CN104878216A - 一种铜冶炼渣贫化方法以及系统 - Google Patents

一种铜冶炼渣贫化方法以及系统 Download PDF

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王凤杨
刘安明
陶世清
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Abstract

本发明的主要目的是提供一种铜冶炼渣贫化方法，本发明所采用的技术方案是：一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：将还原剂加入电炉冶炼渣中。另外以上方法所使用的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述的系统包括电炉以及将还原剂加入电炉冶炼渣中的喷射装置，所述的喷射装置出料口插入电炉内的冶炼渣层中。经上述方案处理后的炉渣含铜量大大降低，进一步使得矿中的铜金属被得到冶炼提取，提高了矿石的利用效率。

Description

一种铜冶炼渣贫化方法以及系统
技术领域
本发明涉及冶炼行业，具体涉及一种铜冶炼渣贫化方法以及系统。
背景技术
经相关研究表明电炉冶炼渣中铜存在的形态主要为：冰铜、辉铜矿-斑铜矿共晶，这些形态有时也夹带一些金属铜、陨硫铁以及很少量的合金。从冶金反应工程学的角度看，电炉冶炼渣含铜损失主要分为悬垂损失和溶解损失，其中悬垂损失主要是冰铜粒子机械悬浮存在于渣中，而悬浮的冰铜粒子又分为冰铜粒子直接悬浮于渣中和冰铜粒子被包裹在Fe3O4中而间接悬浮于渣中，而溶解损失主要是冰铜和氧化铜化学溶解于渣中。为了能降低电炉冶炼渣的含铜量，提高矿石的利用效率，需探索新的方法。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种铜冶炼渣贫化方法，该方法可有效降低电炉冶炼渣中的含铜量。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：将还原剂加入电炉冶炼渣中。
另外以上方法所使用的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述的系统包括电炉以及将还原剂加入电炉冶炼渣中的喷射装置，所述的喷射装置出料口插入电炉内的冶炼渣层中。
按照本发明的技术方案：利用所述的喷射装置将还原剂鼓吹进炉内的冶炼渣中，在还原剂的作用下，渣中Fe3O4的含量会一定程度得到降低，就能改善铜锍滴在渣中的沉降条件，如降低了渣粘度、密度，还有渣-锍间界面张力等，这样铜锍粒会在炉渣对流运动中相遇，互相碰撞，由于界面张力的作用聚合而形成较大尺寸的铜锍粒沉降而被分离，经上述方案处理后的炉渣最后经检测其中含铜量大大降低，进一步使得矿中的铜金属被得到冶炼提取，提高了矿石的利用效率。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是图1的1部放大图；
图3是本发明喷枪在炉体内与电极之间相对位置关系俯视图；
图4是喷枪置入电炉渣中示意图。
具体实施方式
一种铜冶炼渣贫化方法，将还原剂加入电炉冶炼渣中。在还原剂的作用下，渣中Fe3O4的含量会一定程度得到降低，就能改善铜锍滴在渣中的沉降条件，如降低了渣粘度、密度，还有渣-锍间界面张力等，这样铜锍粒会在炉渣对流运动中相遇，互相碰撞，由于界面张力的作用聚合而形成较大尺寸的铜锍粒沉降而被分离，经上述方案处理后的炉渣最后经检测其中含铜量大大降低，进一步使得矿中的铜金属被得到冶炼提取，同时冶炼渣中的金属金银也进一步得到了提取回收，提高了矿石的利用效率。
进一步的技术方案是所述的还原剂是与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣中的，所述的压缩空气风压控制在200-800KPa，所述电炉内反应温度为1150-1250℃。即还原剂与压缩空气混合后借助压缩空气的风压被鼓入到冶炼渣层中，随着炉体内熔体的流动，在高温环境下还原剂与渣中成分充分进行反应，有效降低了渣中的铜含量。
进一步的技术方案，所述的还原剂为焦粉和/或煤粉，所述的焦粉和/或煤粉加入量为0.5-3kg/吨渣；或所述的还原剂为天燃气和/或液化石油气，所述的天燃气和/或液化石油气加入量为1-4L/吨渣；或所述的还原剂为重油和/或柴油，所述的重油和/或柴油加入量为1-5Nm3/吨渣。根据还原剂加入类型的不同，加入量也有变化。不管是上述的固体还原剂、气体还原剂还是液体还原剂，只要能有效降低渣中Fe3O4的含量即可。
进一步的技术方案，在电炉炉体顶部和/或侧壁部开孔将所述的喷射装置出料口置入电炉内渣层200-300mm的深度，喷射装置出料口远离炉体内两相邻电极之间的区域。这里电炉中渣层的深度一般在600-800mm，只要将喷射装置出料口置入电炉内渣层200-300mm的深度即可实现还原剂与冶炼渣的充分混合以及反应，其中喷射装置出料口远离炉体内两相邻电极之间的区域，以免影响电极间的电场分布。
针对上述贫化方法所使用到的一种贫化系统，所述的系统包括电炉40以及将还原剂加入电炉40冶炼渣中的喷射装置，所述的喷射装置出料口插入电炉内冶炼渣层中。具体使用时喷射装置出料口插入电炉内冶炼渣层中200-300mm的深度，以实现还原剂与冶炼渣的充分反应。
