CN103937990A - 铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺 - Google Patents

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杨继生
王建伟
李俊杰
李雍
赵勇
孔正国
彭林
熊义期
李成学
李正永
白家福
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铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺。本发明属于有色金属冶金技术领域，具体涉及一种顶吹炉富氧吹炼铅冰铜生产粗铅和冰铜的工艺技术。本工艺在顶吹炉内留FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，将铅冰铜连续投入炉中，控制吹炼温度，按铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的要求，从喷枪中加入计量的富氧空气进行连续氧化吹炼；吹炼结束后，停止给入铅冰铜和富氧空气，直接加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼；吹炼过程和液态铅渣还原熔炼中排放出熔化的粗铅和硫化铜的混合物，在炉前铅锅中冷却沉降后，将硫化铜以固体冰铜形态捞出，而液态粗铅送到铅精炼系统。本发明生产效率高，铅和铜回收率高，成本较低，可减少排放，有利于环保。

Description

铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺
技术领域
本发明涉及有色金属冶金工艺技术领域，具体涉及一种顶吹炉富氧吹炼铅冰铜生产粗铅和冰铜的工艺技术。
背景技术
在粗铅冶炼过程中，经常会产生一种铅冰铜，主要是铅的硫化物和铜的硫化物的混合物，一般含Pb40%～80%，Cu5%～20%，S7～18%。
在传统生产工艺中，这种铅冰铜一般采用反射炉加鼓风炉的联合流程进行冶炼，回收铅和铜。在反射炉冶炼和鼓风炉冶炼的过程中，一般采用加入熔剂造渣熔炼的方法进行冶炼。在反射炉熔炼中，一般加入铁屑、氧化铁、黄铁矿、苏打、石英砂等熔剂，采用铁置换、造碱性渣等方式，首先把铅置换和还原熔炼出来。反射炉产出的富铜炉渣，再在带炉缸的鼓风炉中进行熔炼，在炉缸区分区段回收铅和冰铜。
采用这种方法处理铅冰铜，生产流程较长，需要大量的铁屑、苏打等熔剂，生产成本高，产生大量的熔炼渣，铅和铜的回收率都较低，而且劳动强度大，环境条件较差，作业效率低，且鼓风炉属国家产业政策限期淘汰的冶炼设备。
在过去的冶炼工艺中，对于铜冶炼的冰铜（也称作“铜锍”或“铜冰铜”，主要是硫化铜和硫化铁的混合物，是铜冶炼过程中的中间产物），有采用顶吹炉富氧吹炼生产粗铜的工艺。在冰铜吹炼生产粗铜的过程中，需要加入石英砂熔剂，与冰铜吹炼中硫化铁氧化后的铁的氧化物结合造渣，以吹炼渣的形式将冰铜中的铁脱出，铜则以粗铜形态产出。
到目前，尚无采用顶吹炉处理铅冰铜的实践和相关报道，因此需要探索一套简单、回收率较高的生产工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种铅冰铜在喷枪顶吹沉没熔炼炉中采用富氧吹炼生产粗铅和冰铜的工艺技术，其生产效率高，铅和铜的冶炼回收率都较高，作业成本较低，可减少排放，有利于保护环境。
实现本发明上述目的采取的具体技术方案为：在顶吹炉内留FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，FeO/SiO2的重量比为0.7～1.4，CaO/SiO2的重量比为0.3～0.9，硅酸度在0.8～1.4；将铅冰铜连续投入炉中，控制吹炼温度在1200～1300℃，按铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的要求，从喷枪中加入计量的富氧空气进行连续氧化吹炼，产生的部分氧化铅与新投入的铅冰铜中硫化铅发生交互反应生成金属铅和SO2，另部分氧化铅留在起始渣池的炉渣中；吹炼结束后，停止给入铅冰铜和富氧空气，直接加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼，将渣中的氧化铅还原为金属铅；吹炼过程中产生的SO2用以制硫酸；在吹炼过程和液态铅渣还原熔炼中，分几次排放出熔化的粗铅和硫化铜的混合物，在炉前铅锅中冷却沉降后，将硫化铜以固体冰铜形态捞出，产出冰铜产品，送到铜冶炼系统，而液态粗铅送到铅精炼系统。
顶吹炉内留的三元系渣起始熔池深度为300～400mm；每熔炼3～4个周期后对逐渐增高的起始熔池排放一次炉渣。
富氧氧化吹炼的时间为5.5～6小时；炉前铅锅的冷却终止温度为500～550℃。
铅冰铜连续投入顶吹炉的速度为50～60t/h。
本发明的有益效果是：铅冰铜直接采用顶吹炉富氧吹炼，一次就可产出含铅大于97%的粗铅和含铜大于50%的铜冰铜，实现铜和铅的有效分离，生产效率高，不需要加入任何熔剂，铅和铜的冶炼回收率都较高，作业成本较低。吹炼过程中产生的SO2烟气可以通过顶吹炉的收尘和制酸系统处理将烟尘充分回收利用，将SO2用以制取硫酸，不仅实现了资源的有效利用，还有效减少了排放，保护了环境。
附图说明
