CN101597694A - 铜的精炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制制造成本同时抑制Fe3O4的生成的铜的精炼方法。铜的精炼方法具有向炉内不供给焦碳材料而供给富氧化空气及铜精矿的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序。其他的铜的精炼方法具有向炉内供给硫磺/铜的重量比为0.85～1.15的铜精矿及富氧化空气的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序。其他的铜的精炼方法具有向炉内供给富氧化空气及铜精矿的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序、将炉内产生的沉垫中的铜品味调节到64重量％～69重量％的工序。

Description

铜的精炼方法
技术领域
本发明涉及一种铜的精炼方法。
背景技术
在铜的火法精炼工序中，有时供给到炉内的铜精矿、硅酸矿等原料和氧的供给平衡崩溃，相对于原料氧变得过剩。在该情况下，矿渣中产生四氧化三铁(Fe3O4)。Fe3O4层及含有大量Fe3O4的层具有比周围的矿渣更高的熔点，所以不会变成液相而是以半熔融状态残留在炉内，堵塞出渣孔，成为减少炉内容积等的炉作业的障碍。另外，含有大量Fe3O4的层具有高的粘性，有可能阻碍悬垂在矿渣中的铜等有价金属的沉降分离，导致有价金属的回收率劣化。
所以，在铜的火法精炼中，抑制Fe3O4生成量对于削减成本、提高有价金属的回收率等都很重要。
专利文献1公开了如下技术，为了抑制Fe3O4的生成，将焦碳粉、微粉碳与铜精矿一起吹向矿渣的表面，利用焦碳粉将Fe3O4还原成FeO，由此降低矿渣的粘性。
另外，专利文献2指出碳材的添加量多时还原过剩，炉的耐火物的涂敷层破损等问题点，同时限定碳材的粒度、成分浓度，并公开了Fe3O4和焦碳粉的反应性的适当条件。另外，专利文献3公开了向沉垫(mat)和矿渣之间生成的中间层添加粒状的生铁(金属鉄)，将Fe3O4还原成FeO的技术。
专利文献1：日本特开昭58-221241号公报
专利文献2：日本特许第3217675号公报
专利文献3：日本特许第3529317号公报
但是，铜的火法精炼具有能够在铜矿石的溶解中利用铜矿石的氧化热这一优点。但是上述各专利文献中的技术中，需要作为辅助燃料的焦碳。所以制造成本提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够抑制制造成本并同时抑制Fe3O4的生成的铜的精炼方法。
本发明提供铜的精炼方法，其特征在于，具有向炉内不供给焦碳材料而供给富氧化空气及铜精矿的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序。本发明的铜的精炼方法中，通过生铁的还原作用抑制Fe3O4的生成。另外，通过生铁的氧化反应确保热量。所以，不需要供给焦碳材料。其结果可以抑制制造成本。
本发明提供其他的铜的精炼方法，其特征在于，具有向炉内供给硫磺/铜的重量比为0.85～1.15的铜精矿及富氧化空气的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序。本发明的其他的铜的精炼方法中，利用生铁的还原作用抑制Fe3O4的生成。另外，利用生铁及硫磺的氧化反应确保热量。由此，抑制焦碳材料的供给。其结果，可以抑制制造成本。
本发明还提供其他的铜的精炼方法，其特征在于，具有向炉内供给富氧化空气及铜精矿的工序、向炉内产生的矿渣供给生铁的工序、将炉内产生的沉垫(mat)中的铜品味调节为64重量％～69重量％的工序。本发明的其他的铜的精炼方法中，利用生铁的还原作用抑制Fe3O4的生成。另外，利用生铁及硫磺的氧化反应确保热量。由此，抑制焦碳材料的供给。其结果可以抑制制造成本。
根据本发明，能够在抑制制造成本的同时抑制Fe3O4的生成。
附图说明
