全热态连续炼铜工艺下提高铜金属回收率的探论文

 

　　关键词：金属平衡,金属回收率,全热态,渣型转换

 

　　金属平衡管理是有色企业一项综合性技术管理工作，是衡量企业工艺技术和管理水平的重要标志。做好金属平衡工作对加强企业管理、提高经济效益有着十分重要的意义。金属回收率是反映冶炼企业生产技术管理水平的重要指标，回收率的高低可以直接反映其管理水平。金属平衡管理对指导冶炼企业追踪生产工艺中金属流向，查找金属流失的原因，堵塞工艺和管理上的漏洞，起到了非常重要的作用。其中铜冶炼企业具有工艺流程长、物料消耗量大、中间金属物料周转关系较为复杂等特点。本文通过对黑龙江某铜冶炼企业生产系统内部流通金属量的追踪，提出金属损失关注点并探讨相关改进措施，从而最大限度减少金属损失，增加企业社会效益与经济效益。

 

 

　　金属回收率是指在有色金属冶炼过程中，产出的合格产品（成品或半成品）所含金属量占实际消耗的物料中所含金属量的百分比。在某铜冶炼企业所采用的“侧吹熔炼—底吹吹炼—阳极精炼”生产工艺条件下，各工序的金属物料为铜精矿、外购粗铜；返回品为冶炼重尘、熔炼渣、吹炼渣、精炼渣、降温冷料；成品为阳极板。具体流程为，原材料铜精矿进入侧吹熔炼炉进行造锍熔炼，外购粗铜在底吹吹炼炉温度较高时进行处理，可以有效降低炉体温度，补充金属量。返回品冶炼重尘（金属含量达到限定值）通过制粒机等设备处理返回原料库，熔炼渣、吹炼渣、精炼渣采用渣包运输的方式，冷却结束经破碎后返回原料库，降温冷料多为生产流程中的中间物料，供底吹吹炼炉生产使用。黑龙江某冶炼企业熔炼厂的最终成品为阳极板。

 

　　通过描述该企业物料走向，发现在实际生产过程中消耗的金属物料种类多，从精细化管理角度出发对物料利用情况进行全过程跟踪、全方位把控，能够明确生产过程中金属流向趋势和工艺薄弱环节，进而为稳定生产奠定坚实基础。处理流程方面，某公司通过计量皮带或者盘存仪等设备得到铜精矿的具体数量，使用叉车称对外购粗铜等需要频繁称重且不易移动的物料进行称重，使用地磅对炉渣、包底铜等返回品进行称重，称重或计量后的数据上传至MES系统中完成金属平衡相关计算。技术人员可以通过系统计算的最终回收率寻找生产中存在金属损失的薄弱环节，从而进行改善。

 

 

　　金属平衡管理最主要的影响因素，在于计量、取制样管理、有名损失和无名损失等，部分核心指标的准确性和代表性对金属平衡管理也存在影响因素。结合现场生产实际，对部分损失点进行阐述如下。

 

 

　　原料、侧吹工序上料及运输系统粉尘量较大，粉尘散落在地面以及设备表面，现场收集十分困难，主要有四种情况：①皮带运输物料过程中如遇卡料及异物卡停等情况会造成皮带运行突然中断，皮带“跑冒滴漏”现象加剧；②侧吹工序下料过程中如遇卡料现象或现场人员正在清理下料斗时，入炉物料量突然增大，会破坏炉内压强平衡状态，导致下料口外溢烟尘；③侧吹工序产生的高温烟气经余热锅炉对流收集，含铜烟尘在圆盘制粒机掺入水分制成粒状物回炉，若掺入水分不足，会导致含铜烟尘散落；④阳极板堆场一般设置在室外，大风天气时阳极板表面的氧化铜粉散落造成损失。散落在地面的粉尘不仅污染环境、还会增加成本损失。另外，环境中飘散的粉尘也降低了设备的使用寿命，对设备的维护保养造成了极大阻力，更是现场6S管理工作当中的整治难点。

 

 

　　为了实时监测生产状况以及各工序产出品的元素含量，在日常生产中会安排员工在各个阶段进行取样化验工作，根据化验数据分析炉内反应程度及是否有异常情况从而加强预判性操作，以确保生产组织平稳顺行。在全热态连续炼铜工艺下侧吹工序渣口采取溢流的方式进行排渣，每次取渣样间隔一小时左右；冰铜口在开堵口时进行冰铜样的取样工作，中间过程取样一般间隔两个小时左右。

 

　　底吹工序分为造渣期和造铜期，造渣期排渣时进行渣样取样工作，造铜期放铜时进行粗铜样取样工作，中间生产过程一般通过检尺杆进行炉内液面监测后取检尺样化验。阳极工序炉内氧化还原过程结束后浇铸时取浇铸样进行化验。由于日常取样频次较高且样品中金属含量较高，各阶段样品的管理显得尤为重要。

 

