CN101314819B - 无氧化无还原火法精炼铜工艺 - Google Patents
无氧化无还原火法精炼铜工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101314819B CN101314819B CN2007101093747A CN200710109374A CN101314819B CN 101314819 B CN101314819 B CN 101314819B CN 2007101093747 A CN2007101093747 A CN 2007101093747A CN 200710109374 A CN200710109374 A CN 200710109374A CN 101314819 B CN101314819 B CN 101314819B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- gas
- copper liquid
- oxygen
- oxidation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 79
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000007670 refining Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 37
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 4
- XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N [O].[S] Chemical compound [O].[S] XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000969106 Megalaima haemacephala Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Chemical group 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无氧化无还原火法精炼铜工艺，控制吹炼终点铜液中的氧浓度0.05～0.3％，取消阳极炉氧化还原作业，直接向阳极炉通入不与铜反应的气体强烈搅拌铜液至精炼作业终点，利用铜液中自身的氧和杂质反应达到一步同时脱杂除氧。本发明工艺简单，操作方便，生产效率高，能源消耗低，不需要还原剂，消灭了黑烟污染，适宜大工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及铜冶炼技术领域，特别适用于铜的火法精炼工艺。
背景技术
铜冶炼生产工艺流程为“铜精矿—熔炼—吹炼—火法精炼—电解—阴极铜”，其中，火法精炼是铜冶炼生产中一个必不可少且非常重要的工序，目前，世界上铜冶炼厂的火法精炼工艺基本上都是采用传统的氧化还原法，即吹炼铜液装入阳极炉后，先鼓入空气(氧)对其进行氧化作业，将杂质氧化除去后，再用还原剂对其进行还原作业，除去铜液中过量的氧，该法的主要缺点是氧化和还原是两个相反对立的作业过程，生产效率低，能源消耗高，黑烟污染严重。
为了解决氧化还原法精炼存在的缺点，中国专利CN1184337C公开了一种粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺，即在精炼阶段取消了鼓入空气的氧化作业过程，在还原剂中掺入氮气进行还原，该发明同传统氧化还原法相比，省去了氧化作业过程，缩短了作业时间，提高了还原效率，其缺点是没有取消还原作业，仍然需要还原剂，没有从根本上消灭黑烟污染。
发明内容
本发明目的在于克服铜火法精炼工艺存在的上述不足，提供一种无氧化无还原火法精炼铜工艺，在精炼工艺中既取消了氧化作业又取消了还原作业，不需要任何还原剂，彻底消灭了黑烟污染。
本发明是这样实现的：控制吹炼终点铜液中的氧浓度，使氧重量百分比浓度控制在0.05～0.30％；取消阳极炉氧化还原作业，直接向阳极炉中通入不与铜反应的搅拌气体搅拌铜液直到精炼作业终点，利用铜液中自身的氧和杂质反应达到一步脱杂除氧。
本发明的原理：吹炼工序所得铜液中都含有一定的杂质，都必须经过火法精炼除杂，其中，火法精炼能除去的杂质主要有O、S、Fe、As、Sb、Bi、Pb、Zn、Sn等。吹炼铜液中，氧主要以Cu20形式存在，硫主要以Cu2S和SO2形式存在，其它杂质与铜互溶或成化合物溶于铜液中，根据热力学分析，在工业生产温度下，Cu20和Cu2S及其它杂质化学反应熵△G的负值都较大，说明这些反应只要具备动力学条件，都能自发激烈进行。另外，在吹炼工序生产中，吹炼作业结束的终点判断是依据铜液中的氧硫含量，铜液中氧硫含量的比例可以在吹炼工序中人为操作控制，目前，世界大多数铜冶炼厂实际控制吹炼终点铜液含氧为0.3～0.8％，含硫为0.03～0.08％，根据化学平衡计算和生产实践，氧化除去铜液中硫及其它杂质所需氧量小于0.2％，可见，吹炼铜液中自身含氧不仅足以将硫及其它杂质脱除，而且还有富余，完全不需要从外界补充氧，专利CN1184337C正是基于这种推断，取消了鼓入空气的氧化作业过程，而富余的氧用还原剂脱除。综上分析可见，同时取消阳极炉氧化和还原两个作业过程的关键，一是如何创造铜液中氧和杂质反应的良好动力学条件，即如何提高氧和杂质反应效率，二是如何控制吹炼铜液中的含氧量，使之在满足除杂所需氧量的情况下不出现富余。
本发明人通过试验发现，当吹炼工序欠吹时，即吹炼终点铜液中的氧浓度在0.05～0.30％时，其硫含量通常在0.04～0.20％，此时铜液中的氧含量可以满足脱硫以及脱除其它杂质的要求，精炼作业终点所得铜液的含氧量也能够符合电解标准，不需要加入还原剂脱除。工业实践也表明：若吹炼终点铜液中的氧浓度大于0.3％，则火法精炼时必须用还原剂进行还原除氧。
若控制铜液含氧小于0.3％，则氧和杂质反应的动力学条件就不太好，反应效率就会降低，对于这个问题，可以用不与铜反应的气体强烈搅拌铜液来解决，搅拌方式越剧烈，动力学条件就越好，氧和杂质反应效率就越高，对于回转式阳极炉来说，采用炉底进气搅拌方式效果最理想。
用于搅拌铜液的搅拌气体可以是工业氩气(Ar≥96％)、工业氮气(N2≥96％)、饱和蒸汽或它们的混合气。
对于能力在650吨(目前世界最大)以内的阳极炉来说，搅拌气体可以在0.2～0.8MPa压力下以50～3000Nm3/h的流量加入阳极炉的铜液中，在条件许可情况下，流量越大，对铜液的搅拌效果越好，越有利于杂质脱除和SO2的排出。
为了防止气体搅拌过程中铜液表面从大气中吸收氧，阳极炉一般采用微正压操作，即炉内压控制在5～20Pa左右。
