[實用新型]用于銅轉爐吹煉的控制系統

有效

• 申請號: 201320823885.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN203700464U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 吳華峰;高閩光;王鋒平;張玉鈞;李相賢;劉文清;常國濤;宋修明;吳文明;盛放;魏慶農;黃永峰
• 申請（專利權）人: 合肥金星機電科技發展有限公司
• 主分類號: C22B15/06
• 分類號: C22B15/06
• 代理公司: 合肥誠興知識產權代理有限公司 34109
• 代理人: 湯茂盛

技術領域

本實用新型涉及銅精礦冶煉技術領域，特別涉及一種用于銅轉爐吹煉的控制系統。

背景技術

銅锍吹煉主要采用PS轉爐吹煉技術，目前全球礦產粗銅80％產能均采用PS轉爐吹煉。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。造渣反應一結束，暫時停止送風，進行排渣操作。在造銅期，留在爐內的白冰銅(主要以Cu₂S的形式存在)與鼓入的空氣中的氧反應，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的處理延長數小時，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，Fe除不盡，易生成Fe₃O₄，產生鐵酸銅（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壁，縮小爐容積，使得銅轉爐的生產能力降低；若過吹（老銅），含氧高，對后續工序陽極爐作業還原時間過長，增加還原天然氣消耗；若欠吹（嫩銅），含硫高，對后續工序陽極爐作業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，影響粗銅質量。另外，在轉爐吹煉過程中，發生的反應幾乎全部是放熱反應，為維持熱平衡，必須根據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，目前關于銅轉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以及個人實踐經驗的影響，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，需重復取樣，迫使傾轉爐體頻繁，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。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于銅轉爐吹煉的控制系統,其可實現對銅轉爐吹煉過程中造渣終點、造銅終點的精確判斷，避免出現過吹、欠吹等現象，保證銅轉爐吹煉的安全生產，提高銅冶煉的效率。

為實現以上目的，本實用新型采用的技術方案為：一種用于銅轉爐吹煉的控制系統，包括在造渣期在線對銅轉爐內熔體中PbO和PbS特征光譜發射強度信號進行采集的造渣終點檢測單元，以及在造銅期在線對銅轉爐煙道煙氣中的SO₂氣體濃度信號進行采集的造銅終點檢測單元，數據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、造銅終點并調控是否停風吹煉；造渣終點檢測單元設置在銅轉爐爐口上方，其包括依次連接的光學導入裝置、第一光譜儀、光電探測器、數據采集卡，第一光譜儀對接收到的光信號進行分光，然后由光電探測器完成光電信號轉換，進而由數據采集卡完成整個光譜數據采集工作，并將采集到的光譜數據傳送至數據處理單元進行分析處理判斷是否到達造渣終點。

與現有技術相比，本實用新型存在以下技術效果：通過研究發現，在造渣期接近終點時，銅轉爐內的PbS開始氧化反應生成PbO，因此可通過檢測銅轉爐造渣冶煉過程中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，其冶煉任務是脫硫，生成氣體SO₂濃度變化明顯。通過大量生產實踐表明，造銅期吹煉期間，煙氣中SO₂濃度大約穩定在10～15%之間，在造銅期后期，濃度下降到突變短暫時段區域即造銅期終點，濃度約在0.8～1.2%之間。因此本實用新型中通過在造渣期對銅轉爐內熔體中PbO和PbS以及在造銅期對銅轉爐煙道煙氣中SO₂的數據采集，可實現對造渣、造銅終點的準確判斷，調控停風吹煉，從而達到避免出現過吹、欠吹等現象，保證銅轉爐吹煉的安全生產，提高銅冶煉的效率。造渣終點檢測單元采集的信號應當間接或者直接的能夠表征出熔體中PbO和PbS的濃度變化。在本實用新型中，具體操作時是利用造渣終點檢測單元采集銅轉爐熔體中PbO和PbS的特征光譜發射強度信號，而該強度信號直接反應出熔體中PbO和PbS的濃度變化最終可依據PbO、PbS的特征光譜發射強度變化曲線交點進行造渣終點的準確判斷。