CN1033843A

CN1033843A - 白银熔池富氧炼铜法及其装置

Info

Publication number: CN1033843A
Application number: CN 88102733
Authority: CN
Inventors: 米兆襄; 娄种勋; 祝明星; 孙云书; 成万卿; 曹俊珍; 董振兴; 周绍谷; 朱定华; 黄利龙; 黄跃先; 陈百其; 张祥远; 孙益生; 乔善良; 毛月波; 张世波; 王刚; 远忠森; 王乃弘
Original assignee: Beijing Institute Of Mining And Metallurgy; BEIJING NONFERROUS METALLURG D; BAIYIN NONFERROUS METAL Co; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals; Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing Institute Of Mining And Metallurgy; BEIJING NONFERROUS METALLURG D; BAIYIN NONFERROUS METAL Co; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals; Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 1988-05-14
Filing date: 1988-05-14
Publication date: 1989-07-12

Abstract

白银熔池富氧炼铜法是固定式炉侧吹熔池溶炼，属于铜精矿(或其他含铜重金属硫化精矿)的冰铜熔炼法。水冷隔墙将熔池分为动态熔炼区和静态沉降区。炉料由熔炼区炉顶连续加入，富氧空气从浸没在熔炼区两侧墙的风口鼓入熔池，炉料被强烈搅动的熔体卷入扩散，迅速完成熔炼过程，熔体和从转炉渣口返回的液态转炉渣反应后通过隔墙进入沉降区，产出冰铜和弃渣，烟气可以制酸，熔炼不足的热量由粉煤燃烧补充。炼铜炉具有特殊炉型，特殊风口结构和熔池水冷隔墙，保证熔炼高效率进行。

Description

所发明的炼铜法是属于铜精矿（或其他含铜重金属硫化精矿）的冰铜熔炼法。国内现有冰铜熔炼法有传统的反射炉法、鼓风炉法和电炉法。这些方法存在流程长、能耗高（生产一吨粗铜耗煤或焦炭达1.5～2.0吨，电炉法电耗为2700～3000度）;烟气SO₂含量低，难以回收制酸，硫资源浪费;大量烟气排空，严重污染环境。针对这些方法存在的问题，国内外开展了大量的试验研究工作。

五十年代初芬兰发明了闪速炉熔炼法，后经日本等国进行了改进，六十年代在国际上已得到了广泛地应用，见《闪速熔炼文集》，1975年南昌有色冶金设计院编，和《有色金属》一闪速熔炼专辑1976年。加拿大、日本分别发明了诺兰达法及三菱法，并用于工业生产;苏联在诺里尔斯克也试验成功了熔池熔炼法。这些新型的炼铜法的共同特点是：强化熔炼工艺，反应速度快，单位容积熔炼强度高;能有效地利用熔炼过程的硫铁氧化热，从而能耗低;产出的烟气SO₂浓度高，可制酸;解决了烟气对大气的污染。

闪速炉熔炼是将干燥后的精矿与热风或富氧空气通过塔顶喷嘴喷入反应塔，在其空间进行氧化反应和熔化，熔体落入沉淀池中进行沉清分离，这种空间气固反应具有许多优点，但也存在烟尘率高达8～12%;渣含Fe₃O₄和Cu较高需进行电炉贫化或选矿处理;炉料要求干燥至含水0.3%左右;以重油作燃料等。

诺兰达炉为能旋转一定角度的园筒型装置，制粒精矿从炉子一端抛入炉内熔池中，与由单侧风口鼓入的富氧空气反应，产出高品位冰铜，渣含铜高，需经选矿处理，炉料要制粒等。〔《国外铜冶金文集》1973年，冶金工业出版社〕

三菱法系连续炼铜法。它由精矿熔炼炉、炉渣贫化和冰铜分离电炉及粗铜吹炼炉组成。采用从炉顶插入的自转自耗金属喷枪，把物料及富氧空气喷入炉内熔池。喷枪结构复杂，空气动力消耗较高，粗铜吹炼炉渣以固体状态返回熔炼炉，三个炉子连续操作难度较大，需用电子计算机控制等。〔《国外铜冶金文集》1973年，冶金工业出版社〕

苏联熔池熔炼法，于1979年在诺里尔斯克矿冶联合企业建造了一台竖型熔炼炉，风口区面积为20米²，采用电热前床进行冰铜和炉渣的沉降分离，1982年元月投入生产，可以处理不同成份的炉料。

上述国外四种新的炼铜法，均不能直接产出含铜在0.5%以下的弃渣，冰铜吹炼粗铜所产液态炉渣不能返回脱铜贫化。因而它的流程长，工艺过程复杂，设备投资大，这些不足之处值得研究。

