CN106399704A - 一种处理铜渣的系统及其在处理铜渣中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理铜渣的系统及其在处理铜渣中的应用，所述系统包括：原料成型装置、转底炉直接还原装置、熔分装置和制备矿棉装置。本发明进一步公开了应用所述系统处理铜渣的方法，包括：(1)将铜渣、还原剂、添加剂和粘结剂在原料成型系统制成含水生球团；(2)将生球团在转底炉直接还原装置进行还原焙烧；(3)将还原焙烧产物在熔化分离装置进行熔分，得到铁水和液态渣；(4)液态渣送入制备矿棉装置得到矿棉产品。本发明的系统处理铜渣可以实现含水的铜渣生球直接进入转底炉，在转底炉内实现球团的烘干、预热和铅锌铜的回收，再经转底炉直接还原，熔分炉熔化分离和制备矿棉等工序，实现铜渣资源的综合利用。

Description

一种处理铜渣的系统及其在处理铜渣中的应用

技术领域

本发明涉及处理铜渣的系统，进一步涉及该系统在处理铜渣中的应用，属于铜渣的再利用领域。

背景技术

铜渣是炼铜过程中产生的废渣，主要来源于火法冶炼工艺，如反射炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达法、艾萨法、电炉等。据统计火法炼铜每生产1t铜，平均要产生2～3t铜渣，2013年中国铜渣产量约达1500万t，中国铜渣堆存量累计已超过5000万t，其中相当数量的铜、铅、锌、铁等有价金属，长期堆存，不仅占用土地，而且污染环境，更造成资源的巨大浪费。若能全部资源化利用，将产生巨大的经济效益。

转底炉直接还原工艺多采用物料成型(压球或者造球)—烘干—直接还原流程，成型后的球团需经烘干后才能布入转底炉，因此须单独设置烘干设备进行烘干；此外，经转底炉直接还原的还原产物，还需经过冷却后才能排出转底炉外，并通过设置在转底炉冷却段上的水冷壁进行冷却，这也造成了还原产物热量的浪费。

公开号为CN1235268A的中国发明专利公开了一种用于回转工作台，尤其是转底炉的进料与布料装置。该装置包括物料进给机构(2,3)，物料移送机构(304)和物料重力倾倒导槽(4)，该设备包括用于差分的分配物料的静态装置，所述机构包括倾倒导槽(4)的布料前缘(214)，它具有基本上为曲线的外形，该曲线的导数是回转工作台(10)的在工作台中心和其边缘之间的部分的半径的递增线性函数。该设备无法处理未烘干的球团，需要在造球阶段加入烘干工艺，增加了工艺能耗；同时无法直接利用烟气所携带的热量，增加热损失。

申请号为201510648755.7的中国发明专利公开了一种用于转底炉中的冷却与烘干同步的方法，具体步骤如下：首先，将转底炉红球通过第一导料槽均匀地落在进料端A2的该下层链板上，同时将该转底炉生球通过第一布料器均匀地落在进料端B1的该上层链板上；其次，通过调节该上层链板和该下层链板的转速，确保二者的转动方向相反；随后，冷空气上升并穿过位于该下层链板上的红球，对该红球进行降温，同时冷空气温度升高转变成预热空气；然后，该预热空气继续上升，再穿过该上层链板上的生球，对该生球进行烘干，预热，同时该预热空气温度下降，转变成含有一定热量的热空气；最后，该热空气被抽出，进入尘降室，再由该尘降室进入该除尘室，通过该除尘室转入转底炉中的空气预热系统中使用；该方法中转底炉还原产品红球须排出转底炉炉外才能进行冷却处理，不仅需要单独设置冷却装置，还会造成热量损耗；此外，对转底炉还原产品采用空气冷却，容易造成转底炉产品的氧化，会降低产品的金属化率，影响产品品质。

中国专利申请号201320041232.2公开了一种多层式钢网传送烘干机，其包括：一种多层式钢网传送烘干机，所述烘干机包括多层钢网传送带，相邻两层钢网传送带之间的传送方向相反，上一层钢网传送带的下行端较下一层钢网传送带的上行端缩进。每一层钢网传送带均连接有独立的传动器。本发明提供的多层式钢网传送烘干机，可以实现对不同物料的烘干处理，同时在增加物料处理量的同时，即满足高烘干效率的要求，节约占地面积，并可达到安全生产的目的，该方法的烘干机仅能实现烘干功能，且需要单独使用。

