CN104532015A - 一种双炉粗铜连续吹炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双炉粗铜连续吹炼的生产工艺技术，此技术方案独有的特征是：冰铜吹炼成粗铜是由前后布置的两台炉窑连续完成，这两台炉窑被命名为造渣炉和造铜炉。工艺流程为：熔炼炉产出的冰铜连续流入造渣炉，在造渣炉内冰铜与加入的溶剂及鼓入的富氧空气发生化学反应，生成吹炼渣、白冰铜和高温烟气。吹炼渣从排渣口连续溢流排出，经过溜槽放入缓冷渣包；白冰铜沉入炉底通过虹吸放出，经过溜槽连续流入造铜炉；高温烟气进入余热锅炉。在造铜炉内白冰铜与溶剂及鼓入的富氧空气发生化学反应，产出粗铜、微量的吹炼渣和高温烟气。粗铜通过虹吸经过溜槽连续或断续排出；吹炼渣从排渣口定期溢流放出；高温烟气进入余热锅炉。

Description

一种双炉粗铜连续吹炼工艺

技术领域

本发明涉及一种粗铜冶炼工艺，尤其是一种粗铜连续吹炼工艺，称之为金峰粗铜连续吹炼工艺。

背景技术

国内外铜冶炼企业正逐渐朝着符合清洁生产标准的连续吹炼工艺技术方向发展，积极寻求或开发产能大、投资和运行费用低、操作连续、有利于环保的吹炼工艺。我国在大中型铜冶炼新建或改造项目中，非常重视熔炼工艺与吹炼工艺的选择与开发，在引进、消化先进技术的同时，着力于开发具有自主知识产权的熔炼技术和连续吹炼技术，以期在工艺及装备设计、加工制造、生产操作诸方面逐步缩小与世界先进水平的差距，已成为必然趋势。

目前，国内外成熟的粗铜吹炼工艺有：PS转炉吹炼、闪速吹炼、三菱法吹炼。在冰铜吹炼成粗铜的生产过程中，PS转炉吹炼工艺占绝大部分。随着粗铜火法生产工艺的发展，传统的PS转炉吹炼工艺已不适应现代环保的要求。PS转炉吹炼粗铜，存在着漏风率高、烟气SO₂浓度低、烟气量波动大、逸散烟气造成低空污染严重、耐火材料消耗量大等弊病，将会逐渐被淘汰。目前，国际上比较先进的粗铜吹炼工艺有两种：一是闪速吹炼工艺，二是三菱法吹炼工艺。闪速吹炼工艺是将熔炼产生的冰铜水淬后，研磨成细粉再烘干，连同粉状溶剂一起用高压风喷入闪速炉内，经过氧化反应生成吹炼渣、粗铜和高温烟气。该工艺存在着不能消化冷料、综合能耗高、吹炼渣含铜高、直收率低、生产成本高、粗铜含硫高的缺点。三菱法吹炼工艺是将热态冰铜通过溜槽直接流入吹炼炉并同时采用风料喷枪向熔体中喷入熔剂和富氧空气，经过氧化反应生成吹炼渣、粗铜和高温烟气；虽然能耗较低，但存在吹炼渣含铜高、直收率低、粗铜含硫及杂质高的缺点。

发明内容

为了消除现有粗铜吹炼工艺技术存在的工艺缺陷，本发明提供了一种双炉粗铜连续吹炼工艺，有效避免SO₂有害烟气逸散造成的低空环境污染、环保效果理想，生产连续、安全稳定易操作，粗铜质量优，吹炼渣含铜低、直收率高，耐火材料使用寿命较长，烟气量小且连续稳定、SO₂浓度高，余热回收利用效果好，总硫回收率高，技术经济指标优良。

