CN101705367A - 富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺，该工艺主要包括块料破碎及筛分、原料库及配料、富氧侧吹熔炼、熔炼渣贫化、转炉吹炼、高冰镍水碎及产品包装等主要过程，工艺流程短，投资省。本发明能够充分利用铜镍精矿自身的氧化反应热，在熔炼时只需补充少量燃料，节能效果较为明显。并且炉料备料简单，熔炼强度大，床能力高。由于熔炼过程中鼓入富氧空气，因而产出的烟气含SO₂浓度高，有利于原料中硫的回收利用，较好地解决了环境污染问题。

Description

富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺

技术领域

本发明涉及一种炼铜镍的冶炼工艺，具体而言，是一种用于处理含铜、镍硫化矿的氧气侧吹熔池熔炼工艺。

背景材料

随着我国经济的高速发展，对能源的需求越来越大，同时给环境造成的影响也越来越严重，为此，国家大力倡导环保节能新技术的开发应用。节能、环保、降耗成为我国铜镍冶炼企业面临的最重大问题，大型铜镍冶炼企业纷纷进行技术更新改造，通过改造扩大产能，降低能耗指标，改善环境。世界上广泛采用的铜镍熔炼技术分为传统熔炼、闪速熔炼和熔池熔炼。传统熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼等；闪速熔炼有奥托昆普闪速熔炼和国际镍公司闪速熔炼；熔池熔炼富氧顶吹浸没喷枪熔炼法等。传统熔炼普遍存在原料适应性不强、处理能力较小、环保差、能耗高等缺陷；闪速熔炼存在投资大、运行成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程短、投资省、节能效果明显、炉料备料简单、床能力高、环保好的富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺。

本发明提供的富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺包括如下步骤：

1)富氧侧吹熔炼：将炉料在富氧侧吹炉内与从炉体两侧的风口鼓入富氧空气进行富氧熔池熔炼，熔炼所得低冰镍沉降在炉膛底层由炉端的虹吸口排出，含铜镍较低的渣在炉膛熔体上层，由渣口排出；从炉体中排出的还原性气体在炉膛空间被吸入的空气氧化，产生含SO₂的高温烟气，出炉后经余热锅炉冷却，电收尘器净化除尘后送硫酸车间制酸；

2)电炉贫化：将步骤1)熔炼过程产生的低冰镍和渣通过溜槽流入贫化电炉进行还原澄清分离，并加入碎煤作还原剂，熔体在贫化电炉内经充分的澄清分离后，上层为贫化渣，经渣口放出，低冰镍虹吸放出；

3)吹炼：将步骤2)放出的低冰镍间断放入包子，加入转炉进行吹炼，除去铁和部分硫，产出由Cu₂S和Ni₃S₂组成的并富集了贵金属的高冰镍；转炉吹炼需加入石英石造渣，造渣后倒出的吹炼渣用渣包盛装返回侧吹炉熔炼。

所述步骤1)中从炉体两侧的风口鼓入富氧空气含氧不低于60％。

所述步骤3)中产出的高冰镍经水碎造粒。

为了控制因过吹产生的难熔氧化镍，所述步骤3)在吹炼后期，需加入碎煤进行还原熔炼。

本发明能够充分利用铜镍精矿自身的氧化反应热，因而在熔炼时只需补充少量煤，节能效果较为明显，生产成本低。并且炉料备料简单，熔炼强度大，床能力高。由于熔炼过程中鼓入富氧空气，因而产出的烟气含SO₂浓度高，有利于原料中硫的回收利用，很好地解决了环境污染问题。

本发明工艺特点是：

(1)从炉侧向熔池内鼓入富氧空气，熔体激烈搅动，熔池内熔体上层翻动，下层平静，加速了质和热的交换，加快炉渣中难熔组分的熔化速度，因此炉子的生产率很高。

(2)富氧侧吹熔池熔炼工艺对炉料的适应性强。其不像闪速炉那样对炉料的水分、化学成分、粒度组成要求严格，即氧气侧吹工艺对炉料的组成、物理、化学性质等方面，可以有较大的波动范围，入炉物料水分6～8％，可处理不大于50mm的块料，最佳入炉炉料粒度为5～20mm。这对于处理原料来源广，特别是含硅高、成分特殊的原料的企业，对于处理多种原料的企业具有重要意义。对于老工业基地、矿山开采晚期、资源枯竭、随时面临采用新原料、从国外进口原料的企业，更具有实用价值。可以有较大的灵活性，对企业的未来发展有利，具有很大的潜在的经济效益。

