CN101760631B - 一种用因分特炉炼铜的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用因分特炉(Infinity Furnace)炼铜的工艺，属有色金属冶金技术领域。本工艺在因分特冶金炉中完成含铜物料的冶炼得到粗铜，炉料为硫化铜矿、熔剂、铜冶金常规冶炼流程中产出的烟尘、中间渣、铜冰铜、返料及电子废料或废旧金属的二次铜资源，本工艺的熔炼、吹炼、渣贫化三个过程在因分特炉里完成，产物为粗铜和弃渣混合物。弃渣混合物澄清分离，得到含Cu≤0.5％的弃渣和少量铜冰铜。本发明优点在于：在一座炉子中完成熔炼、吹炼作业，一步产出粗铜；无需专门的炉渣贫化或炉渣选矿设施，弃渣含铜＜0.5％；弃渣混合物澄清分离后得到的冰铜，在水淬后返回流程处理。取消PS转炉，两个炉缸的操作步骤互相配合，使烟气二氧化硫含量相对稳定，提高了硫的利用率。
Description
技术领域：
本发明提供一种用因分特炉(Infinity Furnace)炼铜的工艺，属有色金属冶金技术领域。
背景技术：
典型的铜硫化矿火法冶炼工艺流程，提取粗铜必须经过“熔炼一吹炼”两个阶段，过程在两个独立的炉子中进行，吹炼渣需要进一步处理。由于过程不连续，造成了流程长、能耗高、投资大等一系列问题。特别是常用的吹炼设备PS转炉，由于其作业的周期性和回转式操作，不可避免地存在以下3个问题：①SO2泄漏，低空污染严重；②烟气浓度波动幅度大；③台数多，投资高。即使是连续炼铜的工艺(如三菱连续炼铜法)，其熔炼、吹炼亦仍在各自独立的设备中完成。
为了解决上述问题，冶金工作者开发了一步炼铜工艺。成功用于工业实践的有诺兰达法和闪速熔炼法。使用该工艺虽然可以得到粗铜，并且将熔炼、吹炼合并在一个反应器中完成，但因吹炼过程需要较高的氧势，造成渣性质恶化，渣中Fe3O4和铜的含量高，炉渣处理过程仍然必不可少。目前，所有的一步炼铜工艺均存在吹炼渣的处理问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用因分特冶金炉直接冶炼出粗铜的工艺。
本发明采用的集熔炼和吹炼为一体的“因分特冶金炉”系本发明人发明的，其专利申请号为200910094480.1；所述因分特冶金炉由炉架(1)、置于炉架(1)上的第一炉缸(4)和第二炉缸(7)、分别与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)连接的一条或一条以上通道(20)、与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)上部连接的为空腔整体的炉身(5)、置于炉身(5)上方的炉盖(6)组成，其中：形状为圆形或方形或多边形的第一炉缸(4)和第二炉缸(7)上分别开有第一排放口(2)、第二排放口(3)，和第三排放口(8)、第四排放口(9)，第一炉缸(4)和第二 炉缸(7)的一侧上开有分别与通道(20)连通的第一物料转移口(19)和第二物料转移口(21)；炉盖(6)上的中心位置开有排烟口(12)，在排烟口(12)的两侧同时开有与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)分别对中的第一加料口(10)和第二加料口(14)、设置喷射器用的第一喷射口(15)和第二喷射口(18)、炉缸熔池深度第一测量口(11)和炉缸熔池深度第二测量口(13)、及分别对应第一炉缸(4)和第二炉缸(7)的辅助烧嘴第一插入口(16)和辅助烧嘴第二插入口(17)。
本发明的炼铜工艺的具体步骤为：
(1)含10-45％铜的铜精矿，石英和石灰石熔剂，煤或焦粉或重油或柴油或天然气燃料，富含磁性氧化铁的吹炼渣或PCB板按计算量投入因分特炉的一炉缸内，喷枪插入熔池并向熔池鼓入含21％～95％O2的富氧空气，在1100～1400℃的温度下进行熔炼，熔炼产出的弃渣混合物从渣口排到炉外的澄清分离容器，熔炼产出的冰铜保留在炉缸内；
(2)从渣口排出的弃渣混合物在一个温度为1050～1380℃的高温容器里进行保温澄清分离后，得到含铜＜0.5％的弃渣和冰铜，分离过程中不添加任何还原剂或硫化剂；