综上，在目前处理铜渣的转底炉工艺中，生球的烘干和还原产物的冷却分别采用不同的设备和工艺进行处理，占地面大，工艺流程长，热利用效率低，这不仅建设成本增大，还会造成能耗指标偏高、生产成本偏高等问题，亟待改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种处理铜渣的系统；

本发明的目的之二是将所述的系统应用于处理铜渣；

采用本发明所提供的系统处理铜渣，可以取消成型后的烘干工艺，在转底炉内实现球团的烘干、预热，同时对铅、锌进行回收，再经转底炉直接还原，熔分炉熔化分离和制备矿棉等工序，实现铜渣资源的综合利用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种处理铜渣的系统，包括：原料成型装置、转底炉直接还原装置、熔分装置和制备矿棉装置；其中，原料成型装置的出料口与转底炉直接还原装置的给料口相通，转底炉直接还原装置的出料口与熔分装置的入料口相通，熔分装置的出料口与制备矿棉装置的入料口相通；

所述转底炉直接还原装置包括布料装置干燥以及预热、转底炉预热及直接还原、转底炉冷却、转底炉出料，其结构包括环形炉体和可转动的环形炉底，该环形炉体由内周炉壁、外周炉壁和环形炉顶组成，内周炉壁与外周炉壁同轴设置，环形炉顶的内、外边分别连接在内周炉壁和外周炉壁的顶端，形成环形炉膛，所述的环形炉底对应设在该环形炉膛的下方；在该环形炉膛内沿圆周依次设置有布料区、预热区、中温区、高温区和冷却区，且冷却区和布料区相邻，布料区和预热区之间、高温区和冷却区之间用径向的挡墙分隔，该挡墙的下端与环形炉底之间留有能够至少通过一层物料的间隔；在该预热区、中温区和高温区的内、外周炉壁上装有烧嘴，在冷却区和布料区之间的炉底上设有出料装置，其中，在该布料区和冷却区之上横向设置由多层扇形网传送带组成的扇形网带布料器，扇形网带布料器横断面两端位于挡墙之间；在该扇形网带布料器上方的炉顶一侧设有给料通道；在所述的冷却区靠近环形炉底处的内、外周炉壁上设有气体喷吹装置；在扇形网传送带的中间沿圆周均匀间隔布置辐射管；在对应于该扇形网带布料器上方的炉顶设有回收装置。

其中，作为一种优选的结构，设置在内、外周炉壁的气体喷吹装置的高度高于进入冷却区的物料层的高度；所述的回收装置是回收挥发性金属元素或排放烟气的装置。所述的出料装置可以是螺旋出料器。

所述的扇形网带布料器由多层的上下间隔设置的扇形网传送带组成，相邻的扇形网传送带在圆周方向相互交替错开一段距离作为上一层扇形网传送带末端向下一层扇形网传送带首端落料的下料通道，在每一个下料通道对应的下面的扇形网传送带的首端设有挡料板；最上层的扇形网传送带位于给料通道的下方，最下层的扇形网传送带与相邻挡墙形成下料通道，其位于布料区的上方。

优选的，每两层扇形网传送带中心之间的距离为200-800mm，若两个网带距离过短，则需要设置数量过多，增加成本；若距离过长，球团从一个网带到达下层网带的高度差过大，易造成球团的碎裂，同时球团在网带的停留时间过短，不能保证烘干效果。

优选的，最下层的扇形网传送带的下料通道的宽度为100-200mm，由此可使球团落至下段扇形网带,若尺寸过小，物料下落速度过慢，影响布料效果；若尺寸过大，物料下落集中，会导致球团堆积。

优选的，布料装置两端的挡墙距离转底炉炉底高度为60-150mm，用于将冷却区、布料区与其他区域隔离开，确保喷吹气体不会影响其他区域气氛，且换热后的气体可上行烘干和预热生球；此外，还不会影响各区域的物料移动。若挡墙距离炉底高度过大，不能保证隔离效果，若高度过小，会影响物料在炉内的运动。

