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摘要：本文介绍了易门铜业有限公司富氧底吹炉熔池熔炼炉外分离改炉内炉内分离技术改造情况，并对整个工艺配置情况系统的进行了介绍，对生产控制出现的问题情况进行了分析总结，并制定的相应措施。
关键：词底吹炉;炉外分离;炉内分离;工艺配置;工艺控制
易门铜业有限公司是国内第2家采用富氧底吹熔池熔炼、贫化电炉沉降分离（也就是采用炉外分离）的生产企业，也是国内第一家由炉外分离改炉内分离的生产企业，原设计年产粗铜5万t，硫酸21.35万吨，技术改造于2013年3月开始建设，2014年4月28日建成投产，通过6个月试生产，达到设计要求。为达到铜行业10万吨产业门槛，并实现清洁生产，2015年12月公司启动了10万吨环保高效清洁化生产改造项目，2016年4月完成了项目可研审查，2016年5月完成了初步设计审查，确定了易门铜业环保高效清洁化生产改造项目。2016年6月开始进行施工图设计，同时对辅助系统开始进行施工。2017年2月利用停产大修对主工艺系统进行改造，通过68个昼夜，顺利完成技改工作，并于2017年4月19日顺利投入生产，两个月达产达标，实现了环保高效清洁化生产改造的目的。
1改造情况、工艺及装备
1.1 主工艺系统改造
易门铜业于2017年2月至4月对现有底吹炉实施改造，即把底吹炉炉外分离改造为炉内分离，停用贫化电炉。根据渣沉降距离要求以及现场配置情况，底吹炉加长7m至Φ4.2×20.5m，筒体壁厚仍为60mm。原有底吹炉本体支撑不变，在北端增加一个托轮支撑，即底吹炉本体采用三托轮支撑。炉内液面高度1200mm，其中铜锍层600～850mm，渣层350～600mm，熔体总量约250t。主电机、交流电机、减速箱、制动器、联轴器均进行更换。烟气出口由原配置上的南端改到北端，由1.65×1.4m改为2.6×1.6m，炉口烟气流速14.3㎡/s。现有三个加料口向南移动，使其放于氧枪区中段顶部，加料口大小仍维持Φ340mm。炉体一侧为放铜口，大小为Φ50mm，铜口中心距离炉底200mm，产出的铜锍使用泥炮机打眼间断放出，经溜槽排放到6m？冰铜包内，采用冰铜小车运输至吹炉主厂房内，再由冶金桥式起重机吊起加入转炉进行吹炼。炉体北端设置一个溢流放渣口，大小为300x300mm，渣口中心距离炉底部为1200mm。为保证开炉时的热量供应，底吹炉两端设一个主烧嘴和副烧嘴。主烧嘴距炉体中心线高度850mm，角度13°，火焰长度8.4m;辅烧嘴距炉体中心线高度950mm，角度40°，火焰长度8m。设置10支氧枪，呈双排布置，氧枪角度为7度和22度，现有7只Φ48mm氧枪利旧，在其南侧新增3只Φ48mm氧枪。底吹炉具体尺寸如下图：
拆除现有底吹炉12t/h锅炉，改为30t/h，底吹炉余热锅炉运行参数设置为工作压力4.2MPa，生产饱和蒸汽。转炉锅炉设置为两个受热面，一套循环水系统，设计额定蒸发量为10t/h，转炉出口设计为三角水冷烟罩，单独设置一个冷却水系统。底吹炉余热锅炉和转炉余热锅炉生产的饱和蒸汽并网后先进硫酸区域过热器过热后再全部送入余热发电机组发电。
吹炼系统改造情况为停用拆除主厂房内现有两台40t转炉，在现有主厂房东面新增吹炼主厂房，并新增两台尺寸规格为￠3.68×10m的80t转炉，吹炼厂房内新增两台50t冶金桥式起重机，用于转炉进、出料。
对硫酸系统改造为“非衡态预转化预吸收+两转两吸+双氧水尾气脱硫”技术，将全部冶煉烟气进入现有硫酸系统的净化工段，在现有制酸装置的SO2主风机出口管道上并联一套非衡态预转化预吸收工段系统，使其处理后的烟气与原SO2主风机出口的烟气混合后的烟气量维持在80000 Nm3/h、SO2浓度为8%左右进入现有的制酸装置。尾气采用双氧水尾气脱硫处理技术，脱硫产出浓度30%的稀酸送至预吸收工段作补水，处理后的尾气达标排放，污酸采用电石渣-铁盐法处理技术。