(2)富氧侧吹熔池熔炼工艺是一个强化的冶金过程，是一种高效率的冶炼工艺。采用高浓度富氧鼓风熔炼，熔体激烈搅动，炉料的熔化速度，化学反应的速度加快，传质传热过程强化，热力学和动力学条件都处于最佳状态，氧利用率可以达到95～100％，硫化物和燃料在熔池内氧化和燃烧，其化学反应热能够被充分利用，燃料消耗少，其用于炼铜镍基本能实现自热熔炼，只需配入少量的煤作为补热燃料，有助于降低能量消耗，节约生产成本，实现“节能减排”的目标。

(3)富氧侧吹熔池熔炼工艺产生的烟气中含SO₂浓度高，同等规模的熔池熔炼工艺中，烟气量最小，有利于从烟气中回收硫，解决了环保问题，且烟气处理系统的投资和运行成本大为缩减。同时富氧侧吹炉上部既宽阔又高大，气流上升速度较缓，加入的又都是湿料或块料，翻腾飞溅的熔体对烟气夹带的粉尘也具有捕集作用，且采用全负压操作，烟尘率较低。

(4)富氧侧吹熔池熔炼工艺操作简单：液相和炉渣采用虹吸装置连续排放，取消了打开和堵塞排放口及清理溜槽的工作；使用富氧(含O₂60％以上)鼓风时风口不需清理；在短期停炉时，不必要将炉内熔体全部放出就可停止鼓风，采用专用的铜杆塞住风口，防止熔体反灌堵塞风口等。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施

从图1可以看出，本发明工艺主要包括块料破碎及筛分、原料库及配料、富氧侧吹熔炼、渣贫化、转炉吹炼、高冰镍水碎及产品包装等主要过程，具体步骤如下：

1、块料破碎及筛分：小于50mm的原料都可以进侧吹炉，而入炉最佳粒度为5～20mm。对大块特富铜镍矿和大块石英石等需进行破碎、筛分后，合格物料送原料仓配料。

2、原料库及配料：铜镍精矿用胶带输送机送至原料仓，石英石、碎煤等物料由汽车或其他运输方式运至原料仓库，熔炼尘、吹炼尘由收尘工段运至原料库。各种物料经抓斗抓入配料仓待用。

铜镍精矿、石英石、烟尘和碎煤，按配料比要求计量后，输送至配料胶带运输机，然后经过皮带转运加入富氧侧吹炉中进行富氧造锍熔炼。电子皮带秤可以瞬时计量和累计，给料量可以根据生产的需要及时调整。

3、富氧侧吹熔炼：炉料在富氧侧吹炉内与从炉体两侧的风口鼓入含氧约60～96％的富氧空气进行富氧熔池熔炼.风口高度在渣层顶面之下0.5m，风口以上渣层，由于鼓入富氧空气的强烈搅动产生鼓泡层，使加入的炉料熔化并发生强烈的氧化和造渣反应生成铜镍锍和炉渣.熔炼过程所需的热量，主要来自原料中硫的氧化和造渣反应热，少部分来自碎煤燃烧热.熔炼生成的铜镍锍和炉渣在风口以下1m深的静止渣层中沉淀分离，熔炼所得低冰铜镍沉降在炉膛底层，含铜镍较低的渣在炉膛熔体上层，由渣口排出；低冰镍由炉端的虹吸口排出；从炉体中排出的还原性气体在炉膛空间被吸入的空气氧化，产生含SO₂15～25％的高温烟气，出炉后经余热锅炉冷却，电收尘器净化除尘后送硫酸车间制酸。

4、电炉贫化：熔炼过程产生的低冰镍和渣通过溜槽进入贫化电炉进行还原澄清分离，并加入碎煤作还原剂。还原剂主要有以下三方面作用：(1)破坏渣中四氧化三铁、铁酸盐和硅酸盐；(2)使渣中的金属氧化物还原，以利于回收，(3)改善炉渣的特性，以利澄清分离。熔体在贫化电炉内经充分的澄清分离后，上层为贫化渣，经渣口放出，水碎成为弃渣，用扒渣机提至渣仓，运至渣场。低冰镍经虹吸放出、用包子吊往转炉吹炼。贫化电炉烟气二氧化硫浓度小于0.02％，经余热回收和收尘后达标排放。将低冰镍和熔炼渣都加入电炉，一方面低冰镍可以作为硫化剂，另一方面由于转炉是间断加料，电炉能够起到保温作用。

