CN101665878B

CN101665878B - 铜的冶炼方法

Info

Publication number: CN101665878B
Application number: CN2009101389800A
Authority: CN
Inventors: 中门研太; 滨本真; 渡边圣一
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: JP2010059500A; CN101665878A; US7918917B2; JP4949342B2; CL2009001730A1; US20100050811A1

Abstract

本发明提供一种可以降低铁酸钙炉渣的铜品位的炉渣处理方法。铜的冶炼方法包括：将冰铜(10)装入熔炼炉中，通过氧化而从冰铜(10)生成泡铜(30)及铁酸钙炉渣(20)的生成工序；在电炉中，在1250℃～1350℃的温度条件下且在氧分压logPO₂≤-9.3的还原气氛中，从铁酸钙炉渣(20)精制出泡铜(40)的精制工序。可以通过还原，从铁酸钙炉渣得到粗铜。可以使用现有的熔炼炉等来冶炼铜。

Description

铜的冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种铜的冶炼方法。

背景技术

作为不使用PS转炉的铜的冶炼方法，可以举出使用闪速转炉(flashconverter)的方法(例如参照非专利文献1)、MI连续制铜法(例如参照专利文献1)等。

在使用闪速转炉的方法中，将调合及干燥后的铜精矿装入闪速炉中，溶解·分离成冰铜及炉渣，在暂时冷却得到的冰铜之后，粉碎并装入闪速转炉中，冰铜通过氧化而分离成泡铜和铁酸钙炉渣，通过在精制炉中氧化·还原泡铜，来进行阳极铸造。

在MI连续制铜法中，将调合及干燥后的铜精矿装入S炉中，溶解·分离成冰铜及炉渣，将得到的冰铜装入C炉中，冰铜通过氧化而分离成泡铜和铁酸钙炉渣，通过在精制炉中氧化·还原泡铜，来进行阳极铸造。

通过使在闪速炉或S炉中生成的炉渣在贫化电炉(Slag CleaningFurnace)或CL炉中滞留，来回收分离冰铜，将分离的冰铜装入闪速转炉或C炉中。炉渣在粒化后出售。另外，使在闪速转炉或C炉中生成的铁酸钙炉渣在粒化后在闪速炉或S炉以及C炉中重复利用。

专利文献1：专利(特许)第3838105号广报

非专利文献1：I.V.Kojo，M.Lahtinen，“Outokumpu泡铜冶炼过程(Outokumpu blister smelting processes)，清洁技术标准(clean technologystandards)”：Cu2007，关于热冶学的Carlos Diaz研讨会会议记录(Theproceedings of the Carlos Diaz symposium on Pyrometallurgy)，Vol.3，Book2，(多伦多(Toronto)，加拿大(Canada)，2007)，pp183-190.

不过，在闪速转炉或C炉中生成的铁酸钙炉渣约含20％的铜。只要能够降低该铁酸钙炉渣的铜品位，就可以用作钢铁原料。

但是，该铁酸钙炉渣与硅酸盐炉渣相比，具有高电导率。因此，认为如果是利用电阻的加热的以往的电炉，则铁酸钙炉渣与硅酸盐炉渣相比，难以稳定地保持熔融状态。因而，使铁酸钙炉渣在粒化后在闪速炉或S炉以及C炉中重复利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使不重复利用在熔炼炉中生成的铁酸钙炉渣，也可以从该铁酸钙炉渣得到粗铜的铜的冶炼方法。

本发明中的铜的冶炼方法的特征在于，包括：将冰铜装入熔炼炉中，通过氧化，从冰铜生成泡铜及铁酸钙炉渣的生成工序；在电炉中，在1250℃～1350℃的温度条件下而且在氧分压logPO₂≤-9.3的还原气氛下，从铁酸钙炉渣精制出泡铜的精制工序。在本发明中的铜的冶炼方法中，即使不重复利用在熔炼炉中生成的铁酸钙炉渣，也可以从该铁酸钙炉渣得到粗铜。

在电炉的精制工序中，可以通过调整还原度，将所述铁酸钙炉渣的铜品位降低至0.8重量％以下。这种情况下，可以将得到的铁酸钙炉渣用作钢铁原料。

在电炉的精制工序中，通过调整还原度，将铁酸钙炉渣中的铁品位提高至55重量％以上。这种情况下，可以将得到的铁酸钙炉渣用作钢铁原料。

装入熔炼炉中的冰铜的铜品位也可以为65重量％～75重量％。在熔炼炉的生成工序中，也可以生成铜品位为10重量％～25重量％、氧化钙含量为10重量％～20重量％的铁酸钙炉渣。

电炉也可以为电阻加热式电炉。在电阻加热式电炉中，炉渣必需具有规定的电阻系数，而通过还原，铁酸钙炉渣可以得到规定的电阻系数。因而，在铁酸钙炉渣的还原用中可以转用硅酸盐炉渣用的电炉。

