節(jié)。熔體深度通過控制渣和銅锍的排放調(diào)節(jié)。
2)技術(shù)特點(diǎn)
①原料適應(yīng)性強(qiáng)。復(fù)雜低品位銅精礦、金銀精礦、氧化礦、高硅礦等，經(jīng)合理配料后均能使用。
②備料過程簡單。爐料可含水(8%~10%)和少量塊礦(30mm)。
③富氧濃度70%~75%，煙氣量較小，在爐料及其含S量適當(dāng)?shù)那闆r下，可實(shí)現(xiàn)自熱熔煉。高負(fù)壓(-50~-200 Pa)工作，煙氣及煙塵污染較小。
④熔煉強(qiáng)度高。以反應(yīng)區(qū)容積計(jì)算達(dá)到15 t/(m3 d)。
⑤渣含銅高，為2%~5%。采用選礦處理，占地面積及投資較大，系統(tǒng)中大量金屬積存，但有價(jià)金屬總回收率較高。
⑥電力消耗偏大。富氧底吹工藝鼓風(fēng)壓力較大，達(dá)0.5~0.7 MPa，動力消耗大。方圓公司報(bào)道數(shù)據(jù)為(未含制酸)871kWh/t陽極銅。
3)主要技術(shù)指標(biāo)
①富氧濃度：70%～75%;
②銅锍品位：55%～60%;
③爐渣m(Fe)/m(SiO)：1.4～1.8;
④熔池溫度：1180±20℃;
⑤氧槍出口氣體壓力：0.5~0.6MPa;
⑥渣含銅：2%~3%;
⑦選礦尾渣含銅：0.2%～0.3%;
⑧煙氣SO濃度(爐出口)：20%～25%;
⑨煙塵率：2.5%;
⑩總回收率(%)：Cu 97.98、Au 98、Ag97。
4)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用情況
1990——1993年，中國恩菲工程技術(shù)有限公司及水口山有色金屬公司等單位，在氧氣底吹煉鉛試驗(yàn)裝置上，開展了3000t銅/a富氧底吹造锍熔煉半工業(yè)化試驗(yàn)，取得初步成功。故該法又稱為水口山(SKS)煉銅法。1994—1995年，中國恩菲工程技術(shù)有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所和中條山有色金屬公司，聯(lián)合開展了底吹爐煉銅放大冷態(tài)模型研究。2001年，中國恩菲工程技術(shù)有限公司采用富氧底吹法為越南建設(shè)1萬t銅/a的大龍銅冶煉廠，標(biāo)志著該技術(shù)得到工業(yè)應(yīng)用。2005年，山東方圓公司采用富氧底吹技術(shù)，建設(shè)規(guī)模為5~10萬t銅/a煉銅廠。2008年建成投產(chǎn)，標(biāo)志著富氧底吹成為較為成熟的煉銅技術(shù)。隨后，國內(nèi)又采用該技術(shù)相繼建成山東恒邦、內(nèi)蒙古華鼎、山西垣曲等煉銅廠。山東方圓公司年處理100萬t礦的富氧底吹工程正在建設(shè)中。
5)總體評價(jià)
底吹爐法是一種具有特色的先進(jìn)煉銅工藝。其先進(jìn)性體現(xiàn)在以下方面：適應(yīng)處理各類復(fù)雜含銅及貴金屬原料，備料系統(tǒng)簡單;富氧濃度高，目前可達(dá)75%，加之爐體較少使用水冷元件，有利于爐子熱平衡;投資少。這是由于備料系統(tǒng)簡單，煙氣量小、煙塵率低、采用臥式爐體且氧槍底吹配置占用較小空間等一系列因素決定的;資源回收率高，采用渣選礦處理熔煉渣，棄渣含銅可由電爐貧化的0.6%~0.8%降低至0.3%左右，提高了銅及貴金屬回收率;技術(shù)較為成熟。自2000年以來，底吹爐在我國鉛、銅冶煉中大量使用，已成為我國重金屬火法冶煉的主流工藝之一。但目前底吹爐技術(shù)也還有一些方面需要改進(jìn)。渣含銅高，如與瓦紐科夫法比較，在銅锍均為55%～60%的條件下，瓦紐科夫法渣含銅僅為1%~1.5%，而底吹爐達(dá)3%~4%(山東方圓公司2009年數(shù)據(jù))、4%~5%(山東恒邦數(shù)據(jù))。渣選礦的優(yōu)點(diǎn)為棄渣含銅及貴金屬低，資源回收率高，但其占地面積及投資較大，系統(tǒng)積存金屬較多。
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