本发明采取的技术方案是：一种双炉粗铜连续吹炼工艺，包括以下步骤：

(1)熔炼产出的热态冰铜通过溜槽连续流入造渣炉，根据冰铜量和化学成分，从炉顶加料口连续加入适量的石英石熔剂和冷料，向炉内连续鼓入适量的富氧空气，完成造渣反应。产出白冰铜、吹炼渣和含SO₂的高温烟气。白冰铜沉在熔体下层，通过虹吸连续放出；吹炼渣从排渣口溢流连续排出，经过溜槽进入缓冷渣包；含SO₂的高温烟气连续稳定的进入余热锅炉，低温烟气经过电收尘进入制酸系统。

(2)造渣炉产出的白冰铜通过溜槽连续流入造铜炉，根据白冰铜量和化学成分，从炉顶加料口连续或间断加入适量的石灰石熔剂，向炉内连续鼓入适量的富氧空气，进一步除铁和杂质，同时氧化Cu₂S中的S生成SO₂进入烟气，完成造铜反应，同时通过残阳极加料口加入电解残阳极。产出粗铜、微量的吹炼渣和含SO₂的高温烟气。粗铜通过虹吸连续或断续排放，经过溜槽进入粗铜包或阳极炉内；微量的吹炼渣从排渣口定期排放，经过溜槽进入渣包或水淬；含SO₂的高温烟气连续稳定的进入余热锅炉，低温烟气经过电收尘进入制酸系统。

作为优选，所述步骤(1)中冰铜品位为50～60％，白冰铜品位为75～80％，吹炼渣含铜<3.0％。

作为优选，所述步骤(1)中造渣反应温度为1250℃—1300℃。

作为优选，所述步骤(1)中富氧空气含氧浓度为30～35％，鼓风压力为100～120KPa。

作为优选，所述步骤(1)中石英石熔剂的粒度＜30mm。

作为优选，所述步骤(2)中造铜反应温度为1250℃～1300℃。

作为优选，所述步骤(2)中富氧空气含氧浓度为25～30％，鼓风压力为150～200MPa。

作为优选，所述步骤(2)中石灰石熔剂的粒度＜30mm。

作为优选，所述步骤(2)中粗铜品位>98.5％，粗铜含硫<0.03％。

进一步地，所述步骤(1)、(2)中高温烟气温度1200～1250℃，经余热锅回收热量后的低温烟气温度340±20℃。

进一步地，所述步骤(1)、(2)中在溜槽、渣包处均对应设置集烟罩，集中收集汇入制酸系统。

本发明的有益效果是：

(1)双炉连续吹炼工艺采用熔池反应机理，将造渣和造铜两个反应过程分置在依次前后布置的造渣反应炉和造铜反应炉内，从而实现连续进冰铜、连续鼓风、连续造渣、连续排渣、连续或间断放出粗铜的连续吹炼过程。这两台炉窑是固定不动的，漏风率只有10％左右，烟气SO₂浓度高，烟气量小并且连续稳定，溜槽、渣包的环集烟气可以进入制酸系统，从而提高了硫的回收率、降低了制酸运行成本、彻底解决了逸散烟气造成的低空污染问题。

(2)因为粗铜的吹炼过程是连续进行的，炉膛温度变化极小，解决了热震对耐火材料的损伤，减少了耐火材料消耗，延长了炉窑的使用寿命。

(3)造渣炉内的造渣反应连续进行，不断的流入冰铜、加入石英石熔剂和鼓入富氧空气，不断的生成新的吹炼渣，吹炼渣过氧化现象较轻，其中的Fe₃O₄含量必然较低，再加上适当地沉淀分离，吹炼渣的含铜比较低，小于3.0％；进入造铜炉的白冰铜，其品位控制在75～80％之间，其中的含铁量小于2.0％，这样，造铜时只产生微量的吹炼渣，为保证粗铜质量这部分吹炼渣必然要过氧化，渣含铜会很高，约为20～30％，但由于其渣量很小，急冷破碎后返回造渣炉；所以金属直收率较高，还能获得含硫低、含杂质少的优质粗铜。

(4)采用双炉连续吹炼工艺，漏风率小、烟气温度高、烟气量稳定，余热回收效果好，产出的饱和蒸汽量和压强稳定，可用于余热发电，降低综合能耗。

附图说明

图1是本发明的一种工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，本发明的双炉粗铜连续吹炼工艺所采用的主要设备包括造渣炉、造铜炉及余热锅炉。造渣炉和造铜炉分前后布置，两个炉窑之间用溜槽连接，每台炉窑的烟道出口都连接一台余热锅炉。

