CN101386918A - 一种高硫粗铜的阳极精炼方法 - Google Patents

一种高硫粗铜的阳极精炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硫粗铜的阳极精炼方法，在闪速吹炼炉生产的高硫粗铜液经过溜槽流入阳极炉过程中，连续地向炉内通入惰性气体，使炉内铜液沸腾，促使铜液中硫与铜液中氧以及铜液表面从大气中吸收氧反应生成SO2气体排出铜液，以此除去粗铜液中90％以上的硫。当阳极炉进粗铜液结束后，根据铜液含硫量，分别采用浅氧化浅还原作业、无氧化浅还原作业或取消氧化还原作业。它可解决上述高硫粗铜火法精炼工艺存在的不足，可有效地缩短作业时间、提高生产效率和生产能力、节约能源，并可消除黑烟对大气环境的污染。

Description

一种高硫粗铜的阳极精炼方法
技术领域
本发明涉及铜冶金领域，确切地说涉及一种高硫粗铜的精炼工艺。
背景技术
“双闪”炼铜工艺为：铜精矿→闪速熔炼→冰铜→闪速吹炼→粗铜→阳极精炼→阳极铜→电解→高纯阴极铜，该工艺是目前世界上最先进的炼铜工艺之一，是未来铜冶炼发展方向，但该工艺中闪速吹炼工序比传统的PS转炉吹炼工序产出的粗铜含硫要高，PS转炉粗铜含硫一般在0.03～0.08％，而闪速吹炼炉粗铜含硫一般高达0.1～5％，目前世界上对这样高硫粗铜的火法精炼工艺仍采用传统的深氧化还原法，即先通入空气或氧气进行深氧化，将铜液中的硫含量降至0.003％以下后，再用天然气、液化石油气、重油、柴油或粉煤等还原剂进行深还原，除去铜液中多余的氧元素。这种先深氧化再深还原工艺，不但会耗费大量的天然气等不可再生资源，造成能源浪费，还会延长精炼的时间，降低炼铜的效率，并且还存在作业环境恶劣，环境污染严重的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种高硫粗铜的阳极精炼方法，它可解决上述高硫粗铜火法精炼工艺存在的不足，可有效地缩短作业时间、提高生产效率和生产能力、节约能源，并可消除黑烟对大气环境的污染。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种高硫粗铜的阳极精炼方法，在闪速吹炼炉生产的高硫粗铜液经过溜槽流入阳极炉过程中，连续地向炉内通入惰性气体，使炉内铜液沸腾，促使铜液中硫与铜液中氧以及铜液表面从大气中吸收氧反应生成SO2气体排出铜液，以此除去粗铜液中90％以上的硫。当阳极炉进粗铜液结束后，根据铜液含硫量，分别采用浅氧化浅还原作业、无氧化浅还原作业或取消氧化还原作业。当阳极炉进粗铜结束后，若铜液含硫大于0.05％时，采用浅氧化浅还原作业，即浅氧化将硫降至0.05％时进行浅还原；若铜液含硫小于0.05％时，采用无氧化浅还原作业；若铜液含硫小于0.003％以及含氧小于0.2％时，取消氧化还原作业；上述判断作业方式的含硫量的数值，也可以是0.07％、0.08％或0.1％，但，只有以0.05％为依据时，阳极精炼所用的时间最短、效率最高。粗铜溶液以50～100吨/小时流入阳极炉内；惰性气体流量50～2000Nm3/h，压力0.4～0.8MPa，温度25～300℃；浅氧化的空气流量100～1000Nm3/h，压力0.3～0.8MPa；浅还原的还原气流量100～1000Nm3/h，压力0.3～0.8MPa；炉内压±200Pa。所述的惰性气体是氩气或氮气。所述的还原气体是天然气、液化石油气或城市煤气等。惰性气体是通过安装在阳极炉底部的透气装置鼓入阳极炉内，所述的透气装置是设置在阳极炉底部的透气砖。适用各种冶金炉生产的高硫粗铜精炼，粗铜含硫0.1％～5％。
