[科普中国]-过吹

简介

在转炉铜锍吹炼过程中, 当熔体中FeS氧化造渣被除去后, 炉内仅剩Cu2 S ( 即白冰铜) , Cu2 S 继续吹炼氧化生成Cu2O, Cu2O再与未被氧化的Cu2 S发生交互反应获得金属铜。造铜终点的判断非常关键, 一旦判断失误, 就会出现粗铜过吹事故, 它不仅造成铜金属的大量损失, 而且处理起来难度大, 风险高, 极易发生伤亡事故。另外, 它对炉体的损害也是致命的。因此, 探求安全合理的粗铜过吹处理方法尤为重要1。

铜的生成在造铜期吹炼时, 发生Cu2 S 与Cu2O 的反应, 即2Cu2O+ Cu2 S= 6Cu+ SO2, 该过程可以用Cu- Cu2 S- Cu2O 体系状态来说明,在造铜开始时, Cu2 S氧化生成的金属铜溶解在Cu2 S中。随着吹炼的进行, Cu2 S熔体中铜含量越来越高, 但此时熔体是均匀的1相( L2 ), 即溶解有铜的Cu2 S 相。此时熔体组成在A - B范围内变化。当达到B点时, 铜在Cu2 S 中的含量达到饱和。在1 200 e时, 铜在Cu2 S中的含量为10%。当铜含量超过此值后, 熔体组成进入B - C 段, 此时熔体分为2层( L1和L2 ) , 上层为溶解有少量铜的Cu2 S 相( L2 ), 下层为溶解有少量Cu2 S( 9% )的铜相( L1 )。在温度一定的情况下继续吹炼, 两相的组成不变, 但有两相的相对量发生了变化, L1越来越多, L2相越来越少。其变化规律服从杠杆定律。当熔体组成达到C点时, L2相消失, 体系内只有溶解有少量Cu2 S和L1相。铜液中的硫量, 取决于氧化程度和温度条件, C- E线即为铜中含硫量与温度关系。如果继续鼓风, 即发生过吹, 将使金属铜氧化, 进入E - D线区铜中含氧量增多, 至D点时, Cu2O 开始析出并分层, 使熔体成为Cu2O+ Cu。

粗铜过吹由于经验不足, 判断造铜终点失误, 或因设备故障无法及时转动炉体而使造铜期延长, 使少量或大量的金属铜继续氧化成为氧化铜, 并漂浮在熔体的表面上, 出现大量稀渣, 其流动性特别好, 压渣石英石无法挡住, 渣、铜混合无法分清,直观上, 我们称为粗铜过吹。

⑴熔体表面出现稀渣, 石英石压不住, 取样冷却后呈灰色, 有金属声响, 无泡铜样。

⑵炉口摇过来时, 只见满炉口, 满炉壁布满/ 此起彼伏0的肥皂泡状物。

⑶从炉口取样时, 只见许多泡沫状并迅速干掉, 无法倒出铜液。

⑷从炉口取样, 倒在铁板上, 会流成一条隆起的合金熔体, 发亮而脆, 无金属铜色泽和韧性。

⑸从炉后风眼钎样看, 金属铜色泽消失, 呈灰兰色, 结构疏松。

⑹烟道沉尘室和电收尘收集的烟尘不是白色, 而呈黑褐色。

⑺若进行试样化验分析, 含铜量在60% ~ 80%, 含氧量大于10%, Fe及其它杂质含量升高2。

粗铜过吹处理方法对粗铜而言, 其含氧大于6%, 含Cu就会降低到98. 5%以下, 以此为基础, 过吹时间愈长, 熔体中的金属铜就会愈少, 就会被逐渐增多的黑褐色氧化铜取代, 最严重的过吹可以把一炉铜全部吹干, 摇炉过来找不到一滴金属铜液。所以在处理过吹粗铜时, 无论采取哪种方法, 都必须先判断粗铜过吹的程度。目前, 处理粗铜过吹的方法有3种:

⑴向炉内加入熔融的热冰铜进行还原。将热冰铜加入到过吹的粗铜中, 使氧化铜里的氧转移到硫化亚铁和硫化亚铜中去, 直到获得合格的粗铜。

⑵向炉内加入固体的/ 白铍0或冰铜块进行还原。投入量视粗铜过吹程度的深浅来确定, 过吹5 ~ 10 m in, 可投入2~ 3 t冰铜块或/ 白铍0, 视炉膛熔体反应平缓, 稀渣逐渐消失, 接近干渣时取样, 见试样出现正常的金属铜样, 起中泡或大泡即可; 若仍是渣、铜不分, / 平板0呈朵状流股, 可再补加300~ 500 kg/ 白铍0或冰铜块继续还原, 取样出现中泡或大泡即可, 取样出现/ 嫩铜0 (小泡铜以下), 需要起吹几分钟,可获得合格粗铜。此时必须勤取样, 并观察烟气及喷溅的/ 火花0变化。

⑶加入精炼炉内。倒出过吹粗铜, 投入精炼炉中, 直接进行还原作业, 此时一定要注意精炼炉内是否已加入粗铜,防止喷炉3。

注意的问题粗铜过吹后, 用热冰铜还原最简单、最有效, 但这种方法也是难度最大、危险性最高的一种特殊操作, 需要严格执行特殊操作规程。此法在生产实践中应用比较少。采用高品位的固体冰铜或/ 白铍0来还原, 尽管此法还原缓慢, 还原程度不好掌握, 但它是最安全、最为常用的方法, 只需勤取样即可。而加入精炼炉内直接还原存在还原时间过长及安全问题。对比3种方法, 第二种方法应用的比较多, 能获得最佳还原效果, 但应注意几个问题:

⑴冰铜块或/ 白铍0块尺寸要小, 不能大于150 mm, 而且品位要高, 最为理想。

⑵固体/ 白铍0或冰铜要比热冰铜反应慢, 需两步进行:一是熔解氧化, 二是还原, 不能急于求成。

⑶投入固体料时, 要小批量投入, 要分3~ 4 批加入, 一批加入后, 要等反应完全、炉内熔体平静后再加第二批。依此类批, 防止出现喷炉或熔体上涌堵死风眼。

⑷要根据取样来判断粗铜过吹的大概时间, 然后估算应该加入的固铍量, 防止还原过头造成欠吹。

⑸用固铍还原时, 要勤取样1。