图1是铜的精炼方法的一个实施方式中使用的闪速炉的概略图；
图2是使用闪速炉的铜的精炼工序图。
符号说明
10、反应塔
20、澄清器
30、通风管
40、精矿燃烧器
50、沉垫
60、矿渣
100、闪速炉
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
实施方式
图1是铜的精炼方法的一个实施方式中使用的闪速炉100的概略图。如图1所示，闪速炉100具有将反应塔10、澄清器20及通风管30依次配置的结构。在反应塔10的上部设置有精矿燃烧器40。
图2是使用了闪速炉100的铜的精炼工序图。首先，如图2(a)所示，从精矿燃烧器40将铜精矿及硅酸矿和富氧化空气同时吹入。由此，通过下述反应式(1)，铜精矿发生氧化反应，如图2(b)所示，在反应塔10的底部分离为沉垫50及矿渣60。另外，下述反应式(1)中，Cu2S·FeS相当于沉垫的主要成分，FeO·SiO2相当于矿渣的主要成分。硅酸矿作为溶剂起作用。
CuFeS2+SiO2+O2→Cu2S·FeS+2FeO·SiO2+SiO2+反应热     (1)
所谓富氧化空气是具有比自然的大气高的氧浓度的空气。例如，富氧化空气具有60体积％～90体积％的氧浓度，优选具有70体积％～80体积％的氧浓度。由此，能够使铜精矿发生充分的氧化反应。另外，富氧化空气的送风量是每1t铜精矿，以氧浓度70体积％计为230.8Nm3/t，以80体积％计为202.0Nm3/t左右。
接着，如图2(c)所示，在澄清器20中，将生铁(金属鉄)供给于矿渣60。由于生铁中的铁(Fe)、碳(C)等具有还原作用，所以能够抑制矿渣60中的Fe3O4的生成。另外，生铁中的Fe及C氧化时产生反应热，所以可以确保热量。
如上所述，根据本实施方式的铜的精炼方法，即使不添加作为热源及还原材料的焦碳材料也能够确保热量。在代替焦碳材料使用生铁的情况下能够抑制原料费用。所以，能够抑制制造成本，同时抑制Fe3O4的生成。
铜精矿中的硫磺浓度并没有特别限定。但是，铜精矿中的硫磺浓度高时得到更多的硫磺的氧化反应热。所以，优选硫磺浓度高。例如，在铜精矿中，优选硫磺相对于铜的重量比S/Cu为0.85～1.15，更优选为0.90～1.15，尤其优选为1.00～1.15。在该情况下，即使不使用作为热源的焦碳材料也可以确保热量。由此，能够抑制制造成本。另外，在炉内的沉垫50及矿渣60的温度过度上升或过度下降的情况下，能够使富氧化空气中的氧浓度上升下降而调节沉垫50及矿渣60的温度。
另外，通过氧化沉垫50中的硫磺，可以得到大量的热量。所以，优选将沉垫50中的铜品味调高。例如，优选将铜品位调节至64重量％～69重量％，更优选调节至66重量％～69重量％。另外，优选将矿渣60中的铜品位调节至0.65重量％～0.95重量％。在这些情况下，对沉垫50及矿渣60的温度进行适当的调节。由此，即使不添加作为热源的焦碳材料也能够确保热量。
另外，可以用于本实施方式的生铁没有特别限定。例如，生铁是由废弃物处理炉、循环炉等生产，含有80重量％以上(例如Fe 90重量％～97重量％)的金属鉄，实际比重为3～8，粒径为0.3mm～8mm的含铁物质。生铁优选含有1重量％～6重量％的碳，含有1重量％～30重量％的铜。生铁为上述的粒径时具有反应性极高，易进行还原反应的特点。
本实施方式中使用了闪速炉，但不限于此。本发明也可以适用于其他的火法精炼。
实施例
下面，根据上述实施方式，实施铜精炼。
(实施例1～实施例4)
实施例1～实施例4中，不供给作为热源的焦碳材料，而向矿渣供给生铁。作为生铁使用含有90重量％～96重量％的Fe，含有2重量％～6重量％的C，含有1重量％～5重量％的铜，实际比重为3～8，粒径为0.3mm～8mm左右的生铁。表1中显示生铁的添加量、铜精矿中的S/Cu重量比、富氧化空气中的氧浓度、沉垫中的铜品位及矿渣中的铜品位。另外，表1中，生铁的添加量是以向闪速炉添加的铜精矿、硅酸矿及炉内循环物的混合物等的总量每1t时的生铁添加量来表示的。
(比较例)
