顶侧复合连续炼铜系统开发之工艺流程再造

富氧顶吹浸没熔炼工艺是在特定时期引进并在国内实现消化创新和广泛应用的铜冶炼技术,为我国铜冶炼行业从传统熔炼工艺向现代强化熔炼工艺的跨越作出重要贡献。近年来,连续炼铜技术和短流程技术快速发展,造锍熔炼在高富氧浓度、高铜锍品位、高温和高处理能力方向上不断突破。在高质量发展要求和技术快速进步的背景下,国内各生产企业结合自身实际围绕铜冶炼系统的绿色节能降耗开展了系列探索和研究,取得了一系列成果。本文围绕新时期铜精矿富氧顶吹浸没熔炼工厂技术升级改造的工艺创新与流程再造进行探索,提出总体思路和开发方向,包括主体设备供风装置增加侧吹喷枪,并对冶金炉炉体结构及其他配套设施进行相应的改造,取消原料制粒系统和沉降电炉,实现高品位铜锍冶炼和连续炼铜,以期为顶吹熔池熔炼工厂技术和装置的升级改造提供技术储备、指导及参考,推动行业向低碳、绿色、环保方向迈进。

湿法炼铜萃取-电积铁的影响及控制研究

湿法炼铜过程中,由于矿石性质不同,浸出的富铜液性质也不同,铁作为最常见的杂质以Fe2+和Fe3+与铜一起溶出,在萃取过程中铁被萃取并和物理夹带进入电积液而累积起来,造成电积液中铁含量达不到电积生产要求,电积工序电流效率降低,电耗增加,本文针对某矿山生物湿法炼铜过程(萃取-电积铁)的控制进行研究,为生产实践控铁提供较优的处理方法。

湿法炼铜浸出液萃取分离硫酸机理

针对湿法炼铜浸出液中游离硫酸含量高的问题,提取铜前需进行中和处理,不仅碱性试剂消耗量大、作业成本高,还会造成金属离子损失的问题。本文提出采用溶剂萃取回收硫酸的工艺,研究了三辛胺(TOA)-正辛醇体系选择性萃取分离硫酸过程的传质机理。结果表明,TOA萃取硫酸的过程中会发生水化作用而产生第三相,加入正辛醇后,因形成疏水性络合体(R_(3)NH)_(2)(A)_(0.3)(H_(2)O)_(1.7)SO_(4),避免了第三相的形成;在有机相构成为45%TOA+10%正辛醇+45%260#溶剂油、相比O∶A(有机相与水相之比)为1∶1、温度25℃、震荡速度200r/min、反应时间10min的条件下,硫酸单级萃取率达90.21%,三级逆流萃取率达99%以上,杂质离子Cu^(2+)、Fe^(2+)、Zn^(2+)的萃取率分别小于2.7%、2.2%、2.3%;萃取过程为放热反应,通过计算得萃取反应的ΔH为-14.9kJ/mol。

白银炼铜法工艺优化思路

白银炉攻关团队系统对比其它先进铜熔炼工艺优缺点并科学评判“白银炼铜法”铜熔炼工艺存在的问题,通过炉型优化、氧气浓度提升等一系列试验和改造,实现了我国唯一原创具有自主知识产权的“白银炼铜法”炉床面积增大至106 m^(2),单炉粗铜冶炼能力超过了20万t,各项指标达到了同行业先进水平。

炼铜用耐火材料研究进展

炼铜工艺的稳定顺行离不开耐火材料的有力支撑。本文概述了炼铜工艺及其所需的耐火材料,说明了炼铜炉不同部位耐火材料的主要类型、性能特点和制备工艺,重点介绍了炼铜过程中常用镁铬质耐火材料、镁铝质耐火材料和其他新型耐火材料。随着材料科学的不断发展和环保要求的不断提高,研究者针对镁铬质耐火材料的性能优化和带来的环境问题、镁铝质耐火材料的材料特性和渣蚀问题,以及其他新型耐火材料的性能调控问题等开展了系统研究,为炼铜工艺技术的不断优化提供了有力支持。尽管炼铜用耐火材料在服役性能方面的研究已取得显著进展,但仍面临应用成本高、对环境不够友好、新材料制备与开发困难等问题。基于此,提出下一步耐火材料性能提升和节能环保的研究方向。

