CN105063371A - 一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法 - Google Patents

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Abstract

一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，在顶吹吹炼炉的吹炼工作进行到冰铜吹炼造铜期接近终点后，将喷枪喷嘴提至渣层，投入还原煤和含铜硫化物对铜渣进行还原处理，将铜渣中的部分Cu2O物相还原成Cu2S，炉内的Cu2O和Cu2S继续造铜，至还原终点后将喷枪提出到熔池表面以上，使熔体逐渐平静澄清分离出冰铜层和上面的炉渣层，将炉渣从渣口排出，再将喷枪喷嘴下伸到冰铜层进行深度吹炼造铜得到粗铜后将粗铜排放。本发明可降低渣中磁性铁含量，降低渣含铜量，提高吹炼过程的铜直收率，有效避免吹炼渣水淬时爆炸。

Description

一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法
技术领域
本发明涉及顶吹吹炼炉炼铜的铜渣还原技术领域。
背景技术
冰铜富氧顶吹吹炼工艺技术是利用一根喷枪从吹炼炉顶部插入炉膛底部熔池，提供空气、富氧、燃料，熔炼冰铜。喷枪插入熔池后，熔池处于强烈的搅拌状态，满足炉内较强的热力学和动力学条件，提高顶吹炉作业效率。但是炉内较强的氧势必导致炉渣磁性氧化铁增加,造铜期终点渣中磁性铁甚至达到40%以上，不利于铜相和渣相的澄清分离，是渣含铜高（渣含铜17～20%）的主要原因，渣含铜高增加了渣量，同时导致吹炼渣水淬时爆炸，铜渣一般经过水淬后要全部返回顶吹炉熔炼，目前还没有较好的吹炼铜渣开炉处理技术。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术顶吹吹炼炉炼铜产生的渣含铜高，渣量大、铜回收率较低的问题，提供一种顶吹吹炼炉炉内铜渣还原的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，方法如下：
（1）还原贫化：在顶吹吹炼炉的吹炼工作进行到冰铜吹炼造铜期接近终点即SO2浓度在7～10%后，将喷枪喷嘴提至渣层，投入铜渣重量0.3～0.5%的还原煤和10～30%的含铜硫化物，对铜渣进行还原处理；控制喷枪风量为在8000～14000Nm3/h，还原煤的燃烧系数为1500～2500Nm3/t，将铜渣中的部分Cu2O物相还原成Cu2S，炉内的Cu2O和Cu2S继续造铜，至烟气CO含量达到800～1200ppm时为还原终点，然后将喷枪提出到熔池表面以上；
（2）澄清分离：熔体逐渐平静澄清分离出冰铜层和上面的炉渣层，将炉渣从渣口排出；
（3）深度造铜：将喷枪喷嘴下伸到冰铜层进行深度吹炼造铜得到粗铜，将粗铜从顶吹吹炼炉的排铜口排放出来。
本发明所述的含铜硫化物为铜精矿或冰铜；铜精矿要求Cu≥20%、S≥30%；冰铜要求Cu50%～60%、S15%～20%；还原煤要求固定碳含量>60%。还原阶段铜精矿或冰铜的投入速率为10～30t/h，还原煤加入速率为3～5t/h，还原时间控制在30～40min，控制烟气SO2浓度在5～7%。在顶吹吹炼炉造铜期前加入足量的石英石，控制渣Fe/SiO2在1.2以上即可，使造铜期终点铜渣中有游离的SiO2存在。在还原过程中将喷枪喷嘴提至渣层时控制喷枪喷嘴从渣层600mm深处缓慢提升至100mm深处，提枪速率为10～30mm/min。炉渣排放结束后，将喷枪喷嘴下伸到熔池300～400mm深度，使用含氧量25%～30%的富氧空气对熔池表面冰铜层深度吹炼造铜得到粗铜；至炉内烟气SO2浓度降低至3%以下时，熔池内冰铜层已吹炼到终点，将喷枪提起停风，进行粗铜排放。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：在不改变现有技术工艺流程的前提下，在造铜期终点对铜渣还原，实现一座顶吹吹炼炉内完成冰铜吹炼粗铜和铜渣还原的连续作业。利用喷枪风搅拌熔池，提高了还原过程的传质效果。还原作业过程加入少量冰铜，与磁性铁发生交互反应，可提高还原效率。通过还原阶段和澄清分离，渣含铜降至8%以下。还原过程只需加入冰铜吹炼时所用的还原剂便可达到还原效果，还原剂的消耗很少。
本发明方法可降低渣中磁性铁含量，降低炉渣粘度，有利于铜渣分离，提高吹炼过程的铜直收率，降低渣含铜量，有效避免吹炼渣水淬时爆炸（俗称“放炮”）。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明顶吹吹炼炉内铜渣还原方法是在一座顶吹吹炼炉内完成冰铜吹炼粗铜和铜渣还原贫化的连续作业，其工艺流程如图1所示。具体方法如下：