(3)将喷枪继续插入冰铜熔体，喷入含21％～95％O2的氧气流搅动熔池进行吹炼，在吹炼过程中投入石英和石灰石熔剂、及冰铜或残极或废杂铜冷料，吹炼的熔融态产物为粗铜和Fe3O4＞10％的富含磁性氧化铁的炉渣；
(4)富含磁性氧化铁的炉渣由所在炉缸通过两炉缸间的通道(20)送入另一正在进行步骤(1)反应的炉缸内进行贫化，粗铜由炉缸下部的放铜口排出；
(5)在另一炉缸继续进行步骤(1)、(2)、(3)、(4)的过程时，两炉缸不断地进行熔炼、吹炼及放铜，同时两炉缸间交替输送吹炼渣，如此周而复始，直至冶炼完成。
本发明的特点为流程短、投资少、作业成本低、环境友好。主要体现在：
a.在一座炉子中完成熔炼(吹炼渣贫化)、吹炼作业，一步产出粗铜。
b.无需专门的炉渣贫化或炉渣选矿设施，弃渣含铜＜0.5％；弃渣混合物澄清分离后得到的冰铜，在水淬后能较方便地返回流程处理。
c.取消了漏风率较高的PS转炉，两个炉缸的操作步骤互相配合，使烟气二氧化硫含量相对稳定，提高了硫的利用率。
附图说明：
图1为本发明的因分特炉炼铜工艺设备连接图。
图2为本发明的因分特炉炼铜工艺流程图。
具体实施方式：
本发明所用设备除因分特冶金炉外，其余均为现有通用设备。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
工艺设备连接图(图1)中有一座因分特冶金炉，一个澄清分离高温电炉。图1中的因分特炉有两个炉缸，正常情况下，一个炉缸处于熔炼阶段，一个炉缸处于吹炼阶段。
处于熔炼阶段的炉缸，对应炉顶加入的物料为硫化铜精矿、低品位废杂铜、块煤、及熔剂物料，以上物料通过配料系统进行配比，然后通过炉顶加料皮带加入炉内。反应需要的富氧空气、燃料油或粉煤通过主喷枪喷入炉缸熔池中，铜精矿物料和富氧空气在熔池内反应，生成冰铜和弃渣混合物，冰铜留在炉缸内，弃渣混合物通过弃渣口连续排至澄清分离电炉。弃渣混合物通过澄清分离电炉进行分离得到含铜＜0.5％的弃渣和冰铜，弃渣通过水淬后丢弃，冰铜通过冷却或水淬后返回至因分特吹炼炉缸。因分特炉熔炼炉缸所需的工艺空气通过压缩机提供，所需的氧气由制氧装置提供，图1中为变压吸附制氧，压缩空气和氧气进行混合获得所需的富氧浓度，然后通过喷枪喷入炉缸熔池中。喷枪所需的燃料油由供油泵提供。
处于吹炼阶段的炉缸，吹炼阶段的目的是把冰铜吹炼成粗铜，因此，对应炉顶加入的物料为冷冰铜、低品位废杂铜、及熔剂物料。吹炼炉缸也有一条炉顶加料皮带，吹炼所需的富氧空气通过吹炼炉缸上部的主喷枪喷入熔池中。冰铜、熔剂和富氧空气在吹炼炉缸熔池内反应，生成粗铜和吹炼渣。粗铜留在炉缸内，等吹炼结束，通过粗铜放出口放出。吹炼渣通过炉缸连接通道在吹炼期内连续排至熔炼炉缸内，让吹炼渣和铜精矿一起反应，从而把吹炼渣里面的高磁性氧化铁消除掉。
熔炼炉缸和吹炼炉缸内反应产生的高浓度SO2烟气进入因分特炉的炉身上部进行混合，然后通过炉顶排烟口排入后面的余热锅炉，烟气通过余热锅炉进行粗除尘和降温，烟气温度从1300℃降至350℃。为了把烟气中的烟尘进一步脱除，满足制酸要求，烟气经过余热锅炉后进入电收尘器，把烟尘进一步除掉，然后通 过排烟风机排至烟气制酸车间。
为了详细描述因分特炉内的炼铜工艺控制过程，结合因分特炉炼铜工艺流程图2进行说明。每座因分特炉有两个炉缸，这两个炉缸在结构和功能上是相同的。每个炉缸不仅参与铜精矿熔炼反应，而且满足吹炼的要求。因此，为了说明的需要，设左炉缸处于熔炼阶段，相对应，右炉缸处于吹炼阶段。右炉缸吹炼结束，左炉缸转入吹炼阶段，右炉缸也相应进入熔炼阶段，交替循环进行。
对熔炼阶段的炉缸工艺控制主要是控制渣型和氧料比。根据物料的加入量和精矿成分，通过常规的冶金计算，调整配料系统中的熔剂加入量。根据因分特炉的炉温监测数据，及时调整配料系统中的煤的加入量，也能调整喷枪中的燃料喷入量，以满足冶炼温度要求。根据精矿的加料速度和目标冰铜品位，计算氧气的需要量，调整氧料比，调整后的富氧空气流量通过喷枪喷入熔池中。以上这些控制也能实现在计算机中进行控制。