每一层所述的扇形网传送带包括支撑轴、传动链轮和扇形网带；两根支撑轴分别径向转动支撑在扇形网传送带的两端，在每一根支撑轴靠近其两端处各装有一个传动链轮，该扇形网带由若干个扇形的单体链板连接为闭合环形带，相邻的单体链板之间通过链节铰接，在该链节的两端设有与所述的传动链轮啮合的孔，该扇形网带的两边的链节围绕在两个传动链轮上组成扇形网传送带；各层扇形网传送带上面的扇形网带在运转时，被动力装置驱动由首端向末端移动。

优选的，所述扇形网传送带呈水平设置。

优选的，所述扇形网带布料器沿转底炉的径向方向的两端距炉体侧壁的距离为50-100mm；采用该距离，网带式布料器不会碰撞到转底炉的侧壁，且还可将球团布满转底炉炉底。

优选的，所述的给料通道沿环形炉体径向的宽度与扇形网带的宽度相同。

优选的，最下层的扇形网传送带距离环形炉底的高度为200-600mm，且高出出料装置的高度；若该距离过大，球团在落下过程中会更易碎裂；若距离过小，底端受热过多，影响装置的寿命。

所述的单体链板在环形炉体径向上被三道弧形的隔板均分为四段，且隔板与环形炉体为同心圆弧，隔板的高度高于物料在扇形网带上的厚度；

优选的，所述隔板的高度是60-80mm，且至少比给料球团厚度高约20mm，由此可使得上段网带的给料球团全部进入下段网带，并直至全部布料至转底炉炉底。

优选的，所述的单体链板内周边的宽度不大于20mm，外周边的宽度不大于40mm。

所述的扇形网带由金属网或均匀分布气孔的金属板制成；所述气孔优选为方形气孔，更优选的，所述方形气孔的孔径为4-7mm。气孔孔径过小，热量与生球团的接触面小，影响其烘干效果；气孔孔径过大，生球团会漏下或卡在气孔内。

在扇形网传送带的中间沿圆周均匀间隔布置辐射管，辐射管的轴向沿环形炉体的径向方向设置；优选的，在同层扇形网传送带中的辐射管的横向中心距离为500-900mm；若距离过大，无法将生球团加热到所需温度；若距离过小，则会造成热量的浪费。

本发明进一步将所述的系统应用于处理铜渣，包括：

(1)将铜渣、还原剂、添加剂和粘结剂混合均匀后在原料成型系统制成含水的生球团；

(2)含水的生球团通过转底炉直接还原系统的给料通道均匀地布在扇形网带上并随网带向前运转；其中，气体喷吹装置喷吹的还原性气体与进入到冷却区的高温还原产物进行热交换产生预热气体，上行的预热气体以及网带中间的辐射管共同对在网带中的生球团进行加热烘干使球团得到预热，同时球团的铅锌元素被还原挥发，通过回收装置回收；

(3)预热的球团通过最下层扇形网带的下料通道到达转底炉布料区，依次经过转底炉预热区、中温区、高温区发生还原反应，得到高温的还原产物；高温的还原产物进入冷却区与气体喷吹装置喷吹的还原性气体接触，将高温的还原产物冷却，以利于转底炉出料，同时还原性气体对球团中的铁氧化物进行还原，冷却后的还原产物通过出料装置排出炉外；预热气体在挡墙的作用下上行至布料装置中用于烘干布料器中的含水生球；

(4)将排出炉外的还原产物送入熔化分离装置进行熔分，得到铁水和液态渣；

(5)液态渣送入制备矿棉装置，得到矿棉产品。

其中，步骤(1)中所述还原剂为兰炭、无烟煤、褐煤、烟煤、半胶、石油焦、焦煤或石墨等中的任意一种或多种按照任何比例组成的混合物；所述粘结剂为膨润土、黏土、水玻璃、赤泥、沥青、羧甲基纤维素钠、淀粉、改性淀粉、腐殖酸钠、糊精中的一种或多种的组合；所述添加剂为石灰石、白云石、纯碱、萤石中一种或多种的组合；步骤(1)中所述含水生球团中的水分含量控制为≤15％；若水分含量过高，无法在布料器中烘干至转底炉要求的水分含量，在还原过程中会发生爆裂。步骤(1)中控制球团粒径为8-16mm；若球团粒径过小，会通过网带的气孔漏下或者卡在气孔中，若球团直接漏下，不仅容易摔裂，还无法达到烘干预热的效果；若卡在气孔中，堵塞气孔的同时还会影响后续物料的传送。若球团粒径过大，烘干效果不明显，不能满足转底炉要求。

