CN104593616B - 一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法，属于有色金属技术领域。金属硫化精矿置于熔池熔炼炉中进行氧化熔炼，所述氧化还原熔炼过程中利用喷枪通过顶吹或侧吹的方式喷入体积浓度为90～100%全氧使金属硫化物转变为金属氧化物，氧化熔炼完成后获得炉渣和锍，过程中产生的高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉的低温烟气用于干燥精矿后，经过静电除尘器除尘，除尘后的烟气制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸所放出的热量进行余热回收，余热进行ORC发电或直接产生蒸汽。本发明的提出降低冶炼成本、减少污染排放，实现高能耗冶金企业能源高效利用，具有一定的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法，属于有色金属技术领域。
背景技术
在有色金属硫化矿冶炼过程中，熔池熔炼技术应用越来越广，熔池熔炼需要大量的燃料提供反应所需热量，在富氧条件下（氧气浓度40～80%）完成冶炼反应，冶炼过程中消耗大量的燃料，排放大量的温室气体CO2，造成环境污染，提高了生产成本高。
云铜冶炼加工总厂采用艾萨炉对硫化铜精矿进行熔池熔炼，采用顶吹的方式将柴油或煤粉喷入炉内，配入40%的富氧空气，获得铜锍和炉渣的混合物在进行分离，赤峰云铜采用金峰炉进行富氧侧吹熔池熔炼。驰宏锌锗公司铅冶炼厂采用富氧顶吹—鼓风炉还原炼铅工艺处理硫化铅精矿、烟尘和含铅渣物料，云锡铅冶炼厂采用“云锡顶吹一步炼铅法”工艺技术炼铅，工艺能耗低，加工成本也得以进一步降低。云锡公司锡冶炼厂采用富氧顶吹熔池熔炼工艺处理硫化锡精矿，熔炼设备为奥斯麦特炉，富氧浓度为45%。金川公司采用富氧顶吹浸没式喷枪熔池熔炼熔炼技术处理硫化镍精矿。
本发明为利用喷枪采用顶吹或侧吹方式熔池内喷入浓度为90～100%的全氧实现有色金属硫化矿熔池熔炼。该工艺实现了熔池内反应物反应放出的热量，维持反应的正常进行，实现自热熔炼。冶炼过程的余热和弃渣进行了回收和利用，回收的能量大于消耗的能量，冶炼过程的能耗为负能，实现了有色金属硫化矿的全氧负能火法冶炼。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法。本发明将浓度为90～100%的全氧采用顶吹或侧吹方式喷入熔池，熔池内反应放热能够维持反应正常进行，将烟气余热通入余热锅炉用于发电和干燥精矿，已回收余热的烟气进入静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为20～35％，用于制取浓度为98%的硫酸。本方法能够全氧负能冶炼，有效地降低了有色金属硫化矿冶炼过程的能耗和生产成本，可以广泛地应用于工业生产，本发明通过以下技术方案实现。
一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法，金属硫化精矿加入熔剂进行配料得到混合物料，将混合物料置于熔池熔炼炉中进行氧化熔炼，所述氧化还原熔炼过程中利用喷枪通过顶吹或侧吹的方式喷入体积浓度为90～100%全氧使金属硫化物转变为金属氧化物，利用硫离子与氧气发生的氧化反应放出大量的热，足够维持冶炼炉内反应所需热量，实现有色金属硫化矿自热熔炼，氧化熔炼完成后获得炉渣和锍，过程中产生的温度为1000～1250℃高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来的温度为460～700℃的低温烟气用于干燥精矿后，经过静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为20～35wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸所放出的热量进行余热回收，余热进行ORC发电或直接产生蒸汽。
所述氧化熔炼过程中首先在加料过程中控制起始温度为1200～1400℃。
所述金属硫化精矿为硫化铜矿、硫化锡矿或硫化镍矿，金属硫化精矿中主金属的品位为30～50wt.%。
所述高温炉渣进行余热回收后弃渣做成建筑材料实现资源化利用。
上述锍后续继续进行精炼。
本发明金属硫化矿采用全氧进行自热熔炼，满足炉内反应所需热量，回收的能量（余热发电、干燥精矿、蒸汽）大于消耗的能量（水、电），完成了能量的输出，实现了有色金属硫化矿的全氧负能火法冶炼。
本发明的有益效果是：
1、实现了有色金属硫化矿负能冶炼。
2、高温烟气余热回收用于发电和干燥矿物。
3、提高了烟气中SO2浓度易于制酸，制酸产生的余热进行ORC发电或直接产生蒸汽。
4、高温炉渣进行余热回收和资源化利用。
5、降低成本、减少污染，实现能源高效利用，具有一定的经济效益和环境效益。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，云南铜业集团冶炼加工总厂采用艾萨炉熔炼硫化铜矿。硫化铜精矿制成矿粉，配入冶金熔剂生石灰，加入量为硫化铜精矿质量5%，将铜品位为48%的硫化铜精矿混合物料由加料口加入艾萨炉内进行冶炼，冶炼时间为1.5h。加料时要保证炉膛内的温度为1200℃，可控温度应该保持在1250～1350℃，氧化吹炼过程中喷枪从炉顶或者炉侧插入炉内，浓度为96%的全氧通过喷枪快速进入到渣面以下液态层中，对熔池内熔体产生强烈搅拌作用，使物料与氧快速反应熔化及脱硫，控制炉内温度在1250～1350℃，完成各种反应后产出冰铜和渣的混合物进行铜渣贫化，冰铜中铜的品位为80wt.%，高温铜渣进行余热回收，弃渣制作建筑材料。烟道出口高温烟气温度为1150℃，将高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来后烟气温度降到650℃用于干燥精矿，出来的烟气进入静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为30wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸产生的大量余热用于ORC发电。
