CN101838742B - 一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法 - Google Patents

一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法 Download PDF

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Abstract

一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，涉及一种铜和镍精矿火法冶炼技术方法。其特征在于其熔炼过程是将铜和镍熔炼炉渣是在同一贫化电炉中先采用直流电进行贫化熔炼，再采用交流电进行贫化熔炼。本发明的方法，改变了贫化电炉一律采用交流电源的传统思路，改为交替采用直流和交流两种电源，以达到提高贫化速度、节约能耗的目的。对于铜和镍的熔炼炉渣的贫化效果优于交流电炉，同时克服了直流贫化的缺陷。

Description

一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法
技术领域
一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，涉及一种铜和镍精矿火法冶炼技术方法。
背景技术
铜和镍精矿在火法冶炼过程中伴随着铜镍锍的生成会产生大量的炉渣，在现有的各种强化熔炼法中，熔炼炉渣中通常含有较高的铜(0.6％～4％)。为了提高铜和镍冶炼的回收率，必须将炉渣进一步贫化、降低渣中铜和镍的含量，提高冶炼回收率。
目前，世界上现有的铜镍的火法冶炼工艺中，贫化熔炼炉渣的方法有几种。缓冷浮选法：该法工艺过程较长，虽然最终渣含铜能达到0.4％，但需要消耗大量的其它材料，经济效益较差；交流电炉贫化法：贫化后的渣含铜仍在0.65％～1％，吨渣电耗在80KWh～100KWh，并且电炉渣线部位耐火材料损坏严重因而不被看好，近有许多工厂用浮选法取代该法的趋势；转炉贫化法：国内没有使用，国外虽然个别采用，但弃渣含铜都在1％以上，不具备推广价值。黄贤盛等人发明的直流电炉贫化法，虽然效果较好、渣含铜能达到0.5％以下，达到了弃渣要求，但操作不够稳定，且冰铜排放困难。
发明内容
本发明的目的就是对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效简化贫化炉渣的工艺过程、降低电能的消耗、延长炉子使用寿命，有效降低终渣含铜量的贫化铜和镍熔炼炉渣的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其特征在于其熔炼过程是将铜和镍熔炼炉渣是在同一贫化电炉中先采用直流电进行贫化熔炼，再采用交流电进行贫化熔炼，连续交替采用直流电源和交流电进行贫化熔炼铜和镍熔炼炉渣。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其特征在于所述的当采用直流电源贫化时，炉膛下部的保有铜锍层及其从侧墙和端墙下部接入的石墨电极组成为负极；上部插入的电极为正极。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其特征在于所述的采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为100伏-200伏，熔炼时间为24-180小时。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其特征在于所述的采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为60伏-120伏，熔炼时间为30-60分钟。
一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，交替采用直、交流电源的贫化电炉：在绝大部分时间里，炉子采用直流电源贫化炉渣。一旦发生炉渣凝固，可以切换到交流电源工作，因而交流电工作的时间长短不是固定的，根椐炉渣的熔点和是否凝固状况决定的，一般情况下直、交流电源工作的时间比例是24-180小时：0.5-1小时。
一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，其结构包括炉体、位于炉顶上方并插入炉内的可升降电极；其特征在于在贫化电炉紧靠炉底的端墙或侧壁设有由水平段和垂直段组成的石墨电极；其贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉的供电回路包括一直流供电路回路和交流供电回路，且直流供电回路和交流供电回路通过控制开关相互切换。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，其特征在于所述的供电回路中的直流供电回路和交流供电回路并联通过变压器与外接三相交流电源联接。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，其特征在于所述的直流供电回路是将通过变压器后的外接三相交流电通过整流装置整流，回路的正极通过控制开关与熔炼炉炉顶的可升降电极相联，回路负极与在贫化电炉紧靠炉底的端墙或侧壁设有的由水平段和垂直段组成的石墨电极相联。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，其特征在于所述的交流供电回路通过控制开关与位于炉顶上方并插入炉内的可升降电极相联。
由于在贫化铜和镍的熔炼炉渣时，采用直流电源贫化的效果优于采用交流电源贫化。这是由于直流贫化电炉中形成了一个上正下负的直流电场，带正电荷的铜离子和镍离子受到电场力作用向负极迁移从而沉降到位于熔体下部的冰铜层——这是直流贫化所特有的功能；另一方面炉渣中的铜含量与炉渣中磁铁含量呈正相关关系：即磁铁含量越高渣含铜也高。而直流电炉比交流电炉具有较强还原能力，渣中的磁铁部分被还原变成氧化亚铁。因而渣含铜比交流电炉低得多。但是，直流贫化法也有缺陷，整个熔池中渣层温度不均衡，即单个正电极热力场呈放射状衰减，距离正电极较远的部位易发生炉渣凝固，阻碍了各正电极之间已沉下的冰铜的流动。整个炉内冰铜面高度不一致，造成冰铜排放困难。
