CN105087957B - 高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法 - Google Patents

Abstract

高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，将高杂铜精矿与石英砂熔剂、煤、返料和/或返尘配比混料后直接加入顶吹熔炼炉并吹入氧气熔炼，将得到的混合熔体送入沉降电炉沉降分离出电炉渣和高杂冰铜；将高杂冰铜水淬得到冰铜粒；将高杂冰铜、石英砂熔剂、煤、精炼渣混合配料后加入顶吹吹炼炉，吹入氧气吹炼得到粗铜和吹炼渣；将电炉渣和吹炼渣按重量比3：1～5：1混合后送入渣选矿系统回收铜精矿；将粗铜放入采用富氧助燃的阳极炉进行精炼后浇铸成铜阳极板。本发明可提高冶炼设备对高杂铜精矿物料等含铜物料的适应能力，有效回收高杂铜精矿或/和高杂冰铜中的有价金属以及冶炼过程烟气中的有价金属粉尘，工艺简单，对环境污染小。

Description

高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及高杂含铜物料冶炼回收有价金属的工艺及装置。

背景技术

铜精矿冶炼主要采用闪速熔炼加闪速吹炼工艺、或者艾萨熔炼加PS转炉吹炼工艺、或者闪速熔炼和PS转炉吹炼工艺。铜精矿闪速熔炼对铜精矿要求较高，需要对熔剂等配入物料进行磨矿至一定粒度，并辅以焙烧等处理后才能入闪速炉处理，工序过程繁杂。闪速吹炼对冰铜品位要求较高，一般要求冰铜品位在70％以上，这就使得闪速熔炼更适于处理高品位冰铜，而对于高杂冰铜物料就难以适应。此外，闪速吹炼处理的冰铜及其熔剂、返料等，都要求磨矿至一定粒度后，才能喷射进炉内处理。闪速吹炼采用铁-钙渣，该渣型冶炼范围较窄，冶炼工艺过程控制要求高，过程控制稍微不慎，可能造成高熔点钙渣沉炉底，这要求闪速炉检修期间，需人工进炉内清理炉底沉淀的高熔点钙渣，带来极大的劳动强度。PS转炉吹炼对冰铜适应能力强，但转炉吹炼过程烟气收集效果差，烟气溢出而污染周边工作环境。

此外，现有技术用于精炼粗铜的阳极炉精炼主要以空气为燃料的助燃介质，空气助燃后阳极炉产生释放的废气量较大，废气带走炉内热量也较多，常常烟气温度达200℃以上，这是铜冶炼行业阳极炉精炼烟气无法使用布袋收尘收集烟气中有价金属尘的主要原因，造成有价金属粉尘飞扬或入脱硫渣而损失，也给环保脱硫带来较大的环保压力。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述铜精矿冶炼难以处理高杂物料的问题，提供一种可提高冶炼设备对高杂铜精矿物料等含铜物料的适应能力，以有效回收高杂铜精矿或/和高杂冰铜中的有价金属以及冶炼过程烟气中的有价金属粉尘、且工艺简单、对环境污染小的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，采用顶吹熔炼炉和顶吹吹炼炉结合进行双顶吹冶炼回收有价金属，方法如下:

1)将高杂铜精矿与石英砂、煤、返料和/或返尘，按照Fe/SiO₂比例为1.2～1.4、Cu/S比例为0.6～1.2配比混料后直接加入顶吹熔炼炉并吹入氧气熔炼；所述高杂铜精矿是指Cu<15％、S>30％、Fe>30％、Pb+Zn>6％、As>1％的铜精矿；

2)将步骤1)熔炼得到的混合熔体送入沉降电炉沉降分离出电炉渣和品位50～60％的高杂冰铜；

3)将步骤2)得到的高杂冰铜排放出来并经水淬后得到冰铜粒；水淬时，控制冰铜温度1180～1220℃、水淬粒化水压力为0.7～1.0MPa、水淬循环水流量与冰铜流量重量比例为10：1～15：1；

4)将步骤3)产出的冰铜粒或外购的高杂冰铜、石英砂、煤、精炼渣按照Fe/SiO₂比例为1.4～2.0混合配料后加入顶吹吹炼炉，吹入氧气吹炼得到粗铜和吹炼渣；所述高杂冰铜是指Pb+Zn>16％、As>5％、Sb>3％、Bi>0.1％的冰铜；