本发明的原理：传统高硫粗铜的阳极精炼工艺是采用深氧化还原法，即在闪速吹炼生产的高硫粗铜装入阳极炉以后，再从阳极炉风口通入空气或氧气进行深氧化，将铜液中的硫降至0.003％以下后，用还原气体进行深还原(天然气流量3500Nm3/h)，工业实践表明，因粗铜液中Cu量比S量的比例大的多，深氧化脱硫效率不高，特别是将硫从0.05％降到0.003％过程中，氧化脱硫效率极低，氧化时间超长，对于500吨能力的阳极炉来说，每炉铜氧化时间有时高达10小时以上，这期间通入的空气或氧气除少部分与硫反应外，绝大部分与铜反应生成Cu2O，当深氧化作业将硫降到0.003％以下时，铜液中的含氧量高达0.8～1.5％，必须用大量还原气体进行深还原将氧降到0.2％以下。
本发明的核心内容：一是在整个阳极炉进料过程中，连续不断地向炉内通入惰性气体，优先使粗铜液中硫和自身氧以及大气中吸收的氧反应：Cu2S+2Cu2O＝6Cu+SO2Cu2S+O2＝2Cu+SO2，以达到除硫目的；二是实行浅氧化浅还原操作，即浅氧化将硫降到0.05％时开始浅还原，而不是传统的深氧化将硫降到0.003％以下时再开始深还原。在阳极炉进料的过程中连继通入惰性气体，可使粗铜液中硫和自身氧以及大气中吸收的氧充分反应，是大幅缩短精炼时间的关键工序之一。
闪速吹炼生产的粗铜液以50～100吨/小时的速度流入阳极炉，对于500吨能力的阳极炉来说，阳极炉装满粗铜液的时间需要5～10小时，在整个漫长的阳极炉进粗铜液过程中，只要通过安装在阳极炉底部透气装置连续地向炉内通入惰性气体，使炉内粗铜液不断扰动翻腾，就能促使粗铜液中硫和自身的氧以及铜液表面从大气中吸收的氧反应生成SO2气体排出溶液，达到除硫目的。试验表明，用这种方法基本能除去铜液中90％以上的硫。
当阳极炉进料结束后，根据阳极炉内铜液含硫量，分别采用浅(无)氧化浅(无)还原作业。
当铜液含硫>0.05％时，则采用浅氧化浅还原作业，即从阳极炉风口通入空气进行浅氧化，直至铜液含硫降至0.05％时停止氧化，然后，从阳极炉风口向炉内通入还原气体对铜液进行浅还原。
当铜液含硫≤0.05％时，则采用无氧化浅还原作业，即直接从阳极炉风口通入天然气等对铜液进行浅还原作业，主要反应：4Cu2O+CH4＝8Cu+CO2+2H2O Cu2S+2Cu2O＝6Cu+SO2直至最终铜液含硫≤0.003％，含氧≤0.2％。
当铜液含硫≤0.003％以及含氧≤0.2％时，则可以取消氧化还原作业，直接进行阳极板浇铸。
所述的惰性气体是氩气、氮气等不会参与工艺中化学反应的所有气体。
所述的还原气体是天然气、液化石油气、城市煤气等。
本发明所述的方法适用于各种冶金炉生产出的高硫粗铜精炼，粗铜含硫0.1％～5％。
本发明的工艺参数：高硫粗铜液以50～100吨/小时的速度流入阳极炉内；惰性气体流量50～2000Nm3/h(根据阳极炉大小确定)，惰性气体压力0.4～0.8MPa，惰性气体温度25℃～300℃；还原气体流量100～1000Nm3/h(根据阳极炉大小确定)，还原气体压力0.3～0.8MPa，炉内压±200Pa；浅氧化空气流量100～1000Nm3/h(根据阳极炉大小确定)，空气压力0.3～0.8MPa；透气装置1～10个(根据阳极炉大小确定)，精炼时间2小时。
总上所述，本发明的优点是可取消阳极炉深氧化深还原操作，作业时间从10小时缩短到2小时内，可大幅提高阳极炉生产效率和生产能力，节约能源，可使天然气等还原剂的消耗降低70％以上，从而能解决黑烟污染问题。并且，按上述工艺生产出的阳极板Cu≥99.3％，S≤0.003％，0≤0.2％，符合电解要求。
附图说明
图1是本发明的阳极炉的结构示意图，图中阳极炉与溜槽和通气管路连接。
图中标号：1溜槽  2阳极炉  3透气装置  4风口  5通气管路
具体实施方式
