CN102181662A

CN102181662A - 一种低硫铜精矿的冶炼方法

Info

Publication number: CN102181662A
Application number: CN2011101002299A
Authority: CN
Inventors: 王成彦; 李昌福; 尹飞; 陈永强; 李敦钫; 杨永强
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2011-09-14

Abstract

一种低硫铜精矿的冶炼方法，涉及一种铜精矿，特别是低硫的硫化铜精矿或含部分氧化铜的硫化铜精矿生产粗铜或粗铜合金的方法。其特征在于其冶炼过程是在铜精矿中配入硫或黄铁矿，进行沸腾氧化焙烧，产出的焙砂，焙砂再经矿热电炉还原熔炼得到粗铜或粗铜合金；沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，进入制酸系统生产硫酸。本发明可处理不能自热造锍熔炼的含硫量低、含硅量高的硫化铜精矿或含部分氧化铜的硫化铜精矿，具有工艺流程短，投资较少，建设周期短，适合于在电力丰富地区建设较小规模的铜冶炼企业。

Description

一种低硫铜精矿的冶炼方法

技术领域

一种低硫铜精矿的冶炼方法，涉及一种铜精矿，特别是低硫的硫化铜精矿或含部分氧化铜的硫化铜精矿生产粗铜或粗铜合金的方法。

技术背景

铜在世界经济发展中是具有战略意义的有色金属，已成为用量仅次于金属铝的大宗有色金属产品，被广泛地应用于建筑、电子电气、交通运输、机械制造、日用消费品、航空航天、国防等多个领域。随着我国工业化进程的加快和城镇化的发展，铜的提取冶炼和加工生产能力急剧扩大，铜材加工能力超过了千万吨，铜消费量已占世界总量的40%。各种铜精矿产自世界各地，化学成分越来越复杂。

对金属铜的需求量不断增加促进了铜提取冶炼工艺技术方法和设备的快速发展，通过引进、消化吸收和自主研发，目前在国内已经基本汇集了具有世界先进水平的各种铜冶炼技术。自然界中金属态的自然铜很少，铜矿一般分为硫化铜矿、氧化铜矿及它们的混合矿，除铜外，铜矿中还包括各种伴生的有价金属，如金、银、镍、钴、铅、锌、铋、硒、碲等。通常硫化铜矿的铜品位较低，需要通过选矿方法加以富集，产出硫化铜精矿，用于铜的冶炼提取。从铜矿中提取铜的工艺技术方法主要有火法冶金和湿法冶金。

火法冶金已经成为铜冶炼提取的主要工艺技术方法，其工艺过程主要包括：(1)、造锍熔炼。硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼，铜、硫与未氧化的铁形成液态铜锍（冰铜），铜被初步富集在铜锍中；炉料中脉石成分SiO₂、Al₂O₃、CaO、FeO进入炉渣中，与铜锍分离。(2)、铜锍吹炼。通过对铜锍的进一步吹炼，将铜锍中的铁和硫以及其它杂质除去，产出含铜98.5～99.5%的粗铜或阳极铜。(3)、粗铜/阳极铜精炼。粗铜/阳极铜仍含有较多的杂质，如砷、锑、锡、铋、铅，还可能含大量价值高的金、银、硒、碲等，需要对粗铜/阳极铜进行精炼，提高铜的纯度或回收有价金属。通常采用电解精炼的办法产出高纯度的阴极铜。(4)、配套工艺和设备。主要有SO₂烟气制酸和炉渣贫化。

火法炼铜造锍熔炼时，世界各国根据自身的条件和铜精矿类型，开发形成了不同特点的工艺技术和设备，以此区分硫化铜精矿不同的工艺技术方法，如闪速熔炼法、诺兰达熔炼法、澳斯麦特熔炼法、艾萨熔炼法、三菱熔炼法、白银熔炼法、水口山熔炼法、特尼恩特熔炼法、电炉炼铜熔炼法、鼓风炉熔炼法等。火法造锍冶金方法配套设备完善，能够处理各种复杂的铜精矿，生产出含硫的中间产物冰铜，可同时回收其它有价金属，具有处理量大，金属回收高，能耗低、生产成本低等优点。但造锍熔炼要求铜精矿中硫必须达到一定的含量，才能实现自能熔炼，维持设备的正常操作。也就是说，含硫低的铜精矿如辉铜矿（Cu₂S）类铜精矿或部分氧化的铜精矿等，不能采用造锍熔炼工艺直接处理。