5)将步骤2)得到的电炉渣和步骤4)得到的吹炼渣按重量比3：1～5：1的比例混合后送入渣选矿系统回收铜精矿，将回收得到的高杂铜精矿再送回步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料；

6)将吹炼产出的粗铜放入采用富氧助燃的阳极炉进行精炼扒出精炼渣后浇铸成铜阳极板。

2、根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤1)的顶吹熔炼炉熔炼时，高杂铜精矿中的硫经氧化后形成的二氧化硫随烟气送至制酸系统，烟气中的粉尘经电收尘系统捕捉回收得到含有Pb、Zn、Bi、In的有价金属尘。

本发明步骤2)的沉降电炉产生的烟气经电收尘系统收尘后送至制酸系统。

步骤4)的顶吹吹炼炉吹炼时，冰铜中的硫吹炼成二氧化硫并随烟气送至制酸系统。

步骤6)阳极炉精炼过程产生的含尘烟气经脉冲式布袋收尘系统回收得到含Cu烟尘，控制进入脉冲式布袋收尘系统的含尘烟气温度为90～130℃；将含Cu烟尘送至步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料；精炼渣送回至步骤4)进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。

步骤4)所述顶吹吹炼炉内冶炼的过程依次为造渣期、造铜期、吹炼渣还原期，在吹炼渣还原期，投入上一个炉期冰铜重量5～10％的冰铜以及上一个炉期冰铜重量1～5％的块煤或粉煤，吹炼渣还原过程控制烟气CO浓度为400～800ppm，还原10分钟后，停止吹炼，待熔池熔体沉降分离10分钟后进行吹炼渣排渣。

本发明将步骤3)冰铜水淬过程产生的烟气抽送至脱硫器脱硫，将烟气含硫降低至符合排放标准。将步骤3)冰铜水淬的水淬循环水送入沉淀池，通过渣浆泵将沉淀池底部沉淀的超细冰铜抽吸送至压滤机压滤，回收沉淀池内400目以上的超细冰铜，将超细冰铜回送至步骤4)进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。

本发明在顶吹熔炼炉炉前设置有定量给料仓，实时微调顶吹熔炼炉进料量，控制顶吹熔炼炉物料进料量波动范围在±0.1t内。

本发明可将步骤6)浇铸铜阳极板时产生的不合格阳极板返入阳极炉重新精炼。

本发明采用顶吹熔炼炉和顶吹吹炼炉结合进行双顶吹冶炼回收有价金属，可提高冶炼设备对高杂铜精矿物料等含铜物料的适应能力。用顶吹熔炼炉和顶吹吹炼炉分别处理的高杂铜精矿、高杂冰铜以及各种返料和熔剂，均对物料的粒度无严格要求，入炉物料也不需做炉前焙烧等处理，过程简单，双顶吹炉对高杂物料适应能力较强。在顶吹熔炼炉、顶吹吹炼炉和精炼炉均采取了粉尘处理回收以及烟气回收处理手段，可有效回收高杂铜精矿或/和高杂冰铜中的有价金属以及冶炼过程烟气中的有价金属粉尘、且工艺简单、对环境污染小。

本发明的渣选矿系统可直接单独处理电炉渣，也可将电炉渣与低品位的吹炼渣合理配比混合后回收渣中的铜精矿，提高了高杂铜精矿原料中有价金属铜等物料的回收率。

冰铜水淬过程采取了脱硫手段，解决了冰铜水淬过程含硫烟气对环境的污染问题。对水淬时产生的超细冰铜进行压滤回收，解决了循环水池超细冰铜沉淀水淬底部却难以回收的问题。

采用本发明方法，吹炼渣含铜降低至3％以下，提高了有价金属铜等的直收率，解决了顶吹吹炼渣含铜较高的问题，也减少了流程内循环的铜量，降低了冶炼过程能耗。

阳极炉采用富氧助燃，可明显提高冷铜物料的熔化能力，无需再另外投资建设倾动炉、卡尔多炉或竖炉等熔化冷含铜物料炉子，减少不必要的投资以及相应能耗。阳极炉强化待料期铜水氧化脱硫，可缩短单炉期的氧化作业时间至少30min，降低吨阳极铜能耗。阳极炉富氧助燃，可将烟气温度稳定控制在90～130℃范围，利于实现脉冲式布袋收尘装置对烟气尘的捕捉收集，降低烟气高浓度尘含量对环保脱硫装置的除尘压力。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，是采用顶吹熔炼炉和顶吹吹炼炉结合进行双顶吹冶炼回收有价金属，方法如下:

