陈 强，屈 勇

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

倾动炉是贵冶杂铜冶炼主要生产炉型，其设计能力为10万吨/年。采用一段法生产工艺，以废杂铜作为原料，通过四个冶炼周期生产出合格的阳极铜进入电解系统。作为一段法处理杂铜工艺，对原料要求较其他工艺要苛刻。其主要表现在原料的物理规格、入炉混合品位、单个杂质元素含量等指标上。而集中大量的配入低品位原料对倾动炉的作业周期、能耗指标、劳动强度等存在较大影响。现就低品位原料在倾动炉生产过程的适应性进行分析。

2 倾动炉生产概况

2.1 倾动炉设计能力及目前生产配料情况

贵冶倾动炉由德国MAERZ炉窑公司开发设计，称为倾动式反射炉，其自动化程度高、环保性能好，是再生铜冶炼较为先进的工艺炉型。其液态铜炉子容量为350t（Cu水深度950mm）,熔池面积60m2，炉料的混合品位≥95.5%，具体设计能力及炉料的要求（见表1）所示［1］。

表1 倾动炉设计能力及炉料要求

随国家政策落地，禁止七类废杂铜进口，同时规范六类废杂铜进口量。使得贵冶在原料供应上出现捉襟见肘的现象。由于原料紧张，给倾动炉生产组织带来一定的挑战。复杂原料居多，混合品位达不到要求，低品位原料物理规格碎料居多，配入过量给生产带来的负面影响主要表现在周期不稳定、能耗指标偏高、渣量大、操作困难等。表2为近期某批炉次的实际配料情况。

表2 倾动炉配料单

2.2 复杂原料对倾动炉作业周期的影响

低品位杂铜对倾动炉周期的影响。在铜火法精炼及杂铜冶炼过程中，主要杂质脱除取决于氧化过程控制。杂质在氧化过程中的脱除主要靠Cu2O对其进行氧的传递，使杂质氧化后与熔剂形成化合物进入渣内。而倾动炉的造渣性能及熔池搅动情况制约了氧化进程，甚至约束了造渣能力。低品位、高杂质的原料配入，打破倾动炉现有作业模式，造成各周期的不稳定，表现在氧化时间偏长，造成单炉作业时间延长。从生产数据统计分析，氧化造渣时间随着入炉品位的降低而延长。（图1）为入炉品位与氧化造渣时间线性关系图［2］。

图1 倾动炉入炉品位与氧化造渣时间线性关系图

入炉混合品位降低，势必造成渣量的增加，使扒渣时间延长。通过数据分析，不同入炉品位所需扒渣时间如表3所示。

表3 不同入炉品位杂铜与氧化扒渣时间对照表

从上述数据可以看出，入炉品位从96%下降至93.5%单炉氧化造渣及扒渣时间需延长4.2小时上。实践也证明，入炉品位降低，熔剂量配入较大，过多的熔剂阻碍氧量的传递，影响炉膛搅动，造成杂质氧化时间延长，影响单炉作业时间。

2.3 低品位碎料对生产生产周期的影响

针对低品位碎料配入量对倾动炉生产的影响，分别抽取配入量80t/炉、30t/炉、不配入三种配料方式各8个炉次主要技经指标进行比对，具体对比情况如表4。

表4 铜米不同处理量技经指标数据

根据以上的数据分析，结合生产过程控制。大批量的低品位碎料配入，主要影响为加料速度慢、延长了加料时间。

对倾动炉不同物料单斗重量进行统计分析（见表5），低品位碎料单斗净重较其他物料偏低。造成加料总斗数增加，延长了整个加料时间。

表5 倾动炉主要物料单斗重量

据统计，正常冶炼加入一炉物料约120斗，低品位碎料量配入提高至80t，单炉加料量达到140斗/炉。低品位碎料提高至150t/炉，单炉加料量达到175斗/炉。延长了加料时间，降低了加料速率，从而影响单炉作业时间。

而低品位碎料原料加入过量，从熔化速率上分析，也影响到作业时间。由于低品位碎料粉料居多，在进入炉膛后热交换面较小，从表面逐步的往下传热，对炉膛大部分的辐射热难吸收，造成表面过热，底部无法熔化现象。而其他物料，热交换面大，并在物料间形成对流，大大增强了熔化的速率。实践证明，低品位碎料与其他块状物料相比，熔化速率偏低［3］。

3 复杂原料对倾动炉技经指标的影响

3.1 低品位杂铜原料对倾动炉技经指标的影响

大量复杂原料的配入延长了单炉作业时间，且影响倾动炉技经指标的完成。在生产实践中，作业时间、单炉产量等指标对重油单耗影响极其严重。现对生产过程不同的入炉品位原料对单炉产量及重油单耗的影响统计分析，如表6所示。