（1）还原贫化：在顶吹吹炼炉造铜期前加入足量的石英石，控制渣Fe/SiO2在1.2以上即可，使造铜期终点铜渣中有游离的SiO2存在，加速还原过程中磁性铁与SiO2的造渣反应，降低铜渣磁性，以利于铜相和渣的分离，达到降低渣含铜的目的。在顶吹吹炼炉的吹炼工作进行到冰铜吹炼造铜期接近终点即SO2浓度在7～10%后，将喷枪喷嘴提至渣层，并控制喷枪喷嘴在渣层200～600mm位置变化，从渣层600mm深处缓慢提升至100mm深处，提枪速率为10～30mm/min。投入铜渣重量0.3～0.5%的还原煤和铜渣重量10～30%的含铜硫化物，控制喷枪风量为在8000～14000Nm3/h，还原煤的燃烧系数为1500～2500Nm3/t，喷枪风量和还原煤用量的控制是本发明的关键。所用还原煤为粉煤或是块煤，粉煤通过喷枪喷入，块煤通过皮带系统加入；利用喷枪的搅拌提供传质，对铜渣进行还原处理，将铜渣中的部分Cu2O物相还原成Cu2S，炉内的Cu2O和Cu2S继续造铜，至烟气CO含量达到800～1200ppm时为还原终点，然后将喷枪提出到熔池表面以上。所述的含铜硫化物为铜精矿或冰铜；铜精矿要求Cu>20%、S≥30%；冰铜要求Cu50%～60%、S15～20%；还原煤要求固定碳含量>60%。铜精矿或冰铜的投入速率为10～30t/h，还原煤加入速率为3～5t/h，还原时间控制在30～40min，控制烟气SO2浓度在5～7%。
铜渣还原过程是降温过程，还原阶段主要发生的反应有：
2Fe3O4+3SiO2+C=3(2FeO·SiO2)+CO2；
2Fe3O4+3SiO2+2CO=3(2FeO·SiO2)+2CO2；
2Cu2O+2FeS+SiO2=2Cu2S+2FeO·SiO2；
CO2+C=2CO；
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2。
（2）澄清分离：喷枪提出后，熔体逐渐平静，澄清分离出冰铜层和上面的炉渣层，然后将炉渣从渣口排出。
（3）深度造铜：炉渣排放结束后，将喷枪喷嘴下伸到熔池300～400mm深度，使用含氧量25%～30%的富氧空气对熔池表面冰铜层深度吹炼造铜得到粗铜；至炉内烟气SO2浓度降低至3%以下时，熔池内冰铜层已吹炼到终点，将喷枪提起停风，进行粗铜排放，将粗铜从顶吹吹炼炉的排铜口排放出来。
验证例1:不改变顶吹吹炼炉冰铜吹炼粗铜的工艺操作，冰铜进料量260t，冰铜成分为Cu55%、Fe12%、S18%，在造铜期接近终点时（烟气在SO27～10%），铜渣成分Cu18%、Fe24%、SiO220%，喷枪喷嘴位置控制在粗铜层界面以上200mm，烟气含S5.0%，CO含量180ppm，此时，可转入还原阶段，提喷枪至喷嘴插入渣层600mm左右，调整喷枪风量为11000Nm3/h，投入块煤和粉煤共7.8t，投入含硫18%的冰铜26t或含硫30%的铜精矿78t，烟气SO2控制在5～7%，随着还原进行慢慢提升喷枪至喷嘴插入渣层200mm，还原阶段烟气CO含量达到800～1200ppm时可到还原终点，还原时间为30分钟。之后提枪停风至熔池表面以上，澄清分离后，排放还原渣，然后喷枪喷嘴下伸至冰铜层继续造铜，当烟气SO2在3%以下时提枪排放粗铜。炉渣含Cu9%、磁性氧化铁19%；粗铜含铜98.5%以上。随着还原时间的延长可进一步将渣含铜降低，但是考虑到吹炼单炉周期和吹炼渣作为熔炼返料处理，还原时间控制在30分钟。
验证例2:冰铜进料量220t，冰铜成分为Cu60%、Fe8%、S15%，在造铜期接近终点时（烟气SO2为10%），铜渣成分Cu19%、Fe24%、SiO220%，控制喷枪插入渣层600mm左右，调整喷枪风量为11000Nm3/h，投入块煤和粉煤共6.6t，转入还原阶段，投入含硫18%的冰铜22t或含硫30%的铜精矿66t，烟气SO2控制在5～7%，随着还原的进行慢慢提升喷枪至喷嘴插入渣层200mm，还原阶段烟气CO含量达到800～1200ppm时可到还原终点，还原时间控制在20分钟，提喷枪至熔池表面以上，澄清分离后，排放还原炉渣，然后将喷枪下伸至冰铜层继续造粗铜，当烟气SO2在3%以下时提枪排放粗铜。炉渣含Cu7.5%，磁性氧化铁15%；粗铜含铜98.5%以上。
通过验证例证明，本发明可显著降低渣中磁性铁含量，降低渣含铜量，提高吹炼过程的铜直收率。
除非另有说明，本发明所述百分含量均为质量百分含量。

