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铁硅比
冰铜品位
操作参数
氧浓度,烟灰,天然气
石英砂量
氧系数
三大目标参数,均应平稳小幅波动,而该三大目标参数相互联系,互相影响制约。
1)温度修正:
修正温度很容易实现,也是我们控制时最频繁进行的,这里不再重述。
2)铁硅比修正:
修正较简单,但因修正反应时间长,需要根据实际及时修正。
如因铁硅比高渣发粘时,若修正不及时,渣层上涨迅速,渣面高再进行修正,需要很长时间再能反应过来,很可能造成降料等情况。
因从配料到炉内产出渣,再炉子里的渣中铁硅比降下来,反应时间长。
3)冰铜品位:
特别强调下,升降料操作时必须修正氧效,尤其是降料时间较长(两小时以上)的情况,必须对氧效和温度进行修正,一般10吨料一个氧效。
如从135吨降至80吨,原来氧效由0—>
5,温度修正项40不需修正,或从40—>
20。
以前在从135吨降料至80吨,修正5个氧效同时降30度(当时温度偏高),温度和品位几乎无波动。
以上三大目标参数,在调整其中一个参数时,或多或少会引起其它两个量的变化。
比如修品位,要修正温度等,在实际操作中大家注意总结。
2、前馈控制和反馈修正
常见的控制系统都有前馈控制和反馈控制两部分构成。
就炉况控制,简单地说就是,前馈控制就是按数模计算结果控制投料参数;
反馈控制也就是反馈修正,根据实际产出的渣温、品位、铁硅比来进行的修正参数操作。
首先我们要做好前馈控制,就是我们怎么用数模更准确地计算我们配料后要得到目标品位和目标温度、目标铁硅比,我们投料时要加入反应的氧气、空气;
要加入调节热量的烟灰和烧的天然气,要配入的石英砂。
在配料中已经详细说明了。
接着就是进行反馈修正,做好反馈修正炉况控制的重要性不用多说也明白。
因为我们很多的调整就是反馈修正,比如根据上一个铜样来修正品位。
要做到准确的反馈修正,需要很长时间的积累,通常我们要考虑延时性及前一段时间的炉况变化,其中有不少特定的规律,和大家一块交流分享。
三、炉况控制技巧
1、如何从延时性角度对炉况准确判断?
从配料到干燥、到炉顶再进入炉内反应,反应后从反应塔进入沉淀池再流到渣口或各个铜口,中间都需要很长的时间,炉况(温度、品位、铁硅比)变化需要一定时间才能反映出来。
往往我们取样化验的结果和炉内反应阐述实际不一致,或者说偏差较大。
比如冰铜品位从上一次的64%到下一个样70%。
我们不能说品位突变,因为反应是连续的,变化也是连续发生的。
我们如何从延时性及其他方面判断对我们控制有很大帮助。
比如一段时间品位稳定在68%左右,氧效为6,变更配料后,第一次放铜第一个样品位为66%,那么炉内反应实际产出的冰铜品位不应为66%,而是这样考虑:
上次放铜结束后的液面、此次放铜开始的液面,推算出产出的品位,这样计算出实际产出的可能为64%左右,那么你需要修正5个左右氧效。
修正时,你可以第一次先修正3个氧效,等第二个铜样出来再判断,如果第二个铜样为65%那么你可以再修正2个氧效,如果产出的品位为67%,那么你可以再前次基础上返修1个。
而如果你等到两个样都出来后你再进行修正,可能炉况已经有较大的波动了,短时间小幅度的修正可能达不到预期效果,所以又再修正……造成炉况品位大幅波动。
正常投料时,炉况波动可以认为始终存在这样的延时情况:
投入物料变化—>
温度变化—>
产出物变化(化学分析结果)—>
部分从分析结果反应—>
完全从分析结果上反应。
修正参数时一定要早,越早修正影响越小,当然前提是判断准确。
