CN101838739B

CN101838739B - 铜熔炼渣电热贫化工艺

Info

Publication number: CN101838739B
Application number: CN2009100888799A
Authority: CN
Inventors: 蒋继穆; 尉克俭; 张振民; 林晓芳; 胡立琼; 李栋
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: CN101838739A

Abstract

本发明公开一种铜熔炼渣电热贫化工艺，包括：向电热贫化炉内加入硫化剂和熔融的铜熔炼渣；给电热贫化炉的电极通电以提高铜熔炼渣的温度；从电热贫化炉的底部向铜熔炼渣电热贫化炉内喷入氧气；和分别通过电热贫化炉的虹吸口和弃渣排放口周期性地排放铜锍和弃渣。利用根据本发明的铜熔炼渣电热贫化工艺进行铜熔炼渣底吹电热贫化，能够降低弃渣中的铜含量，减少电量消耗。

Description

铜熔炼渣电热贫化工艺

技术领域

本发明涉及一种铜熔炼渣电热贫化工艺。

背景技术

目前，采用先进熔炼技术的大型铜冶炼厂，为降低吹炼负荷，均采用较高的铜锍品位，即产出的铜锍品位较高，其中较高品位铜锍中的含铜量在50～70％范围内，铜熔炼渣含铜在2％～8％的范围内波动。

为了回收铜熔炼渣中的铜，铜熔炼渣传统上采用电炉贫化工艺，将铜熔炼渣加入到电炉内，通过电极加热将铜熔炼渣提温从而使铜熔炼渣中的铜以铜锍形态沉降下来，与弃渣分离。

传统贫化电炉的炉体具有加料口，电极插孔，放渣口、排烟口和铜锍出口。熔融的铜熔炼渣通过加料口加入到电炉炉膛内，通过电极加热提高铜熔炼渣温度，降低其粘度从而分离铜锍和弃渣。

但是，在传统铜熔炼渣贫化工艺中，受渣含铜与铜锍含铜分配系数(大体为1∶100)的限制，经电炉沉清分离贫化后的弃渣中的铜含量一般在0.6％～1％的范围内波动，因此弃渣中的铜含量仍然较高，造成资源浪费。

此外，当采用高铁渣型时，由于铜熔炼渣中含有大量Fe₃O₄，导致铜熔炼渣的粘度大、熔点高，从而铜锍与弃渣的分离困难，为此一般采用缓冷、渣选矿工艺。渣选矿需要大量缓冷渣仓，炉渣需破碎、磨球、浮选，工艺流程长、占地面积大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种铜熔炼渣贫化工艺，利用该铜熔炼渣电热贫化工艺对铜熔炼渣进行贫化，能够降低弃渣中的铜含量。

为了实现上述目的，本发明提出一种铜熔炼渣电热贫化工艺，包括以下步骤：向铜熔炼渣电热贫化炉内加入硫化剂和熔融的铜熔炼渣；给铜熔炼渣电热贫化炉的电极通电以提高铜熔炼渣的温度；和从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入氧气。

根据本发明的铜熔炼渣电热贫化工艺，由于向炉膛内加入了硫化剂且从电热贫化炉的底部向炉内喷入了氧气。硫化剂中的一部分硫与氧气反应生成SO₂，一部分硫与渣中的CuO反应生成CuS，由此使得熔炼渣中以CuO形式存在的铜以CuS型态进入铜锍的形式得到回收，还有一部分硫与渣中的Fe₃O₄反应生成FeS，进入铜锍，降低了铜锍的品位。

例如，所述硫化剂可以为黄铁矿或含硫高的低品味铜精矿，也可以用元素S，FeS₂加热分解分解得到FeS和S，S分别与氧气、渣中的CuO、和渣中的Fe₃O₄反应，在此情况下，反应生成的SO₂、CuS、Cu₂S、FeS进入铜锍，由此降低了铜锍的品位。