图1为本工艺的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：在一座内径为5m的顶吹炉内留有300mm深的铅冶炼FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，炉渣FeO/SiO2的重量比为0.9，CaO/SiO2的重量比为0.8，硅酸度1.24；把以硫化铅和硫化铜的混合物为主要成分的铅冰铜以50t/h的速度连续投入到顶吹炉中，控制吹炼温度在1200～1250℃之间。根据铅冰铜的含硫量，按照使铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的化学反应要求，计算出单位时间内需要加入的氧量，从喷枪中加入富氧空气，进行连续氧化吹炼6h。通过富氧空气氧化吹炼，使铅冰铜中的硫化铅氧化为氧化铅，同时部分氧化铅与新投入的铅冰铜中的硫化铅发生交互反应生成金属铅和SO2，一部分氧化铅留在起始渣池的炉渣中。连续进料氧化吹炼6h后，停止给入铅冰铜，同时停止给入富氧空气，接着加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼，将渣中的氧化铅还原为金属铅。吹炼过程中产生的SO2烟气用以制取硫酸。在富氧吹炼过程中分三次放出从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物；在炉渣还原熔炼结束时，再次从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物。粗铅和硫化铜的混合物在炉前铅锅中冷却至500℃，冰铜（铜的硫化物）以固体冰铜形态浮于上层，捞出，产出含铜大于50%的冰铜产品，交铜冶炼系统；含铅大于97%的液态粗铅交铅精炼系统处理。还原后的金属熔体排放后，进入下一个吹炼周期。在整个吹炼过程中不加入任何熔剂，燃料燃烧和还原剂带入到少量SiO2与铅冰铜中带入到少量铁等形成少许炉渣，在富铅渣还原结束后，起始渣池会略有增高，熔炼4个周期后，打开一次渣口排放少量炉渣。
实施例2：在一座内径为5m的顶吹炉内留有350mm深的铅冶炼FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，炉渣FeO/SiO2的重量比为1.0，CaO/SiO2的重量比为0.6，硅酸度1.35；把以硫化铅和硫化铜的混合物为主要成分的铅冰铜以55t/h的速度连续投入到顶吹炉中，控制吹炼温度在1180～1260℃之间。根据铅冰铜的含硫量，按照使铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的化学反应要求，计算出单位时间内需要加入的氧量，从喷枪中加入富氧空气，进行连续氧化吹炼5.5h。通过富氧空气氧化吹炼，使铅冰铜中的硫化铅氧化为氧化铅，同时部分氧化铅与新投入的铅冰铜中的硫化铅发生交互反应生成金属铅和SO2，一部分氧化铅留在起始渣池的炉渣中。连续进料氧化吹炼5.5h后，停止给入铅冰铜，同时停止给入富氧空气，接着加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼，将渣中的氧化铅还原为金属铅。吹炼过程中产生的SO2烟气用以制取硫酸。在富氧吹炼过程中分三次放出从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物；在炉渣还原熔炼结束时，再次从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物。粗铅和硫化铜的混合物在炉前铅锅中冷却至550℃，冰铜（铜的硫化物）以固体冰铜形态浮于上层，捞出，产出含铜大于50%的冰铜产品，交铜冶炼系统；含铅大于97%的液态粗铅交铅精炼系统处理。还原后的金属熔体排放后，进入下一个吹炼周期。在整个吹炼过程中不加入任何熔剂，燃料燃烧和还原剂带入到少量SiO2与铅冰铜中带入到少量铁等形成少许炉渣，在富铅渣还原结束后，起始渣池会略有增高，熔炼4个周期后，打开一次渣口排放少量炉渣。
实施例3：在一座内径为5m的顶吹炉内留有300mm深的铅冶炼FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，炉渣FeO/SiO2的重量比为1.2，CaO/SiO2的重量比为0.7，硅酸度1.14；把以硫化铅和硫化铜的混合物为主要成分的铅冰铜以60t/h的速度连续投入到顶吹炉中，控制吹炼温度在1200～1250℃之间。根据铅冰铜的含硫量，按照使铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的化学反应要求，计算出单位时间内需要加入的氧量，从喷枪中加入富氧空气，进行连续氧化吹炼5.5h。通过富氧空气氧化吹炼，使铅冰铜中的硫化铅氧化为氧化铅，同时部分氧化铅与新投入的铅冰铜中的硫化铅发生交互反应生成金属铅和SO2，一部分氧化铅留在起始渣池的炉渣中。连续进料氧化吹炼5.5h后，停止给入铅冰铜，同时停止给入富氧空气，接着加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼，将渣中的氧化铅还原为金属铅。吹炼过程中产生的SO2烟气用以制取硫酸。在富氧吹炼过程中分三次放出从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物；在炉渣还原熔炼结束时，再次从金属口排放出粗铅和硫化铜的混合物。粗铅和硫化铜的混合物在炉前铅锅中冷却至530℃，冰铜（铜的硫化物）以固体冰铜形态浮于上层，捞出，产出含铜大于50%的冰铜产品，交铜冶炼系统；含铅大于97%的液态粗铅交铅精炼系统处理。还原后的金属熔体排放后，进入下一个吹炼周期。在整个吹炼过程中不加入任何熔剂，燃料燃烧和还原剂带入到少量SiO2与铅冰铜中带入到少量铁等形成少许炉渣，在富铅渣还原结束后，起始渣池会略有增高，熔炼3个周期后，打开一次渣口排放少量炉渣。