提料至130吨,提前修正或推后修正两个小时,炉况变化很大。
很多次提料后渣不好放、液面很快上去,至1100mm左右,被迫降料。
原因大多因未提前提温,或前期品位高,渣粘未修正好,结果投料量一提上去,温度下降,渣难放,液面迅速上涨所致。
列举各种对品位变化的修正情况及对比:
配料变化后,提前修正;
品位没有出来前,提前修正;
品位出来后,判断提前修正;
第二个品位出来后,再修正;
第二次放铜后铜样出来再修正。
显然,第一、二种最好,但比较难做到,需要积累经验判断,中间两种修正是我们常用的,最后一种太迟了。
我这里写了配料和控制技巧就是为了和大家一起交流,给大家一些启发,争取在有一定经验积累的基础上做好前面三种修正。
如果我们能从配料执行配料参数,从投料后波动的一段时间判断反应情况温度变化、品位变化并及时修正,那么我们炉况的波动会很小。
2、如何判断炉内反应情况(品位、温度情况)
从热平衡和物料平衡两个角度来判断炉内情况、品位变化、温度及其他变化趋势。
1)物料平衡:
投入等于产出;
投入物料反和氧气一定,产出品位一定
投入物料里的Cu、S、Fe等和产出的平衡。
比如,调整参数后,铁硅比急剧下降,温度也降低了,那么可以推断品位下降了。
配料一定,投料参数一定情况下,如果铁硅比下降,那么可以判断品位下降了;
如果铁硅比上升,那么品位上升了。
另外,从炉前的铜面和渣面涨的速度和温度变化趋势判读,如果铜面涨的快,温度下降多,品位应是明显降低。
氧势(氧平衡)
如果渣含铜高了,铁硅比也高了,品位涨了。
铜以氧化物形式存在,渣含铜高,过氧化的铜多,冰铜品位也高。
2)热平衡:
投入一定量物料和一定量氧气产生的热量一定;
如果温度变化极可能品位变化,温度高了,反应的热量多了(本应进入冰铜中的硫铁反应掉了),冰铜品位涨了。
在加入烟灰量一定,反应塔天然气一定,入炉物料成分波动不大前提下:
如果炉温波动大,品位变化也大,如温度急剧下降,多次修正温度仍低,应为品位下降,应大幅修正氧效(但应排除炉况异常;
上勤大幅调整;
投料量大幅变化等情况)。
炉温从三方面判断:
锅炉温度(锅炉的辐射部出口温度)、沉浸渣温、反应塔壁温度
理解物料平衡和热平衡后,从多个角度判断炉况变化,制定炉况修正办法,有保守的,有积极的。
能准确把握的话,一般炉况控制的控制都会得心应手。
从两个平衡角度考虑炉况的变化,不管调整了多少氧气,多少天然气,多少烟灰一定会对炉况产生相应的影响,除非炉况异常。
综合考虑以上几方面,实际操作中接班后炉况控制应了解的几方面内容:
一方面,配料变更情况:
混合矿成分(铜硫铁高低)、筛上物比率、清仓矿比率、水淬渣比率、渣精矿比率变化;
投料的氧系数。
第二方面,上勤产出铜、渣、温度及修正情况,炉前放渣放铜情况,液面情况等以及炉况等。
第三方面,冰铜仓内品位情况,FCF入炉品位情况,如仓内冰铜品位均高,本勤因适当控制低些或为配料人为控制低些。
根据自己了解的,确定本勤各目标参数控制范围和如何修正,是否该大幅修正品位、温度、铁硅比等。
总之,我们的目的是通过学习交流把炉况控制更稳定。
如果每班都能把炉况控制好,遇到炉况变化能及时调整好,这样炉前放铜放渣等工作也顺畅;
炉温波动小,也保障了炉体安全;
品位波动小,冰铜干燥输送系统也都好操控,FCF炉况也波动小。
还是开篇说的,大家有好的控制思路和方法及问题等一块交流。
为了方便大家一块学习交流,熔炼车间内部准备将一些论文等编成书或刊物,大家有些合理或成熟的想法、工作中的一些建议或操作窍门等可以写出来,欢迎各位员工踊跃投稿至我这。
