底吹爐（水口山煉銅法）
1)方法簡介
圖3-20為底吹爐示意圖。其為臥式轉動圓筒形爐，外殼為16MnR鋼板，兩端采用封頭形式，弧形，與筒體焊接，內襯優質鉻鎂磚。熔體及煙氣出口有水套保護。氧槍磚結構及材質特殊。熔煉區下部配置2排共9根氧槍。加料口在爐子頂部與氧槍對應位置，其中心線在兩排氧槍中心線中央。圖3-20所示尺寸的底吹爐，年產能約10萬t銅。
圖3- 20 底吹爐示意圖
圖3-21為山東方圓銅業公司底吹爐示意圖。該爐共9支氧槍，直徑分別為48 mm和60mm，安裝在反應區下部，同時工作。分兩排成15°夾角配置，下排成7°，5支氧槍，上排呈22°，4支氧槍。放渣層熔體高度1100mm，銅锍層高度650~800mm。底吹爐在氧槍結構、配置方式上，還有待進一步完善，配置不當，會導致熔體噴濺堵塞下料口、熔體沖刷損壞爐壁、氧槍蘑菇頭異常生長，使熔體流向紊亂。
圖3-21 山東方圓銅業公司底吹爐示意圖
圖3-22為山東恒邦銅業公司底吹爐示意圖。該爐6支氧槍，直徑75mm，5用1備，安裝在反應區正下方，呈0°單排直線排列。放渣口熔體高度1250mm，銅锍面800~950mm。沉淀區的長度是底吹爐設計的關鍵之一。沉淀區過長，熱平衡難以維持;過短，渣、锍分離條件差，渣含銅偏高。目前富氧底吹造锍熔煉渣含銅在3%~5%之間，采用選礦處理。氧槍為套筒式結構，外環通空氣，內環通氧氣，在生產中，氧槍會因Fe。OL沉淀形成“蘑菇頭”，從而起到保護氧槍的作用。但由于其形狀等不同，使得每支氧槍阻力變化，引起風量不均勻。底吹爐氧槍壽命約3000h，氧槍及氧槍磚可在熱爐狀態下更換，爐體壽命為500d。
混合礦料無需干燥、磨細，配料后直接由皮帶傳輸，連續從爐頂加料口加入爐內高溫熔體中。氧氣和空氣通過爐底氧槍連續噴射入爐內熔煉區銅锍層中。煙氣經余熱回收、收塵后凈化制酸。爐渣定期從爐子端面排渣口排入渣包中，運輸至渣處理廠緩冷后選礦處理。銅锍定期從爐子側面或與渣口相對的另一端面銅鏡口排入渣包中，吊運至P-S轉爐吹煉。
圖3-22 山東恒邦銅業公司底吹爐示意圖
銅锍品位、爐渣成分采用XRF快速測定。熔體溫度用人工觀察或光學高溫計測定。熔體深度用人工插鋼釬測定。銅锍品位通過控制料/O，比調節;爐渣成分通過控制熔劑量調節。熔體溫度通過控制富氧濃度、輔助燃料加入量等調節。熔體深度通過控制渣和銅锍的排放調節。
2)技術特點
①原料適應性強。復雜低品位銅精礦、金銀精礦、氧化礦、高硅礦等，經合理配料后均能使用。
②備料過程簡單。爐料可含水(8%~10%)和少量塊礦(30mm)。
③富氧濃度70%~75%，煙氣量較小，在爐料及其含S量適當的情況下，可實現自熱熔煉。高負壓(-50~-200 Pa)工作，煙氣及煙塵污染較小。
④熔煉強度高。以反應區容積計算達到15 t/(m3 d)。
⑤渣含銅高，為2%~5%。采用選礦處理，占地面積及投資較大，系統中大量金屬積存，但有價金屬總回收率較高。
⑥電力消耗偏大。富氧底吹工藝鼓風壓力較大，達0.5~0.7 MPa，動力消耗大。方圓公司報道數據為(未含制酸)871kWh/t陽極銅。
3)主要技術指標
①富氧濃度：70%～75%;
②銅锍品位：55%～60%;
③爐渣m(Fe)/m(SiO)：1.4～1.8;
④熔池溫度：1180±20℃;
⑤氧槍出口氣體壓力：0.5~0.6MPa;
⑥渣含銅：2%~3%;
⑦選礦尾渣含銅：0.2%～0.3%;
⑧煙氣SO濃度(爐出口)：20%～25%;
⑨煙塵率：2.5%;
⑩總回收率(%)：Cu 97.98、Au 98、Ag97。
4)技術發展及應用情況
1990——1993年，中國恩菲工程技術有限公司及水口山有色金屬公司等單位，在氧氣底吹煉鉛試驗裝置上，開展了3000t銅/a富氧底吹造锍熔煉半工業化試驗，取得初步成功。故該法又稱為水口山(SKS)煉銅法。1994—1995年，中國恩菲工程技術有限公司、中國科學院過程工程研究所和中條山有色金屬公司，聯合開展了底吹爐煉銅放大冷態模型研究。2001年，中國恩菲工程技術有限公司采用富氧底吹法為越南建設1萬t銅/a的大龍銅冶煉廠，標志著該技術得到工業應用。2005年，山東方圓公司采用富氧底吹技術，建設規模為5~10萬t銅/a煉銅廠。2008年建成投產，標志著富氧底吹成為較為成熟的煉銅技術。隨后，國內又采用該技術相繼建成山東恒邦、內蒙古華鼎、山西垣曲等煉銅廠。山東方圓公司年處理100萬t礦的富氧底吹工程正在建設中。
5)總體評價
底吹爐法是一種具有特色的先進煉銅工藝。其先進性體現在以下方面：適應處理各類復雜含銅及貴金屬原料，備料系統簡單;富氧濃度高，目前可達75%，加之爐體較少使用水冷元件，有利于爐子熱平衡;投資少。這是由于備料系統簡單，煙氣量小、煙塵率低、采用臥式爐體且氧槍底吹配置占用較小空間等一系列因素決定的;資源回收率高，采用渣選礦處理熔煉渣，棄渣含銅可由電爐貧化的0.6%~0.8%降低至0.3%左右，提高了銅及貴金屬回收率;技術較為成熟。自2000年以來，底吹爐在我國鉛、銅冶煉中大量使用，已成為我國重金屬火法冶煉的主流工藝之一。但目前底吹爐技術也還有一些方面需要改進。渣含銅高，如與瓦紐科夫法比較，在銅锍均為55%～60%的條件下，瓦紐科夫法渣含銅僅為1%~1.5%，而底吹爐達3%~4%(山東方圓公司2009年數據)、4%~5%(山東恒邦數據)。渣選礦的優點為棄渣含銅及貴金屬低，資源回收率高，但其占地面積及投資較大，系統積存金屬較多。
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