三菱法連續(xù)吹煉
1)方法簡(jiǎn)介
三菱法連續(xù)煉銅是一項(xiàng)由熔煉、吹煉和熔煉渣貧化系統(tǒng)組成的整體技術(shù)，前面已對(duì)其熔煉部分進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。三菱法吹煉創(chuàng)新地采用Cu_O-FeSO&-CaO 爐渣體系，在世界上第一次大規(guī)模實(shí)現(xiàn)了銅锍的連續(xù)吹煉，在煉銅技術(shù)發(fā)展史上具有重要地位。
三菱法吹煉爐結(jié)構(gòu)與其熔煉爐大致相同，如圖3-23所示。下面以日本直島煉銅廠吹煉爐為例介紹。三菱法吹煉爐爐體為圓形，采用熔鑄和黏接鉻鎂磚砌筑，爐體內(nèi)徑為8m，內(nèi)空高度為3.6m，粗銅產(chǎn)量為900~1000 t/d。爐頂裝有10根噴槍，排成兩列，噴槍外管直徑為100mm，材質(zhì)為高鉻(Cr27%)鋼，其頂端位于熔體表面以上0.3~0.8m處，有燒損0.4m/d，外管依據(jù)燒損情況下移，保持噴槍頂端高度一致，工作狀態(tài)下，外管轉(zhuǎn)動(dòng)(7r/min)以免其與爐體黏接;噴槍內(nèi)管直徑為50mm，材質(zhì)為304不銹鋼，頂端位置與爐頂平齊，無(wú)燒損。
三菱法熔煉產(chǎn)出的銅锍和爐渣，經(jīng)溜槽連續(xù)流入渣貧化電爐中沉淀分離。品位為68%的銅锍，從渣貧化電爐通過(guò)溜槽連續(xù)流人吹煉爐中。吹煉爐溫度1230℃，置于爐頂?shù)膰姌寣?5%的富氧空氣、石灰石熔劑及少量吹煉渣噴射進(jìn)入爐內(nèi)熔體中，噴射速度約為120m/s，在爐內(nèi)熔體中發(fā)生吹煉的物理化學(xué)變化，即FeS和Cu，S的氧化及造渣反應(yīng)，產(chǎn)出含S約0.7%的粗銅，經(jīng)虹吸連續(xù)流出;含Cu約14%的爐渣，經(jīng)排渣口連續(xù)排出，以及SO含量為25%～30%的煙氣，經(jīng)直升煙道進(jìn)入余熱回收及收塵系統(tǒng)。吹煉爐渣層厚度0.1m，粗銅層厚度0.97m，通過(guò)控制料/O，比使得爐內(nèi)無(wú)銅锍熔體相存在。三菱法吹煉采用CaO熔劑，造鐵酸鈣爐渣，F(xiàn)e。O在該爐渣體系中溶解度大。三菱法吹煉渣典型成分為：CaO 15%~20%，Cu12%~16%(60% Cu，0.其余 Cu)，F(xiàn)e 40%~55%(Fe3*70%，其余Fe2+)。三菱法吹煉爐渣水淬、干燥磨細(xì)后返回熔煉配料，也有少部分返回吹煉爐以調(diào)節(jié)爐溫。三菱法熔煉爐及吹煉爐均設(shè)有專門的冷料加料口，可加入各類含銅冷料和廢雜銅。
三菱吹煉爐通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行，主要工藝參數(shù)測(cè)定及調(diào)節(jié)方法為：渣溫采用一次性K型熱電偶每小時(shí)人工測(cè)定1次;粗銅溫度采用浸沒(méi)式玻璃纖維紅外光學(xué)高溫計(jì)每15min自動(dòng)測(cè)量1次;連續(xù)測(cè)定調(diào)節(jié)石灰石溶劑、返回吹煉渣及加入的冷料量;在貧化電爐銅锍虹吸口采用紅外掃描連續(xù)測(cè)定銅锍流量;連續(xù)測(cè)定調(diào)節(jié)富氧空氣濃度及流速;爐渣成分每小時(shí)1次人工取樣X(jué)RF快速分析。
三菱吹煉爐渣線附近爐襯壽命短是其面臨的巨大挑戰(zhàn)，這是由于熔體的強(qiáng)烈
沖刷以及鐵酸鈣爐渣對(duì)耐火材料強(qiáng)烈侵蝕雙重作用所致。改進(jìn)的措施為：①提高渣線附近鑲嵌在水套中的耐火材料質(zhì)量;②控制爐渣m(Fe)/m(CaO)在2.2~2.45之間，以使FeO在渣線附近能過(guò)飽和析出掛渣，而又不會(huì)大量沉積堵塞粗銅出口等。
2)技術(shù)特點(diǎn)
①采用CaO熔劑造鐵酸鈣爐渣，該渣系對(duì)FeO溶解度大，使得在連續(xù)吹煉粗銅含S0.7%的條件下，過(guò)程能正常進(jìn)行;