1.2 辅助工艺系统改造
制氧改造情况：底吹炉和转炉用氧量约16500Nm3/h（100%O2）。厂区现有一套能力为4000 Nm3/h（100%O2）深冷制氧站，一套能力5000Nm3/h（100%O2）变压吸附制氧站。考虑一定富裕量，本次改造新建一套9000 Nm3/h（100%O2）变压吸附制氧站，出氧纯度90%，可以满足工艺改造后的用氧需求。供料系统新增一个混料厍，配置两台16吨抓斗吊。渣运输系统采用电瓶车+转盘+轨道+龙门吊运输方式，12m3渣包放置于电瓶小车上，轨道与转盘采用丁字配置。现有一座处理能力25t/h化学水系统搬迁至新建化学水站，新建一座处理能力20t/h化学水系统，工艺均为一级反渗透+混床，总能力45t/h。为了满足SO2的国家排放标准，同时尽量减少冶炼厂SO2的外排总量，设置了环集脱硫工段。考虑到现有硫酸脱硫运行稳定脱硫效果好并且可以回收产出的稀酸，故本工程环集脱硫同样考虑选用和现有脱硫工艺相同的双氧水脱硫法，脱硫产出浓度30%的稀酸送至预吸收工段作补水，脱除环集烟气中大量的SO2后再送往脱硫塔顶管道烟囱达标排空。
2技改后系统生产情况及出现的问题
2.1底吹炉生产情况
2.1.1生产工艺控制情况
底吹炉在生产过程中控制富氧浓度在63-73%，一般情况下稳定在68%左右，风量在5000-8000Nm3/ h，氧量13000-15400 Nm3/ h（氧浓90%）;控制渣熔体温度在1200-1210℃，根据温度的情况控制氧料比在145-155 Nm3/t（潮量），下料量控制在74-85吨/小时（精矿干量）。渣型控制Fe / SiO2在1.60-1.7之间，渣含铜在3.0-3.5%之间，产出冰铜品位75-79%，平均在77%，直接产出白冰铜，转炉直接进入二周期吹炼。 2.2 底吹炉生产不能长周期运行的原因分析及措施
在底吹炉的生产中风氧量稳定是决定底吹炉生产长周期运行的关键因素，如何确保风氧量稳定就要分析风氧量不稳定的原因，首先是氧枪结构不合理，而氧枪结构不合理主要是供风面积不足和风槽个数不够。原氧枪枪芯直径为φ48㎜，风槽为18个，供风面积为216㎜2，通过不断对氧枪枪芯进行改造试验，最终确定了氧枪枪芯直径为φ48㎜，风槽为20个，供风面积为224㎜2。其次，影响风氧量不稳定因素是底吹炉炉内总液面的控制，当炉内总液面达到1400㎜以上时，供入的风氧量需要克服更大阻力供入炉内，增加了供风压力，在今年系统大修复产后，炉内总液面控制在1400-1450㎜时，氧枪风量从开始的8000Nm3/ h，混合氧浓63%，处理量85t/h（干量），生产7天后风量降至5000Nm3/ h以下，混合氧浓升高到73%，处理量降至72t/h以下。月度检修时把渣口衬砖减少，把炉内总液面控制在1200㎜，风氧量能够长期稳定。总之，通过氧枪枪芯改造，并控制炉内总液面，在底吹炉转出检修或更换氧枪时，把冰铜品位控制在70-73%，底吹炉生产就能够长周期运行，正常生产周期底吹炉可以达到20天左右，最长达到了29天转出一次。
2.3 主要技术经济指标情况
一个企业指标的好坏，可以反映出管理、工艺装备、工艺完善情况，下表是公司技改前后主要指標情况。
从上表可以看出，技改后比技改前各项指标有了较大的改善。特别是吨铜能耗较技改前下降幅度较大，通过生产实践原料中铁、硫达到50%以上时可以不配煤，实现低碳或无碳熔炼。通过对底吹炉炉渣进行渣选，渣含铜降到0.25%以下，冶炼回收率达到98.5%以上。
3结论
通过三年的生产实践，铜精矿富氧底吹熔炼工艺，原料适应性强，炉型结构简单、操作控制灵活，能耗成本低，适合 “吃粗、吃杂”，拓宽原料渠道，提高矿产资源利用率，实现差异化竞争优势。
参考文献：
[1]彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004：45-148.