在实际吹炼生产作业中，因受各种人为因素的影响，肯定会出现吹炼终点判断不准情况，若出现吹炼铜液含氧量偏多即氧含量>0.3％时，则可以在精炼作业后期往搅拌气体中配入少量还原剂进行搅拌作业；若出现吹炼铜液含氧量偏少即氧含量<0.05％时，则可以采用阳极炉负压操作，使铜液在气体搅拌过程中从大气中吸收一部分氧量。
本发明的优点：本发明利用铜液中自身的氧和杂质反应达到一步同时脱杂除氧，工艺简单，操作方便，生产效率高；不需要任何还原剂(如天然气、液化石油气、重油、柴油、粉煤等)，节约了能源；彻底解决了世界铜火法精炼普遍存在的黑烟污染问题，实现黑烟零排放；生产出的阳极板Cu≥99.5％、S≤0.005％、0≤0.2％，完全符合电解标准；容易在铜工业生产中实现应用。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
图2是回转式阳极炉气体搅拌工艺设备流程图。
图3为反射式阳极炉气体搅拌工艺设备流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，将氧含量为0.05～0.30％的吹炼铜液装入回转式阳极炉10内，搅拌气体通过压缩机1送入储气罐2，经过减压阀3减压至0.2～0.8MPa，观察压力表4、温度计5和流量计6，用调节阀7调节气体流量至50～3000Nm3/h，气体经过炉底的透气砖8进入铜液进行搅拌作业至终点，透气砖的数量根据炉子的大小确定。另外，搅拌气体也可以通入回转式阳极炉10的侧风口9进入铜液进行搅拌作业。所用搅拌气体为氩气(Ar≥96％)、氮气(N2≥96％)、饱和蒸汽中的一种或者几种混合气，气体温度：氩气或氮气为25～120℃、饱和蒸汽为143～170℃。气体搅拌作业时，炉内压控制在5～20Pa左右。当出现吹炼铜液含氧量偏多即氧含量>0.3％时，在精炼作业后期往搅拌气体中配入少量还原剂进行搅拌作业；当吹炼铜液含氧量偏少即氧含量<0.05％时，采用阳极炉负压操作，使铜液在气体搅拌过程中从大气中吸收一部分氧量。
实施例2
如图3所示，将氧含量为0.05～0.30％的吹炼铜液装入反射式阳极炉12内，搅拌气体通过压缩机1输入储气罐2，经过减压阀3减压至0.2～0.8MPa，作业时，打开调节阀7，观察压力表4、温度计5和流量计6，搅拌气体通过前端包有耐火泥的铁管11进入铜液进行搅拌作业至终点。搅拌气体种类、温度、流量及炉内压同实施例1。
Claims (4)
1.一种无氧化无还原火法精炼铜工艺，其特征是控制吹炼终点铜液中的氧重量百分比浓度0.05～0.30％；取消阳极炉氧化还原作业，直接向阳极炉中通入不与铜反应的工业氩气、工业氮气、饱和蒸汽或它们的混合气体作为搅拌气体搅拌铜液直到精炼作业终点，利用铜液中自身的氧和杂质反应达到一步脱杂除氧，阳极炉内压力控制在5～20Pa，搅拌气体流量为50～3000Nm3/h，压力为0.2～0.8MPa，氩气或氮气的温度为25～120℃，饱和蒸汽温度为143～170℃。
2.根据权利要求1所述的无氧化无还原火法精炼铜工艺，其特征是当吹炼铜液含氧量高于0.30％时，在搅拌作业后期往不与铜反应的搅拌气体中配入还原剂进行搅拌作业；当吹炼铜液含氧量低于0.05％时，采用阳极炉负压操作，使铜液在气体搅拌过程中从大气中吸收一部分氧量。
3.根据权利要求1或2所述的无氧化无还原火法精炼铜工艺，其特征是在回转式阳极炉中，搅拌气体通过炉子底部若干个透气砖进入铜液进行搅拌作业，或通过炉子的侧风口进入铜液进行搅拌作业。
4.根据权利要求1或2所述的无氧化无还原火法精炼铜工艺，其特征是在反射式阳极炉中，搅拌气体通过前端包有耐火泥的铁管插入铜液进行搅拌作业。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101093747A CN101314819B (zh) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | 无氧化无还原火法精炼铜工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101093747A CN101314819B (zh) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | 无氧化无还原火法精炼铜工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101314819A CN101314819A (zh) | 2008-12-03 |
| CN101314819B true CN101314819B (zh) | 2010-08-11 |
Family
ID=40105964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007101093747A Active CN101314819B (zh) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | 无氧化无还原火法精炼铜工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101314819B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016177936A1 (en) | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Outotec (Finland) Oy | Fire refining of blister copper |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101654744A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-02-24 | 东营方圆有色金属有限公司 | 高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法 |
| CN101705369B (zh) * | 2009-11-26 | 2011-01-05 | 阳谷祥光铜业有限公司 | 一种脉动旋流法铜冶炼工艺及装置 |
| CN103469255B (zh) * | 2013-09-09 | 2015-12-23 | 重庆潼双机械制造有限公司 | 铜阳极板泡洗液的循环利用装置及方法 |
| CN106282598A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-04 | 金川集团股份有限公司 | 一种控硫掺氮精炼工艺 |