基于渣与铜锍间1∶100的含铜分配比，通过降低铜锍的品位就能降低弃渣中的铜含量，减少随弃渣丢弃的铜量，提高铜的回收率和资源利用率。

此外，由于一部分硫与Fe₃O₄反应，降低了渣中的Fe₃O₄含量，从而降低渣的粘度和熔点，有利于Cu和CuS从渣中沉降进入铜锍与弃渣分离，提高沉降速度和效率。从而降低电耗，降低成本。

由于在电热贫化炉的底部底部喷入氧气，因此根据本发明的铜熔炼渣电热贫化工艺也可以称为“铜熔炼渣电热底吹贫化工艺”。

另外，根据本发明的铜熔炼渣电热贫化工艺还具有如下附加技术特征：

从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入一氧化碳气体。

通过向炉膛内喷入一氧化碳，一氧化碳与铜熔炼渣中的Fe₃O₄反应生成二氧化碳和FeO，进一步降低了炉膛内渣中的Fe₃O₄的含量，进一步降低渣的粘度和熔点，有利于Cu和CuS从渣中沉降和分离进入铜锍，提高贫化效率。降低电耗和成本。

此外，一氧化碳与CuO参与反应生成二氧化碳与Cu，增加其比重，可增加铜锍的沉降分离速度，提高效率。

而且，一氧化碳还具有搅动作用，可使微粒含铜料聚合长大，加速沉降与弃渣分离，提高效率。

从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入氮气。氮气可以与一氧化碳混合喷入炉内。

通过向炉膛内喷入氮气，氮气在炉膛内的熔渣内上升的过程中，具有一定搅动作用，也可使微粒含铜料聚合长大，加速沉降与弃渣分离。同时，氮气在上升过程中，增加CuO与CuS接触、碰撞，产生交互反应，生成Cu与SO₂，也有利于铜从渣中沉降分离进入铜锍，达到进一步降低弃渣含铜的目的，提高铜的回收率。

分别通过铜熔炼渣电热贫化炉的虹吸口和弃渣排放口周期性地排放铜锍和弃渣，和通过铜熔炼渣电热贫化炉的排烟口排出铜熔炼渣电热贫化炉内的烟气。

所述硫化剂和熔融的铜熔炼渣分别通过铜熔炼渣电热贫化炉的第一和第二加料口加入到电热贫化炉内。

通过两个加料口分别加入铜熔炼渣和硫化剂。可以避免铜熔炼渣和硫化剂的相互影响，例如减少在加料口产生的冒烟现象。

所述硫化剂为黄铁矿或含硫高的低品味铜精矿。

所述虹吸口和弃渣排放口分别位于铜熔炼渣电热贫化炉的两端，且弃渣排放口所处的第二端高于虹吸口所处的第一端。所述铜熔炼渣电热贫化炉的轴线与水平方向的夹角在0.5-5度的范围内。

通过倾斜设置电热贫化炉，能够更好地将沉降的铜锍聚集在虹吸口所处的第一端，排放的铜锍中含弃渣少，铜锍与弃渣的分离更好，铜的回收率提高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺的示意图；

图2是根据本发明另一实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺的示意图；

图3是实施根据本发明一个实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺所用的铜熔炼渣电热贫化炉示意图；

图4是图3所示铜熔炼渣电热贫化炉的炉体的示意图；

图5是图4所示铜熔炼渣电热贫化炉的炉体的变型；

图6是图3所示铜熔炼渣电热贫化炉的右视示意图；

图7是图3所示铜熔炼渣电热贫化炉的左视示意图；

图8是铜熔炼渣电热贫化炉的驱动装置和一个支座的俯视示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在描述根据本发明实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺之前，首先参考图3-8描述用于实施铜熔炼渣电热贫化工艺的铜熔炼渣电热贫化炉的示例。

如图3所示，根据本发明一个实施例的铜熔炼渣电热贫化炉包括炉体1、支座4、氧枪喷枪6和电极7。

在图3所示的示例中，铜熔炼渣电热贫化炉炉体1为卧式圆筒形容器，但本发明并不限于此。炉体1包括限定一炉膛的炉壳1a，和设在炉壳1a内壁上的耐火材料层1b。炉体1形成有加料口11、虹吸口12、弃渣排放口13、电极插孔17、排烟口14、和氧气喷枪插孔16，其中氧气喷枪插孔16形成在炉壳1a的底部。