在电炉的精制工序中，也可以通过向电炉中添加还原剂来还原铁酸钙炉渣。还原剂可以含有焦炭、铁粒及生铁粒的至少一种。

熔炼炉可以为闪速转炉或连续制铜炉。这种情况下，可以使用现有的熔炼炉。这样，可以控制成本。

也可以将闪速炉的贫化电炉用作电炉。这种情况下，可以使用现有的贫化电炉。这样，可以控制成本。

如果利用本发明，则可以降低铁酸钙炉渣的铜品位。

附图说明

图1是用于说明炉渣处理方法的一个实施方式的模式图。

图中，10-冰铜，20-铁酸钙炉渣，30-泡铜，40-泡铜，50-炉渣，100-闪速转炉，200-精制炉，300-电炉。

具体实施方式

以下说明用于实施本发明的最佳方式。

(实施方式)

图1是用于说明炉渣处理方法的一个实施方式的模式图。首先，如图1(a)所示，向闪速转炉100中导入冰铜10并同时喷入空气(air)或富氧空气。冰铜10是含有氧化钙作为溶剂的冰铜。对冰铜10的铜品位没有特别限定，优选为65重量％～75重量％左右。这是因为，如果铜品位超过75重量％，则冰铜中的铁浓度变低，不能得到足够的反应热，从而变得不能生成炉渣，还因为，如果铜品位少于65重量％，则炉渣量变多，不经济。可以说65重量％～75重量％的范围是闪速转炉及MI炉的热平衡的效率较好的范围。

如图1(b)所示，冰铜10通过熔融氧化而分离生成铁酸钙(FeOx-CaO)炉渣20与泡铜30。对铁酸钙炉渣20的铜品位没有特别限定，优选为10重量％～25重量％左右。这是因为，如果炉渣中铜品位超过25重量％，则炉渣的体积增加，重复量变多而不经济，还因为，如果低于10重量％，则不能得到适宜的炉渣熔融范围，不适于操作。

对铁酸钙炉渣20的氧化钙含量没有特别限定，优选为10重量％～20重量％左右。这是因为，在该范围内，可以作为较好的炉渣的熔融范围而维持适宜的炉操作。对泡铜30的铜品位没有特别限定，优选为98重量％以上。这是因为，在下一个精制炉中的炉渣发生量增加，难以对其进行处理。此外，铁酸钙炉渣20的成分及泡铜30的铜品位可以通过向闪速转炉100内吹入的氧量与冰铜量的比率等来调整。

接着，如图1(c)所示，向精制炉200中导入泡铜30并同时向电炉300中导入铁酸钙炉渣20。作为电炉300，例如可以使用电阻加热式的电炉。接着，通过从电极向铁酸钙炉渣20供给电力来加热铁酸钙炉渣20并同时调整电炉300内的还原度。在本实施方式中，通过在1250℃～1350℃的温度条件下，将电炉内的氧分压logPO₂调整成-9.3以下，从所述铁酸钙炉渣20精制出泡铜。例如，在使用内径为9m、电极间距离为3.4m的电炉的情况下，向铁酸钙炉渣20施加4小时～5小时左右抽头电压90V～110V。另外，通过调整向电炉300中的空气供给量、添加焦炭、铁粒、生铁粒等来调整电炉300内的还原度。

在此，由于铁酸钙炉渣的电阻系数较低，所以如果提高抽头电压，则电极浸渍深度变小，从而变得难以保持熔体。因此，通过在实用上的电压范围内将抽头电压设定成90V左右，可以尽可能多地赢得电极浸渍深度。因而，抽头电压优选为90V左右。

通过还原铁酸钙炉渣20，铜分沉淀而被分离。这样，如图1(d)所示，从铁酸钙炉渣20精制出泡铜40而生成炉渣50。此外，由于铁酸钙炉渣20的还原，炉渣50的杂质(例如As、Sb、Bi、Ni、Pb等)得以减少。另外，还可以增大泡铜40的铅含量。

接着，如图1(e)所示，向精制炉200中导入泡铜40。接着，在精制炉200中，从泡铜30及泡铜40精制出粗铜。利用以上工序，可以从冰铜10得到粗铜。其中，在电解精制粗铜时，为了使粗铜中的Bi共沉淀，所以优选在精制炉中添加Pb，但由于泡铜40的铅含量多，所以可以不需要在精制炉200中添加铅。

如果利用本实施方式，则可以利用还原来降低铁酸钙炉渣的铜品位。在此，由于铁酸钙炉渣的电阻系数较低，所以认为在使用电阻加热式电炉的情况下，难以加热熔融铁酸钙炉渣。但是，认为像本实施方式这样，铁酸钙炉渣的铜品位因还原而降低，由此电导率也降低。因而，认为在电炉内，铁酸钙炉渣的电阻系数增大。由于以上原因，可以使用电阻加热式电炉来降低铁酸钙炉渣的铜品位。