实施例2
如图1所示，云南铜业集团楚雄滇中有色金属公司采用艾萨炉熔炼硫化铜矿。硫化铜精矿制成矿粉，配入冶金熔剂生石灰，加入量为硫化铜精矿质量8%，将铜品位为41%的硫化铜精矿混合物料由加料口加入艾萨炉内进行冶炼，冶炼时间为2h。加料时要保证炉膛内的温度为1200℃，可控温度应该保持在1250～1350℃，氧化吹炼过程中喷枪从炉顶或者炉侧插入炉内，浓度为92%的全氧通过喷枪快速进入到渣面以下液态层中，对熔池内熔体产生强烈搅拌作用，使物料与氧快速反应熔化及脱硫，控制炉内温度在1250～1350℃，完成各种反应后产出冰铜和渣的混合物进行铜渣贫化，冰铜中铜的品位为76wt.%，高温铜渣进行余热回收，弃渣制作建筑材料。烟道出口高温烟气温度为1100℃，将高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来后烟气温度降到680℃用于干燥精矿，出来的烟气进入静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为32wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸产生的大量余热用于ORC发电。
实施例3
如图1所示，云南锡业集团第一冶炼厂采用奥斯麦特炉熔炼硫化锡矿。硫化锡矿经过选矿得到硫化锡精矿，对硫化锡精矿进行配料，配入硫化锡精矿质量6%的生石灰，将锡品位为45%的硫化锡锡精矿混合物料由加料口加入奥斯麦特炉内进行冶炼，冶炼时间为3h。加料时要保证炉膛内有足够高的温度1150℃，可控初始温度应该保持在1200～1300℃，氧化吹炼过程中喷枪从炉顶或者炉侧插入炉内，浓度为94%的全氧通过喷枪快速进入到渣面以下液态层中，对熔池内熔体产生强烈搅拌作用，使物料与氧快速反应熔化及脱硫。锡精矿熔炼温度1150℃左右，连续6h不间断加入物料，最终熔池深度1.2m，高温炉渣含锡为15wt.％。其间放粗锡三次，粗锡中含锡为95wt.%。放完第三次粗锡后，进入渣还原阶段，加入还原煤，对炉渣进行深度还原，使高温炉渣含锡由15wt.％降到5wt.％左右，还原阶段结束后，开渣口排出炉渣，高温炉渣进行余热回收，弃渣进行资源化利用。烟道出口高温烟气温度为1050℃，将高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来后烟气温度降到520℃用于干燥精矿，出来的烟气进入静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为28wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸产生的大量余热直接产生蒸汽。
实施例4
如图1所示，云南锡业集团第二冶炼厂采用奥斯麦特炉熔炼硫化锡矿。硫化锡矿经过选矿得到硫化锡精矿，对硫化锡精矿进行配料，配入硫化锡精矿质量8%的生石灰，将锡品位为42%的硫化锡锡精矿混合物料由加料口加入奥斯麦特炉内进行冶炼，冶炼时间为2h。加料时要保证炉膛内有足够高的温度1150℃，可控初始温度应该保持在1200～1300℃，氧化吹炼过程中喷枪从炉顶或者炉侧插入炉内，浓度为90%的全氧通过喷枪快速进入到渣面以下液态层中，对熔池内熔体产生强烈搅拌作用，使物料与氧快速反应熔化及脱硫。锡精矿熔炼温度1200℃左右，连续6h不间断加入物料，最终熔池深度1.4m，高温炉渣含锡为16wt.％。其间放粗锡三次，粗锡中含锡为93wt.%。放完第三次粗锡后，进入渣还原阶段，加入还原煤，对炉渣进行深度还原，使高温炉渣含锡由16wt.％降到5wt.％左右，还原阶段结束后，开渣口排出炉渣，高温炉渣进行余热回收，弃渣进行资源化利用。烟道出口高温烟气温度为1080℃，将高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来后烟气温度降到550℃用于干燥精矿，出来的烟气进入静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为33wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸产生的大量余热直接产生蒸汽。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法，金属硫化精矿加入熔剂进行配料得到混合物料，将混合物料置于熔池熔炼炉中进行氧化熔炼，其特征在于：氧化还原熔炼过程中利用喷枪通过顶吹或侧吹的方式喷入体积浓度为90～100%全氧使金属硫化物转变为金属氧化物，氧化熔炼完成后获得高温炉渣和锍，过程中产生的温度为1000～1250℃高温烟气经过余热锅炉回收用于发电，从余热锅炉出来的温度为460～700℃的低温烟气用于干燥精矿后，经过静电除尘器除尘，除尘后的烟气中SO2浓度为20～35wt.％，送往制酸车间制取浓度为98wt.%的硫酸，制酸所放出的热量进行余热回收，余热进行ORC发电或直接产生蒸汽；
所述氧化熔炼过程中首先在加料过程中控制起始温度为1200～1400℃；
金属硫化精矿为硫化铜精矿或硫化锡矿。
2.根据权利要求1所述的金属硫化矿全氧负能火法冶炼方法，其特征在于：所述高温炉渣进行余热回收后弃渣做成建筑材料实现资源化利用。
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