步骤(2)中气体喷吹装置喷吹的还原性气体为煤制气、高炉煤气或焦炉煤气中的一种或多种；

所述辐射管的辐射温度为900-1100℃；下层辐射管温度比上层辐射管温度高。如此，可保证上层含水球团不至于爆裂，同时保证下层球团中铅锌被还原成金属单质而挥发，通过回收装置回收。

冷却后的还原产物的温度为800-1100℃，由此还原产物的球团表面出现明显的硬化，有利于还原产物的运输，并为熔分过程提供良好的原料条件，同时在此温度下的还原产物进行熔分时，熔化分离过程及能耗不受明显影响。

采用本发明的系统处理铜渣可以实现含水的铜渣生球直接进入转底炉，在转底炉内实现球团的烘干、预热，同时对铅、锌进行回收，再经转底炉直接还原，熔分炉熔化分离和制备矿棉等工序，实现铜渣资源的综合利用。

综上所述，利用本发明提出的转底炉处理铜渣主要具有以下有益效果：

(1)可以采用未烘干的铜渣生球直接入炉，取消了工艺前端的烘干流程，节约投资，同时降低能耗。

(2)含水生球在炉内实现烘干预热的同时，可以将铅锌回收。

(3)进一步提高铁的还原效果。

附图说明

图1本发明处理铜渣的系统的示意图。

图2本发明所提供的系统中转底炉直接还原过程的流程示意图。

图3本发明一个实施例的转底炉俯视结构示意图。

图4本发明的扇形网带结构俯视图。

图5本发明扇形网带剖视图。

图6本发明扇形网带布料器在转底炉圆周方向结构示意图。

附图标记说明：

1、布料区；2、预热区；3、中温区；4、高温区；5、冷却区；6、扇形网传送带；61、扇形网带；7、隔板；8、方形气孔；9、下料通道；10、支撑轴；11、出料装置；12、给料通道；13、挡料板；14、传动链轮；15、链节；16、挡墙；17、回收装置；18、气体喷吹装置；19、辐射管。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。

参考图1-图2，本发明提供了一种处理铜渣的系统，包括：原料成型装置S100、转底炉直接还原装置S200、熔分装置S300和制备矿棉装置S400；其中，原料成型装置S100的出料口与转底炉直接还原装置S200的给料口相通，转底炉直接还原装置S200的出料口与熔分装置S300的入料口相通，熔分装置S300的出料口与制备矿棉装置S400的进料口相通；

所述转底炉直接还原装置S200包括布料装置干燥以及预热S201、转底炉预热及直接还原S202、转底炉冷却S203、转底炉出料S204，其结构包括环形炉体和可转动的环形炉底，该环形炉体由内周炉壁、外周炉壁和环形炉顶组成，内周炉壁与外周炉壁同轴设置，环形炉顶的内外边分别连接在内周炉壁和外周炉壁的顶端，形成环形炉膛，所述的环形炉底对应设在该环形炉膛的下方；在该环形炉膛内沿圆周依次设置有布料区1、预热区2、中温区3、高温区4和冷却区5，且冷却区5和布料区1相邻，布料区1和预热区2之间、高温区4和冷却区5之间用径向的挡墙16分隔，该挡墙16的下端与环形炉底之间留有能够至少通过一层物料的间隔；在该预热区2、中温区3和高温区4的内、外周炉壁上装有烧嘴，在冷却区5和布料区1之间的炉底上设有出料装置11，在该布料区1和冷却区5之上横向设置由多层扇形网传送带6组成的扇形网带布料器，扇形网带布料器横断面两端位于挡墙16a、16b之间；在该扇形网带布料器上方的炉顶一侧设有给料通道12；在所述的冷却区5靠近环形炉底处的内、外周炉壁上设有气体喷吹装置18；在扇形网传送带6的中间沿圆周均匀间隔布置辐射管19；在对应于该扇形网带布料器上方的炉顶设有回收装置17。

其中，设置在内、外周炉壁的气体喷吹装置18的高度高于进入冷却区的物料层的高度；所述的回收装置17可以是回收挥发性金属元素或排放烟气的装置；所述的出料装置11优选是螺旋出料器。