造渣炉：设有冰铜溜槽、冰铜流入口、溶剂和冷料的加料口、富氧空气风嘴、观察口、白皮排放虹吸道、吹炼渣溢流排放口和用于烟气排放的竖直烟道。

造铜炉：设有白冰铜溜槽、白冰铜流入口、溶剂加料口、残阳极加料口、富氧空气喷枪、粗铜排放虹吸道、吹炼渣溢流排放口和用于烟气排放的竖直烟道。

实施例1

如图1所示，一种双炉粗铜连续吹炼工艺包括如下步骤：

(1)熔炼产出含铜50％的热态冰铜，通过冰铜溜槽连续稳定地流入造渣炉，同时通过加料口加入粒度＜10mm的石英石熔剂和冷料，通过风嘴鼓入压力100KPa、含氧30％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1200℃，生成吹炼渣、白冰铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和白冰铜在炉内分离，含铜<3.0％的吹炼渣漂浮在熔体上层，通过排渣口溢流连续放出，通过渣溜槽进入缓冷渣包，去渣选厂浮选；含铜75％的白冰铜沉在熔体下层，通过虹吸道排出，经过溜槽流入造铜炉；1200℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的320℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。

(2)白冰铜连续稳定地流入造铜炉，通过加料口加入粒度10mm的石灰石熔剂，通过喷枪鼓入压力150MPa、含氧25％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1250℃，生成微量的吹炼渣、粗铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和粗铜在炉内分离，含铜20％的吹炼渣漂浮在熔体的上层，从溢流排渣口定期排出，急冷破碎后返回造渣炉作为冷料；含铜>98.5％、含硫<0.03％的粗铜沉在熔体下层，通过虹吸道经过溜槽进入粗铜包或阳极炉；1250℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的320℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。炉内熔体温度适当时通过残阳极加料口加入电解残阳极。所有溜槽和渣包的环集烟气进入制酸系统。

实施例2

如图1所示，一种双炉粗铜连续吹炼工艺包括如下步骤：

(1)熔炼产出含铜55％的热态冰铜，通过冰铜溜槽连续稳定地流入造渣炉，同时通过加料口加入粒度20mm的石英石熔剂和冷料，通过风嘴鼓入压力110KPa、含氧33％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1250℃，生成吹炼渣、白冰铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和白冰铜在炉内分离，含铜<3.0％的吹炼渣漂浮在熔体上层，通过排渣口溢流连续放出，通过渣溜槽进入缓冷渣包，去渣选厂浮选；含铜78％的白冰铜沉在熔体下层，通过虹吸道排出，经过溜槽流入造铜炉；1250℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的330℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。

(2)白冰铜连续稳定地流入造铜炉，通过加料口加入粒度20mm的石灰石熔剂，通过喷枪鼓入压力180MPa、含氧28％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1280℃，生成微量的吹炼渣、粗铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和粗铜在炉内分离，含铜24％的吹炼渣漂浮在熔体的上层，从溢流排渣口定期排出，急冷破碎后返回造渣炉作为冷料；含铜>98.9％、含硫<0.03％的粗铜沉在熔体下层，通过虹吸道经过溜槽进入粗铜包或阳极炉；1280℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的340℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。炉内熔体温度适当时通过残阳极加料口加入残阳极。所有溜槽和渣包的环集烟气进入制酸系统。

实施例3

如图1所示，一种双炉粗铜连续吹炼工艺包括如下步骤：

(1)熔炼产出含铜60％的热态冰铜，通过冰铜溜槽连续稳定地流入造渣炉，同时通过加料口加入粒度30mm的石英石熔剂和冷料，通过风嘴鼓入压力120KPa、含氧35％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1260℃，生成吹炼渣、白冰铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和白冰铜在炉内分离，含铜<3.0％的吹炼渣漂浮在熔体上层，通过排渣口溢流连续放出，通过渣溜槽进入缓冷渣包，去渣选厂浮选；含铜80％的白冰铜沉在熔体下层，通过虹吸道排出，经过溜槽流入造铜炉；1260℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的350℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。

