通过建立数值模型强化白银铜熔池熔炼炉自热效率的方法

摘要

本发明公开了一种强化白银熔池炼铜法自热效率的方法，属于冶金技术领域。该方法利用双室型白银富氧熔池炼铜炉自热效率好、处理矿物弹性宽等优势，建立原料含量、熔炼渣成分、转炉渣含量、铜硫温度、炉气出口温度、粉煤成分和空气过剩系数之间的数值关系，通过动态调整各参数来实现熔池熔炼过程中的热量平衡，以强化白银熔池炼铜法的自热过程，从而提高熔池炼铜法的自热效率。本发明与传统白银熔炼技术相对比，可以有效降低粉煤用量30％以上。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种强化白银熔池炼铜法自热效率的方法，尤其涉及一种通过建立熔池熔炼过程中各参数原之间的数值模型，以动态调整各参数来实现熔池熔炼过程中的热量平衡，从而提高熔池炼铜法的自热效率的方法。

背景技术

白银炼铜法，是经侧置风眼向铜锍层鼓入高压空气或富氧空气，将加到熔池表面的含铜炉料炼成铜锍的铜熔炼方法，属于熔池熔炼。它具有加速气、液、固三相间传质和传热过程的特点，也是一种强化生产、降低能耗和消除污染的炼铜方法。炉料加到熔区熔池表面后便立即被剧烈翻动着的熔体所分散冲入熔体中，比较充分地利用了铜精矿的反应表面，加速精矿颗粒的升温、各组分的分解、氧化以及造锍与造渣等过程。由于所有放热反应都在熔池内发生，所产生的热量直接、有效地用于熔炼过程，所以热的利用率高，燃料消耗少。

白银炼铜法所需热量由内供热和外供热两种方式提供。内供热的热源是指炉料中硫化物组分在熔池中氧化与造渣所放出的热量，外供热的热源是粉煤在炉膛内的燃烧热。内供热以对流方式传给受热体，而外供热则以辐射传热占主导，其效率不及前者。双室型白银富氧熔池炼铜炉采用富氧空气鼓风熔炼技术能增大炉内供热的比例，实现了熔池的自热熔炼。但是，在实际操作中很少针对原料含量、熔炼渣成分、转炉渣含量、铜硫温度、炉气出口温度、粉煤成分和空气过剩系数等关键参数进行动态调整，而仅仅是调整粉煤成分来适应原料变化所引起的热量平衡问题，从而导致自热熔炼效率不高，难以实现完全的自热熔炼。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的问题，提供一种通过建立数值模型强化白银熔池炼铜法自热效率的方法。

本发明强化白银熔池炼铜法自热效率的方法，是利用双室型白银富氧熔池炼铜炉自热效率好、处理矿物弹性宽等优势，建立原料含量、熔炼渣成分、转炉渣含量、铜硫温度、炉气出口温度、粉煤成分和空气过剩系数之间的数值关系，通过动态调整各参数来实现熔池熔炼过程中的热量平衡，以强化白银熔池炼铜法的自热过程，从而实现自热效率最大化的同时，使煤粉的用量达到最小化。

本发明建立的数值模型如下：

 

上式中， P——粉煤用量（t/tCu）;

[Cu]_mt——冰铜中铜含量（%），一般在30-60%；

(O₂)_a——空气过剩系数；应控制在1-2的范围内；

b——系统修正参数，在1-2之间取值；

5.289——原料含量折算系数；

82.152——铜硫温度折算系数

1642.028——炉气出口温度折算系数；

-89.006——熔炼渣成分折算系数；

1.133——转炉渣含量折算系数；

20.523——冰铜中铜含量折算系数

1.034——粉煤成分折算系数。

其中，原料含量折算系数、铜硫温度折算系数、炉气出口温度折算系数、熔炼渣成分折算系数、转炉渣含量折算系数、冰铜中铜含量折算系数，是根据白银富氧熔炼法中对自热熔炼条件约束、氧量和热量对加料量的约束、转炉吹炼能力的约束、产量增加和铜硫品位的约束、鼓风中氧含量的约束、鼓风量的约束、制酸系统对烟气流量的约束等具体要求，并采用传统的空气氧化条件下的白银熔炼法参数为基本条件，在三场模型(流场、热场、动量场)的基础下，转化成的具体数值。

实际应用中，在铜硫矿原料品位确定的情况下，利用上述数值模型关系，通过调整风量比及鼓风中氧含量来调整空气过剩系数，使白银炉熔池炼铜法的自热过程得到有效强化，自热效率有效提高，从而降低了粉煤的用量：与传统白银熔炼技术相对比，可以有效降低粉煤用量30％以上。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明上述数值关系模型强化白银熔池炼铜法自热效率的方法的应用作进一步说明。

实施例1

采用双室型白银富氧熔池炼铜法，床面积100m²，铜硫矿的铜品位为39.08％；风量比为1.9956m³/t，鼓风中氧含量应为27.07%，使空气过剩系数为1.15，通过上述数据模型计算，用煤量应是多少220kg/t Cu。

实施例2

采用双室型白银富氧熔池炼铜法，床面积100m²，铜硫品位为43.88％，最优风量比应为2.0377，鼓风中氧含量应为32.55%，空气过剩系数为1.2，通过上述数据模型计算，用煤量应是多少190kg/t Cu。

实施例3

采用双室型白银富氧熔池炼铜法，床面积100m²，采用铜硫品位为45.99％，最优风量比应为2.1243，鼓风中氧含量应为36.78%，空气过剩系数为1.29，通过上述数据模型计算，用煤量是多少165kg/t Cu。