进一步的技术方案，所述喷射装置包括喷枪10和喷射发生器20，所述喷射发生器20上设有还原剂加料口和压缩空气入口，混合的还原剂与压缩空气经喷射发生器20出料口与所述的喷枪进口端11相通，所述喷枪出口12构成喷射装置出料口插入电炉内冶炼渣层中。即还原剂和压缩空气经喷射发生器20充分混合均匀，在压力作用下由喷枪进口端11进入，然后经过喷枪再由喷枪出口12鼓入冶炼渣层中与熔体反应。
进一步的技术方案，所述喷枪10包括内管13，以及套设在内管13外部的外管14，内管13一端构成与喷射发生器20相通的所述喷枪进口端11，所述内管13外壁与外管14内壁构成的腔体一端15用于压缩空气进入，所述腔体内的压缩空气与内管13中物料流向一致且在内管另一端汇合。以还原剂为焦粉和/或煤粉为例，所述内管13里流动的就是压缩空气与焦粉、煤粉等的气固相混合气流，内管13外壁与外管14内壁构成的腔体之间流动的是高速旋转的压缩空气，高速旋转的压缩空气在喷枪出口12处推动所述气固相混合气流旋转并深入熔体内，所述的高速旋转的压缩空气还起到冷却内管13保护内管13的作用。
进一步的技术方案，所述的外管14靠近底部的管体上设有导流槽，所述的导流槽构成所述的喷枪出口12，所述的导流槽有6道，均匀间隔分布在外管的管壁上。即内管13中气固相气流与内外管壁之间所形成腔体中的高速旋转压缩空气的气流在内管13的最下端出口处混合后，在风压以及旋转力的作用下，沿着外管14管体上设置的6道导流槽向熔体周围喷射。
进一步的技术方案，在电炉40炉体顶部和/或侧壁部开孔将所述的喷枪出口12置入电炉内渣层中，喷枪出口12远离炉体内两相邻电极30之间的区域，所述的喷枪20与工作台面50之间设置绝缘部件60。首先，喷枪出口12的设置不应干扰炉体内电极间的电场分布，所以喷枪出口12的设置应远离炉体内两相邻电极30之间的区域；其次，由于喷枪20与炉体内熔体为直接接触，所以在工艺运行状态下喷枪20也是带电状态，为了保证工作人员的安全，特别在喷枪20与工作台面50之间设置绝缘部件60。
更为具体的技术方案，所述的内管13外壁设置有压缩空气导流片16，其中内管管体上、下段各为6个，中段为4个，所述的上、中、下各段设置的导流片16都均匀间隔分布在内管13的管壁上且均与内管管体轴向呈夹角布置；所述的外管14分为上下两段141、142，所述上下两段141、142管体螺纹配合连接。上述技术方案中提到的三组导流叶片的作用是产生高速旋转气流，进一步增大气流的推力，它在喷枪出口12处推动内管13中气固相混合气流的旋转与深入熔体内，所述高速旋转气流的风压控制是根据各冶炼厂电炉床面积、电极个数和布置位置方式决定的，旋流风喷吹带来的熔体扰动不能影响炉体内电极间电力线；同时所述的高速旋转气流又是隔热层，可以保护内管13。由于炉体内反应温度一般高达1200℃，外管14是与炉体内熔体直接接触的部件，使用一段时间后，在高温作用下外管14下段就会发生损坏，将外管14分成上下两段141、142，可以方便地更换外管的下段142，以保证系统持续运行。
实施例1取还原剂焦粉和煤粉，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层200mm的深度，在1150℃下于电炉内反应，焦粉和煤粉加入量为0.5kg/吨渣，压缩空气风压控制在200KPa。
实施例2取还原剂焦粉，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层300mm的深度，在1250℃下于电炉内反应，焦粉加入量为3kg/吨渣，压缩空气风压控制在800KPa。
实施例3取还原剂煤粉，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层250mm的深度，在1200℃下于电炉内反应，煤粉加入量为2.0kg/吨渣，压缩空气风压控制在500KPa。
实施例4取还原剂天燃气和液化石油气，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层200mm的深度，在1150℃下于电炉内反应，天燃气和液化石油气加入量为1L/吨渣，压缩空气风压控制在200KPa。
实施例5取还原剂天燃气，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层300mm的深度，在1250℃下于电炉内反应，天燃气加入量为4L/吨渣，压缩空气风压控制在800KPa。
实施例6取还原剂液化石油气，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层250mm的深度，在1200℃下于电炉内反应，液化石油气加入量为3L/吨渣，压缩空气风压控制在600KPa。
实施例7取还原剂重油和柴油，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层200mm的深度，在1150℃下于电炉内反应，所述的重油和柴油加入量为3Nm3/吨渣，压缩空气风压控制在500KPa。
实施例8取还原剂重油，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层300mm的深度，在1250℃下于电炉内反应，所述的重油加入量为1Nm3/吨渣，压缩空气风压控制在200KPa。
实施例9取还原剂柴油，将其与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣层250mm的深度，在1200℃下于电炉内反应，所述的柴油加入量为5Nm3/吨渣，压缩空气风压控制在800KPa。