铜冶炼——闪速吹炼技术(2009-04-2621:
51:
10)
标签:
闪速吹炼
工艺控制
闪速吹炼炉
冰铜磨
杂谈
FCF炉体相关知识介绍:
反应塔尺寸:
直径4.3米,高6米;
沉淀池长宽高分别为19米、5.5米、1.9米,上升烟道直径2.9米,高7米,上升烟道与锅炉连接部出口大小为2.3米方形。
冰铜喷嘴为CJD型(奥拓昆普生产),能力为25~50t/h。
反应塔设有三个能力为200Nm3/h的天然气烧嘴(燃烧风氧浓度控制在35%以上)。
沉淀池设有9个保温天然气烧嘴,两个渣口,六个铜口。
渣溜槽采用铜冷水套,渣排放进入水淬系统,粒化后的渣返回闪速熔炼炉配料。
铜直接经天然气保温溜槽直接流入1#和2#阳极炉。
二、闪速吹炼炉入炉物料及反应原理
1.入炉物料
1)冰铜粉:
熔炼炉水淬冰铜,经冰铜磨研磨干燥后得到。
粒度设计要求:
粒度小于325目占70%以上;
实际粒度:
100目以下占0~5%,100~200目占30~45%,200~325目及以上占50~65%。
入炉冰铜品位:
设计68~72%,实际入炉品位:
66~75%。
2)生石灰:
委托加工,氧化钙含量90%左右,粒度要求<
2mm,直接气流输送至生石灰中间仓。
3)石英砂:
委托加工,SiO2含量达99%,石英石破碎得到。
4)烟灰:
来自FCF锅炉对流部和电收尘及沉尘室烟灰。
烟灰主要成分为硫酸盐。
5)投料时配料比以入炉冰铜品位70%举例:
(这里投料量指冰铜装入量)
投料量
生石灰装入量
二氧化硅装入量
烟灰装入量
35t/h
1.2t/h
0.12t/h
1.5t/h
41t/h
1.45t/h
0.16t/h
2.5t/h
2.炉内反应
1)反应塔内反应
氧化反应:
2FeS+3O2=2FeO+2SO2
3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2
Cu2S+O2=2Cu+SO2
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
2MeS+3O2=MeO+2SO2
分解反应:
2CuSO4=Cu2O+2SO2+O2(烟灰的分解反应)
2)沉淀池内反应
造铜反应
反应塔内过氧化的铜和没来得氧化的铜继续反应:
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2
造渣
铁和钙造渣:
Fe3O4+O2+CaO=3CaFe2O4
二氧化硅和氧化钙造渣:
SiO2+2CaO=Ca2SiO4
过氧化的铜溶解到渣中:
Cu2O+CaFe2O4=(Cu2O,Cu2Fe2O4)·
CaFe2O4
三、目标参数控制
1.控制参数
FCF控制的主要目标参数是粗铜含硫量及含氧量,粗铜中含硫量和含氧量存在很强的反相关性。
另外粗铜中含硫量可以通过控制渣含铜来控制,渣含铜与粗铜含硫存在很强的相关性。
粗铜中硫与氧,粗铜中硫与渣含铜对应关系见图2和图3:
由此可以得出,FCF控制粗铜是通过控制渣含铜来实现的,因为渣易取样和渣含铜容易分析。
FCF实际控制参数如下:
1)渣成分控制:
渣含铜量,Cao/Fe,Fe3O4含量
Cao/Fe控制类似熔炼炉中Fe/SiO2,该项主要控制渣的粘度,另外对Fe3O4含量影响较大。
Fe3O4含量控制目的是保护炉体,保证侧墙挂渣厚度。
2)温度控制:
渣的温度,粗铜温度
控制参数
渣中含Cu量
Cao/Fe
Fe3O4含量
目标渣温
目标铜温
20%
0.36
30%