炉体1由支座4支撑，更具体而言，炉体1由沿炉体1的轴向方向间隔开的两个支座4倾斜地支撑，即形成有虹吸口12的第一端(图3中的左端)低于炉体的第二端(图3中的右端)。例如，炉体1的轴线与水平方向的夹角α在0.5-5度的范围内。由此，沉在下面的铜锍聚集在炉体1的左端，更容易从虹吸口12排出，减少了铜锍中的弃渣含量。

加料口11设在炉壳1a的第一端(图3中的左端)，用于向炉膛内加入熔融的铜熔炼渣和硫化剂，硫化剂例如为黄铁矿或含硫高的低品味铜精矿，通过加入熔融的(即液态的)铜熔炼渣，因此从铜熔炼炉内排出的铜熔炼渣无需冷却，即提高了效率，又降低了贫化过程中的能力消耗。

如图4所示，加料口11包括第一加料口111和第二加料口112。第一加料口111设在炉壳1a的第一端的端面上，用于向炉膛内加入铜熔炼渣。第二加料口112形成在炉壳1a的顶部，用于向炉膛内加入硫化剂。

通过将加料口11形成为分别用于加入铜熔炼渣和硫化剂的第一加料口111和第二加料口112，可以减少铜熔炼渣和硫化剂通过一个加料口加入到炉膛内时产生的冒烟现象。此外，通过将用于加入铜熔炼渣的第一加料口111设置在炉壳1a的第一端的端面上，可以降低炉壳1a的高度，从而可以降低厂房的高度，由此降低成本。

虹吸口12设在炉壳1a第一端的下部并且邻近炉膛的内底部，用于排放与弃渣分离的铜锍。弃渣排放口13设在炉壳1a的第二端(图4中的右端)的端面上，用于排放与铜锍分离的弃渣。当然，由于弃渣位于铜锍的上面，因此弃渣排放口13应高于虹吸口12。

电极插孔17设在炉壳1a的顶部并位于炉壳1a纵向的大体中间部位，电极7通过电极插孔17插入炉体1内，以熔化加入炉膛内的硫化剂以及提高铜熔炼渣的温度。排烟口14设在炉壳1a的第二端并位于炉壳1a的顶部，用于排出炉膛内的烟气。氧气喷枪插孔16位于炉壳1a的第一端并形成在炉壳1a的底部，氧气喷枪6插入氧气喷枪插孔16内以向炉膛内喷入氧气。

如图4所示，炉体1还进一步包括形成在炉壳1a底部的一氧化碳喷入口15a，一氧化碳喷入口15a位于氧气喷枪插孔16的右侧，用于向炉膛内喷入一氧化碳。此外，炉体1还包括形成在炉壳1a底部的氮气喷入口15b，用于向炉膛内喷入氮气。

在一个示例中，氮气喷入口15b与一氧化碳喷入口15a可以为同一喷入口，换言之，氮气和一氧化碳的混合气体从同一喷入口一起喷入到炉膛内。也就是说，一氧化碳喷入口15a也用作向炉膛内喷入氮气的氮气喷入口，氮气喷入口15b也用作向炉膛内喷入一氧化碳的一氧化碳喷入口。通过将喷入口15同时用作氮气喷入口和一氧化碳喷入口，可以减少炉体1上的开口的数量。

在一个示例中，如图4所示，在炉膛内的耐火材料层1b上在一氧化碳喷入口15a和氮气喷入口15b处分别设有耐火透气砖8，通过设置耐火透气砖8，可以使氮气和一氧化碳气体更加均匀地喷入到炉膛内的熔融的渣内。在一氧化碳喷入口15a和氮气喷入口15b处可以设置喷入管或喷嘴。