②采用薄渣層操作。渣層厚度僅為0.12m，通過(guò)控制料/O比，使得爐內(nèi)無(wú)銅锍層，粗銅含S在0.7%左右。三菱法連續(xù)吹煉是三相共存操作;
③三菱法吹煉爐設(shè)有大塊冷料加入口，可方便地加入各類含銅及貴金屬的冷料及廢雜銅;
④煙氣SO濃度高，流量及濃度穩(wěn)定，有利于制酸。爐體密封較嚴(yán)格，熔體無(wú)需吊裝輸運(yùn)，SO泄漏少;
⑤自動(dòng)控制程度高;
⑥粗銅S及其他雜質(zhì)含量偏高;
⑦幾臺(tái)爐子連續(xù)作業(yè)，各爐之間“硬性”連接，相互影響大，整體作業(yè)率低。⑧三菱法吹煉由于其要求銅锍品位及流量穩(wěn)定連續(xù)，因此，難以與其他熔煉工藝配套使用。澳大利亞 Port Kembla銅冶煉廠原有1臺(tái)諾蘭達(dá)爐配2臺(tái)P-S轉(zhuǎn)爐，1998年采用1臺(tái)三菱吹煉爐取代P-S轉(zhuǎn)爐吹煉，將1臺(tái)P-S轉(zhuǎn)爐改造為銅锍保溫爐，由于保溫爐加入銅锍吹煉時(shí)必須停風(fēng)，銅锍從保溫爐流入吹煉爐不順暢，計(jì)量不準(zhǔn)，使得三菱吹煉爐操作困難，至2001年，其作業(yè)率僅達(dá)65%。
3)技術(shù)指標(biāo)
表3-11所列為幾家煉銅廠三菱法吹煉的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。
表3-11 三菱法吹煉主要技術(shù)數(shù)據(jù)
4)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況
三菱法連續(xù)煉銅技術(shù)1974年在日本直島冶煉廠投入工業(yè)應(yīng)用，初期規(guī)模為4.8萬(wàn)t Cu/a，該廠經(jīng)1982年(至9.6萬(wàn)t Cu/a)、1991年(至20萬(wàn)t Cu/a)、2000 年多次改擴(kuò)建，目前產(chǎn)能為27萬(wàn)t/a。1981年加拿大Kidd Greek 建成6萬(wàn)t Cu/a 三菱法煉銅廠，該廠1988年擴(kuò)建至12.5萬(wàn)t/a。1998年韓國(guó)溫山和印度尼西亞Gresik分別建成產(chǎn)能為16萬(wàn)tCu/a、20萬(wàn)tCu/a的三菱法煉銅廠。2000年，澳大利亞Port Kampla建成一座單一三菱吹煉爐投入運(yùn)行。
三菱法吹煉在我國(guó)沒(méi)有得到應(yīng)用?？紤]到我國(guó)銅冶煉產(chǎn)能已趨于飽和，加之該法開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)70年代，某些技術(shù)指標(biāo)已不占優(yōu)勢(shì)，而且難以與其他熔煉方法配套使用，今后我國(guó)引進(jìn)三菱法吹煉的可能性很小。
5)總體評(píng)價(jià)
三菱法吹煉實(shí)現(xiàn)了銅锍連續(xù)吹煉，使得煙氣SO濃度高，煙氣量及濃度穩(wěn)定，SO泄漏少，提高了環(huán)保及潔凈生產(chǎn)水平，減少了煙氣處理及制酸系統(tǒng)投資與運(yùn)行費(fèi)用。三菱法連續(xù)煉銅硫捕集率可達(dá)99%以上，主要得益于三菱法吹煉取代傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉，以及熔體溜槽輸運(yùn)取代傳統(tǒng)的鋼包轉(zhuǎn)運(yùn)，減少了SO，煙氣的泄漏和逸散，提高了S捕集率，基本消除了SO在車間內(nèi)的低空污染。但三菱法吹煉也存在一些不足：①與P-S轉(zhuǎn)爐吹煉比較，銅的直收率會(huì)有所減小;②前后工序相互影響大，自動(dòng)控制要求高;③粗銅锍及其他雜質(zhì)含量高，質(zhì)量有所降低。
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