CN103382529B - 再生铜冶炼法工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种再生铜冶炼法工艺及装置，工艺装置由一台熔炼炉和两台氧化还原炉组成，两台氧化还原炉平行布置，与熔炼炉通过一个主溜槽和两个分溜槽连接，三台炉子成“品”字形排布；炉体包括加料口、烟气出口、铜锍出口、放渣口、炉体侧部的侧墙插孔和炉体底部的喷枪插孔；放渣口位于炉体端面，放铜口位于渣口一端的炉体端面上或炉体侧下部；炉体为圆柱形，可转动，炉腔具有圆形横截面且径向尺寸在所述炉体的轴向方向上一致；喷枪为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-65°≤α≤+65°；优点是生产强度大，效率高，周期短；节能环保；生产效率高，经济效益好。

Description

再生铜冶炼法工艺及装置

技术领域

本发明属于有色冶金领域，涉及一种处理再生铜的熔炼新工艺和新装置。

背景技术

再生铜因其良好的再生利用特性，一直是铜的冶炼和加工的重要原料。在“城市矿产”中，再生铜是来源广以及数量大的有色金属资源之一。而我国再生铜工业水平与国外相比有很大的差距，突出体现在产业集中度低，技术装备水平落后、综合能耗高、污染物排放严重、资源有效利用率低。前几年主要依赖进口，如倾动炉、卡尔多炉等冶炼工艺，引进费用又高昂，结构复杂，且依然未能解决上述热效率低，冶炼周期长、单炉冶炼规模小等问题。因此国内再生铜冶炼工艺技术的发展迫在眉睫。

近几年一些先进技术和装备相继出现，如竖平炉、顶吹炉、双式固定式顶吹炉、NGL炉等。这些工艺装置虽然较传统冶炼工艺在能耗、操作、技术水平等方面的指标有所提高，但都没有摆脱传统的单炉作业模式，单炉生产炉时较长，单位时间内处理再生铜量有限，生产规模和效率相对较低。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足而提供一种再生铜冶炼法工艺及装置。

本发明的技术方案是：再生铜冶炼法工艺及装置，工艺装置由一台熔炼炉和两台氧化还原炉组成，两台氧化还原炉平行布置，与熔炼炉通过一个主溜槽和两个分溜槽连接，三台炉子成“品”字形排布；炉体包括加料口、烟气出口、铜锍出口、放渣口、炉体侧部的侧墙插孔和炉体底部的喷枪插孔；放渣口位于炉体端面，放铜口位于渣口一端的炉体端面上或炉体侧下部；炉体为圆柱形，可转动，炉腔具有圆形横截面且径向尺寸在所述炉体的轴向方向上一致；喷枪为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-65°≤α≤+65°。或者三台炉子成 “丁”字形排布。

其工艺为再生铜原料经打包成块后，由加料口连续加入熔炼炉，从熔炼炉底部的喷枪喷入天然气和氧气，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，促进反应速度和传质传热效率；熔化以后由加料口相对端面一侧的放铜口放出，由溜槽送至氧化还原炉，底吹氧化还原炉的供热方式与熔炼炉相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，浇铸成阳极板，生成的炉渣由放渣口放出。

本发明的优点是：（1）本发明打破传统杂铜处理单炉间断作业模式，采用一台炉子连续熔化，另外两台炉子氧化还原交替作业，实现整个过程连续生产。生产强度大，效率高，周期短。

（2）节能环保。采用底吹工艺天然气和富氧空气助燃，热利用率高，燃料单耗低；同时实现连续作业，冶炼烟气可利用余热锅炉回收热量，烟气中的有价元素也可部分回收，更加经济可行。

（3）劳动条件好，操作方便。由于采用回转结构，整体自动化程度高，人工劳动量小。

（4）继承回转式阳极炉公称能力大的突出优点，因而生产效率高，经济效益好，这是固定式阳极炉无法相比的。

（5）冶炼强度大，氧气利用率高。氧气由氧枪从底部喷射进入铜锍层，铜锍的流动性好，反应区混合均匀、无旋流、无死角，能形成良好的传热和传质条件，氧气的利用率高达100%。

（6）本发明中可以使用高富氧作业，而且氧枪、炉衬寿命长，氧枪采用特殊的结构及材质，搭配合理的氧枪布局，使得反应区远离氧枪出口及炉衬，可以大大延长炉子使用寿命。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的设备成 “品”字形布局图。