5、吹炼：贫化电炉低冰镍间断放入包子，加入P-S转炉进行吹炼。转炉吹炼是一个氧化反应过程，低冰镍主要由Cu₂S、Ni₃S₂和FeS组成，吹炼的任务是使低冰镍中的FeS氧化和造渣，除去铁和部分硫，产出由Cu₂S和Ni₃S₂组成的并富集了贵金属的高冰镍，其品位(Ni+Cu)约为78％。转炉吹炼需加入石英石造渣，造渣后倒出的吹炼渣用渣包盛装返回侧吹炉熔炼。在吹炼后期，为了控制因过吹产生的难熔氧化镍，需加入碎煤进行还原熔炼。高冰镍由高冰镍包水碎造粒。吹炼时从炉口排出的高温烟气，经余热回收及收尘后与熔炼烟气一起送制酸系统。转炉设有环保烟罩，收集溢散的含SO₂烟气，以保证车间良好的操作环境。

6、高冰镍水碎及产品包装：经转炉吹炼的高冰镍，采用水碎急冷制成粒状，粒度约为0.5～3mm。用扒渣机将水碎高冰镍粒从水池中扒出进入渣仓，再经条格筛筛分并将水沥干后包装入库。

实施本发明工艺的主要技术操作条件如下：

1、富氧侧吹熔炼

炉渣温度          约1300℃(正负100℃的浮动范围)

低冰镍温度        约1200℃

富氧浓度          60～96％

鼓风压力          0.15MPa

炉顶负压          -50～-200Pa

烟气温度          约1300℃

物料含水          ≤10％

冷却水压力        0.4MPa

冷却水温度        进水≤25℃，出水≤32℃

2、电炉贫化

炉渣温度          约1350℃

低冰镍温度        约1200℃

烟气温度          700～800℃

冷却水压力        0.2～0.3MPa

冷却水温度        进水≤25℃，出水≤40℃

3、转炉吹炼

吹炼温度          约1250℃

鼓风压力          0.06～0.11MPa

送风时率          ≥70％

送风强度          0.5～0.6m³/min.cm²

炉口负压          -10～-50Pa

烟气温度          600～700℃

获得的产物是：

产品：水淬金属化高冰镍。

副产品：水淬渣、含SO₂烟气及烟尘。

实施本发明工艺主要技术经济指标如下：

1、富氧侧吹熔炼

低冰铜镍品位        含铜26～30％，含镍11～15％

渣成分              含铜0.6～1.0％，含镍0.4～0.8％

富氧浓度            60～96％

床能率              60～80t/(m².d)

脱硫率              75～80％

燃煤率(对炉料)      约3.0～4.0％

熔剂率              9～15％

烟尘率              0.5～1.5％

直收率              镍80～85％；铜85～90％

2、电炉贫化

低冰铜镍品位        含铜23～27％，含镍11～14％

渣成分              含铜0.25～0.34％，含镍0.13～0.17％

还原煤耗            30kg/t-渣

3、转炉吹炼

高冰铜镍品位        含铜51～56％，含镍23～29％

渣成分              含铜2～2.6％，含镍0.9～1.3％

还原煤耗            约11.5kg/t-渣

熔剂率              16～20％

送风时率            70％

脱硫率              65～70％

直收率镍            90～95％，铜90～95％

Claims (3)

1.一种富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺，包括如下步骤：

1)富氧侧吹熔炼：将炉料在富氧侧吹炉内与从炉体两侧的风口鼓入富氧空气进行富氧熔池熔炼，熔炼所得低冰铜或镍沉降在炉膛底层由炉端的虹吸口排出，含铜镍较低的渣在炉膛熔体上层，由渣口排出；从炉体中排出的还原性气体在炉膛空间被吸入的空气氧化，产生含SO₂的高温烟气，出炉后经余热锅炉冷却，电收尘器净化除尘后送硫酸车间制酸；

2)电炉贫化：将步骤1)熔炼过程产生的低冰镍和渣通过溜槽流入贫化电炉进行还原澄清分离，并加入碎煤作还原剂，熔体在贫化电炉内经充分的澄清分离后，上层为贫化渣，经渣口放出，低冰镍虹吸放出；

3)吹炼：将步骤2)放出的低冰镍间断放入包子，加入转炉进行吹炼，除去铁和部分硫，产出由Cu₂S和Ni₃S₂组成的并富集了贵金属的高冰镍；转炉吹炼需加入石英石造渣，造渣后倒出的吹炼渣用渣包盛装返回侧吹炉熔炼。

2.根据权利要求1所述的富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺，其特征在于所述步骤1)中从炉体两侧的风口鼓入富氧空气，且其含氧不低于60％。

3.根据权利要求1所述的富氧侧吹熔池熔炼法炼铜镍工艺，其特征在于所述步骤3)中产出的高冰镍经水碎造粒。

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