1)方法簡(jiǎn)介
火法煉銅中，造锍熔煉得到的銅锍，經(jīng)過吹煉進(jìn)一步脫除硫和鐵，產(chǎn)出粗銅。吹煉中，一些其他雜質(zhì)也進(jìn)入煙塵和爐渣部分脫除。
該方法是1905年由Peirce和Smith發(fā)明的，故稱之為P-S轉(zhuǎn)爐吹煉，已有100多年的歷史，技術(shù)成熟，應(yīng)用普遍，目前仍占有銅锍吹煉總份額的85%。P-S轉(zhuǎn)爐示意圖見圖3-30。爐體為臥式圓筒體，典型尺寸為：外徑4m，長(zhǎng)度12m 左右，外殼為50mm鋼板，內(nèi)襯500mm鉻鎂磚，這種規(guī)格的爐子每天能處理600~1000t銅锍，產(chǎn)出400~700t粗銅。P-S轉(zhuǎn)爐一側(cè)橫向設(shè)置有一排(30~60 個(gè)、直徑為40~60mm)風(fēng)口，浸沒于锍層中200~300mm處。吹煉中，風(fēng)口會(huì)發(fā)生堵塞，要定期采用機(jī)械或人工捅風(fēng)口，如圖3-31所示。
P-S轉(zhuǎn)爐吹煉是周期性作業(yè)，分為造渣期和造銅期。造渣期目的為氧化銅锍中的FeS，生成FeO和Fe、O，加入SiO熔劑造渣。在造渣期，熔煉產(chǎn)出的銅锍由鋼包吊運(yùn)經(jīng)爐口加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，待爐內(nèi)積存適量銅锍后，鼓風(fēng)同時(shí)加入熔劑開始吹煉造渣，反應(yīng)結(jié)束后停風(fēng)、轉(zhuǎn)動(dòng)爐體將爐渣從爐口倒入渣包中，然后再加入下一批銅锍轉(zhuǎn)人造渣期。待轉(zhuǎn)爐內(nèi)以CuS形態(tài)存在的銅量達(dá)到200 t左右，锍相中鐵含量至約1%時(shí)，轉(zhuǎn)入造銅期，CuS氧化產(chǎn)出粗銅。造銅期結(jié)束后，粗銅熔體經(jīng)爐口傾入鋼包輸運(yùn)至陽極爐精煉。
一般工廠均配置有2~5臺(tái)轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐間實(shí)行周期性交換作業(yè)，以保證生產(chǎn)過程、煙氣量與濃度盡可能穩(wěn)定。圖3-32為P-S轉(zhuǎn)爐加料、吹煉及排料狀態(tài)示意圖。
圖3-32 P-S轉(zhuǎn)爐加料、吹煉及排料狀態(tài)
P-S轉(zhuǎn)爐吹煉溫度一般控制在1200~1220℃。過程自熱進(jìn)行且熱量過剩，因此，可加入部分含銅冷料或廢雜銅一并處理。熱量過剩情況與銅锍品位、鼓風(fēng)含氧濃度等有關(guān)。部分轉(zhuǎn)爐富氧操作，鼓風(fēng)最高含氧29%。
P-S轉(zhuǎn)爐吹煉中，雜質(zhì)的行為與銅锍品位、吹煉技術(shù)條件等有關(guān)。表3-9 所列為兩種不同品位銅锍吹煉中雜質(zhì)的分配行為。由表3-9可見，高品位銅锍由于渣量小，吹煉時(shí)間短等原因，不利于吹煉中雜質(zhì)的脫除。
表3-9 吹煉中銅锍品位與雜質(zhì)行為關(guān)系
2)技術(shù)特點(diǎn)
①工藝與設(shè)備成熟可靠。
②可處理含銅及貴金屬的冷料和廢雜銅。
③粗銅含S低，一般在0.05%以下。
④間斷操作，吹煉煙氣量及濃度大幅度波動(dòng)，不利于煙氣制酸。
⑤爐口不能嚴(yán)格密封，漏風(fēng)量大。漏風(fēng)率約在70%，即使采用較好的密封措施，一般漏風(fēng)率也只能控制在50%，致使煙氣余熱回收、收塵及制酸設(shè)施龐大。
⑥SO，煙氣泄漏嚴(yán)重。當(dāng)轉(zhuǎn)爐在加料、排渣和出銅位置時(shí)，爐口移出煙罩，為此，常在固定煙罩(水冷煙罩)外再設(shè)置外層煙罩，將外泄SO煙氣收集起來，送集煙系統(tǒng)處理。采用特殊裝置處理SO，氣體外泄，建設(shè)投資和操作費(fèi)用很高，而且仍難以滿足愈來愈高的環(huán)保和勞動(dòng)衛(wèi)生的要求，是銅冶煉廠潔凈化的突出矛盾。此外，轉(zhuǎn)爐吹煉熔體采用鋼包輸運(yùn)，也有少量SO外泄。
⑦處理能力偏小，動(dòng)力消耗高。雖然轉(zhuǎn)爐朝著大型化方向發(fā)展，單爐處理能力不斷提高，但隨著銅冶煉規(guī)模擴(kuò)大，銅產(chǎn)量300~400 t/h 的煉銅廠，也需采用大型P-S轉(zhuǎn)爐4～5臺(tái)。而且使用100kPa以上壓力的空氣或富氧空氣鼓風(fēng)，動(dòng)力消耗高。
3)技術(shù)指標(biāo)
表3-10所列為國(guó)外3家煉銅廠轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)數(shù)據(jù)。
表3-10 轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)數(shù)據(jù)
4)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況
P-S轉(zhuǎn)爐吹煉自問世以來，一直是銅锍吹煉的主流方法，目前仍占有85%的份額。目前，取代P-S轉(zhuǎn)爐獲得較為廣泛應(yīng)用的新的吹煉技術(shù)，僅有三菱法吹煉和肯尼科特-奧圖泰閃速吹煉。三菱法在國(guó)外幾家工廠得到了應(yīng)用，總的粗銅產(chǎn)能約為100萬t?？夏峥铺?奧圖泰閃速吹煉目前在4家工廠得到工業(yè)應(yīng)用，粗銅產(chǎn)能約為150萬t。除此以外，其余銅锍吹煉基本都采用P-S轉(zhuǎn)爐。
5)總體評(píng)價(jià)
P-S轉(zhuǎn)爐吹煉工藝及裝備成熟，處理冷料較為便利，粗銅含S低，目前仍是主要的銅锍吹煉方法。但應(yīng)看到，其投資偏大、生產(chǎn)效率低，特別是SO泄漏問題難以徹底解決，是其致命弱點(diǎn)，三菱法、肯尼科特-奧圖泰法這些連續(xù)吹煉技術(shù)在日本、美國(guó)的興起及后者在中國(guó)的快速推廣，順應(yīng)了銅冶煉向更環(huán)保、更清潔方向發(fā)展的趨勢(shì)。因此，可以預(yù)料，今后P-S轉(zhuǎn)爐吹煉會(huì)逐步被取代，但這一過程將較為漫長(zhǎng)。
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