1)将高杂铜精矿与熔剂、煤、返料和/或返尘，按照Fe/SiO₂比例为1.2～1.4、Cu/S比例为0.6～1.2配比混料后，不需要磨矿或焙烧，经皮带上料系统直接输送至加入顶吹熔炼炉并吹入氧气熔炼；高杂铜精矿中的硫经氧化后形成的二氧化硫随烟气送至制酸系统，冶炼过程产生的烟气，经电收尘多级电场作用后，可高效捕捉烟气中99％的含Pb、Zn、Bi、In等有价金属尘烟尘，该烟尘可打包直接对外销售或处理回收。在顶吹熔炼炉炉前设置定量给料仓。定量给料仓可储存3～5t混合料，定量给料仓底部设置皮带运输系统并采用变频控制，可实时微调顶吹熔炼炉进料量，确保顶吹熔炼炉物料进料量在±0.1t范围内波动，稳定炉况，控制顶吹熔炼炉过渡段以及炉顶结渣过快形成。顶吹熔炼炉炉前可辅助设置应急煤仓，以便快速提高炉膛烟气温度，此外还可配置富氧-柴油/天然气燃烧枪，可直接而快速将炉膛烟气温度提高至1100℃以上，直接熔化炉顶过渡段以及顶顶部过大结渣，避免结渣对冶炼过程的工艺影响，确保顶吹熔炼炉连续稳定处理高杂铜精矿物料。所述高杂铜精矿是指Cu<15％、S>30％、Fe>30％、Pb+Zn>6％、As>1％的铜精矿。熔剂采用石英砂。

2)将步骤1)熔炼得到的混合熔体送入沉降电炉沉降分离出电炉渣和品位50％～60％d的高杂冰铜；沉降电炉产生的烟气经电收尘系统收尘后送至制酸系统；冰铜经溜槽排放进水淬系统，控制冰铜温度1180～1220℃、控制水淬粒化水压力为0.7～1.0MPa、控制水淬循环水流量与冰铜流量比例为10：1～15：1，可确保99％的水淬冰铜粒度为3～5mm，为水淬冷冰铜颗粒转鼓脱水创造极佳条件，减少超细冰铜在水淬循环水系统内循环量以及沉淀池内沉淀量。

3)将沉降电炉中的高杂冰铜排放出来并经水淬后得到冰铜粒；水淬时，控制冰铜温度1180～1220℃、水淬粒化水压力为0.7～1.0MPa、水淬循环水流量与冰铜流量重量比例为10：1～15：1。冰铜水淬系统可配置有烟气脱硫装置，水淬过程产生的烟气经引风机抽送至脱硫器内脱硫，将烟气含硫降低至符合排放标准，达标烟气送烟囱排放。同时水淬处理的循环水系统还可配置超细冰铜回收装置，该装置配有渣浆泵、压滤机，通过渣浆泵将沉淀池底部沉淀的超细冰铜抽吸送至压滤机内压滤，即可回收沉淀池内400目以上的超细冰铜，压滤后的超细冰铜含水率为10％以下，可直接送至后续进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。

4)将品位50～60％的高杂冰铜粒、熔剂、煤、精炼渣按照Fe/SiO₂比例为1.4～2.0混合配料后加入顶吹吹炼炉，吹入氧气吹炼得到粗铜和吹炼渣。得到的粗铜含Cu>97.5％。顶吹吹炼炉内冶炼的过程依次为造渣期、造铜期、吹炼渣还原期，在吹炼渣还原期，投入上一个炉期冰铜重量5～10％的冰铜以及上一个炉期冰铜重量1～5％的块煤或粉煤，吹炼渣还原过程控制烟气CO浓度为400～800ppm，还原10分钟后，停止吹炼，待熔池熔体沉降分离10分钟后进行吹炼渣排渣。沉降后的吹炼渣含铜低于3％，磁性铁含量低于20％，该吹炼渣经水淬粒化后，脱水送熔炼配料系统或送渣选矿系统，与熔炼炉渣按比例混合后回收铜精矿。冰铜中的硫吹炼成二氧化硫并随烟气送至制酸系统。高杂冰铜粒可以是步骤3)产出的冰铜粒，也可以直接外购。所述高杂冰铜是指Pb+Zn>16％、As>5％、Sb>3％、Bi>0.1％的冰铜；熔剂采用石英砂。