模拟古代火法炼铜的实验探究和教学

为提升学生实验探究和解决实际问题的能力,设计以古代火法炼铜为情境,通过文献资料与木炭还原氧化铜实验作对比,引导学生进行实验设计并用于实践。在第一次实验后,引导学生分析实验原理,并作进一步改进,成功完成模拟古代铜的冶炼的第二次实验。通过实验探究和教学,助力学生自主形成“碳与碳的氧化物”的知识网络,提升综合问题的解决能力,发展学科核心素养。

基于SO_(3)浓度控制的火法炼铜技术研究

针对火法炼铜过程中产生大量的SO_(3),对设备造成严重腐蚀,影响最终产品质量问题,提出一种利用耗氧剂闪锌矿和方铅矿进行SO_(3)浓度控制的火法炼铜技术。在充分分析影响SO_(3)生成温度和组分的基础上,通过向锅炉烟道喷吹耗氧剂闪锌矿和方铅矿降低氧气浓度,以达到控制烟气中SO_(3)浓度的目的。试验结果显示,与原来0.5%SO_(3)浓度相比,加入耗氧剂闪锌矿与方铅矿后,试验中SO_(3)浓度整体未超出0.01%,铜品位为99.9%~100.0%,而未加任何耗氧剂所得铜品位为99.4%~99.6%。该方法对火法炼铜产品质量控制具有积极意义。

基于SHO-SVM的火法炼铜工艺风险评估研究

为准确判断火法炼铜工艺风险等级,文章提出了一种精准有效的风险评估模型。基于火法炼铜工艺按功能区段筛选出人员、环境、设备、管理四方面的20项风险指标因素,利用斑点鬣狗优化算法(SHO)寻优支持向量机(SVM)的正则因数与核参数,建立SHO-SVM风险评估模型。结果表明,该模型正确分类了21组数据的风险等级,判别准确率为87.5%,在各项性能指标上均优于对照模型,表明其对电火法炼铜工艺风险评估等级具备高识别精度。

湿法(化学浸出法)炼铜的近况及展望

随着技术经济的进步,人们环境保护意识的增强,传统的火法炼铜逐渐暴露出一些不合时宜的缺点:一次性投资大,生产成本高,SO2对环境的污染严重。随着铜矿的大量开采,富矿越来越少,能满足火法炼铜要求的精矿来源越来越少,这就阻碍了火法炼铜的发展,湿法炼铜克服了火法炼铜的若干缺点,近20年来获得长足发展。本文介绍了化学浸出法中的氯化铜、三价铁及其它氧化浸出方法。

又美又飒!熔炼厂的“女子炼铜班”

作为重资产行业,冶炼企业特殊的工作环境往往令女性职工望而却步,在劳动强度最大的熔炼厂,女性身影更是少之又少。2022年,为响应紫金矿业集团人才培养战略,引导大学生到一线锻炼成长,紫金铜业成立了“大学生炼铜班”,几个“95后”女金榜生主动报名申请。令人惊喜的是,不到一年时间,一朵朵“熔炼之花”次第绽放,人们对“女子炼铜”的看法也悄然发生变化。

全热态连续炼铜工艺成本管控实践

详细介绍了黑龙江某公司熔炼厂在成本管控过程中采取的通过提升产量降低生产付现成本、降低高排风机运行频率、调整阳极板浇铸单重、通过提高阳极板合格率降低天然气单耗等措施,指出该公司在生产过程中仍存在的影响成本下降的因素并提出相应的改进措施,为相关企业成本管控工作提供借鉴和参考。

底吹炉炼铜工艺及其对炉寿的影响研究

文章旨在通过研究底吹炉炼铜工艺及其对炉寿的影响,延长底吹炉炉寿。首先了解底吹炉炼铜工艺的原理与具体流程,从中找出化学侵蚀、机械作用、炉内温度以及底吹供气元件的布置等影响炉寿的因素,然后对于影响因素进行针对性解决。主要措施包括将熔渣的铁硅比调整在1.7~1.8的范围内,将熔炼口的熔体温度控制在1160~1180℃范围内,调整底吹供气元件的布置,将透气砖转换为“中心管与环管”强底吹供气模式。文章研究表明,上述方法能够提高底吹效果,避免堆积的炉渣对炉衬进行腐蚀,提高底吹炉的寿命。