如图1和图6-8所示，为了使炉体1绕其轴线旋转从而便于更换氧气喷枪以及维修等操作，在炉壳1a的外周表面上沿周向设有齿条3和支撑圈2且所述铜熔炼渣电热贫化炉进一步包括驱动装置5。在炉壳1a的两端分别设置有一个支撑圈2，支撑圈2可旋转地支撑在支座4上，齿条3与驱动装置5相连以便由驱动装置5驱动从而旋转炉体1。

如图1和6-8所示，每个支座4包括基板41、支撑座42、中心支撑辊45和两个侧部支撑辊43，44。两个支撑42座分别朝向炉体1倾斜地安装在基板41的两侧。中心支撑辊45安装在支撑座42。两个侧部支撑辊43，44分别安装在支撑座42上并且分别位于中心支撑辊45的上方两侧，两个侧部支撑辊43，44分别与中心支撑辊45和支撑圈2接触。

驱动装置5可以为任何合适的形式，例如，如图8所示，驱动装置5包括电机52、减速器52和齿轮53，齿轮与齿条3啮合，从而通过驱动齿条3驱动炉体1转动。

下面参考图5描述另一示例的铜熔炼渣电热贫化炉的炉体1。图5所示的铜熔炼渣电热贫化炉炉体1的炉壳1a的第一端具有径向尺寸扩大部，径向尺寸扩大部沿炉壳1a轴向的长度可以根据需要设定。由此，第一端的炉膛的径向尺寸也扩大。

第一加料口111和第二加料口112设在炉壳1a的第一端的径向尺寸扩大部处，且第一加料口111位于炉壳1a的顶部，第二加料口112位于炉壳1a的第一端的端面上。氧气喷枪插孔16也设在炉壳1a的第一端的径向尺寸扩大部处并且位于炉壳1a的底部。虹吸口12也设置在第一端的径向尺寸扩大部且靠近径向尺寸扩大部的炉膛的内底部。排烟口14和弃渣排放口13设在炉壳1a的第二端。更具体而言，排烟口14位于炉壳第二端的顶部，，弃渣排放口13位于第二端的端面上。

由于在炉壳1a的第一端设置了径向尺寸扩大部，因此与弃渣分离的铜锍容易集中在扩大部处的炉膛的内底部，通过虹吸口12排出，而弃渣通过弃渣排放口13排出，由于虹吸口12位于径向尺寸扩大端，增加了沉清时间，因此铜锍的排放不容易受到喷入的气体的影响，铜锍中的含渣量减少。

图5所示的铜熔炼渣电热贫化炉炉体1与图4所示的铜熔炼渣电热贫化炉炉体1的其他构造相同，这里不再详细描述。

下面描述根据本发明实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺。

如图1所示，分别通过第一加料口111和第二加料口112向炉膛内加入适量的硫化剂和熔融的铜熔炼渣，所述硫化剂例如为黄铁矿或含硫高的低品味铜精矿。电极7通电，以提高炉膛内的熔体温度。通过氧气喷枪6从炉体1的底部向炉膛内喷入氧气。

硫化剂中的一部分硫与氧气反应生成SO₂，一部分硫与渣中的CuO反应生成SO₂和CuS，由此使得熔炼渣中以CuO形式存在的铜以铜锍的形式得到回收，还有一部分硫与渣中的Fe₃O₄反应生成SO₂和FeS，S与Fe₃O₄反应生成的FeS进入铜锍，降低了铜锍的品位。

基于渣与铜锍间1∶100的含铜分配比，利用本发明炉体进行贫化得到的铜锍品位降低，例如铜锍的含铜＜35％，从而降低弃渣中的铜含量，例如弃渣中的含铜量小于0.4％，由此减少了随弃渣丢弃的铜量。

此外，由于一部分硫与Fe₃O₄反应，降低了渣中的Fe₃O₄含量，从而降低渣的粘度和熔点，有利于Cu和CuS从渣中沉降和分离进入铜锍，提高了铜的回收率。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，还可以通过一氧化碳喷入口15a和氮气喷入口15b从炉体1的底部向炉膛内喷入一氧化碳和氮气的混合气体。当然，也可以通过一氧化碳喷入口15a从炉体1的底部向炉膛内喷入一氧化碳，而通过氮气喷入口15b从炉体1的底部向炉膛内喷入氮气。