　　某冶炼企业熔炼厂一天内所送样品为（单个样品约250g）：侧吹冰铜（铜品位74.79%）14个，金属量2617.65g；侧吹炉渣（渣含铜2.15%）14个，金属量75.25g；底吹炉渣（渣含铜9.31%）1个，金属量23.27g；粗铜（铜品位98.90%）2个，金属量494.50g；阳极铜（铜品位99.51%）2个，金属量497.55g。经计算，全厂每天送检样品中铜金属含量合计为3.70kg，一个月合计约110kg。样品送至化验室后，一般每月返回样品一次，样品在返回途中存在损失风险。

 

 

　　现有底吹吹炼工艺采用铁硅渣型较多，渣含铜一般在15%左右，普遍存在渣含铜偏高、包底铜量大的情况，其主要成分是FeO和SiO2，其次是Fe3O4，其中FeO及SiO2约占渣总量的70%以上。理想中的渣型应具备如下特点，炉渣应有适当低的熔点、炉渣黏度要尽可能小、炉渣的比重不应太大、炉渣对炉衬的侵蚀要尽可能小、造渣所配入的熔剂量要少。其中，炉渣黏度对放渣时渣含铜的影响是至关重要的。炉渣黏度大，放渣时携带裹夹的铜越多，金属损失越大，同时还会造成渣溜槽粘结严重，清理时间较长等现象，如若用打渣机辅助进行清理，还存在损伤渣溜槽的可能性。因此降低炉渣黏度，减少渣含铜以降低包底铜发生量对提高金属回收率及现场作业效率作用显著。

 

 

　　阳极板物理规格损失主要是指由于浇铸时浇铸方法或者阳极炉精炼时精炼不完全导致浇铸出的阳极板产生荡边、毛刺、鼓包、夹渣等现象，进行阳极板修理时存在铜屑、铜粒子等损失现象。根据实际生产进行估算，每炉次修理完毕后预计可产生铜屑、铜粒子等大约2.5kg，按照每月浇铸65炉次进行计算，每月可产生铜屑、铜粒子等约162.5kg。

 

 

　　盘点损失主要是指在盘点的过程中由于计量仪器的误差或者人为影响的误差导致盘存结果和实际存量相比存在较大误差的损失。原料的库存管理是资源型企业组织均衡生产的重要环节，作为生产和经营链中的产品实物存量，其盘存数量的准确与否直接关系到企业的生产组织和经营决策的制定，是现代企业规范化管理的重要标志之一。在实际生产过程中，由于盘点方法各异，加之盘点方法的不科学、计量检测手段的配置不到位等因素，可能会导致盘点数据不准确，造成金属失衡、资源浪费。因此，科学的盘点方法显得尤为重要。

 

 

　　通过对金属平衡管理中的薄弱环节采取相对应的措施，以减少金属平衡的波动，最大限度地回收利用有价金属，以提高各金属的回收率，降低企业生产成本。针对上述金属损失情况，黑龙江某铜冶炼企业通过加强技术管理、持续推进现场精细化管理等手段，提出了相对应的解决措施，希望可以为相关工作提供借鉴和参考。

 

 

　　铜精矿等金属原料占整个冶炼生产成本的比重较大，金属物料的损失与企业盈亏利益有关。为达到解决原料、侧吹工序的粉尘收集问题，在原料、侧吹工序安装了真空集尘系统。通过在原料、侧吹工序安装真空集尘系统，可有效地降低原料、侧吹工序的粉尘含量，不仅降低了生产成本，减少物料损失，也延长了设备的使用寿命，保障了设备的使用性能，延长了设备的维护周期，降低备品备件的更换频率，设备的运转率得到保证，极大程度的降低了检修成本。现场的工作环境也得到改善，降低原料、侧吹工序粉尘的清理难度，提高了生产现场整体的6S管理水平。该系统运行效果良好，地面及设备表面卫生效果明显改善，单日设备回收矿粉可达0.5t，为减少原料及金属损失提供了必要的技术手段，有效避免了因劳动量大所浪费的人力物力，对于建设智能化冶炼工厂提供了有力的技术支撑。

 

 

　　员工取样时，取完的样品严禁乱扔乱放，样品取完及时送走，不得拖延，更不能过班。各区域取样严格按照相关取样管理制度，不送的样或者多余的样及时入炉回收。取样结束后，送样前需进行化验委托，化验室接收后采用送样机进行样品输送，避免人工送样过程中存在的金属损失风险。待月末返回化验样品时，采取返回前化验室称重确认、返回后熔炼厂称重确认的双方共同确认方式进行，避免运输途中的金属损失，完善建立全流程跟踪系统。

 

 

　　为减少渣含铜高、影响整体金属回收率的现象，黑龙江某铜冶炼企业吹炼炉由铁硅渣型成功转换为铁钙渣型，铁钙渣流动性好，有利于铜渣分离，能减少包底铜的产生，现有渣含铜能够达到9%～10%之间。相比铁硅渣型渣含铜降低了4%左右，不仅提高了金属回收率，减少了包底铜的发生量，还极大的降低了后续工序的成本。同时，转化为铁钙渣后能减少冒炉等工艺风险，提高了吹炼安全性。