5)将步骤2)得到的电炉渣放进渣包内缓冷72小时后送渣选矿系统回收其中的铜精矿，将缓冷后的电炉渣和步骤4)得到的吹炼渣按重量比3：1～5：1的比例混合后送入渣选矿系统回收其中的有价金属铜，以铜精矿的形式回收，将回收得到的高杂铜精矿再送回步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料；

6)将吹炼产出的粗铜经溜槽排放进阳极炉内精炼，扒出精炼渣后浇铸成铜阳极板。阳极炉烧嘴使用富氧助燃，燃料为柴油、重油或天然气，调节富氧与燃料比例在2.2～3.0，可快速提高阳极炉炉膛温度至1250℃以上，可快速熔化含铜物料。含铜物料经阳极炉扒渣口进入阳极炉内冶炼，无需再另外投资建设倾动炉、卡尔多炉或竖炉等化冷含铜物料炉子。浇铸铜阳极板时产生的不合格阳极板可返回头路阳极炉重新精炼。阳极炉精炼过程在非氧化作业前(待料期)，提高烧嘴富氧与燃料比例至3.0以上，可强化炉内氧化气氛，加速炉内铜水硫的氧化，每炉期可至少缩短氧化作业时间30min，节约燃料，减少废气排放量。阳极炉精炼过程产生的含尘烟气自阳极炉尾部排出进入换热器热交换后回收余热，烟气经保温烟气管道送至脉冲式布袋收尘装置，烟气温度控制在90～130℃范围内，可确保脉冲式布袋收尘装置高效捕捉烟气中99％以上的含Cu烟尘，含Cu烟尘品位达20％以上，每炉期可回收铜水量0.1％的烟尘，该含Cu烟尘可送至步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料。精炼渣可送回至步骤4)进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。阳极炉可精炼电解残极板、废阳极板、废阴极铜、粗铜锭、电子工业铜物料等含铜物料。

本发明使用两座顶吹炉，实现铜精矿顶吹熔炼炉熔炼产冰铜、电炉沉降分离炉渣和冰铜、冰铜顶吹吹炼炉吹炼产粗铜、粗铜经阳极炉精炼后产出铜阳极板，阳极炉还可同时处理电解产出的残极板、废阳极板、废阴极铜、粗铜锭、电子工业铜物料等含铜物料。

本发明方法所用设备及装置如顶吹熔炼炉、顶吹吹炼炉、阳极炉、制酸系统、电收尘系统、定量给料仓、燃烧枪、冰铜水淬及循环水系统、渣选矿系统等均可采用现有技术设备。所述高杂铜精矿与熔剂、煤、返料和/或返尘，按照Fe/SiO2比例为1.2～1.4、Cu/S比例为0.6～1.2配比混料，以及高杂冰铜粒、熔剂、煤、精炼渣按照Fe/SiO₂比例为1.4～2.0混合配料，均可采用现有技术方法计算后称量配料。

验证例：采用本发明方法，使用国内采购铜精矿，其主要元素含量分别是Cu14.99％、含S31.52％、含Fe34.15％、Pb+Zn>6％、含As1.06％等，再配入吹炼炉渣、吹炼烟尘和阳极精炼尘，将混合物料以Fe/SiO₂比例为1.4、Cu/S比例为0.9配比好，输送进顶吹熔炼炉，加入熔剂、煤。经顶吹熔炼炉冶炼，产出电场铜烟尘，捕捉收集的烟尘含Pb10.79％，含Zn18.85％、含As14.41％、含Bi3.61％、含In>2000g/t；产出53％左右品位的冰铜，含Pb+Zn<1.0％、含As0.11％、含Bi0.06％、含Sb0.06％；产出含Cu约0.7％的熔炼电炉渣，该熔炼电炉渣送渣选矿车间，单独磨矿或按照5:1的比例与吹炼渣混合后磨矿，可提取品位约18％的渣选铜精矿，单独磨矿选熔炼电炉渣时，炉渣中铜的直收率约64％，熔炼电炉渣与吹炼渣混合选矿时，渣中的总铜直收率可提高至84％左右。顶吹吹炼炉投入高杂冰铜，其主要元素含量分别是Cu55％、含S20％、含Fe18％、Pb+Zn约16％、含As5.9％、含Sb4.52％、含Bi0.18％等，冰铜与熔剂、返料、煤等按照Fe/SiO₂比例为1.4原则配料输送进顶吹吹炼炉内，经过造渣期、造铜期、还原吹炼渣期后，冰铜中的主要杂质均入吹炼水淬渣和吹炼电场尘，产出合格吹炼粗铜，粗铜主要元素分别是Cu98.0％、含S0.05％、含Fe0.08％、Pb+Zn约0.08％、含As0.09％、含Sb0.08％、含Bi0.05％。