参考图1具体说明工艺过程：先将由闪速吹炼炉生产出粗铜液以50～100吨/小时的速度经过溜槽1注入阳极炉2内，在这个进料过程中，通过安装在阳极炉2底部的透气装置3连续不断地向炉内鼓入惰性气体，惰性气体流量50～2000Nm3/h(根据阳极炉大小确定)、压力0.4～0.8MPa、温度25℃～300℃，惰性气体使阳极炉2内粗铜液不断沸腾，促使粗铜液中的硫和粗铜液中的氧以及从铜液表面吸收的氧充分接触反应，生成的SO2气体排出铜液，以达到除硫目的。当进料结束后，根据阳极炉2内铜液含硫量，分别采用浅(无)氧化浅(无)还原作业。
当铜液含硫>0.05％时，则采用浅氧化浅还原作业，即从阳极炉2侧壁上的风口4内通入空气实施浅氧化，浅氧化空气流量100～1000Nm3/h(根据阳极炉大小确定)、压力0.3～0.8MPa，直至铜液内的硫含量低于0.05％时停止通空气。然后，由风口4向阳极炉2内通入天然气对粗铜液进行浅还原，天然气流量100～1000Nm3/h、压力0.3～0.8MPa，直至铜液含硫≤0.003％以及含氧≤0.2％时为止。
当铜液含硫≤0.05％时，则采用无氧化浅还原作业，即直接从阳极炉2侧壁上的风口4内通入天然气对粗铜液进行浅还原作业，天然气流量100～1000Nm3/h、压力0.3～0.8MPa，直至铜液含硫≤0.003％以及含氧≤0.2％时为止。
当铜液含硫≤0.003％以及含氧≤0.2％时，则可以取消氧化还原作业，直接进行阳极板浇铸。
在实际的生产过程中，为进一步提高惰性气体对铜液的搅拌效果，提高生产效率，也可将惰性气体由透气装置3和风口4共同导入阳极炉2内。
本发明所述的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (7)

1、一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：在闪速吹炼炉生产的高硫粗铜液经过溜槽流入阳极炉过程中，连续地向炉内通入惰性气体，使炉内铜液沸腾，促使铜液中硫与铜液中氧以及铜液表面从大气中吸收氧反应生成SO2气体排出铜液，以此除去粗铜液中90％以上的硫，当阳极炉进粗铜液结束后，根据铜液含硫量，分别采用浅氧化浅还原作业、无氧化浅还原作业或取消氧化还原作业。
2、根据权利要求1所述的一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：当阳极炉进粗铜结束后，若铜液含硫大于0.05％时，采用浅氧化浅还原作业，即浅氧化将硫降至0.05％时进行浅还原；若铜液含硫小于0.05％时，采用无氧化浅还原作业；若铜液含硫小于0.003％以及含氧小于0.2％时，取消氧化还原作业。
3、根据权利要求1或2所述的一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：粗铜溶液以50～100吨/小时流入阳极炉内；惰性气体流量50～2000Nm3/h，压力0.4～0.8MPa，温度25～300℃；浅氧化的空气流量100～1000Nm3/h，压力0.3～0.8MPa；浅还原的还原气流量100～1000Nm3/h，压力0.3～0.8MPa；炉内压±200Pa。
4、根据权利要求1或2所述的一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：所述0的惰性气体是氩气或氮气。
5、根据权利要求1或2所述的一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：所述的还原气体是天然气、液化石油气或城市煤气等。
6、根据权利要求1或2所述的一种高硫粗铜的阳极精炼方法，其特征在于：惰性气体是通过安装在阳极炉底部的透气装置鼓入阳极炉内，所述的透气装置是设置在阳极炉底部的透气砖。
7、根据权利要求1所述的高硫粗铜阳极精炼方法，其特征在于：适用各种冶金炉生产的高硫粗铜精炼，粗铜含硫0.1％～5％。
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