一氧化碳与铜熔炼渣中的Fe₃O₄反应生成二氧化碳和FeO，进一步降低了炉膛内的渣中的Fe₃O₄的含量，进一步降低渣的粘度和熔点，有利于Cu和CuS从渣中沉降和分离进入铜锍，提高铜回收率。

此外，一氧化碳与CuO参与反应生成二氧化碳与Cu，增加其的比重，可增加铜锍的沉降分离速度，提高了效率。

在氮气在炉膛内的熔渣内上升的过程中，具有一定搅动作用，可使微粒含铜料的聚合长大，加速沉降与弃渣分离。同时，氮气在上升过程中，增加CuO与CuS接触、碰撞，产生交互反应，生成Cu与SO2，也有利于铜从渣中沉降分离进入铜锍，达到进一步降低弃渣含铜的目的，提高铜的回收率。而且，喷入的一氧化碳也具有一定的搅动作用，从而可以起到与喷入的氮气相同的作用。

由此，铜熔炼渣中的铜以铜锍的形式沉降到炉膛底部而与弃渣分离，并且由于铜锍的品位低，从而能够降低弃渣的铜含量。

经过一段时间，将铜锍通过炉体1上的虹吸口12周期性地排出炉膛，铜锍上面的弃渣通过弃渣排放口13周期性地排出炉膛。而炉内产生的烟气通过排烟口14排出后进行处理。

当经过一段时间使用后需要更换氧气喷枪或维修时，可以停炉，并且通过驱动装置5在90度的范围内旋转炉体1，从而便于更换氧气喷枪和或维修操作。

需要说明的是，在根据本发明实施例的铜熔炼渣电热贫化工艺中，加料、电极通电、喷氧、喷一氧化碳和喷氮气可以基本上同时进行，或者稍微错开一定的时间，因此描述的步骤顺序限定本发明。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

向铜熔炼渣电热贫化炉内加入硫化剂和熔融的铜熔炼渣；

给铜熔炼渣电热贫化炉的电极通电以提高铜熔炼渣的温度；和

从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入氧气，

其中，所述铜熔炼渣电热贫化炉包括：

炉体，所述炉体包括限定炉膛的炉壳和设在炉壳内壁上的耐火材料层，所述炉体具有用于向炉膛内加入铜熔炼渣和硫化剂的加料口、排放铜锍的虹吸口、弃渣排放口、电极插孔、排烟口、和氧气喷枪插孔，其中所述氧气喷枪插孔形成在炉壳的底部；

支承炉体的支座；

氧气喷枪，所述氧气喷枪插入到氧气喷枪插孔内；和

电极，所述电极通过电极插孔插入到炉体内。

2.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，进一步包括：从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入一氧化碳气体。

3.根据权利要求2所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，进一步包括：从铜熔炼渣电热贫化炉的底部向炉内喷入氮气。

4.根据权利要求3所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，所述一氧化碳气体和氮气混合喷入铜熔炼渣电热贫化炉内。

5.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，进一步包括：分别通过铜熔炼渣电热贫化炉的虹吸口和弃渣排放口周期性地排放铜锍和弃渣，和通过铜熔炼渣电热贫化炉的排烟口排出铜熔炼渣电热贫化炉内的烟气。

6.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，其中所述硫化剂和熔融的铜熔炼渣分别通过铜熔炼渣电热贫化炉的第一和第二加料口加入到电热贫化炉内。

7.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，所述硫化剂为黄铁矿。

8.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，其中所述硫化剂为含硫高的低品味铜精矿。

9.根据权利要求1所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，所述虹吸口和弃渣排放口分别位于铜熔炼渣电热贫化炉的两端，且弃渣排放口所处的第二端高于虹吸口所处的第一端。

10.根据权利要求9所述的铜熔炼渣电热贫化工艺，其特征在于，所述铜熔炼渣电热贫化炉的轴线与水平方向的夹角在0.5-5度的范围内。