所述的扇形网带布料器由多层的上下间隔设置的扇形网传送带6组成，相邻的扇形网传送带6在圆周方向相互交替错开一段距离作为上一层扇形网传送带6末端向下一层扇形网传送带6首端落料的下料通道9，在每一个下料通道9对应的下面的扇形网传送带6的首端设有挡料板13；最上层的扇形网传送带位于给料通道12的下方，最下层的扇形网传送带与相邻挡墙形成下料通道，其位于布料区1的上方；

优选的，所述的扇形网传送带6的材质为耐高温的合金或金属材质；

优选的，每两层扇形网传送带中心之间的距离为200-800mm；

优选的，最下层的扇形网传送带的下料通道的宽度为100-200mm；

优选的，挡墙16与转底炉炉底的间隔距离是60-150mm。

每一层所述的扇形网传送带6包括支撑轴10、传动链轮14和扇形网带61；两根支撑轴10分别径向转动支撑在扇形网传送带6的两端，在每一根支撑轴10靠近其两端处各装有一个传动链轮14，该扇形网带61由若干个扇形的单体链板连接为闭合环形带，相邻的单体链板之间通过链节15铰接，在该链节15的两端设有与所述的传动链轮14啮合的孔，该扇形网带61的两边的链节15围绕在两个传动链轮14上组成扇形网传送带6；各层扇形网传送带6上面的扇形网带61在运转时，被动力装置驱动由首端向末端移动；

优选的，所述扇形网传送带6呈水平设置；

优选的，所述扇形网带布料器沿转底炉的径向方向的两端距炉体侧壁的距离为50-100mm；

优选的，所述的给料通道12沿环形炉体径向的宽度与扇形网带61的宽度相同；

优选的，最下层的扇形网传送带6距离环形炉底的高度为200-600mm。

所述的单体链板在环形炉体径向上被三道弧形的隔板7均分为四段，且隔板7与环形炉体为同心周弧，隔板7的高度高于物料在扇形网带61上的厚度；

优选的，所述隔板7的高度是60-80mm；

所述的扇形网带61由金属网或均匀分布气孔8的金属板制成；所述气孔优选为方形气孔，更优选的，所述方形气孔的孔径为4-7mm。

在扇形网传送带6的中间沿圆周均匀间隔布置辐射管19，辐射管19的轴向沿环形炉体的径向方向设置；优选的，在同层扇形网传送带6中的辐射管19的横向中心距离为500-900mm，辐射管的辐射温度优选为900-1100℃。

应用所述的系统处理铜渣的方法，包括：

(1)将铜渣、还原剂、添加剂和粘结剂混合均匀后在原料成型装置S100制成含水的生球团，将含水生球团中的水分含量控制为≤15％；

(2)含水的生球团通过转底炉直接还原装置S200的给料通道均匀地布在扇形网带上并随网带向前运转；其中，气体喷吹装置18喷吹的还原性气体与进入到冷却区5的高温还原产物进行热交换产生预热气体，上行的预热气体以及网带中间的辐射管19(控制辐射管的辐射温度为900-1100℃)共同对在网带中的生球团进行加热烘干使球团得到预热，同时球团的铅锌元素被还原挥发，通过回收装置回收17；

(3)预热的球团通过最下层扇形网带的下料通道到达转底炉布料区1，依次经过转底炉预热区2、中温区3、高温区4发生还原反应，得到高温的还原产物；高温的还原产物进入冷却区5与气体喷吹装置18喷吹的气体接触，将高温的还原产物冷却，同时还原性气体对球团中的铁氧化物进行还原，冷却后的还原产物球团通过出料装置排出炉外；预热气体在挡墙的作用下上行至布料装置中用于烘干布料器中的含水生球；

(4)将排出炉外的还原产物球团送入熔化分离装置S300中进行熔分，得到铁水和液态渣；

(5)液态渣送入制备矿棉装置S400得到矿棉产品。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例1

将铁含量38.19％、铅含量0.55％、锌含量2.23％的铜渣配入一定量的还原剂、添加剂、粘结剂后在原料成型装置S100中制成含水的铜渣生球，球团粒径16mm，含水量10％，含水生球通过转底炉直接还原装置S200布料装置的给料通道进入转底炉，该布料装置为扇形网带布料器，横向设置在转底炉布料区1和冷却区5之间，包括给料通道、5个扇形网带61、分布在网带中的辐射管19和固定装置，并由固定装置固定在转底炉内。单个扇形网带61为链板结构，最底端扇形网带61下料通道位于转底炉布料区1之上，距离炉底200mm。