表6 不同入炉品位对单炉产量及重油单耗的影响

从上述统计数据可以看出，随着入炉综合品位的降低，吨铜能耗呈线性关系上升，炉产也随着渣量的增大而降低。高复杂物料的加入将使倾动炉重油单耗上升1～5.21kg/t.Cu大大增加了倾动炉的生产成本。

3.2 低品位碎料过量配入对生产成本的影响

从表2中可以看出，低品位碎料的加入量在80t时，重油单耗较比增长10%。加料时间和氧化时间偏长，其原因主要有以下几点。

（1）低品位碎料进入炉内，只能从表面逐步熔化，物料间形成不了对流，主要靠炉膛辐射热进行熔化。

（2）低品位碎料品质波动较大，国内市场高质量杂铜紧缺，导致贵冶采购高品质杂铜较少。低品位碎料杂铜生产原料的表面基本形成性质稳定的金属化合物，提高其热力学稳定性。故低品位碎料在倾动炉熔化过程中，表面形成的金属化合物阻碍了热传导，进而导致熔化速率过慢。图2为倾动炉熔化后期现场图片。

图2 低品位碎料熔化后期在倾动炉表面覆盖图片

（3）由于低品位碎料比重较轻，提高单炉低品位碎料配入量导致加料速度慢、炉门开启频繁现象，倾动炉热散失较大，增大了燃油量。

3.3 复杂原料对倾动炉产品质量的影响

在倾动炉杂铜冶炼过程中，杂质的脱除主要靠氧化造渣、部分挥发进入烟气而除去［4］。而复杂原料中单个杂质元素超出冶炼能力范围，将造成产品质量不合格等［5］。

3.4 其他方面的影响

（1）低品位碎料配入过量不但给加料带能一定困难，在生产操作中主要体现在风管处理困难、裹渣严重、渣流槽粘结难清理等。低品位碎料加入炉内形成覆盖、包裹状，熔化后期表面出现“冰山”现象，造成液面虚假，风管更换过程无法察看炉内风管情况，造成风管堵塞；而大量的低品位碎料加入，氧化渣层厚、氧化效果差、氧化风搅动效率低，造成造渣脱杂效果差，渣中机械带铜严重。由于渣量大，造成渣口粘结非常严重，每次清理渣口要使用吹氧管烧，增强了清理难度，延长了清理时间。图3为渣流槽粘结情况。

图3 渣流槽粘结情况

（2）环保压力，由于砷进入烟气相，导致烟气中砷含量增大。

（3）高复杂原料大量的配入，使阳极铜杂质偏高，严重时影响下道工序生产，甚至增加整个铜冶炼过程的成本［6］。

4 主要措施

为适应当前原料状况，克服低品位原料带来的影响，稳定生产周期。结合当前生产采取以下措施。

（1）跟踪原料来源，合理搭配物料，对不同杂质进行统计分析，摸索出倾动炉最大的适应能力。通过对原料分析、统计，各杂质占比的计算，控制单个元素的配入量。形成稳定的生产模式，配料计算形式如表7。

表7 改进后的配料单配置

（2）优化低品位碎料配入方式，尽量从1#炉门加入，减少2#炉门加入比例；1#炉门区域属倾动炉高温区，物料加入该区域，便于熔化。减少了扒渣期表面的漂浮物，提高低品位碎料的熔化速率。

（3）降低单炉装入量，单炉装入量从原来的390t/炉降至现在的380t/炉。保障生产操作安全，液位保持在安全界限，风管处理较以往容易。

（4）从渣口插入氧化风管，加大氧化操作进程，缩短氧化操作时间。渣口属低温区，风口在前中期无法将该区域熔体带动，达不到氧化效果。从该区域插入风管，虽操作上带来困难，但能起到促进氧化进程的作用。图4为低品位碎料配入150t时，扒渣渣面及插风管图片。

图4 倾动炉插风管作业及扒渣期表面图片

（5）为稳定生产周期，优化工艺参数，逐步提高油、氧量，落实自动摇炉相关操作要求。分别制定各时段的氧、油、风、炉压的指导区间，操作进一步标准化，促进指标的提升，周期稳定。

5 效果

通过上述操作上的改进，目前低品位碎料处理量保持在150t/炉，周期较为稳定，产品质量合格，各项技经指标有所增长，炉产有所下降，各项指标对比见表8。

表8 不同低品位碎料处理量技经指标数据

6 结语

为了进一步提升倾动炉处理复杂原料适应力及市场竞争力，必须加大杂铜冶炼的研究与新技术的运用。结合倾动炉处理杂铜冶炼存在问题进行思考，应该加大提高氧化风的富氧率、燃烧器优化（炉顶增设燃烧枪、应用浸没式燃烧器等）、炉底增设透气砖等方面的研究及应用，从而提高倾动炉杂铜冶炼安全、环保、技经指标等，进一步提升倾动炉市场竞争能力。