多维协同优化高品位再生铜冶炼能耗的研究

中图分类号：TF811 文献标志码：B 文章编号：1004-4345（2025）02-0020-05

Research on Multi-dimensional Collaborative Optimization of Energy Consumption in High-grade Recycled Copper Smelting

CHENG Guitao， XIANG Chao，LUO Bo， GUO Congfa， CHEN Heyin （Jiangxi Copper （Qingyuan） Corporation， Qingyuan， Guangdong ， China）

AbstractInresponse totheshortcomingsoflowautomationlevelandhighenergyconsumptionoffixedanodefurmaces，the thermal ffciencyinsidethefurnacecanbesystematicallimprovedandtheheatlossofsmeltingcanbereducedbyoptiizingthe structureofthefixedanodefuacebody（including masonymaterialsatfurnacebotom，heightoffuraceopeningandslagtapholes， heightof reflectingarch，positionandangleofbumer，etc.）andproductionprocesscontrol（includingliquidlevelmanagement， charging mode，andoxidationmethod）.Acomparativeexperimentwascarredoutfora3Otfixedanodefunaceinacertainplant， based on which it leads to a 15.0% reduction in heavy oil unit consumption and a 20.0% reduction in liquid oxygen unit consumption， verifying the effctivenessof this multidimensional optimization strategy.

Keywords anode furnace; secondary copper smelting; furnace structure; process control; thermal efficiency

目前，再生铜冶炼生产使用的炉型一般为固定式阳极炉或倾转式阳极炉。固定式阳极炉以其投资小、原料适应性强被广泛使用，但该炉型与倾转式阳极炉相比，自动化水平不高，能源单耗偏高。现有文献多聚焦于阳极炉燃料类型的优化（如掺氮还原1掺氧燃烧、多氧燃烧、稀氧燃烧4、掺氧氧化[）或操作模式的改进（智能冶炼优化作业模式、来料控制8]、降低出铜温度原料搭配[），但对此炉型炉体结构与液位控制的协同优化研究不足。

阳极炉的热量来源主要包括燃烧热与反应热燃烧热由燃料燃烧提供，反应热则源于再生铜冶炼过程中的金属氧化（放热）或还原（吸热）过程。由于再生铜的品位高、杂质少，氧化造渣时间短，氧化反应的热贡献有限；而还原反应是个吸热过程，应尽量缩短以减少热量损失并降低还原剂单耗。以国内某厂 300t 固定式阳极炉为例，该阳极炉由于长宽比较大，设计有2个加料门。投产以来，该厂阳极炉重油能耗较高，本文基于该厂在用的2台（原始砌筑尺寸一致）固定式阳极炉的进行改造对比试验，利用1号炉大修期间实施改造，2号炉保持原样，主要用于能耗对比。试验以提升炉内热利用率、降低冶炼能耗为目标，从优化固定式阳极炉炉体结构（炉底砌筑材料、炉门/渣口高度、反射拱高度、燃烧器位置）和生产工艺控制（液位控制、投料方式及氧化方式）入手，搭建一个系统性设计优化与工艺控制方案。……