洛陽銅加工集團有限責任公司 黃天增
〖摘要〗銅火法精煉的還原以重油為主，還原時產生大量黑煙污染環(huán)境，本文詳細探討了利用城市煤氣進行還原，在技術上的可行性，在操作上的安全性，及在實際運用方面如何控制氫在銅中的溶解度，取得優(yōu)于重油還原結果的方法?！ ?BR> 〖關鍵詞〗銅火法精煉 黑煙污染 煤氣還原 銅中氫含量
1、概述
洛陽銅加工集團冶煉廠的兩臺150t銅精煉爐是該公司的關鍵設備之一，同時也是洛陽市的重點污染源之一。其正常生產時，每天每臺爐子消耗重油量為15-20噸。由于當前原油提煉技術水平日臻完善，使得提煉后的重油成分也越來越渣型化而不利于燃燒，故燃燒不完全的黑煙（殘?zhí)迹﹪乐匚廴臼袇^(qū)的環(huán)境。更為嚴重的是用重油還原銅時需將重油通入銅水中，讓其碳氫化合物與銅水中的氧起反應以脫去銅水中的氧。為了提高還原效率，需通入過量的重油以利于還原的進行。這就造成大量的碳在高溫缺氧的情況下凝聚成不宜燃燒的碳粒，彌漫在車間的周圍和上空，嚴重污染了企業(yè)和城市的環(huán)境。
前些年在省市環(huán)保部門的支持下，也曾進行過治理，但由于重油還原沒有更好的替代產品，即使增加了二次供風燃燒系統(tǒng)，凝聚的碳粒仍不能較好燃燒，黑煙污染依舊。
自2003年元月省市政府為改變城市的環(huán)境，大力推進清潔能源的使用，將城市管網(wǎng)煤氣引入企業(yè)，使得銅精煉反射爐的燃料結構得以改變，最終以氣體燃料替代了液體燃料，消除了重油燃燒不徹底所產生的黑煙。但對于煤氣能否替代重油用于還原，還有許多問題困擾著大家而不能過關；經資料檢索、網(wǎng)上查詢和對數(shù)批國外專家的咨詢證實：此前國內外還沒有將煤氣用于銅還原的先例。
2.對關鍵問題的分析：
我們針對煤氣用于還原可能遇到的問題分別進行研究，其探討情況如下：
2.1煤氣替代重油用于還原在技術上的可行性
用木頭、木炭、重油作還原劑進行銅的還原是大家熟悉的工藝，也是大家所接受的工藝。但經仔細分析，這三種還原劑的實際還原機理并不完全一致。其中木頭、木炭的還原應視為：
Cu2O + C = 2Cu + CO ①
生成的CO又與氧化亞銅起反應
Cu2O + CO = 2Cu + CO2 ?、?BR>當①式和②式合并后可視為：
2Cu2O + C = 4Cu + CO2
以上應為典型的碳還原反應。
表1 國內重油成份一覽表
成份
產地 C , % H , % O , % N , % S , % 灰份,% H2O,% 發(fā)熱量, KJ/kg
大慶重油 86.47 12.74 0.29 0.28 0.21 0.01 0.20 39848
勝利重油 85.97 11.97 0.62 0.34 1.00 0.04 1.30 41248
錦西重油 86.85 11.54 0.96 0.57 0.16 40776
南京重油 86.56 12.70 0.50 0.50 0.40 41257
撫順重油 84.00 10.20 0.20 0.60 0.70 0.30 4.00 38623
平 均 85.97 11.83 0.514 0.458 0.494 0.12 1.83 40350
表2 城市煤氣成份一覽表
成份
產地 CO，% H2，% CH4，% CmHn，% N2，% CO2，% 發(fā)熱量，KJ/m3
城市煤氣 17.49 51.138 27.898 1.251 1.321 0.98 18810
實測值 2.94 47.334 45.97 0.106 0.454 3.5 21845
然而重油的還原反應就不那么簡單了，我們從表1可知重油的主成分為C： 86%±，H2：12%±。無論重油是什么樣的CmHn，最終經加熱分解后生成物均為C和H2。
對于碳的還原在上面已闡述，對于氫的還原反應見下式：
Cu2O + H2 = 2Cu + H2O
對于這兩個反應如按含量看，C含量為H2含量的7倍多，應以C的還原反。應為主，H2的還原反應為輔。然而經熱力學數(shù)據(jù)計算，其結果則不然：
Cu2O（l）+ H2（g）= 2Cu（l）+ H2O（g） ③
Cu2O（l）+ CO（g）= 2Cu（l）+ CO2（g） ④
兩式的標準自由焓分別為：△G0H = －128742 + 16.4T（J）
△G0CO = －162213 + 45.77T（J）
當以上兩式的反應速度相等時：即△G0H = △G0CO，
T=1139.6K，t =T－273 = 866.63℃
即在866.6℃時兩反應相等。#p#分頁標題#e#
在866.6℃以下CO的還原反應速度高<