| DK3622094T3 (da) * | 2017-05-10 | 2021-09-27 | Haldor Topsoe As | Fremgangsmåde til reduktion af oxygenindholdet i metallisk kobber |
| CN111057867A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-24 | 吉林紫金铜业有限公司 | 一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1062556A (zh) * | 1990-11-20 | 1992-07-08 | 三菱材料株式会社 | 连续冶炼铜的方法 |
| CN1390962A (zh) * | 2002-05-22 | 2003-01-15 | 金隆铜业有限公司 | 粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺 |
-
2007
- 2007-05-28 CN CN2007101093747A patent/CN101314819B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1062556A (zh) * | 1990-11-20 | 1992-07-08 | 三菱材料株式会社 | 连续冶炼铜的方法 |
| CN1390962A (zh) * | 2002-05-22 | 2003-01-15 | 金隆铜业有限公司 | 粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CN 1062556 A,全文. |
| CN 1390962 A,全文. |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016177936A1 (en) | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Outotec (Finland) Oy | Fire refining of blister copper |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101314819A (zh) | 2008-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101314819B (zh) | 无氧化无还原火法精炼铜工艺 | |
| CN103602846B (zh) | 一种利用微硅粉生产硅铁合金的方法 | |
| CN102605185B (zh) | 一种铁铝共生矿的综合利用方法 | |
| CN101857911B (zh) | 一种转炉炼钢的方法 | |
| CN104946899B (zh) | 一种边缘传动顶吹转炉—贫化沉降炉联合处理铅浮渣的方法 | |
| CN109825710A (zh) | 含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺 | |
| CN102251073B (zh) | 半钢用脱氧增碳剂及其制造和使用方法 | |
| CN101386918A (zh) | 一种高硫粗铜的阳极精炼方法 | |
| CN101054166A (zh) | 采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法 | |
| CN108441636B (zh) | 一种二段真空还原处理赤泥的方法 | |
| CN103334008B (zh) | 一种用于酸泥处理的冶炼方法 | |
| CN110093471A (zh) | 一种高效低耗赤泥综合利用方法 | |
| CN108046617B (zh) | 一种高纯冶金石灰的制作方法 | |
| CN109355448A (zh) | 一种大型高炉配加高比例低硅高镁含氟熔剂性球团的冶炼工艺 | |
| CN203080002U (zh) | 一种转炉真空冶炼装置 | |
| CN109365474B (zh) | 一种处理铝电解废旧阴极炭块的方法 | |
| CN1124297A (zh) | 硫化矿直接冶炼制取金属工艺 | |
| CN112593103B (zh) | 一种利用喷粉技术制备多元合金的方法 | |
| CN108715972A (zh) | 一种低磷硅铁产品及其冶炼方法 | |
| CN107586912A (zh) | 一种v2o5直接还原合金化的方法 | |
| CN108456773A (zh) | 一种生产稀土硅铁合金的方法 | |
| CN101648728A (zh) | 一种从含有钒的铁水中回收五氧化二钒的方法 | |
| CN111088437B (zh) | 一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法 | |
| CN107227402A (zh) | 一种水淬镍渣复配铜尾渣综合利用的方法 | |
| CN103160630A (zh) | 一种利用棕榈壳替代部分焦炭冶炼红土镍矿方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: YANGGU XIANGGUANG COPPER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZHOU SONGLIN Effective date: 20120410 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 244000 TONGLING, ANHUI PROVINCE TO: 252300 LIAOCHENG, SHANDONG PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20120410 Address after: Auspicious light road 252300 Shandong city of Liaocheng province stone town Yanggu County No. 1 Patentee after: Yanggu Xiangguang Copper Co., Ltd. Address before: Green cloud villa Tongguanshan District 244000 in Anhui province Tongling City 28 Building No. 203 Patentee before: Zhou Songlin |