图3为本发明的设备成 “丁”字形布局图。

具体实施方式

再生铜冶炼法工艺及装置，工艺装置由一台熔炼炉1和两台氧化还原炉3组成，两台氧化还原炉3平行布置，与熔炼炉1通过一个主溜槽2和两个分溜槽2连接，三台炉子成“品”字形排布；炉体包括加料口、烟气出口、铜锍出口、放渣口、炉体侧部的侧墙插孔和炉体底部的喷枪插孔；放渣口位于炉体端面，放铜口位于渣口一端的炉体端面上或炉体侧下部；炉体为圆柱形，可转动，炉腔具有圆形横截面且径向尺寸在所述炉体的轴向方向上一致；喷枪为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-65°≤α≤+65°。或者三台炉子成 “丁”字形排布。

其工艺为再生铜原料经打包成块后，由加料口连续加入熔炼炉1，从熔炼炉1底部的喷枪喷入天然气和氧气，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，促进反应速度和传质传热效率；熔化以后由加料口相对端面一侧的放铜口放出，由溜槽2送至氧化还原炉3，底吹氧化还原炉3的供热方式与熔炼炉1相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，浇铸成阳极板，生成的炉渣由放渣口放出。

具体生产过程为再生铜原料在备料仓打包成符合规格的包块，通过起重机吊到备料机上，备料机根据主控要求通过推杆将块料逐次推给链轨式加料机，加料机通过炉体端面一侧的加料口向熔炼炉1连续给料。从熔炼炉1底部通过喷枪喷入天然气和氧气，供气压力保持大小一致且均大于0.5MPa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态再生铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件，维持约1200℃的冶炼温度。

再生铜熔化以后由加料口相对端面一侧的放铜口放出，由溜槽2或行车输送至氧化还原炉吹氧化还原炉3的供热方式与熔化炉相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，浇铸成阳极板。

生成的炉渣由放渣口放出。冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分Cu、Fe、Pb、Zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待Pb、Zn富集过高时开路处理。经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。

现有主要再生铜冶炼工艺的指标对比情况如表1所示。由所列数据可知，本熔池熔炼工艺与固定式反射炉和NGL炉相比，熔炼强度更大，能耗更低，优势十分明显。

表1  各工艺冶炼指标对比

本发明解决了现有技术单炉周期作业（熔化-氧化-还原-浇铸） 造成的生产操作不连续性。实现了连续投料、连续熔化，合理控制熔炼炉1和两台氧化还原炉3的交替作业，很大程度上缩短了生产周期，生产规模大于现有同等规模设备的两倍以上，产能显著增大。通过回转炉型多角度、多方位操作模式，实现了生产作业时不同操作条件的联锁自动控制技术，解决了传统再生铜冶炼氧化还原过程人工插管等人为因素带来的诸多不便，劳动强度低，自动化程度高。

本发明采用特殊地底吹浸没式燃烧技术，将氧气和天然气同时从炉底部直接喷入熔池，实现熔池内燃烧放热，主要通过热对流和热传导吸收热量，传热效率高，速度快，有效提高燃料利用率，能耗降低。解决了现有再生铜冶炼技术采用传统烧嘴在熔池面以上对炉膛空气加热，通过热辐射和对流来加热熔化固态再生铜的热传导方式。

本发明解决了传统再生铜冶炼因不连续而导致的烟气和烟气热量无法回收的能源浪费和环境污染问题。本发明由于在熔化和氧化阶段实现连续性，可保证冶炼炉采用持续负压，防止烟气从炉体各管口逸散，而且连续生产可以实现烟气余热回收利用，符合国家节能环保等政策和绿色工业的发展方向。

Claims (1)

1.再生铜冶炼法工艺，其特征在于工艺装置由一台熔炼炉和两台氧化还原炉组成，两台氧化还原炉平行布置，与熔炼炉通过一个主溜槽和两个分溜槽连接，三台炉子成“品”字形排布；炉体包括加料口、烟气出口、铜锍出口、放渣口、炉体侧部的侧墙插孔和炉体底部的喷枪插孔；放渣口位于炉体端面，放铜口位于放渣口一端的炉体端面上或炉体侧下部；炉体为圆柱形，可转动，炉腔具有圆形横截面且径向尺寸在所述炉体的轴向方向上一致；喷枪为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-65°≤α≤+65°；工艺为再生铜原料经打包成块后，由加料口连续加入熔炼炉，从熔炼炉底部的喷枪喷入天然气和氧气，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，促进反应速度和传质传热效率；熔化以后由加料口相对端面一侧的放铜口放出，由溜槽送至氧化还原炉，底吹氧化还原炉的供热方式与熔炼炉相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，浇铸成阳极板，生成的炉渣由放渣口放出；冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分Cu、Fe、Pb、Zn元素，生成的烟灰重新返回精炼炉冶炼，待Pb、Zn富集过高时开路处理；经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。