[2]曲胜利，李天刚，董准勤，等.铜富氧底吹生产实践及设 计探讨[J].有色金属（冶炼部分）.
（作者单位：易门铜业有限公司）
关键：词底吹炉;炉外分离;炉内分离;工艺配置;工艺控制
易门铜业有限公司是国内第2家采用富氧底吹熔池熔炼、贫化电炉沉降分离（也就是采用炉外分离）的生产企业，也是国内第一家由炉外分离改炉内分离的生产企业，原设计年产粗铜5万t，硫酸21.35万吨，技术改造于2013年3月开始建设，2014年4月28日建成投产，通过6个月试生产，达到设计要求。为达到铜行业10万吨产业门槛，并实现清洁生产，2015年12月公司启动了10万吨环保高效清洁化生产改造项目，2016年4月完成了项目可研审查，2016年5月完成了初步设计审查，确定了易门铜业环保高效清洁化生产改造项目。2016年6月开始进行施工图设计，同时对辅助系统开始进行施工。2017年2月利用停产大修对主工艺系统进行改造，通过68个昼夜，顺利完成技改工作，并于2017年4月19日顺利投入生产，两个月达产达标，实现了环保高效清洁化生产改造的目的。
1改造情况、工艺及装备
1.1 主工艺系统改造
易门铜业于2017年2月至4月对现有底吹炉实施改造，即把底吹炉炉外分离改造为炉内分离，停用贫化电炉。根据渣沉降距离要求以及现场配置情况，底吹炉加长7m至Φ4.2×20.5m，筒体壁厚仍为60mm。原有底吹炉本体支撑不变，在北端增加一个托轮支撑，即底吹炉本体采用三托轮支撑。炉内液面高度1200mm，其中铜锍层600～850mm，渣层350～600mm，熔体总量约250t。主电机、交流电机、减速箱、制动器、联轴器均进行更换。烟气出口由原配置上的南端改到北端，由1.65×1.4m改为2.6×1.6m，炉口烟气流速14.3㎡/s。现有三个加料口向南移动，使其放于氧枪区中段顶部，加料口大小仍维持Φ340mm。炉体一侧为放铜口，大小为Φ50mm，铜口中心距离炉底200mm，产出的铜锍使用泥炮机打眼间断放出，经溜槽排放到6m？冰铜包内，采用冰铜小车运输至吹炉主厂房内，再由冶金桥式起重机吊起加入转炉进行吹炼。炉体北端设置一个溢流放渣口，大小为300x300mm，渣口中心距离炉底部为1200mm。为保证开炉时的热量供应，底吹炉两端设一个主烧嘴和副烧嘴。主烧嘴距炉体中心线高度850mm，角度13°，火焰长度8.4m;辅烧嘴距炉体中心线高度950mm，角度40°，火焰长度8m。设置10支氧枪，呈双排布置，氧枪角度为7度和22度，现有7只Φ48mm氧枪利旧，在其南侧新增3只Φ48mm氧枪。底吹炉具体尺寸如下图：
拆除现有底吹炉12t/h锅炉，改为30t/h，底吹炉余热锅炉运行参数设置为工作压力4.2MPa，生产饱和蒸汽。转炉锅炉设置为两个受热面，一套循环水系统，设计额定蒸发量为10t/h，转炉出口设计为三角水冷烟罩，单独设置一个冷却水系统。底吹炉余热锅炉和转炉余热锅炉生产的饱和蒸汽并网后先进硫酸区域过热器过热后再全部送入余热发电机组发电。
吹炼系统改造情况为停用拆除主厂房内现有两台40t转炉，在现有主厂房东面新增吹炼主厂房，并新增两台尺寸规格为￠3.68×10m的80t转炉，吹炼厂房内新增两台50t冶金桥式起重机，用于转炉进、出料。
对硫酸系统改造为“非衡态预转化预吸收+两转两吸+双氧水尾气脱硫”技术，将全部冶煉烟气进入现有硫酸系统的净化工段，在现有制酸装置的SO2主风机出口管道上并联一套非衡态预转化预吸收工段系统，使其处理后的烟气与原SO2主风机出口的烟气混合后的烟气量维持在80000 Nm3/h、SO2浓度为8%左右进入现有的制酸装置。尾气采用双氧水尾气脱硫处理技术，脱硫产出浓度30%的稀酸送至预吸收工段作补水，处理后的尾气达标排放，污酸采用电石渣-铁盐法处理技术。
1.2 辅助工艺系统改造