另外，还可以通过调整还原度，将铁酸钙炉渣的铜品位降低至所期望的值。例如，通过将铜品位降低至0.8重量％以下，可以将铁酸钙炉渣用作钢铁原料。另外，还可以通过调整还原度，使铁酸钙炉渣的铁品位提高至55重量％以上。这样，可以提高铁酸钙炉渣作为钢铁原料的品质。

另外，如果将闪速炉用作本实施方式中的闪速转炉100，则可以将闪速炉随带的硅酸盐(FeOx-SiO₂)炉渣用的贫化电炉用作本实施方式中的电炉300。因而，可以不设置新的设备来实施本实施方式中的炉渣处理方法。

其中，在本实施方式中，作为熔炼炉，使用的是闪速转炉，但不限定于此。也可以将MI连续制铜炉用作熔炼炉。在本实施方式中，图1(a)及图1(b)的工序相当于生成工序，图1(d)的工序相当于还原工序。

【实施例】

以下按照上述实施方式中的炉渣处理方法得到粗铜。

(实施例1)

在实施例1中，在电炉中添加焦炭作为还原剂，溶解了铁酸钙炉渣。将向电炉中导入之前的铁酸钙炉渣的组成比示于表1。另外，使电炉内的温度为1343℃。使电炉内的氧分压logPO₂为-9.35，成为还原气氛。在实验中使用的电炉的内径为660mm，电极使用石墨，电极间距离为200mm。另外，抽头电压为40V，保持时间为4小时。

(分析)

对电炉中的溶解后的铁酸钙炉渣的组成进行了分析。将其结果示于表1。另外，对电炉中的溶解后的泡铜的组成进行了分析。将其结果与氧分压一起示于表2。如表2的氧分压所示，在实施例1中，确认了电炉内已成为还原气氛。

【表1】

炉渣组成(重量％)

	Cu	CaO	Fe	SiO₂	Al₂O₃	MgO	Pb	Zn	Ni	As	Sb	Cr	Bi	Cd
															熔融前	21.9	13.3	39.6	2.5	0.45	0.15	0.90	0.46	0.11	0.44	0.039	0.01	0.028	0.01
实施例1	0.8	17.8	56.4	2.9	0.8	0.23	0.04	0.44	0.02	0.02	0.001	0.01	0.001	0.01

【表2】

泡铜组成(重量％)

	LogPO₂	Cu	S	Fe	Pb	Zn	Ni	As	Sb	Bi
											实施例1	-9.35	92.0	0.055	0.33	4.1	0.29	0.48	1.9	0.18	0.12

如表1所示，在实施例1中，铁酸钙炉渣的铜品位降低。因而，确认了通过还原使铁酸钙炉渣的铜品位降低。另外，通过使氧分压logPO₂为-9.3以下，可以将铁酸钙炉渣的铜品位降低至0.8重量％。因而，确认了即使不在熔炼炉中重复利用铁酸钙炉渣，也可以将该铁酸钙炉渣用作钢铁原料。

另外，如表2所示，确认了通过还原，可以从铁酸钙炉渣得到粗铜。进而，在添加焦炭的情况下，含有较多铅。因而，确认了通过调整还原度，可以不需要在精制炉中添加铅。

Claims

1.一种铜的冶炼方法，其特征在于，包括：

将冰铜装入熔炼炉中，通过氧化而由所述冰铜生成泡铜及铁酸钙炉渣的生成工序；

在电炉中，在1250℃～1350℃的温度条件下且在氧分压logPO₂≤-9.3的还原气氛中，从所述铁酸钙炉渣精制出泡铜的精制工序，

在所述精制工序中，通过调整还原度来将所述铁酸钙炉渣的铜品位降低至0.8重量％以下。

2.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

在所述电炉的精制工序中，通过调整还原度来将所述铁酸钙炉渣的铁品位提高至55重量％以上。

3.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

装入所述熔炼炉中的所述冰铜的铜品位为65重量％～75重量％。

4.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

在所述熔炼炉的生成工序中，生成铜品位为10重量％～25重量％、氧化钙含量为10重量％～20重量％的铁酸钙炉渣。

5.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

所述电炉为电阻加热式电炉。

6.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

在所述电炉的精制工序中，通过向所述电炉中添加还原剂来还原所述铁酸钙炉渣。

7.根据权利要求6所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

所述还原剂含有焦炭及铁粒中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

所述还原剂含有生铁粒。

9.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

所述熔炼炉为闪速转炉或连续制铜炉。

10.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，

将闪速炉的贫化电炉用作所述电炉。