(2)白冰铜连续稳定地流入造铜炉，通过加料口加入粒度30mm的石灰石熔剂，通过喷枪鼓入压力200MPa、含氧30％的富氧空气，在炉内发生化学反应，吹炼温度控制在1290℃，生成微量的吹炼渣、粗铜和含SO₂的高温烟气。吹炼渣和粗铜在炉内分离，含铜30％吹炼渣漂浮在熔体的上层，从溢流排渣口定期排出，急冷破碎后返回造渣炉作为冷料；含铜>98.9％、含硫<0.03％的粗铜沉在熔体下层，通过虹吸道经过溜槽进入粗铜包或阳极炉；1290℃含SO₂的高温烟气经过竖直烟道进入余热锅炉，从余热锅炉出来的350℃低温烟气经过电收尘进入制酸系统，烟尘返回熔炼炉，产出的饱和中压蒸汽用于余热发电。炉内熔体温度适当时通过残阳极加料口加入残阳极。所有溜槽和渣包的环集烟气进入制酸系统。

以上实施例仅为说明本发明的工艺原理、路径及反应过程控制，不能以此限定本发明的保护范围，凡是依据本发明提出的技术路线、在本发明的技术方案基础上所做的任何改动和衍变，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于包括如下内容：

(1)工艺特点：冰铜吹炼成粗铜的造渣和造铜反应过程分别由前后布置的两台炉窑连续完成，前台炉窑称为造渣炉，后台炉窑称为造铜炉，在造渣炉内把冰铜吹炼成白冰铜，在造铜炉内把白冰铜吹炼成粗铜；

(2)造渣反应过程：冰铜是液态连续流入造渣炉、连续加入石英石熔剂、连续鼓风，产出的白冰铜通过虹吸连续排出，产出的吹炼渣溢流连续放出，产生的高温烟气进入余热锅炉；

(3)造铜反应过程：造渣炉产出的液态白冰铜经过溜槽连续流入造铜炉、连续或断续加入石灰石熔剂、连续鼓风，产出的粗铜连续或间断排出，产出的吹炼渣溢流定期放出，产生的高温烟气进入余热锅炉；

(4)物料转输：熔炼炉、造渣炉和造铜炉均采用溜槽连接，实现冰铜、白冰铜和粗铜液态流动转移。

2.根据权利要求1所述的一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于：所述内容(2)中，造渣反应过程的鼓风为含氧30～35％的富氧空气，石英石熔剂的粒度为＜30mm，冰铜为含铜50％～60％的铜铁硫化合物，白冰铜为含铜75％～80％铜铁硫化合物，吹炼渣连续排出经渣包缓冷去浮选贫化。

3.根据权利要求1所述的一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于：所述内容(3)中，造铜反应过程的鼓风为含氧25～30％的富氧空气，石灰石熔剂粒度为＜30mm，粗铜品位为＞98.5％，吹炼渣为钙铁渣，破碎后返回造渣炉。

4.根据权利要求1所述的一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于：所述内容(2)和(3)中，造渣反应过程和造铜反应过程产生的高温烟气分别进入对应的余热锅炉，余热锅炉产出的饱和中压蒸汽集中用于余热发电。

5.根据权利要求1所述的一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于：所述内容(4)中，不仅仅包括熔炼炉、造渣炉和造铜炉采用溜槽连接，还包括造渣炉与缓冷渣包之间、造铜炉与渣包和粗铜包之间也是采用溜槽连接，实现冰铜、白冰铜、粗铜和吹炼渣的液态流动转移。

6.根据权利要求1所述的一种双炉粗铜连续吹炼工艺，其特征在于：所述内容中还包括造渣炉和造铜炉对应的造渣反应过程和造铜反应过程均在负压条件运行，溜槽和渣包的环集烟气100％进入制酸系统。