制氧改造情况：底吹炉和转炉用氧量约16500Nm3/h（100%O2）。厂区现有一套能力为4000 Nm3/h（100%O2）深冷制氧站，一套能力5000Nm3/h（100%O2）变压吸附制氧站。考虑一定富裕量，本次改造新建一套9000 Nm3/h（100%O2）变压吸附制氧站，出氧纯度90%，可以满足工艺改造后的用氧需求。供料系统新增一个混料厍，配置两台16吨抓斗吊。渣运输系统采用电瓶车+转盘+轨道+龙门吊运输方式，12m3渣包放置于电瓶小车上，轨道与转盘采用丁字配置。现有一座处理能力25t/h化学水系统搬迁至新建化学水站，新建一座处理能力20t/h化学水系统，工艺均为一级反渗透+混床，总能力45t/h。为了满足SO2的国家排放标准，同时尽量减少冶炼厂SO2的外排总量，设置了环集脱硫工段。考虑到现有硫酸脱硫运行稳定脱硫效果好并且可以回收产出的稀酸，故本工程环集脱硫同样考虑选用和现有脱硫工艺相同的双氧水脱硫法，脱硫产出浓度30%的稀酸送至预吸收工段作补水，脱除环集烟气中大量的SO2后再送往脱硫塔顶管道烟囱达标排空。
2技改后系统生产情况及出现的问题
2.1底吹炉生产情况
2.1.1生产工艺控制情况
底吹炉在生产过程中控制富氧浓度在63-73%，一般情况下稳定在68%左右，风量在5000-8000Nm3/ h，氧量13000-15400 Nm3/ h（氧浓90%）;控制渣熔体温度在1200-1210℃，根据温度的情况控制氧料比在145-155 Nm3/t（潮量），下料量控制在74-85吨/小时（精矿干量）。渣型控制Fe / SiO2在1.60-1.7之间，渣含铜在3.0-3.5%之间，产出冰铜品位75-79%，平均在77%，直接产出白冰铜，转炉直接进入二周期吹炼。 2.2 底吹炉生产不能长周期运行的原因分析及措施
在底吹炉的生产中风氧量稳定是决定底吹炉生产长周期运行的关键因素，如何确保风氧量稳定就要分析风氧量不稳定的原因，首先是氧枪结构不合理，而氧枪结构不合理主要是供风面积不足和风槽个数不够。原氧枪枪芯直径为φ48㎜，风槽为18个，供风面积为216㎜2，通过不断对氧枪枪芯进行改造试验，最终确定了氧枪枪芯直径为φ48㎜，风槽为20个，供风面积为224㎜2。其次，影响风氧量不稳定因素是底吹炉炉内总液面的控制，当炉内总液面达到1400㎜以上时，供入的风氧量需要克服更大阻力供入炉内，增加了供风压力，在今年系统大修复产后，炉内总液面控制在1400-1450㎜时，氧枪风量从开始的8000Nm3/ h，混合氧浓63%，处理量85t/h（干量），生产7天后风量降至5000Nm3/ h以下，混合氧浓升高到73%，处理量降至72t/h以下。月度检修时把渣口衬砖减少，把炉内总液面控制在1200㎜，风氧量能够长期稳定。总之，通过氧枪枪芯改造，并控制炉内总液面，在底吹炉转出检修或更换氧枪时，把冰铜品位控制在70-73%，底吹炉生产就能够长周期运行，正常生产周期底吹炉可以达到20天左右，最长达到了29天转出一次。
2.3 主要技术经济指标情况
一个企业指标的好坏，可以反映出管理、工艺装备、工艺完善情况，下表是公司技改前后主要指標情况。
从上表可以看出，技改后比技改前各项指标有了较大的改善。特别是吨铜能耗较技改前下降幅度较大，通过生产实践原料中铁、硫达到50%以上时可以不配煤，实现低碳或无碳熔炼。通过对底吹炉炉渣进行渣选，渣含铜降到0.25%以下，冶炼回收率达到98.5%以上。
3结论
通过三年的生产实践，铜精矿富氧底吹熔炼工艺，原料适应性强，炉型结构简单、操作控制灵活，能耗成本低，适合 “吃粗、吃杂”，拓宽原料渠道，提高矿产资源利用率，实现差异化竞争优势。
参考文献：
[1]彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004：45-148.
[2]曲胜利，李天刚，董准勤，等.铜富氧底吹生产实践及设 计探讨[J].有色金属（冶炼部分）.
（作者单位：易门铜业有限公司）