Claims (6)

1.一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，方法如下：
（1）还原贫化：在顶吹吹炼炉的吹炼工作进行到冰铜吹炼造铜期接近终点即SO2浓度在7～10%后，将喷枪喷嘴提至渣层，投入铜渣重量0.3～0.5%的还原煤和10～30%的含铜硫化物，对铜渣进行还原处理；控制喷枪风量为在8000～14000Nm3/h，还原煤的燃烧系数为1500～2500Nm3/t，将铜渣中的部分Cu2O物相还原成Cu2S，炉内的Cu2O和Cu2S继续造铜，至烟气CO含量达到800～1200ppm时为还原终点，然后将喷枪提出到熔池表面以上；
（2）澄清分离：熔体逐渐平静澄清分离出冰铜层和上面的炉渣层，将炉渣从渣口排出；
（3）深度造铜：将喷枪喷嘴下伸到冰铜层进行深度吹炼造铜得到粗铜，将粗铜从顶吹吹炼炉的排铜口排放出来。
2.根据权利要求1所述一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，所述的含铜硫化物为铜精矿或冰铜；铜精矿要求Cu≥20%、S≥30%；冰铜要求Cu50～60%、S15～20%；还原煤要求固定碳含量>60%。
3.根据权利要求2所述一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，还原阶段铜精矿或冰铜的投入速率为10～30t/h，还原煤加入速率为3～5t/h，还原时间控制在30～40min，控制烟气SO2浓度在5～7%。
4.根据权利要求1或2或3所述一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，在顶吹吹炼炉造铜期前加入足量的石英石，控制渣Fe/SiO2在1.2以上即可，使造铜期终点铜渣中有游离的SiO2存在。
5.根据权利要求1所述一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，在还原过程中将喷枪喷嘴提至渣层时控制喷枪喷嘴从渣层600mm深处缓慢提升至100mm深处，提枪速率为10～30mm/min。
6.根据权利要求1所述一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，其特征在于，炉渣排放结束后，将喷枪喷嘴下伸到熔池300～400mm深度，使用含氧量25～30%的富氧空气对熔池表面冰铜层深度吹炼造铜得到粗铜；至炉内烟气SO2浓度降低至3%以下时，熔池内冰铜层已吹炼到终点，将喷枪提起停风，进行粗铜排放。
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