白银炼铜法炉渣贫化技术研究

在试验研究过的还原—硫化法、直流电法、氮气搅拌法和自然澄清方法中，以还原—硫化法贫化炉渣效果最佳：渣含铜降到０．２７％，铜回收率达７５．８％。

固定式熔池侧吹炼铜的流场模拟

为了解白银炼铜炉内高温流体的运动规律，在实验室利用空气－水系统进行了熔体流场的模拟试验。试验结果为工业白银炼钢炉的改进提供了依据。

基于神经网络和自适应残差补偿的炼铜转炉吹炼终点预报模型

讨论了权值初始化、变量的预处理、学习过程参数的自适应调节、网络拓扑结构等因素对学习和推广的影响 ,提出了一种改进的BP神经网络学习算法 ,在很大程度上改善了学习效率。采用改进的带有 8个输入变量的BP神经网络算法和自适应残差补偿算法建立吹炼终点组合预报模型。利用某厂实际生产数据进行仿真运行的结果表明 ,利用该组合预报模型得到的平均相对预测误差为 1 .2 % ,最大误差为 4%。

闪速炼铜余热锅炉辐射室流场温度场数值模拟

针对某大型闪速炼铜炉余热锅炉,提出采用计算流体动力学(CFD)技术模拟锅炉辐射室内流场和温度场的模型和方法.模型中考虑湍流计算、化学组分扩散计算以及传热计算.通过对初始方案和若干调整方案模拟结果的比较分析,掌握在辐射室中部布置挡板,并在辐射室入口处喷入硫酸盐化风时的辐射室流场及温度场总体分布规律.结果表明:辐射室挡板对于高温烟气扩散并充满整个辐射室至关重要,位置和尺寸对流场及温度场的整体形态具有决定性影响;盐化风应喷入到高温烟气的前冲途径上,以有效打散高温烟气团,降低烟气的前冲动能.

炼铜转炉吹炼终点的神经网络和自适应残差补偿组合预报模型

提出了基于改进的BP神经网络学习算法和自适应残差补偿算法的炼铜转炉吹炼终点组合预报模型 .利用某厂实际生产数据进行仿真运行的结果表明 ,本文建立的模型具有较高的预报精度和较强的实用性 。

氧气底吹炼铜多组元造锍行为及组元含量的映射关系

通过分析氧气底吹炼铜过程产生的高品位铜锍中Cu、Fe、S、Si O2等组元含量变化趋势,结合冶金过程原理,研究上述各组元造锍行为及组元含量间的映射关系。结果表明:Cu、Fe、S、Si O2等组元在铜锍中的造锍行为具有相互关联性,其中Cu、Fe、S相互之间的关联性较强,Cu-Fe、Cu-S、Fe-S含量之间线性相关系数R2分别为0.96、0.89、0.79,但Si O2与Cu、Fe、S之间的关联性较弱。构造了Cu、Fe、S组元含量复合映射模型,该复合模型预测精确度高于单因素模型的预测精确度,可为生产过程中高品位铜锍多组元含量的精细调控,及熔炼-吹炼过程热量精确分配提供指导。

炼铜厂对周边土壤和作物体内重金属含量及其空间分布的影响

对富阳污染比较严重的一个小高炉周围农田的土壤进行了调查分析,结果发现该区土壤的重金属污染主要是As、Cd、Cu、Pb和Zn这5种元素,尤其是Cu、Pb、Zn,分别可达1775.6、1140.1和621.3mg/kg;在土壤重金属水平分布方向上,土壤受其污染的程度随污染源距离的增加而降低,到300m处已基本没有影响,在土壤重金属垂直分布方向上,其对土壤表层污染较为严重.并发现土壤微生物碳量与土壤重金属的含量有显著的负相关;在大田中采取的一些农艺改良措施虽然降低了土壤中有效重金属含量并提高了产量,但未能使水稻谷粒内的重金属含量达到国家卫生标准.

闪速炼铜“高效反应区”的形成条件与应用效果

运用闪速炉反应塔“高效反应区”模型,研究闪速炉操作的优化与强化。结果表明,形成“高效反应区”的主要条件是高温、氧气和颗粒群的集中。“高效反应区”模型在生产中的初步应用获得了显著效果。“高效反应区”的形成有利于强化生产、降低油耗和烟尘率、延长反应塔寿命、提高氧利用率和铜直收率。