对吹炼阶段的炉缸工艺控制主要是控制渣型和吹炼温度。根据熔炼炉缸熔炼后的冰铜品位和冰铜量以及加入的冷冰铜量，根据渣型要求，按常规的方法计算所需的石英熔剂量。通过监测因分特炉处于吹炼炉缸的温度，温度一旦上升到1300℃，必须及时补加冷料，冷料是冷冰铜和废杂铜。根据吹炼的时间控制要求，调整喷枪中的富氧浓度和富氧空气流量，以满足在控制时间内完成吹炼获得粗铜。
为进一步说明本发明，提供下列非限定性的实施例。实施例中采用重量比。
实施例1：
硫化铜精矿含10％Cu，18％S，熔炼阶段配入3％的电子废料(PCB板)，4％的烟尘和返料，8％的燃料(焦粉)和数量能保证弃渣熔点不大于1150℃的熔剂CaCO3；吹炼阶段配入石英砂(造渣)和冷料(残极，调整炉温)。富氧空气含70％O2。新建炉缸内径为4.5m的因分特炉，按照发明内容中所规定的步骤生产，弃渣混合物用六电极电炉澄清，年产粗铜15万吨，弃渣43万吨，弃渣含0.4％Cu。
实施例2：
硫化铜精矿含23％Cu，25％S，熔炼熔剂为SiO2、CaCO3；吹炼阶段配入5％的废杂铜和冷冰铜，熔剂为SiO2。富氧空气含25％O2。新建炉缸内径为3.5m的因分特炉，按照发明内容中所规定的步骤生产，弃渣混合物用电炉保温分离，年产粗铜10万吨，弃渣24万吨，弃渣含0.48％Cu，制酸系统运行良好。
实施例3：
硫化铜精矿含45％Cu，21％S，熔炼熔剂为SiO2，同时配入1％的电子废料，5％的燃料煤；吹炼阶段配入冷冰铜，熔剂为SiO2。富氧空气含40％O2。新建炉缸内径为3.1m的因分特炉，按照发明内容中所规定的步骤生产，年产粗铜8万吨，弃渣7万吨，弃渣含0.5％Cu。
Claims (1)
1.一种用因分特冶金炉炼铜的工艺，其特征在于：该炼铜的工艺在因分特冶金炉内完成，所述因分特冶金炉由炉架(1)、置于炉架(1)上的第一炉缸(4)和第二炉缸(7)、分别与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)连接的一条或一条以上通道(20)、与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)上部连接的为空腔整体的炉身(5)、置于炉身(5)上方的炉盖(6)组成，其中：形状为圆形或方形或多边形的第一炉缸(4)和第二炉缸(7)上分别开有第一排放口(2)、第二排放口(3)，和第三排放口(8)、第四排放口(9)，第一炉缸(4)和第二炉缸(7)的一侧上开有分别与通道(20)连通的第一物料转移口(19)和第二物料转移口(21)；炉盖(6)上的中心位置开有排烟口(12)，在排烟口(12)的两侧同时开有与第一炉缸(4)和第二炉缸(7)分别对中的第一加料口(10)和第二加料口(14)、设置喷射器用的第一喷射口(15)和第二喷射口(18)、炉缸熔池深度第一测量口(11)和炉缸熔池深度第二测量口(13)、及分别对应第一炉缸(4)和第二炉缸(7)的辅助烧嘴第一插入口(16)和辅助烧嘴第二插入口(17)；所述炼铜的工艺的具体步骤为：
(1)含10-45％铜的铜精矿，石英和石灰石熔剂，煤或焦粉或重油或柴油或天然气燃料，富含磁性氧化铁的吹炼渣或PCB板按计算量投入因分特冶金炉的一炉缸内，喷枪插入熔池并向熔池鼓入含21％～95％O2的富氧空气，在1100～1400℃的温度下进行熔炼，熔炼产出的弃渣混合物从渣口排到炉外的澄清分离容器，熔炼产出的冰铜保留在炉缸内；
(2)从渣口排出的弃渣混合物在一个温度为1050～1380℃的高温容器里进行保温澄清分离后，得到含铜＜0.5％的弃渣和冰铜，分离过程中不添加任何还原剂或硫化剂；
(3)将喷枪继续插入冰铜熔体，喷入含21％～95％O2的氧气流搅动熔池进行吹炼，在吹炼过程中投入石英和石灰石熔剂、及冰铜或残极或废杂铜冷料，吹炼的熔融态产物为粗铜和Fe3O4＞10％的富含磁性氧化铁的炉渣；
(4)富含磁性氧化铁的炉渣由所在炉缸通过两炉缸间的通道(20)送入另一正在进行步骤(1)反应的炉缸内进行贫化，粗铜由炉缸下部的放铜口排出；
(5)在另一炉缸继续进行步骤(1)、(2)、(3)、(4)的过程时，两炉缸不断地进行熔炼、吹炼及放铜，同时两炉缸间交替输送吹炼渣，如此周而复始，直至冶炼完成。
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