同个网带中的辐射管19中心距为500mm，两层网带中心距离为200mm。

扇形网带61由隔板7分割为5个环形跑道，且环形跑道与转底炉圆周方向上的弧度一致、扇形网带横断面与转底炉径向方向平行。扇形网带61上均匀分布有孔径7mm的方形气孔8，末端下料通道宽度200mm。辐射管19的最高温度为900℃。

布料装置两端的挡墙16距离转底炉炉底高度为60mm。

回收装置设置17在布料装置上方的转底炉顶壁，且在靠近网带的一侧。

含水生球在网带运行过程中和上行的预热气体接触，同时受到网带中辐射管19的热辐射，生球逐渐被烘干，同时生球中的铅、锌化合物与还原剂反应生成金属，高温时挥发，通过回收装置17进行回收。

烘干后的球团通过扇形网带61的下料通道进入转底炉布料区1，依次经过预热区2、中温区3、高温区4，球团在此阶段停留时间为40min，高温区4温度为1250℃。球团在该过程中不会发生明显的爆裂现象，同时铁氧化物发生还原反应，生成高温金属化球团。随后高温金属化球团到达冷却区5。

冷却区5设置有气体喷吹装置18，其喷吹气体为煤制气。喷吹气体与高温金属化球团接触，冷却球团的同时将气体预热，随后上行至布料装置烘干、预热生球；此外，还原性气体将金属化球团的铁氧化物进一步还原，提高还原效果。经冷却还原的金属化球团通过出料装置11排出炉外。

转底炉直接还原结果为铅挥发率90.16％，锌挥发率95.03％，球团金属化率为84.43％，冷却后的还原产物温度800℃。

出料装置11排出热态的还原产物直接送入熔化分离装置S300进行熔分，加入5％的石灰石作助溶剂，在温度1600℃下，保温70min，渣铁分离，得到的液态渣直接送入制备矿棉装置S400用于生产矿棉，同时得到含铁96.18％的铁水产品。

实施例2

将铁含量37.45％、铅含量0.76％、锌含量1.03％的铜渣配入一定量的还原剂、添加剂、粘结剂后在原料成型装置S100中制成含水的铜渣生球，球团粒径12mm，含水量12％，将含水生球通过转底炉直接还原装置S200布料装置的给料通道进入转底炉。该布料装置为扇形网带布料器，横向设置在转底炉布料区1和冷却区5之间，包括给料通道、3个扇形网带61、分布在网带中的辐射管19和固定装置，并由固定装置固定在转底炉内。

单个扇形网带为链板结构，最底端扇形网带61下料通道位于转底炉布料区1之上，距离炉底600mm。

同个网带中的辐射管19中心距为700mm，两层网带中心距离为500mm。

扇形网带61由隔板7分割为4个环形跑道，且环形跑道与转底炉圆周方向上的弧度一致、扇形网带横断面与转底炉径向方向平行。扇形网带61上均匀分布有孔径6mm的方形气孔8，末端下料通道宽度150mm。辐射管19最高温度为1000℃。

布料装置两端的挡墙16距离转底炉炉底高度为110mm。

回收装置17设置在布料装置上方的转底炉顶壁，且在靠近网带的一侧。

含水生球在网带运行过程中和上行的预热气体接触，同时受到网带中辐射管19的热辐射，生球逐渐被烘干，同时生球中的铅、锌化合物与还原剂反应生成金属，高温时挥发，通过回收装置17进行回收。

烘干后的球团通过扇形网带61的下料通道口进入转底炉布料区1，依次经过预热区2、中温区3、高温区4，球团在此阶段停留时间为33min，高温区4温度为1300℃。球团在该过程中不会发生明显的爆裂现象，同时铁氧化物发生还原反应，生成高温金属化球团。