本发明的目的在于迅速扭转我国炼铜技术落后、公害严重及能源浪费的被动局面和针对国外上述炼铜法的不足之处，结合我国实际情况，寻求一种既先进又经济可行的工艺。

本发明的内容是固定式炉侧吹熔池熔炼法，在一长方形炉子中部设置隔墙，（隔墙下部有通道）把熔池分隔成熔体搅动激烈的熔炼区和熔体平静的沉降区，在熔炼区两侧墙分别装有一排倾斜埋入熔体适当深度的风口，可调节开动风口个数。富氧空气经风口鼓入熔炼区熔池中，造成熔体强烈翻腾和飞溅，含铜炉料从熔炼区炉顶气封加料口连续加入搅动的熔体中，从而迅速扩散，很快被加热熔化，由于熔体中始终保持有新料，即有一定FeS，有利于Fe₃O₄的还原，可使返回的液态转炉渣中铜迅速得到贫化，达到弃渣含铜要求，炉料熔化后和转炉渣贫化后的熔体通过隔墙下部的通道流入沉淀区进行沉降分离，冰铜经内虹吸池从冰铜口放出;炉渣从渣口放出运至弃渣场或水淬出售。为了补充熔炼热量的不足，在炉头和炉顶的中部分别设具有导向叶片的短焰粉煤燃烧器，粉煤燃烧的二次空气经废气予热成热风。沉淀区的烟气经隔墙上部炉空进入熔炼区（也可单独引出予热二次风），与熔炼区的烟气一道进混烟室，换热器，废热锅炉，或直接进废热锅炉回收其余热，然后送去制酸。炉顶曲线是通过模拟试验研究确定的，按区采用阶梯式炉拱。风口采用有良好冷却的紫铜风管和特制的风口大砖，外面用铜水套冷却的结构。沉降区渣线、风口区、部分受高温火焰冲刷处的炉顶及直升烟道等均采用铜浇铸水冷大型铜水套，可确保在强化熔炼条件下炉寿命半年以上。

综上所述，白银熔池富氧炼铜法，为熔炼过程炉内气、液固三相间的物理化学反应创造了良好的动力学条件，加快了传热传质过程，因而反应速度快，熔炼强度大;可充分利用造锍造渣熔炼过程的硫铁氧化热，燃料消耗低;出炉烟气SO₂浓度高，可以制酸等。该法具有下述优点：1.工艺流程短，炉子为带拱顶的横卧式箱式炉型，其结构和设备简单，因而投资省;2.烟尘率低，为3%左右;3.炉料适应性广;4.液态转炉渣可返回熔炼区贫化产出弃渣;5.燃料适应性广，粉煤或重油等均可;6.生产规模可大可小，生产操作易于掌握。

附图的简要说明：白银熔池富氧炼铜炉熔炼的铜精矿、熔剂、烟尘等经配料后从熔炼区炉顶的加料口（8）连续加入。炉料氧化所需的空气或富氧空气经熔炼区两侧风口（9）鼓入熔池，使熔体沸腾。产出的冰铜和炉渣混合物，及通过反转炉渣口（6）返回的液态转炉渣贫化后全部从隔墙（7）下部的通道流入沉淀区进行沉降分离。分离后的冰铜从内虹吸池（3）再由冰铜放出口（4）放出送转炉吹炼。炉渣从渣口（2）放出运至渣场。为补充沉淀区和熔炼区的不足热量，粉煤从炉头、炉顶中部分别设置的燃烧器（1）和（5）燃烧供热，沉淀区的烟气和熔炼区的烟气汇合经直升烟道（10）引出回收余热。除尘后用以制酸，渣线和风口区分别设水套冷却，以提高其内衬寿命。

白银熔池富氧炼铜是在44米²白银炉（熔炼区和沉淀区床面积各为22米²）进行，炉料经配料后含水为7～9%（平均8.36%）以干量计的炉料化学成份为（%）：Cu13.81-19.56，Fe21-27S21-28，SiO₂9-18，CaO1.5-3.5。日处理湿炉料量456吨（19吨/时）均匀连续加入沸腾的熔池中。从熔炼两侧风口鼓入含氧为31～32%的富氧空气量7566标米³/时，其风压1.9～2.2公斤/厘米²，风口倾角为17度，风口中心距炉墙基线189毫米，开动风口数6个，将熔体搅动呈沸腾状。熔炼获得的冰铜品位平均为35.64%;炉渣成份SiO₂与Fe之比为一左右，各为33～36%，CaO4～8%，冰铜和炉渣两者全部从隔墙下部的通道进入沉淀区，产出烟气量26000Nm³/h，全部从炉尾排出制酸。沉淀区总液面高950～1100毫米，其中渣层厚150～350毫米。以粉煤作燃料，炉头、炉中烧煤量分别占52%和48%，二次热风温度350℃，熔炼区熔体温度1100～1160℃，沉淀区渣温1200～1260℃。在上述熔炼技术条件下获得的技术指标：熔炼区床能力20.73吨/米²·日，标准燃料率8.33%;出炉烟气SO₂含量11.26%（排烟机出口7.53%，脱硫率58.64%，渣含铜0.476%（未返转炉渣）;炉寿命半年以上;烟尘率3.33%。上述指标随富氧浓度的提高和鼓风强度增大而大幅度提高。

Claims

1、白银熔池富氧炼铜法是铜精矿(或其他含铜重金属硫化精矿)的冰铜熔炼法，其特征在于经过配料的含铜物料从熔炼区炉顶气封加料口连续加入熔池，熔炼补充热量由粉煤燃烧供给，粉煤燃烧的二次空气经换热器予热，富氧空气通过安装在熔炼区两侧墙的风口装置鼓入熔池，炉料被强烈搅动的熔体卷入扩散，迅速完成熔炼过程，产生冰铜和炉渣混合物，液态转炉渣可以直接返回熔炼区和混合物反应还原Fe₃O₄，贫化脱铜后通过隔墙流入沉降区沉降分离，产出高品位冰铜和含铜低的弃渣，产生含SO₂的烟气由直升烟道导出，烟气可以制酸。

2、权利要求1中所采用的设备-白银熔池富氧炼铜炉是带拱顶的横卧式箱式炉型，其特征在于炉拱成阶梯状，沿熔炼区炉顶中部设有多个气封加料口，炉子端墙和炉顶中部设具有导向叶片的短焰粉煤燃烧器，熔池中部设带有狭窄通道的水冷隔墙，把熔池分为动态熔炼区和静态沉降两区，熔炼区熔池两侧各设一排特殊结构的侧吹风口，沉降区的一侧设内虹吸冰铜放出池，直升烟道采用水冷铜水套结构。