1270
1250
正常范围
18~24%
0.31~0.40
22~34%
1250~1280
1240~1270
2.操作参数:
氧系数,生石灰装入量,石英砂装入量,天然气量,氧浓度
操作变量和控制变量对应关系如下表:
渣含铜
Fe3O4
渣温、铜温
石英砂装入量
烟灰装入量、天然气量、氧浓度
说明
与入炉品位有关
与Cao/Fe有关
与氧系数也有关
四、FCF工艺控制的实现
1.控制软件——FCF数学模型,计算模型由祥光自主开发。
输入各目标控制参数,入炉冰铜成分,以及反应塔烧的天然气量,即可计算出各投料参数。
其前馈控制和反馈修正生产中这样来实现:
1)前馈控制:
每两小时从炉顶集合刮板取一次入炉物料,分析物料中Cu、Fe、S、SiO2、Pb、Zn、As、水分以及粒度;
化验分析出来结果直接传送到仪表室,仪表室根据物料的变化来提前修正,保证炉内温度及渣含铜等各项参数稳定。
2)反馈分析:
由于吹炼炉渣、铜排放周期时间较长,炉内反应情况,只能从沉淀池顶检测孔获取。
为了便于了解炉内状况,每小时从沉淀池顶取检尺上的渣样进行分析,并从沉淀池顶测沉浸渣温;
排放时的渣样、渣温、铜温也是反馈控制依据。
沉淀池顶温度偏差比较大,从长期对比可以看出沉淀池顶取样测温与排放口取样测温有较好的一致性。
2.FCF分析数据
这里提供了由三个表构成的一组数据,三天内入炉冰铜、FCF渣、FCF粗铜的成分分析数据,以供参考。
入炉冰铜样成分及粒度表
单位:
%
取样时间
Cu
S
Fe
Pb
Zn
As
100~200目
200~325目
6.610:
25
69.04
20.02
6.78
0.14
0.43
0.098
34.5
56.9
6.802:
45
71.46
20.42
5.03
0.12
0.24
0.084
36.2
54.8
6.810:
35
70.98
20.19
5.38
0.11
0.22
0.082
38.5
51.9
6.902:
30
71.76
20.54
5.17
0.20
0.081
38.6
54.2
FCF渣成分分析表
单位:
SiO2
CaO
00
23.68
0.23
38.95
3.2
13.84
1.57
0.7
24.95
6.617:
19.49
0.26
38.58
2.76
14.95
1.56
0.61
34.53
6.803:
40
20.27
38.51
3.14
14.63
1.51
0.67
28.12
24.71
38.01
3.01
13.99
1.39
0.63
0.10
28.31
6.821:
16.88
0.34
40.04
3.06
15.25
1.27
0.53
0.083
31.69
6.904:
16.59
0.49
39.43
2.86
15.21
1.23
0.089
32.17
粗铜成分分析
O`
6.6
8:
12
98.94
0.32
0.01
12:
99.20
0.085
14:
99.12
0.29
0.1
6.8
11:
99.17
23:
99.00
0.41
6.98:
98.89
0.47
0.021
五、熔池管理
1.液面控制及排放制度
FCF设有6个铜排放口,1~3#铜口共用一条溜槽排放至1#阳极炉,4~6#铜口共用一条溜槽排放至2#阳极炉,其中4#为排干口。
渣口两个,高度相差50mm。
铜口、渣口高度见下表(中心线到沉淀池弧底的距离):
排放口
1#渣口
2#渣口
1#铜口
2#铜口
3#铜口
4#铜口
5#铜口
6#铜口
高度(mm)
670