冷却区5设置有气体喷吹装置18，其喷吹气体为高炉煤气。喷吹气体与高温金属化球团接触，冷却球团的同时将气体预热，随后上行至布料装置烘干、预热生球；此外，还原性气体将金属化球团的铁氧化物进一步还原，提高还原效果。经冷却还原的金属化球团通过出料装置11排出炉外。

转底炉直接还原结果为铅挥发率93.27％，锌挥发率96.41％，球团金属化率为86.68％，冷却后的还原产物温度850℃。

出料装置11排出热态的还原产物直接送入熔化分离装置S300进行熔分，加入10％的石灰石作助溶剂，在温度1550℃下，保温90min，渣铁分离，得到的液态渣直接送入制备矿棉装置S400用于生产矿棉，同时得到含铁97.16％的铁水产品。

实施例3

将铁含量40.15％、铅含量0.37％、锌含量1.64％的铜渣配入一定量的还原剂、添加剂、粘结剂后在原料成型装置S100中制成含水的铜渣生球，球团粒径8mm，含水量15％，将含水生球通过转底炉直接还原装置S200布料装置的给料通道布入转底炉。该布料装置为扇形网带布料器，横向设置在转底炉布料区1和冷却区5之间，包括给料通道、3个扇形网带61、分布在网带中的辐射管19、隔墙16和固定装置，并由固定装置固定在转底炉内。单个扇形网带61为链板结构，最底端扇形网带61下料通道位于转底炉布料区1之上，距离炉底400mm。

同个网带中的辐射管中心距为900mm，两层网带中心距离为800mm。扇形网带由隔板7分割为3个环形跑道，且环形跑道与转底炉圆周方向上的弧度一致、扇形网带横断面与转底炉径向方向平行。辐射管19最高温度为1100℃。

扇形网带上均匀分布有孔径4mm的方形气孔8，末端下料通道宽度100mm。

布料装置两端的挡墙16距离转底炉炉底高度为150mm。

回收装置17设置在布料装置上方的转底炉顶壁，且在靠近网带的一侧。

含水生球在网带运行过程中和上行的预热气体接触，同时受到网带中辐射管19的热辐射，生球逐渐被烘干，同时生球中的铅、锌化合物与还原剂反应生成金属，高温时挥发，通过回收装置17进行回收。

烘干后的球团通过扇形网带61的下料通道进入转底炉布料区1，依次经过预热区2、中温区3、高温区4，球团在此阶段停留时间为25min，高温区温度为1350℃。球团在该过程中不会发生明显的爆裂现象，同时铁氧化物发生还原反应，生成高温金属化球团。

冷却区5设置有气体喷吹装置18，其喷吹气体为焦炉煤气。喷吹气体与高温金属化球团接触，冷却球团的同时将气体预热，随后上行至布料装置烘干、预热生球；此外，还原性气体将金属化球团的铁氧化物进一步还原，提高还原效果。经冷却还原的金属化球团通过出料装置11排出炉外。

转底炉还原试验结果为铅挥发率98.13％，锌挥发率99.12％，球团金属化率为86.16％，冷却后的还原产物温度1000℃。

出料装置11排出热态的还原产物直接送入熔化分离装置S300进行熔分，加入10％的石灰石作助溶剂，在温度1600℃下，保温60min，渣铁分离，得到的液态渣直接送入制备矿棉装置S400用于生产矿棉，同时得到含铁96.77％的铁水产品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种处理铜渣的系统，其特征在于，包括：原料成型装置(S100)、转底炉直接还原装置(S200)、熔分装置(S300)和制备矿棉装置(S400)；其中，原料成型装置(S100)的出料口与转底炉直接还原装置(S200)的给料口相通，转底炉直接还原装置(S200)的出料口与熔分装置(S300)的入料口相通，熔分装置(S300)的出料口与制备矿棉装置(S400)的入料口相通；

