稀氧燃燒技術運用在銅冶煉中

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摘要：國家的可持續發展戰略要求有色冶金行業在利用回轉式精煉爐為主要冶煉銅的設備的同時堅持低碳的經濟原則，必須要滿足在低能耗、低污染以及低排放的基礎之下滿足節能減排的要求。本文就稀氧燃燒的技術進行闡述，以及解釋利用該技術在銅冶煉中的優勢、應用分析。

關鍵詞：稀氧燃燒技術；銅冶煉；應用

應用在各種熔煉以及精煉工藝的氧氣在有色金屬冶煉工藝中是不能缺少的工藝氣體，而稀氧燃燒技術的使用對于冶煉企業完成耗能以及節能減排的目標已經成為一種成熟的低碳冶金的手段。回轉式精煉爐是火法精煉廠中標準的精煉設備，各國的銅冶煉常已經成熟且廣泛應用了擁有降耗節能優點的稀氧燃燒技術。

1概述

稀氧燃燒技術現今，吹煉的工藝以及銅熔煉、有色金屬冶煉等都廣泛運用氧氣來控制煙塵排放以及對冶煉過程進行強化。被有色行業廣泛使用的利用富氧助燃的稀氧燃燒技術具備低排量的煙氣、高效的熱效率、控制容易的爐內氣氛以及更加快速的提問速度。

1.1稀氧燃燒技術原理分析以普通空氣為助燃劑的傳統燃燒技術應用于冶金行業的燃燒方法具備耗能高、煙氣大、熱效低的缺點，比如煙氣在溫度達到1400攝氏度左右的時候就可以將熱量帶走60%以上，這種方式是銅冶煉中不合理的方法。相對傳統燃燒技術，稀氧燃燒技術的使用能夠對熱量的利用提高了效率，其就是將傳統燃燒方式的空氣摒棄，取而代之的是富氧作為助燃劑；不同噴嘴將富氧和燃料高速地射近高溫的爐膛內，燃料與氧氣經歷了在爐膛內高速的攪動以及卷吸過程形成了一種穩定且均勻分布的火焰分布的加熱體系。

1.2稀氧燃燒的組成裝置控制系統、控制閥組、燃燒燒嘴組成了稀氧燃燒技術的裝置；第一，重油管路以及氧氣管路是在控制閥組管路上的；其中重油管路的入口出設計有過濾器，重油需要被過濾之后進入油槍，其中分別會經過過七動切斷法、流量計以及流量調節閥。第二，單通道霧化氧氣的氧槍、噴射重油的油槍以及壓縮空氣的燒嘴磚構成了稀氧燃燒燒嘴；和常規空氣火焰的燒嘴相比，傳熱的均勻性以及火焰峰值溫度的不高并且能夠具有均勻的燃燒火焰的特點是稀氧燃燒燒嘴的主要特點，主要的效果是能夠控制熱點的產生。第三，控制系統的作用就是對進入燃燒控制閥組的氧氣根據系統所需要來控制其進入氧槍以及中心油槍；自動控制的燃燒系統使得人機界面對所有的燃燒過程有關工藝的參數可以調節。銅冶煉過程中的氧流量會在銅精煉爐的不同工作階段能夠自動按比例來對重油的流量進行跟蹤。

2稀氧燃燒技術在銅冶煉中的應用

稀氧燃燒技術的時候以后，擁有了簡單的操作，以及能夠有效避免由于煤氣燃燒引起的安全隱患；同時也提高了單位時間內處理冷態粗銅錠的能力。具體表現在利用稀氧燃燒燒嘴來代替回轉式的精煉爐的傳統燒嘴，并且使用以柴油或者天然氣作為主燃料的雙燃料系統，這樣能夠提高燃燒的效率以及作業過程中的安全性。其中，萊克斯的稀氧燃燒技術被廣泛應用在金屬熔煉爐和金屬加熱的作業中，而重點的燒嘴具備幾個特點：一是能夠將燃料的消耗降低將近50%；二是熱效率在作業的過程達到70%左右，并且強化了傳熱和傳熱的控制。而相對空氣的燃燒只是在20%到30%之間而已；三是提升加熱的效率以及使物料熔化的比率，并且能夠有效加快物料熔化和加熱的速度[1]。