作为火法炼铜的补充，对低品位难选的氧化铜矿或表外矿或含铜低的采矿废石，通常采用湿法堆浸/细菌浸出、萃取、电积技术回收铜，并已经形成了较大的生产规模。对交通运输不便、生产规模较小的边远矿山所生产的复杂铜精矿，也有采用湿法加压浸出技术进行铜的回收，工艺简单、投资省是湿法炼铜的主要优点，但电积电耗高、生产成本高、存在废水污染隐患是湿法炼铜的主要不足。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效处理不能自热造锍熔炼的含硫量低、含硅量高的硫化铜精矿或含部分氧化铜的硫化铜精矿，具有工艺流程短，投资较少，建设周期短的低硫铜精矿的冶炼方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于其冶炼过程是在铜精矿中配入硫或黄铁矿，进行沸腾氧化焙烧，产出的焙砂，焙砂再经矿热电炉还原熔炼得到粗铜或粗铜合金；沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，进入制酸系统生产硫酸。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于在铜精矿中配入硫或黄铁矿为铜精矿质量的2%～18%。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧的温度为700～1000℃，焙烧时间为20-180分钟。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程是用碳质还原剂还原的。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气产出的电炉烟尘返回与焙砂混合。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧过程按氧气过剩系数1～2的量，通入空气或富氧空气中的一种。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂再经矿热电炉还原熔炼过程加入为焙砂，或焙砂与电炉烟尘混合物总质量10%～40%的造渣剂和5～16%粉末状碳质还原剂进行制粒，然后按制粒物料质量的5%～50%的量，加入粒度5～50mm的碳质还原剂，送入矿热电炉熔炼；造渣剂为石灰或石灰石中的一种，碳质还原剂为无烟煤或焦炭中的一种。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程的熔炼温度为1100～1400℃，熔炼时间为1～24h。

本发明的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程的还原熔炼渣，经水淬后用作筑路材料。

本发明的方法，以含硫低的铜精矿或部分氧化的铜精矿等为原料，根据沸腾炉全氧化焙烧的热平衡要求，添加适量的元素硫或黄铁矿，将铜精矿投入沸腾炉内，通入空气或富氧空气，进行全氧化焙烧，产出不含硫或低硫的焙砂，焙烧产出的二氧化硫烟气经余热锅炉和电收尘处理后送制酸系统生产硫酸；含铜的焙砂和收集的烟尘再经配料、制粒后装入矿热电炉内，用碳质还原剂还原熔炼成粗铜或粗铜合金，粗铜或粗铜合金再精炼生产阴极铜，并回收伴生有价金属。

本发明的技术原理：

1、沸腾炉全氧化焙烧

4CuFeS₂＋13O₂＝4CuO＋2Fe₂O₃＋8SO₂

Cu₂S＋2O₂＝2CuO＋SO₂

2CuS＋3O₂＝2CuO＋2SO₂

S＋O₂＝SO₂

2、矿热电炉还原熔炼

CuO＋C＝Cu＋CO

CuO＋CO＝Cu＋CO₂

2CuO＋C＝2Cu＋CO₂

本发明的方法，适于处理的铜精矿的成分为Cu 10%～70%，S 3%～30%，Co 0～2%，Fe 1%～10%，Ni 0～2%，SiO₂5%～35%，Au 0～15g/t，Au 0～120g/t。生产的产品为粗铜或粗铜合金铜，铜的回收率大于97%，伴生贵金属回收率大于96%，伴生有价金属钴、镍的回收率大于78%，硫的捕集率大于98%。