比较例中，不添加生铁而添加焦碳材料。表1表示其他条件。
[表1]
  焦碳添加量(kg/t)   生铁添加量(kg/t)   S/Cu(重量比)   氧浓度(体积％)   沉垫中的铜品位(质量％)   矿渣中的铜品位(质量％)
  实施例1   0   1.2   0.90   70   67.5   1.10
  实施例2   0   1.1   1.00   75   68.0   0.90
  实施例3   0   1.6   1.05   70   67.5   0.90
  实施例4   0   1.7   1.13   75   65.0   0.80
  比较例   13   0   0.83   62   65.0   0.80
(分析)
测定实施例1～4及比较例的沉垫温度、矿渣温度及矿渣中的Fe3O4浓度。表2表示其结果。
[表2]
  沉垫温度(℃)   矿渣温度(℃)   Fe3O4浓度(浓度％)
  实施例1   1230   1240   12.0
  实施例2   1250   1267   10.0
  实施例3   1240   1273   8.0
  实施例4   1230   1260   9.0
  比较例   1250   1270   11.0
如表2中所示，比较例中，Fe3O4浓度被抑制得较低。认为这是由于焦碳材料的还原作用抑制了Fe3O4的生成。
实施例1～4中，虽然没有使用焦碳材料，但Fe3O4浓度仍被抑制得很低。这被认为是由于生铁所具有的还原作用抑制了Fe3O4的生成。另外，实施例1～4中沉垫温度及矿渣温度与比较例为同等程度。
该闪速炉中，沉垫及矿渣的温度被调节为熔点以上且为液体状态，可适当确保流动性，且考虑到炉体的耐火物的熔损的管理温度范围1240±10℃。热量不足的情况下进行热补偿。目前，该部分是由焦碳材料的燃烧热来进行的，但是认为是因为由于铜精矿中的硫磺成分的增多产生的、与富氧化空气的氧化反应热的增加和富氧化空气中的氧化浓度的适当调节，从而确保了热量在适当的水平。
从上述看，即使不供给焦碳材料，通过生铁的还原作用，也可以抑制Fe3O4的生成。另外，通过富氧化气体及生铁的供给来得到热。另外，通过增加铜精矿中的硫磺浓度来得到热。此外，通过增加沉垫中的铜品位及矿渣中的铜品位来得到热。

Claims (10)

1、一种铜的精炼方法，其特征在于，包括：向炉内不供给焦碳材料而供给富氧化空气、溶剂及铜精矿的工序；向所述炉内产生的矿渣供给生铁的工序。
2、一种铜的精炼方法，其特征在于，包括：向炉内供给硫磺/铜的重量比为0.85～1.15的铜精矿、溶剂及富氧化空气的工序；向所述炉内产生的矿渣供给生铁的工序。
3、一种铜的精炼方法，其特征在于，包括：向炉内供给富氧化空气、溶剂及铜精矿的工序；向所述炉内产生的矿渣供给生铁的工序；将所述炉内产生的沉垫中的铜品味调节到64重量％～69重量％的工序。
4、如权利要求1或3所述的铜的精炼方法，其特征在于，所述铜精矿中的硫磺/铜的重量比为0.85～1.15。
5、如权利要求1或2所述的铜的精炼方法，其特征在于，还包括将所述炉内产生的沉垫中的铜品位调节为64重量％～69重量％的工序。
6、如权利要求1～5中任一项所述的铜的精炼方法，其特征在于，还包括将所述炉内产生的沉垫中的铜品位调节为66重量％～69重量％的工序。
7、如权利要求1～6中任一项所述的铜的精炼方法，其特征在于，还包括将所述矿渣中的铜品位调节为0.65重量％～0.95重量％的工序。
8、如权利要求1～7中任一项所述的铜的精炼方法，其特征在于，所述富氧化空气中的氧浓度为70体积％～80体积％。
9、如权利要求1～8中任一项所述的铜的精炼方法，其特征在于，所述炉为闪速炉。
10、如权利要求1～9中任一项所述的铜的精炼方法，其特征在于，所述生铁含有1重量％～6重量％的碳，含有1重量％～30重量％的铜，粒径为0.3mm～8mm。
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