所述转底炉直接还原装置(S200)包括环形炉体和可转动的环形炉底，在转底炉的环形炉膛内沿圆周依次设置有布料区(1)、预热区(2)、中温区(3)、高温区(4)和冷却区(5)，且冷却区(5)和布料区(1)相邻，布料区(1)和预热区(2)之间、高温区(4)和冷却区(5)之间用径向的挡墙(16)分隔，在该挡墙(16)的下端与环形炉底之间留有能够至少通过一层物料的间隔；在该预热区(2)、中温区(3)和高温区(4)的内、外周炉壁上装有烧嘴，在冷却区(5)和布料区(1)之间的炉底上设有出料装置(11)；在该布料区(1)和冷却区(5)之上横向设置由多层扇形网传送带(6)组成的扇形网带布料器，该布料器横断面两端位于挡墙(16)之间，在该扇形网带布料器上方的炉顶对应于冷却区(5)的一侧设有给料通道(12)；在所述的冷却区(5)靠近环形炉底处的内、外周炉壁上设有气体喷吹装置(18)；在扇形网传送带(6)的中间沿圆周均匀间隔布置辐射管(19)；在对应于该扇形网带布料器上方的炉顶设有回收装置(17)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的扇形网带布料器由多层的上下间隔设置的扇形网传送带(6)组成，相邻的扇形网传送带(6)在圆周方向相互交替错开一段距离作为上一层扇形网传送带(6)末端向下一层扇形网传送带(6)首端落料的下料通道(9)，在每一该下料通道(9)对应的下面的扇形网传送带(6)的首端设有挡料板(13)；最上层的扇形网传送带位于给料通道(12)的下方，最下层的扇形网传送带与相邻挡墙形成下料通道(9)，其位于布料区(1)的上方。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：每一扇形网传送带(6)包括支承轴(10)、传动链轮(14)和扇形网带(61)；两根支承轴(10)分别径向转动支撑在扇形网传送带(6)的两端，在每一该支承轴(10)靠近其两端处各装有一个传动链轮(14)，该扇形网带(61)由若干个扇形的单体链板连接为闭合环形带，相邻的单体链板之间通过链节(15)铰接，在该链节(15)的两端设有与所述的传动链轮(14)啮合的孔，该扇形网带(61)的两边的链节(15)围绕在两个传动链轮(14)上组成扇形网传送带(6)；各层扇形网传送带(6)上的扇形网带(61)在运转时，被动力装置驱动由首端向末端移动。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的单体链板在环形炉体径向上被四道弧形的隔板(7)均分为三段，且隔板(7)的弧形与环形炉体为同心周弧，隔板(7)的高度高于物料在扇形网带(61)上的厚度。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的扇形网带(61)由金属网或均匀分布气孔(8)的金属板制成；所述气孔(8)优选为方形气孔。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：辐射管(19)的轴向沿环形炉体的径向方向设置；在同层扇形网传送带(6)中的辐射管(19)的横向中心距离为500-900mm。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述设置在内、外周炉壁的气体喷吹装置(18)的高度高于进入冷却区(5)的物料层的高度；所述的回收装置(17)是回收挥发性金属元素或排放烟气的装置。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的系统处理铜渣的方法，其特征在于，包括：

(1)将铜渣、还原剂、添加剂和粘结剂混合均匀后在原料成型系统(S100)制成含水的生球团；

(2)含水的生球团通过转底炉直接还原系统(S200)的给料通道均匀地布在扇形网带(61)上并随网带向前运转；其中，气体喷吹装置(18)喷吹的还原性气体与进入到冷却区(5)的高温还原产物进行热交换产生预热气体，上行的预热气体以及网带中间的辐射管(19)共同对在网带中的生球团进行加热烘干使球团得到预热，同时球团的铅锌元素被还原挥发，通过回收装置(17)回收；

(3)预热的球团通过最下层扇形网带(61)的下料通道(9)到达转底炉布料区(1)，依次经过转底炉预热区(2)、中温区(3)、高温区(4)发生还原反应，得到高温的还原产物；高温的还原产物进入冷却区(5)与气体喷吹装置(18)喷吹的还原性气体接触，将高温的还原产物冷却，同时还原性气体对球团中的铁氧化物进行还原，冷却后的还原产物球团通过出料装置(11)排出炉外；预热气体在挡墙(16)的作用下上行至布料装置中用于烘干布料器中的含水生球；

(4)将排出炉外的还原产物球团送入熔化分离装置(S300)进行熔分，得到铁水和液态渣；

(5)液态渣送入制备矿棉装置(S400)，得到矿棉产品。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述含水生球团中的水分含量控制为≤15重量％。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(2)中气体喷吹装置(18)喷吹的还原性气体为煤制气、高炉煤气或焦炉煤气中的一种或多种；辐射管(19)的辐射温度为900-1100℃。