与现有公知技术比较，本发明具有以下的优点和积极效果：

1、非常适合于处理不能自热造锍熔炼的含硫量低、含硅量高的硫化铜精矿或含部分氧化铜的硫化铜精矿。

2、工艺流程短，投资较少，建设周期短。

3、以电为主要能源，适合于在电力丰富地区的铜冶炼企业的建设。

4、根据物料含硫量，通过添加适量的元素硫或黄铁矿，可实现沸腾炉全氧化的自热焙烧，产出浓度较高的二氧化硫烟气供制酸，余热锅炉副产蒸汽可供工艺自身使用。

附图说明

图1为本发明一种低硫的硫化铜精矿的冶炼方法的工艺流程图。

具体实施方式

一种低硫铜精矿的冶炼方法，其冶炼过程是在铜精矿中配入硫或黄铁矿，进行沸腾氧化焙烧，产出的焙砂，焙砂再经矿热电炉还原熔炼得到粗铜或粗铜合金；沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，进入制酸系统生产硫酸。

实施例1

硫化铜精矿的主要化学成分如表1所列。

表1　实施例一硫化铜精矿的化学元素成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE001

在硫化铜精矿中配入5%的硫，连续送入沸腾炉内，按1.2的空气过剩系数通入空气，控制全氧化焙烧温度在750～850℃范围内，产出的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，烟气中SO₂浓度约8%，净化后送制硫酸；得到的焙砂和烟尘合并，成为焙烧矿，化学成分如表2所列。

表2 实施例一硫化铜精矿全氧化焙烧产物矿化学成分

在焙烧矿中按焙烧矿质量计加入20%的石灰和8%的粉末状无烟煤，混合制粒后，加入矿热电炉，同时在矿热电炉中再加入焙烧矿质量20%、粒径5～50mm的无烟煤，在1350℃下进行熔炼2小时，产出铜钴合金，成为产品出售，用作进一步精炼生产阴极铜的原料。从硫化铜精矿至铜钴合金，铜、钴回收率分别为98.58%、80%，硫的捕集率达到99%。电炉熔炼产生的烟气经收尘、吸收SO₂后达标排空，电炉烟尘返回制粒，电炉烟尘产率小于焙烧矿质量的1.2%。

铜钴合金、炉渣的化学成分分别如表3、表4所列。

表3 实施例一电炉熔炼铜钴合金产物化学成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE003

表4 实施例一电炉熔炼炉渣化学成分

电炉还原熔炼渣经水淬至粒度3～20mm，可堆存处理或用作筑路材料等。

实施例2

硫化铜和氧化铜混合精矿的主要化学成分如表5所列。

表5　实施例二硫化铜和氧化铜混合精矿的化学元素成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE005

在硫化铜和氧化铜混合精矿中配入8.2%的硫，连续送入沸腾炉内，按1.1的富氧空气过剩系数通入含氧28%的富氧空气，控制全氧化焙烧温度在780～900℃范围内，产出的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，烟气中SO₂浓度约7.6%，净化后送制硫酸；得到的焙砂和烟尘合并，成为焙烧矿，化学成分如表6所列。

表6 实施例二硫化铜和氧化铜混合精矿全氧化焙烧矿产物化学成分

在焙烧矿中按焙烧矿质量计配入30%的石灰石和9%的粉末状无烟煤，混合制粒后，加入矿热电炉，同时在矿热电炉中再加入焙烧矿质量18%、粒径5～50mm的焦炭，在1300℃下进行熔炼3小时，产出铜镍合金，成为产品出售，用作进一步精炼生产阴极铜的原料。从硫化铜精矿至铜镍合金，铜、镍回收率分别为98.73%、80.3%，硫的捕集率为99.1%。电炉熔炼产生的烟气经收尘、吸收SO₂后达标排空，电炉烟尘返回制粒，电炉烟尘产率小于焙烧矿质量的1.1%。

铜镍合金的化学成分如表7所列。

表7 实施例二电炉熔炼铜镍合金产物化学成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE007

电炉还原熔炼渣含铜0.72%，经水淬后粒度2～20mm，可堆存处理或用作筑路材料等。

实施例3

硫化铜精矿的主要化学成分如表8所列。

表8　实施例三硫化铜精矿的化学元素成分

在硫化铜精矿中配入3.8%的硫和5.9%的黄铁矿，连续送入沸腾炉内，按1.25的富氧空气过剩系数通入含氧33%的富氧空气，控制全氧化焙烧温度在790～910℃范围内，产出的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，烟气中SO₂浓度约9.1%，净化后送制硫酸；得到的焙砂和烟尘合并，成为焙烧矿，化学成分如表9所列。