2.1提高銅的回收率傳統燃燒方式是利用空氣來助燃的，由于大量不是助燃的氣體進入燃燒的爐膛的煙氣廢棄內，對煙氣的濃度進行稀釋，必須經過脫硫塔的洗滌之后的煙氣才能夠達標進行排放。以富氧為助燃劑的稀氧技術應用之后，明顯減少了煙氣量，而高速的運轉燃燒中會挺高單位時間內煙塵濃度。應用稀氧燃燒技術的布袋收塵系統擁有不少優點：第一，不僅能夠緩解洗滌塔面對煙氣含塵量脫硫時候的壓力、確保環保標準排放的達標，而且能夠對煙塵內的銅進行回收效率的提高，從而對于精煉系統內銅的總回收率也進行的提升。第二，相對傳統燃燒模式在被洗滌后剩余的含有1%-2%銅的石膏渣只能作為棄渣而難以回收，但是在稀氧燃燒技術的基礎上，經過布袋收塵系統的石膏渣內只含有0.1%-0.4%的銅，使得回收銅的效率得到很大的提高[2]。

2.2解決燃燒過程中的安全隱患銅冶煉的生產過程中對于傳統燒嘴在利用煤氣燃燒的時候，還會利用柴油進行輔助燃燒；這種方式在整個生產過程，就會因為操作不慎的原因導致管道內，特別是彎管的地方有煤焦油記憶大量的冷凝水的存在。所以，必須要對暫停精煉爐的作業來進行疏通的工作；然而對于堵塞的疏通工作，耗費時間且程度上的繁瑣姑且不說，如果管道里煤氣的置換沒有徹底，會存在不可挽回的安全隱患；管道內的少量煤氣因為沒有置換干凈，會外泄出來令工作人員中毒甚至在接觸明火導致爆炸事件的發生。稀氧燃燒技術應用在銅冶煉的優勢這時候就能夠看到了，主要以天然氣或者柴油的主要燃料在稀氧燒嘴的應用，而較小孔徑的燃料以及較大燃料供給的壓力是其技術使用的特點。只要工作人員需要精心的維護燃料、設備以及使用過程，就避免對燒嘴孔的清理堵塞的工作，就更不用擔心會發生類似傳統燃燒系統中在堵塞情況下發生的禍事；所以，利用稀氧燃燒技術之后，對于有效作業的時間得到了提高以及更加連續化的生產過程降低了操作工的勞動強度。

2.3提高處理物料的能力銅冶煉的過程中，在傳統的燃燒方式過程中，熔化冷態粗銅錠的速度是每小時3.75噸；對比在稀氧燃燒技術運用的生產過程中，該速度能夠提高到每小時熔化7.5噸的冷態粗銅錠，而單爐期的作業速度也能夠從原先的一天提高到16小時的程度，如此整個作業的成本得到了降低以及提高了有效的生產率。有關數據部門統計，與傳統煤氣的燃燒模式相比，使用稀氧燃燒技術每年能夠為銅冶煉廠節約將近一半的能耗，節約的能耗價值將近750萬元。

2.4保證能源供給的穩定性稀氧燃燒技術的使用過程中，既能夠使用天然氣燃燒又可以燃燒柴油的雙燃料燃燒系統是銅冶煉中能源穩定供給的保證，這種使用模式是我國獨特擁有的模式，是根據安全性、地理性的基礎上進行考慮的。我國幅員遼闊且地理位置各異，如果在天然氣的使用受限的一些地區，就能夠在銅冶煉作業過程中利用雙燃料燃燒系統進行柴油燃燒模式的切換。

3結語

可持續發展一直是我國經濟建設中堅持的偉大戰略，是確保國家長久發展的保證。在有色冶金的過程中氧氣擁有不可代替的重要角色，環保意識在大眾內心逐漸受到重視以及不斷發展的有色冶金技術促使了稀氧燃燒技術在各種冶金過程得到了成功運用。所以，稀氧燃燒技術是目前在銅冶煉中的一種節能、減排、環保的有效方法。

參考文獻：

[1]任曉雪.稀氧燃燒技術在銅冶煉中的應用[A].中國有色金屬學會冶金設備學術委員會、中國有色金屬學會重有色金屬冶金學術委員會.第九屆全國有色金屬工業冶煉煙氣治理專利技術推廣及三廢無害化處置研發技術研討會論文集[C].中國有色金屬學會冶金設備學術委員會、中國有色金屬學會重有色金屬冶金學術委員會,2012:5.

[2]唐都作,顧鶴林,袁海濱.稀氧燃燒節能技術在銅冶煉生產中的應用[J].有色冶金設計與研究,2015,1(9):21-22.

作者：張東陽 單位：青海西豫有色金屬有限公司