[發(fā)明專利]銅轉(zhuǎn)爐吹煉自動控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310682945.1
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103667740A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋修明;吳華峰;盛放;魏慶農(nóng);黃永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 金隆銅業(yè)有限公司;合肥金星機電科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C22B15/06
• 分類號: C22B15/06
• 代理公司: 合肥誠興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34109
• 代理人: 湯茂盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅精礦冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種銅轉(zhuǎn)爐吹煉自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

銅锍吹煉主要采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)，目前全球礦產(chǎn)粗銅80％產(chǎn)能均采用PS轉(zhuǎn)爐吹煉。冰銅吹煉是分周期進行的，分為造渣期和造銅期，在造渣期，從風口向爐內(nèi)熔體中鼓入空氣或富氧空氣，通過空氣的攪拌，冰銅中的FeS被氧化，生成FeO和SO₂；FeO再與添加的熔劑中的SiO₂進行造渣反應(yīng)。造渣反應(yīng)一結(jié)束，暫時停止送風，進行排渣操作。在造銅期，留在爐內(nèi)的白冰銅(主要以Cu₂S的形式存在)與鼓入的空氣中的氧反應(yīng)，生成粗銅和SO₂。

銅锍吹煉過程中，對造渣期和造銅期終點的判斷極其重要，終點判斷誤差幾分鐘就會使得后續(xù)的處理延長數(shù)小時，嚴重影響銅冶煉的效率。如在造渣期，渣過吹，會使FeO進一步氧化成Fe₃O₄，渣欠吹，F(xiàn)e除不盡，易生成Fe₃O₄，產(chǎn)生鐵酸銅（Cu₂O.Fe₂O₃）均使得渣型惡化，渣含銅升高，同時粘度高的Fe₃O₄化合物易粘接在爐內(nèi)壁，縮小爐容積，使得銅轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力降低；若過吹（老銅），含氧高，對后續(xù)工序陽極爐作業(yè)還原時間過長，增加還原天然氣消耗；若欠吹（嫩銅），含硫高，對后續(xù)工序陽極爐作業(yè)影響是氧化時間過長，增加燃燒天然氣消耗。同時，都會降低粗銅品位，影響粗銅質(zhì)量。另外，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，發(fā)生的反應(yīng)幾乎全部是放熱反應(yīng)，為維持熱平衡，必須根據(jù)爐溫變化適時加入冷料減少溫度波動，保護爐襯和延長爐壽命。但是，目前關(guān)于銅轉(zhuǎn)爐吹煉終點判斷所采用方法大多是人工取樣、目測渣樣、銅樣變化及火焰擺動、飛濺火花變化情況判斷吹煉終點，爐溫的測定也是采取人工取樣目測其流動性，或者觀察爐膛亮度。而人工取樣容易受操作工人的精神狀態(tài)以及個人實踐經(jīng)驗的影響，造成終點判斷不準、命中率低，容易造成過吹、“冷爐”或“噴爐”等安全隱患。同時命中率低，需重復(fù)取樣，迫使傾轉(zhuǎn)爐體頻繁，大量冶煉廢氣從爐口外排造成空氣污染，影響操作工人的身體健康。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種銅轉(zhuǎn)爐吹煉的控制系統(tǒng)，其可實現(xiàn)對銅轉(zhuǎn)爐吹煉過程中造渣終點、造銅終點的精確判斷，避免出現(xiàn)過吹、欠吹等現(xiàn)象，保證銅轉(zhuǎn)爐吹煉的安全生產(chǎn)，提高銅冶煉的效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種銅轉(zhuǎn)爐吹煉的控制系統(tǒng)，其包括在造渣期在線對銅轉(zhuǎn)爐內(nèi)熔體中PbO和PbS特征光譜發(fā)射強度信號進行采集的造渣終點檢測單元（10），以及在造銅期在線對銅轉(zhuǎn)爐煙道煙氣中的SO₂氣體濃度信號進行采集的造銅終點檢測單元，數(shù)據(jù)處理單元分析處理造渣、造銅終點檢測單元采集的信號判斷是否到達造渣、造銅終點并調(diào)控是否停風吹煉；

數(shù)據(jù)處理單元采用如下方法對造渣終點檢測單元（10）采集的PbO和PbS特征光譜發(fā)射強度信號進行分析處理：

將造渣終點檢測單元（10）采集的PbO和PbS的特征光譜發(fā)射強度信號在同一坐標系下分別繪制生成PbO光強曲線和PbS光強曲線，光強曲線的橫坐標為時間，縱坐標為光強；判斷兩條光強曲線是否相交，如果相交，則該交點前后五分鐘的時間區(qū)間為造渣終點區(qū)間，在該造渣終點區(qū)間內(nèi)進行停風吹煉作業(yè)，否則繼續(xù)造渣吹煉操作。

通過研究發(fā)現(xiàn)，在造渣期接近終點時，銅轉(zhuǎn)爐內(nèi)的PbS開始氧化反應(yīng)生成PbO，因此可通過檢測銅轉(zhuǎn)爐造渣冶煉過程中PbS、PbO濃度變化來對造渣終點進行準確判斷；造銅期熔體主要成份是Cu₂S，其冶煉任務(wù)是脫硫，生成氣體SO₂濃度變化明顯。通過大量生產(chǎn)實踐表明，造銅期吹煉期間，煙氣中SO₂濃度大約穩(wěn)定在10～15%之間，在造銅期后期，濃度下降到突變短暫時段區(qū)域即造銅期終點，濃度約在0.8～1.2%之間。因此本發(fā)明中通過在造渣期對銅轉(zhuǎn)爐內(nèi)熔體中PbO和PbS以及在造銅期對銅轉(zhuǎn)爐煙道煙氣中SO₂的數(shù)據(jù)采集，可實現(xiàn)對造渣、造銅終點的準確判斷，調(diào)控停風吹煉，從而達到避免出現(xiàn)過吹、欠吹等現(xiàn)象，保證銅轉(zhuǎn)爐吹煉的安全生產(chǎn)，提高銅冶煉的效率。造渣終點檢測單元采集的信號應(yīng)當間接或者直接的能夠表征出熔體中PbO和PbS的濃度變化。