稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用研究

江波

摘 要：在低碳理念深入的环境下，有色金属的冶炼中实现节能减排已经是行业需要面对的巨大挑战。在金属冶炼中，氧气是其中应用最主要的气体，很多工艺过程中都要用到。而且能够节约燃料，减少废气、烟尘等的排放。稀氧燃烧技术具有低排放、节能的特点，在铜冶炼中使用，能够很好的节约燃料消耗，也能够减少烟气、二氧化碳、氮化物等的排放，是一种先进的低碳金属冶炼技术。本文主要对铜冶炼中稀氧燃烧技术的使用进行了分析，以供参考。

关键词：铜冶炼;稀氧燃烧技术;应用

在铜冶炼中，回转式精炼炉是目前一种标准的精炼设备，稀氧燃烧技术在其中的使用，经过不断的完善，已经逐渐成熟。而且这一技术在铜精炼过程中使用，能够很好的实现节能减排，在很多金属冶炼中都得到了应用。

1.铜冶炼中回转式精炼炉的使用困境

在铜冶炼中使用的回转式精炼炉，烧嘴的燃烧风是通过90kW的助燃风机实现的，在燃烧煤气时，结合柴油双燃料燃烧，为精炼炉内提供热量。当助燃风机向烧嘴中鼓入空气时，氧气作为燃料燃烧仅仅发挥20%的有效助燃，而有四分之三左右的氮气是作为无效废气被排出去[1]。氮气从这一进一出的过程中会将炉内的大部分热量带走，影响生产的效率。在回转式精炼炉中，有冷态的粗铜锭，也有熔融的热粗铜，这样能够使精炼炉的冶炼产量有所上升。但是这个过程中氮气的排出带走了很多的热量，这就使得精炼炉每小时融化冷态粗铜锭的产量减少。如果这种情况得不到有效的改善，回转式精炼炉的使用成本就会增加，也不利于节能减排，铜冶炼工作效率受到很大的影响。

2.稀氧燃烧技术在回转式精炼炉上的应用

将稀氧燃烧技术应用到回转式精炼炉中，稀氧燃烧的烧嘴替代了原先的烧嘴，通过天然气或柴油双燃料系统，然后利用制氧站制备出高纯度氧进行助燃，纯度一般能够达到98%以上，这种技术就替代了煤气燃烧，也不用再使助燃风机进行助燃。稀氧燃烧技术应用到铜冶炼中，进一步简化了工艺操作，而且也使安全性得到有效的提高，同时冷态粗铜锭的处理效率得到一定的提升。

2.1普莱克斯的稀氧燃烧技术介绍

氧-燃烧嘴出现并应用在铜冶炼中，这种情况下就使燃料的燃烧得到很好的节约，然而应用的同时，氧气的燃烧会使火焰的最大温度过高，氧燃烧技术的应用就受到了较大的限制。直到普莱克斯研发了一种新的氧-燃烧嘴，即“A”型烧嘴，使火焰的温度得到了有效降低，而后在对烧嘴进行改进的过程中，又开发出一种全新的氧-燃燃烧技术，就是稀氧燃烧技术，使用这种技术燃烧所需要的条件与均温燃烧室基本相同。这一技术具体使用的过程是，燃料和稀热氧化剂之间产生反应，能够出现较低的火焰最高温，燃料和氧气分别从不同的喷嘴进入到精炼炉内，在高速环境状态下，与炉内的气体卷吸后被稀释，在混合的状态下进行燃烧[2]。这一技术在多种金属熔炼中都得到了很好的使用，而且这种技术使用的烧嘴有很好的优势，热效率大概能够达到75%，传热及控制得到改善，空气的燃烧仅仅占很小的部分。燃料的燃烧效率得到提升，节约了燃料。精炼炉内的产量和效率都得到很大的提高。

2.2替代了煤气燃烧，提高冶炼的安全

烧嘴在使用煤气燃烧、柴油进行辅助燃烧时，生产需要严格控制操作规范，如果有不当的操作出现，就会导致煤气输送管道内积存很多的冷凝水和煤焦油，特别是管道的拐弯处会更多。如果出现这一情况，精炼炉的工作就要中途停止，对煤气管道进行疏通，然后开启水封系统关闭两边刀闸，将煤气的供应暂时停止。在这个过程中，管道疏通需要的时间较长，而且工作过程较为复杂且存在较大的安全隐患。应用稀氧燃烧技术之后，传统的烧嘴被替代，新的烧嘴使用天然气或者是柴油来作为燃料，烧嘴的孔径较小，这样燃料的燃烧相对就会有较高的效率，不会出现管道堵塞的情况，在燃烧效率提高的同时也提高了安全性。而且在精炼炉连续作业的状态下，操作人员的工作量得到减轻，阳极铜的能耗也有所下降。

2.3提高了铜回收率，有助于节能减排

稀氧燃烧技术使用在铜冶炼中，利用布袋收尘系统能够使铜的回收率得到很好的提高，金属铜的日均回收量能够达到65千克[3]。在烟尘中进行铜回收，大大的提高了精炼炉的铜冶炼产量。也就是说每年回收铜所带来的费用也是非常可观的。对整个系统进行改进和完善后，烟气中所含的烟尘量得到有效的降低，这样对于洗涤塔的压力缓解有很好的帮助，烟气洗涤过后的排放也能够更有达标保障，实现节能减排，有助于环境保护。

2.4能源供给更加稳定

使用稀氧燃烧技术进行铜冶炼，有部分系统使用的是目前国内的双燃料烧嘴切换方式。双燃料燃烧指的是使用天然气或者是柴油，依据铜冶炼的实际情况，如果天然气的使用受到限制，可以随时切换到柴油燃烧，而且这种方式切换的操作非常方便，在天然气切换到柴油燃烧时，就是关闭天然气的阀门，拆掉喷枪，然后更换柴油喷枪，打开柴油管道的阀门，在控制系统中开启柴油燃烧模式，这样系统就开始使用柴油燃烧模式，并且及时计算富氧量。另外，模式的切换也可以使用手动，这种情况下就主要结合精炼炉内的实际状况，合理的调整柴油和富氧的实际量。将双燃料燃烧切换方式使用到其中，可以更好的保证能源供给稳定，使精炼炉的生产效率得到很大提高，同时也保证了生产的质量。

结束语：

在铜冶炼中使用稀氧燃烧技术，能够起到很好的作用，这一技术的使用，一方面能够很好的提高冶炼炉的生产效率，使产量提高，另一方面能够使燃料的燃烧更加充分，节约了燃料的使用。而且在这一过程中，空气中的氮化物排放量得到了极大的减少，减少了环境中废气的排放，有助于环境保护。而且稀氧燃烧的能耗得到降低后，二氧化碳的排放量也得到了减少，实现了节能减排。稀氧燃烧技术在铜冶炼中使用，能够使铜冶炼的效率和质量进一步得到提高，进而为有色金屬冶炼带来很好的效益。

参考文献：

[1]唐都作， 顾鹤林， 袁海滨. 稀氧燃烧节能技术在铜冶炼生产中的应用[J]. 中国有色冶金， 2014， 43（05）：30-31.

[2]漆建兰， 孙子虎. 稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用[J]. 科技与企业， 2015（04）：247-247.

[3]张东阳. 稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用[J]. 世界有色金属， 2017（07）：173-173.