表9 实施例三硫化铜精矿全氧化焙烧产物矿化学成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE009

在焙烧矿中按焙烧矿质量计配入17.5%的石灰石和8.2%的粉末状无烟煤，混合制粒后，加入矿热电炉，同时在矿热电炉中再加入焙烧矿质量20%、粒径5～50mm的焦炭，在1340℃下进行熔炼4.5小时，产出含金、银的粗铜，可用作进一步精炼生产阴极铜的原料。从硫化铜精矿至粗铜，铜回收率为97.84%，金、银回收率分别为96.79%、97.45%，硫的捕集率为99.1%。电炉熔炼产生的烟气经收尘、吸收SO₂后达标排空，电炉烟尘返回制粒，电炉烟尘产率小于焙烧矿质量的1.3%。

铜钴合金的化学成分如表10所列。

表10 实施例三电炉熔炼粗铜产物化学成分

电炉还原熔炼渣含铜0.81%，经水淬后粒度2～20mm，可堆存处理或用作筑路材料等。

实施例4

硫化铜精矿的主要化学成分如表11所列。

表11　实施例四硫化铜精矿的化学元素成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE011

在硫化铜精矿中配入9%的硫，连续送入沸腾炉内，按1.12的富氧空气过剩系数通入含氧33%的富氧空气，控制全氧化焙烧温度在780～840℃范围内，产出的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，烟气中SO₂浓度约6.7%，净化后送制硫酸；得到的焙砂和烟尘合并，成为焙烧矿，化学成分如表12所列。

表12 实施例四硫化铜精矿全氧化焙烧产物矿化学成分

在焙烧矿中按焙烧矿质量计配入25%的石灰石和10.1%的粉末状无烟煤，混合制粒后，加入矿热电炉，同时在矿热电炉中再加入焙烧矿质量23%、粒径5～50mm的焦炭，在1320℃下进行熔炼3.5小时，产出粗铜，可用作进一步精炼生产阴极铜的原料。从硫化铜精矿至粗铜，铜回收率为97.32%，硫的捕集率为98.61%。电炉熔炼产生的烟气经收尘、吸收SO₂后达标排空，电炉烟尘返回制粒，电炉烟尘产率小于焙烧矿质量的1.5%。

粗铜的化学成分如表13所列。

表13 实施例四电炉熔炼粗铜产物化学成分

Figure 2011101002299100002DEST_PATH_IMAGE013

电炉还原熔炼渣含铜0.56%，经水淬后粒度4～18mm，可堆存处理或用作筑路材料等。

Claims

1.一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于其冶炼过程是在铜精矿中配入硫或黄铁矿，进行沸腾氧化焙烧，产出的焙砂，焙砂再经矿热电炉还原熔炼得到粗铜或粗铜合金；沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气经余热锅炉和电收尘、布袋收尘处理后，进入制酸系统生产硫酸。

2.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于在铜精矿中配入硫或黄铁矿为铜精矿质量的2%～18%。

3.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧的温度为700～1000℃，焙烧时间为20-180分钟。

4.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程是用碳质还原剂还原的。

5.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧和矿热电炉熔炼产生的烟气产出的电炉烟尘返回与焙砂混合。

6.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于沸腾氧化焙烧过程按氧气过剩系数1～2的量，通入空气或富氧空气中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂再经矿热电炉还原熔炼过程加入为焙砂，或焙砂与电炉烟尘混合物总质量10%～40%的造渣剂和5～16%粉末状碳质还原剂进行制粒，然后按制粒物料质量的5%～50%的量，加入粒度5～50mm的碳质还原剂，送入矿热电炉熔炼；造渣剂为石灰或石灰石中的一种，碳质还原剂为无烟煤或焦炭中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程的熔炼温度为1100～1400℃，熔炼时间为1～24h。

9.根据权利要求1所述的一种低硫铜精矿的冶炼方法，其特征在于焙砂经矿热电炉还原熔炼过程的还原熔炼渣，经水淬后用作筑路材料。