Claims (10)

1.一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：将还原剂加入电炉冶炼渣中。
2.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：所述的还原剂是与压缩空气混合后经喷射装置喷射至电炉冶炼渣中的，所述的压缩空气风压控制在200-800KPa，所述电炉内反应温度为1150-1250℃。
3.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：所述的还原剂为焦粉和/或煤粉，所述的焦粉和/或煤粉加入量为0.5-3kg/吨渣；或所述的还原剂为天燃气和/或液化石油气，所述的天燃气和/或液化石油气加入量为1-4L/吨渣；或所述的还原剂为重油和/或柴油，所述的重油和/或柴油加入量为1-5Nm3/吨渣。
4.如权利要求2所述的一种铜冶炼渣贫化方法，其特征在于：在电炉炉体顶部和/或侧壁部开孔将所述的喷射装置出料口置入电炉内渣层200-300mm的深度，喷射装置出料口远离炉体内两相邻电极之间的区域。
5.一种如权利要求1所述的铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述的系统包括电炉(40)以及将还原剂加入电炉(40)冶炼渣中的喷射装置，所述的喷射装置出料口插入电炉内冶炼渣层中。
6.如权利要求5所述的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述喷射装置包括喷枪(10)和喷射发生器(20)，所述的喷射发生器(20)上设有还原剂加料口和压缩空气入口，混合的还原剂与压缩空气经喷射发生器(20)出料口与所述的喷枪进口端(11)相通，所述喷枪出口(12)构成喷射装置出料口插入电炉内冶炼渣层中。
7.如权利要求5所述的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述喷枪(10)包括内管(13)，以及套设在内管(13)外部的外管(14)，内管(13)一端构成与喷射发生器(20)相通的所述喷枪进口端(11)，所述内管(13)外壁与外管(14)内壁构成的腔体一端(15)用于压缩空气进入，所述腔体内的压缩空气与内管(13)中物料流向一致且在内管另一端汇合。
8.如权利要求5所述的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述的外管(14)靠近底部的管体上设有导流槽，所述的导流槽构成所述的喷枪出口(12)，所述的导流槽有6道，均匀间隔分布在外管的管壁上。
9.如权利要求5所述的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：在电炉(40)炉体顶部和/或侧壁部开孔将所述的喷枪出口(12)置入电炉内渣层中，喷枪出口(12)远离炉体内两相邻电极(30)之间的区域，所述的喷枪(20)与工作台面(50)之间设置绝缘部件(60)。
10.如权利要求7所述的一种铜冶炼渣贫化系统，其特征在于：所述的内管(13)外壁设置有压缩空气导流片(16)，其中内管管体上、下段各为6个，中段为4个，所述的上、中、下各段设置的导流片(16)都均匀间隔分布在内管(13)的管壁上且均与内管管体轴向呈夹角布置；所述的外管(14)分为上下两段(141、142)，所述上下两段(141、142)管体螺纹配合连接。
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