 

 

　　为了减少废阳极板二次回炉加工的成本，避免阳极板频繁修整导致的铜屑、铜粒子等损失，阳极工序以精细化操作的理念为主，规范员工操作方法，改善现场操作工艺，减少了废阳极板数量，提高了经济效益。

 

　　（1）减少阳极板夹渣、荡边及飞边毛刺、鼓包现象。为减少阳极板夹渣现象，阳极炉要在氧化期结束后加大排渣量以减少炉内积渣，并在浇铸前对浇铸包、中间包及溜槽等区域进行检查，在浇铸包内放置挡渣砖，浇铸过程中及时用渣铲挑渣；为减少阳极板荡边及飞边毛刺现象，阳极炉浇铸前需对圆盘浇铸机等设备进行全面检查，并在浇铸过程中确保浇铸速度适中，防止由于圆盘浇铸机速度过快铜液在钢模内晃动幅度加大，导致阳极板出现大量荡边及飞边毛刺现象；为减少鼓包现象，阳极工序需要控制浇铸温度及钢模温度在合理范围内，硫酸钡等脱模剂浓度要混合均匀，有助于减少阳极板鼓包现象。

 

　　（2）减少偏重或偏轻阳极板。对浇铸包电机进行维护保养，减少偏重偏轻阳极板数量。更改浇铸包制作方式，稳定浇铸包灌量减少偏重偏轻阳极板，同时减少废耐火料产生量。在电解加工机组压力机耳部位置加1mm厚度的垫片，有效减少耳厚误判的阳极板数量，同时能减少阳极板耳部被压弯的现象。

 

　　对1号、2号圆盘各加一个流量计，针对每个圆盘阳极板鼓包情况更加精准的进行调整，有效减少鼓包阳极板数量。对电解下架阳极板下架原因及电解加工数据进行统计分析，针对每个问题进行优化改进。

 

 

　　以制度来规范生产物料的库存盘点、监管是很有必要的，可以大大提高盘点的准确性，以减少金属损失。制度应规定所盘物料使用的测量方法，按“不重不漏”的盘点原则，做好盘点方案，提前做好盘点的相应准备工作，盘点过程中尽可能采用仪器或仪表进行，能称量的物料可采用直接称量，以提高盘点测量的科学性、准确性，减少人为误差；尽可能提高盘点样本代表性，提高盘点结果的准确性。对于无法通过仪器或仪表测量获得结果的物料，可推荐使用经过实践证明有效的方法进行，如对散状堆存物料使用人工测量方式获得物料体积，再与该物料堆密度的乘积获得实物量；通过清点块数（如阳极板）、成捆物料（如残极）数量，与其平均单块（捆）重量乘积获得实物量等。现场盘点时应形成文字记录，所有参加盘点的人员都必须在原始记录上签名，对最终结果的有效性进行确认。

 

 

　　本文通过对黑龙江某铜冶炼企业金属损失点进行阐述，提出了减少金属损失量及提高金属回收率的管控措施，通过实施负压收尘、建立全流程跟踪系统、底吹吹炼炉渣型转换、提高阳极板物理规格以及“制度化”盘点等措施，逐步加强了现场管理，提高了员工的金属管控意识及操作水平，有利于不断降低企业生产成本，增强企业核心竞争力，增加企业效益。

 

 

　　①责任落实。金属平衡工作不是“百米冲刺”，而是“马拉松”，企业的金属平衡管理工作是一项长期性的工作，必须责任落实到人，各相关部门要共同参与金属平衡管理工作，各司其职。②制度落实。以文件的形式制定金属平衡管理制度，涉及到金属物料转运等辅助工作均应制定相应的管理辅助制度。③人员落实。加强人员管理，提高员工自身素质。充分提高员工工作积极性，尽量杜绝人为误差带来的影响。④落实中间物料处理工作。中间物料处理工作进度快慢，是评价一个企业工艺生产状况好坏的标准之一。做好中间物料的产出平衡可以减少中间物料金属存量，减轻企业生产成本，使得资金流动顺畅。定期进行物料盘点工作，既能为生产作出指导，又能对生产工艺指标起到提示作用。⑤信息化管理。金属平衡作为公司财务成本核算、经营情况优劣分析的数据基础，各区域金属平衡责任人要对所有物料消耗及产出台账每天进行填写和审核，发现异常及时上报，保证数据的真实性，以便更加有效的利用信息化管理减轻金属平衡工作压力、避免人为影响的误差导致数据核算异常，因此企业应该加大对金属平衡管理信息化的研发力度，减轻人员劳动力，不断提高金属回收率，并保持长期稳定。⑥厂内监督。制度流于形式就会成为无人畏惧的“稻草人”，监督形同虚设就会成为没有牙齿的“纸老虎”。班组成员要严格按照操作规程进行作业，规范操作方法，避免因操作不当引起金属流失。对现场的金属损失点进行定期查看，定时整改，齐心协力防范金属流失，提升金属回收率。