本发明的方法设计了一种能够进行切换的直、交流电源的贫化电炉：在绝大部分时间里，炉子采用直流电源贫化炉渣。一旦发生炉渣凝固，可以切换到交流电源——利用交流电源各电极末端之间热力场比较均衡的特性将凝固的炉渣融化后，再重新切换回直流电源继续贫化过程。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，对于铜和镍的熔炼炉渣的贫化效果优于交流贫化电炉，同时克服了直流贫化的缺陷，交流贫化和直流贫化在同一装置中进行，有效简化贫化炉渣的工艺过程、降低电能的消耗、延长炉子使用寿命，有效降低了贫化铜和镍熔炼炉渣终渣含铜量。
附图说明
图1为本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉的结构示意图。
图2为本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉的另一种结构示意图。
图3为本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉的另一种结构示意图。
具体实施方式
一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其熔炼过程是将铜和镍熔炼炉渣是在同一贫化电炉中先采用直流电进行贫化熔炼，再采用交流电进行贫化熔炼；采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为100伏-200伏，熔炼时间为24-180小时；采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为60伏-110伏，熔炼时间为30-60分钟。
本发明的一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，熔炼炉的石墨电极(或自培电极)8从电极孔插入贫化电炉炉体15内的熔体中；贫化电炉紧靠炉底的端墙或侧壁埋入了由水平段和垂直段组成的石墨电极14，石墨电极14水平段伸入电炉底部、直接插在铜镍锍层。
外接交流电源1送至电炉变压器2的一次侧，变压器将高压电变换为60V～180V、分为若干档位的低压交流电。从变压器2二次侧输出低压交流电源，接至交流公共母线3上。在交流公共母线3上，三相交流电分成了两个回路：一个回路通过三相交流开关4、交流母线5，连接到汇流接线板6，再经过软铜线7接到电炉的三个活动石墨电极上——这是电炉的交流电源供电回路。
另一个回路首先连接整流装置9，将三相交流电整流成81～243V、分为若干档位的直流电。直流电源的正负极分别用导电母线11、13引出，正极母线通过三个直流开关10、正极直流母线11，连接到汇流接线板6，再经过软铜线7接到电炉的三个活动石墨电极上，负极母线经过直流开关12、负极直流母线13，连接到位于电炉炉底处固定石墨电极14上——这是电炉的直流电源供电回路。
贫化电炉工作时，可以采用直流电源和交流电源交替为电炉供电：
采用直流电源供电方式时：断开交流开关4，合上直流正极开关10和负极开关12。此时，贫化电炉的直流供电回路接通，交流供电回路断开。直流电流经过整流装置9的正极输出端→正极母线11→汇流接线板6→软铜线7→三根活动石墨电极8→炉渣层→冰铜层→炉底固定石墨电极14→负极母线13→整流装置9的负极输出端形成回路进行工作。利用电场力将悬浮于炉渣层中带正电的冰铜颗粒沉积到冰铜层中，达到贫化炉渣的目的。
采用交流电源供电方式时：断开直流正极开关10和负极开关12，合上交流开关4。此时，电炉的交流供电回路接通，直流供电回路断开。交流电流经过交流母线5→汇流接线板6→软铜线7→三根活动石墨电极8，通过三根活动电极之间的渣以及炉底的导电冰铜形成回路进行工作。利用电热效应及电场的搅拌功能使局部凝固的渣很快熔化，渣层温度趋于一致，从而有利于冰铜的顺利排放。
实施例1
铜和镍熔炼炉渣的重量比成份：FeO：38％，SiO2：30％，CaO：3％，Cu：0.6％；其余为杂质，先采用直流电源供电方进行熔炼，操作时断开交流开关，合上直流正极开关和负极开关，此时，贫化电炉的直流供电回路接通，交流供电回路断开；采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为100伏，熔炼24小时后，再断开直流回路的正极开关和负极开关，合上交流回路的开关。此时，电炉的交流供电回路接通，直流供电回路断开；采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为60伏，熔炼时间为60分钟；利用电场力将悬浮于炉渣层中带正电的冰铜颗粒沉积到冰铜层中，达到贫化炉渣的目的；熔炼后终渣中的含铜量为0.36％.。
实施例2
铜和镍熔炼炉渣的重量比成份：FeO：42％，SiO2：36％，CaO：5％，Cu：1％；余量为杂质；先采用直流电源供电方进行熔炼，操作时，断开交流开关，合上直流正极开关和负极开关。此时，贫化电炉的直流供电回路接通，交流供电回路断开；采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为200伏，熔炼时间为48小时后，再断开直流回路的正极开关和负极开关，合上交流回路的开关。此时，电炉的交流供电回路接通，直流供电回路断开；采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为120伏，熔炼时间为30分钟；利用电场力将悬浮于炉渣层中带正电的冰铜颗粒沉积到冰铜层中，达到贫化炉渣的目的；熔炼后终渣中的含铜量为0.5％。
实施例3
铜和镍熔炼炉渣的重量比成份：FeO：40％，SiO2：33％，CaO：4％，Cu：0.8％；先采用直流电源供电方进行熔炼，操作时，断开交流开关，合上直流正极开关和负极开关。此时，贫化电炉的直流供电回路接通，交流供电回路断开；采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为150伏，熔炼时间为150小时后，再断开直流回路的正极开关和负极开关，合上交流回路的开关。此时，电炉的交流供电回路接通，直流供电回路断开；采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为90伏，熔炼时间为40分钟；利用电场力将悬浮于炉渣层中带正电的冰铜颗粒沉积到冰铜层中，达到贫化炉渣的目的；熔炼后终渣中的含铜量为0.4％。