620
260
220
210
1)液面控制
总液面不允许超过870mm(沉淀池竖直水套高度),实际控制在800mm以内。
铜面不允许超过650mm(沉淀池竖直水套嵌钢部分高度),实际控制在580mm以内。
放渣时,铜液面高度与渣口距离应保持在80mm以上。
距离用2#口放渣时,铜面应控制在540mm以内。
2)排放制度
正常排放制度:
渣层厚度控制在250mm内(最新要求控制在220mm内),每班放一次渣。
放铜原则上每班排放一次,FCF两次排放需将阳极炉放满。
特殊排放制度:
这主要指停炉前的排放。
FCF炉在铜面达到530mm左右时停料,将渣层放到最薄(一般100~130mm)后,再放铜,铜面尽量放低到快带渣或略带渣时堵口。
3#口排放时,停炉后总液面一般在400~450mm;
4#排放时,一般总液面在360~410mm。
2.沉淀池保温及烧嘴维护
沉淀池设有9个天然气烧嘴(见图1),侧墙5个,沉淀池顶4个,每个烧嘴的最大能力350Nm3/h。
沉淀池侧墙与沉淀顶烧嘴结构略有不同。
正常保温时,沉淀池天然气燃烧量在1200~1600Nm3/h,反应塔450Nm3/h;
升温时应在1600~2300Nm3/h,反应塔600Nm3/h。
FCF沉淀池烧嘴较FSF更易粘结,每班均需对侧墙各烧嘴进行清理,由炉前人员负责烧嘴维护工作。
烧嘴出口粘结严重时,天然气在烧嘴周围炉体侧墙燃烧,燃烧产生水易导致侧墙耐火砖受损。
3.炉内点检
FCF炉内点检为两天一次,主要检查内容有:
反应塔壁及与沉淀池连接部、沉淀池顶及侧墙耐火砖损耗情况,上升烟道粘结情况,锅炉辐射部灰斗大块及粘结情况,对流部灰斗及对流管束粘结情况。
从检查的情况来看,沉淀池耐火材料损耗已相当严重,另外就是上升烟道粘结生长很快。
通过炉内点检,判断上升烟道出口处粘结情况,决定停炉爆破的时间。
运行半年多,反应塔下方沉淀池侧墙渣线附近的耐火砖已侵蚀殆尽,渣面以上部分也侵蚀严重。
这由吹炼渣渣型及成分决定,所以在FCF工艺控制上,强调对渣中Fe3O4含量的控制,控制目标值为30%,该值控制过低将威胁到炉体的安全。
6.生产实践中主要问题及探讨
闪速吹炼炉(FCF)入炉冰铜品位波动大,工艺控制难度较大。
FCF经过近一年的操作实践,投料达到设计要求,炉况控制日趋稳定。
但目前主要存在上升烟道粘结严重、烟尘发生率高等问题。
这里将一些主要问题列出,进行初步的探讨。
6.1.入炉冰铜品位波动较大,炉况波动,这个问题现已基本得到解决。
入炉冰铜品位波动大主要有两方面原因:
一方面,FCF生产产能大于FSF,经常配料仓水淬冰铜粉储备很少,造成配料后冰铜品位波动大;
另一方面,FSF装入的烟灰成分波动很大,导致冰铜品位波动大。
这两个主要原因相叠加造成FCF入炉冰铜品位波动大,从而导致吹炼炉炉况波动大,渣成分及炉温波动异常。
虽然入炉冰铜品位波动大,但经长时间生产经验积累和控制能力的加强,该问题现已基本解决。
根据入炉冰铜每两个小时分析一次,中控室根据入炉冰铜品位变化及时修正投料参数,另外通过每小时一次的沉浸渣样分析及沉浸温度来反馈控制炉况。
实践证明吹炼炉对冰铜品位变化适应性较强,可以吹炼铜品位66~75%的冰铜。
从经验看,入炉冰铜品位波动在3%以内(八小时内),经及时调整参数,改变烟灰装入量,炉况不会有太大波动。
6.2.FCF炉况控制及常见炉况问题。
6.2.1.FCF炉况波动主要与入炉冰铜品位有关
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