除非另有说明，本发明所涉及百分含量均为质量百分比含量。

Claims (10)

1.高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，采用顶吹熔炼炉和顶吹吹炼炉结合进行双顶吹冶炼回收有价金属，方法如下:

1)将高杂铜精矿与石英砂、煤、返料和/或返尘，按照Fe/SiO₂比例为1.2～1.4、Cu/S比例为0.6～1.2配比混料后直接加入顶吹熔炼炉并吹入氧气熔炼；所述高杂铜精矿是指Cu<15％、S>30％、Fe>30％、Pb+Zn>6％、As>1％的铜精矿；

2)将步骤1)熔炼得到的混合熔体送入沉降电炉沉降分离出电炉渣和品位50～60％的高杂冰铜；

3)将步骤2)得到的高杂冰铜排放出来并经水淬后得到冰铜粒；水淬时，控制冰铜温度1180～1220℃、水淬粒化水压力为0.7～1.0MPa、水淬循环水流量与冰铜流量重量比例为10：1～15：1；

4)将步骤3)产出的冰铜粒或外购的高杂冰铜、石英砂、煤、精炼渣按照Fe/SiO₂比例为1.4～2.0混合配料后加入顶吹吹炼炉，吹入氧气吹炼得到粗铜和吹炼渣；所述高杂冰铜是指Pb+Zn>16％、As>5％、Sb>3％、Bi>0.1％的冰铜；

5)将步骤2)得到的电炉渣和步骤4)得到的吹炼渣按重量比3：1～5：1的比例混合后送入渣选矿系统回收铜精矿，将回收得到的高杂铜精矿再送回步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料；

6)将吹炼产出的粗铜放入采用富氧助燃的阳极炉进行精炼扒出精炼渣后浇铸成铜阳极板。

2.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤1)的顶吹熔炼炉熔炼时，高杂铜精矿中的硫经氧化后形成的二氧化硫随烟气送至制酸系统，烟气中的粉尘经电收尘系统捕捉回收得到含有Pb、Zn、Bi、In的有价金属尘。

3.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤2)的沉降电炉产生的烟气经电收尘系统收尘后送至制酸系统。

4.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤4)的顶吹吹炼炉吹炼时，冰铜中的硫吹炼成二氧化硫并随烟气送至制酸系统。

5.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤6)阳极炉精炼过程产生的含尘烟气经脉冲式布袋收尘系统回收得到含Cu烟尘，控制进入脉冲式布袋收尘系统的含尘烟气温度为90～130℃；将含Cu烟尘送至步骤1)进入顶吹熔炼炉炉料的配料混料；精炼渣送回至步骤4)进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。

6.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，步骤4)所述顶吹吹炼炉内冶炼的过程依次为造渣期、造铜期、吹炼渣还原期，在吹炼渣还原期，投入上一个炉期冰铜重量5～10％的冰铜以及上一个炉期冰铜重量1～5％的块煤或粉煤，吹炼渣还原过程控制烟气CO浓度为400～800ppm，还原10分钟后，停止吹炼，待熔池熔体沉降分离10分钟后进行吹炼渣排渣。

7.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，将步骤3)冰铜水淬过程产生的烟气抽送至脱硫器脱硫，将烟气含硫降低至符合排放标准。

8.根据权利要求1或7所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，将步骤3)冰铜水淬的水淬循环水送入沉淀池，通过渣浆泵将沉淀池底部沉淀的超细冰铜抽吸送至压滤机压滤，回收沉淀池内400目以上的超细冰铜，将超细冰铜回送至步骤4)进入顶吹吹炼炉炉料的混合配料。

9.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，在顶吹熔炼炉炉前设置有定量给料仓，实时微调顶吹熔炼炉进料量，控制顶吹熔炼炉物料进料量波动范围在±0.1t内。

10.根据权利要求1所述的高杂含铜物料双顶吹冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，将步骤6)浇铸铜阳极板时产生的不合格阳极板返入阳极炉重新精炼。