Claims (2)

1.一种贫化铜和镍熔炼炉渣的方法，其特征在于其熔炼过程是将铜和镍熔炼炉渣是在同一贫化电炉中先采用直流电进行贫化熔炼，再采用交流电进行贫化熔炼，连续交替采用直流电源和交流电进行贫化熔炼铜和镍熔炼炉渣；所述的当采用直流电源贫化时，炉膛下部的保有铜锍层及其从侧墙和端墙下部接入的石墨电极组成为负极；上部插入的电极为正极；所述的采用直流电进行贫化熔炼的直流电压为100伏-200伏，熔炼时间为24-180小时；所述的采用交流电进行贫化熔炼的交流电压为60伏-120伏，熔炼时间为30-60分钟。
2.一种贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉，其结构包括炉体、位于炉顶上方并插入炉内的可升降电极；其特征在于在贫化电炉紧靠炉底的端墙或侧壁设有由水平段和垂直段组成的石墨电极；其贫化铜和镍熔炼炉渣的电炉的供电回路包括一直流供电路回路和交流供电回路，且直流供电回路和交流供电回路通过控制开关相互切换；所述的供电回路中的直流供电回路和交流供电回路并联通过变压器与外接三相高压交流电源联接；所述的直流供电回路是将通过变压器后的外接三相交流电通过整流装置整流，回路的正极通过控制开关与熔炼炉炉顶的可升降电极相联，回路负极与在贫化电炉紧靠炉底的端墙或侧壁设有的由水平段和垂直段组成的石墨电极相联；所述的交流供电回路通过控制开关与位于炉顶上方并插入炉内的可升降电极相联。
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