Claims (4)

1.一种铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺，其特征是：在顶吹炉内留FeO-SiO2-CaO三元系渣起始熔池，FeO/SiO2的重量比为0.7～1.4，CaO/SiO2的重量比为0.3～0.9，硅酸度在0.8～1.4；将铅冰铜连续投入炉中，控制吹炼温度在1200～1300℃，按铅冰铜中硫化铅中的硫完全氧化为SO2的要求，从喷枪中加入计量的富氧空气进行连续氧化吹炼，产生的部分氧化铅与新投入的铅冰铜中硫化铅发生交互反应生成金属铅和SO2，另部分氧化铅留在起始渣池的炉渣中；吹炼结束后，停止给入铅冰铜和富氧空气，直接加入还原剂进行液态铅渣还原熔炼，将渣中的氧化铅还原为金属铅；吹炼过程中产生的SO2用以制硫酸；在吹炼过程和液态铅渣还原熔炼中，分几次排放出熔化的粗铅和硫化铜的混合物，在炉前铅锅中冷却沉降后，将硫化铜以固体冰铜形态捞出，产出冰铜产品，送到铜冶炼系统，而液态粗铅送到铅精炼系统。
2.按权利要求1所述的铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺，其特征是：顶吹炉内留的三元系渣起始熔池深度为300～400mm；每熔炼3～4个周期后对逐渐增高的起始熔池排放一次炉渣。
3.按权利要求1所述的铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺，其特征是：富氧氧化吹炼的时间为5.5～6小时；炉前铅锅的冷却终止温度为500～550℃。
4.按权利要求2或3所述的铅冰铜顶吹炉富氧吹炼生产粗铅和冰铜工艺，其特征是：铅冰铜连续投入顶吹炉的速度为50～60t/h。
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