CN107586968A - 一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统和方法，属于有色金属冶炼技术领域。该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，包括生物质燃油罐、生物质燃油过滤器、油泵、0#柴油罐、0#柴油过滤器、燃油箱、浸没喷枪、制氧机、空气进口、混气瓶、空气滤清器、离心风机、储气罐、出渣口、出锍口、进料口、排烟口和熔炼池。在本混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统内能将造渣熔炼和贫化还原在一个工序内完成，显著提高资源综合利用水平，与现有铜熔池熔炼工艺相比，本方法操作更为简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统和方法，属于有色金属冶炼技术领域。
背景技术
熔池熔炼是当今国际先进的有色金属火法冶炼技术，适用于铜、镍、锡等有色金属冶炼。
铜熔池熔炼过程中燃烧放热和铜渣贫化还原是分两步完成：首先向熔池中喷入燃料燃烧放热，使熔体温度升高，然后向熔体渣层中喷入还原剂完成贫化还原过程。燃料和还原剂分别由不同喷枪输送到炉内，导致熔炼设备复杂，且耗时较长，需要大量人力、物力参与完成。
目前，熔池熔炼过程所用燃料和还原剂多为化石燃料，随着化石燃料储量下降，在未来几十年内将消耗殆尽，且化石燃料成本较高。生物质燃油是一种优良的替代能源，它是以可再生的动植物油脂为原料，含有丰富的C、H元素，是良好的还原剂。且燃烧后生成气体对环境污染小。但是由于生物质燃油热值稍低，需要与0#柴油混配使用。
申请号为201710033921.1发明专利名称“一种基于生物质燃油富氧浸没式燃烧的铜熔池熔炼方法”的发明专利，将喷枪浸没熔体中，喷枪喷出的燃料及富氧直接与高温熔体接触并燃烧向熔体传递热量，但此过程并未考虑贫化还原过程。
申请号为200510010980.4发明专利名称“贫化电炉顶吹浸没式喷吹还原技术”的发明专利，将喷枪浸没在熔体中，喷枪喷出的0#柴油和压缩空气作为还原剂还原磁性氧化铁，但此过程并未考虑0#柴油和空气氧化反应为熔体供热，使用0#柴油作为还原剂加快能源危机。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统和方法。在本混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统内能将造渣熔炼和贫化还原在一个工序内完成，显著提高资源综合利用水平，与现有铜熔池熔炼工艺相比，本方法操作更为简单。本发明通过以下技术方案实现。
一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，包括生物质燃油罐1、生物质燃油过滤器2、油泵、0#柴油罐4、0#柴油过滤器5、燃油箱7、浸没喷枪9、制氧机10、空气进口11、混气瓶12、空气滤清器13、离心风机、储气罐15、出渣口18、出锍口19、进料口20、排烟口21和熔炼池，浸没喷枪9为三层结构，浸没喷枪9三层结构内层混合燃油通道、中间层富氧通道以及最外层的富氧通道（最外层的富氧通道也就是保护套管富氧层），浸没喷枪9从熔炼池顶部、侧部或底部插入到熔炼池中，浸没喷枪9内层混合燃油通道顶部入口通过油泵Ⅲ8连接燃油箱7，燃油箱7分别通过油泵Ⅱ6、0#柴油过滤器5连接0#柴油罐4以及燃油箱7通过油泵Ⅰ3、生物质燃油过滤器2连接生物质燃油罐1，中间层富氧通道以及最外层的富氧通道分为两个进气管道，并且中间层富氧通道通过离心风机Ⅲ17、最外层的富氧通道通过离心风机Ⅱ16均管道连接到储气罐15上，储气罐15依次通过离心风机Ⅰ14、空气滤清器13连接混气瓶12，混气瓶12一端连接空气进口11，另一端连接制氧机10，熔炼池顶部分别设有进料口20和排烟口21，熔炼池底部分别设有出渣口18和出锍口19。
一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、从进料口20中向熔炼池中加入铜渣，浸没喷枪9从熔炼池顶部、侧部或底部插入到熔炼池铜渣中；
步骤2、将生物质燃油罐1和0#柴油罐4中的生物质燃油和柴油分别经过生物质燃油过滤器2、0#柴油过滤器5过滤后，按照生物质燃油和柴油体积比为8:2~2:8输送到燃油箱7中，燃油箱7中的混合燃油通过油泵Ⅲ8进入到喷枪9内层混合燃油通道中；同时将储气罐15中富氧分别通过离心风机Ⅱ16、离心风机Ⅲ17连接到中间层富氧通道、最外层的富氧通道中，对铜渣进行造渣熔炼过程和贫化还原过程。
所述步骤2中的中间层富氧通道的富氧与混合燃油过量空气系数 α应保持在1.2～1.5。
所述步骤2中富氧中氧气占的体积百分比为25～43％。
上述浸没喷枪9插入铜渣层的深度为400～700mm。
本混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的工作原理为：
喷枪9中间层富氧通道中的富氧为喷枪9内层混合燃油通道混合燃油燃烧提供助燃物质，最外层的富氧通道（最外层的富氧通道也就是保护套管富氧层）起到隔热作用，防止生物质燃油和0#柴油在喷枪内裂解，影响还原效率，其次补充混合燃油燃烧所需氧气，喷枪9中间层富氧通道中的富氧和喷枪9内层混合燃油通道混合燃油在喷枪9喷口处点燃，然后在铜渣中燃烧进行造渣熔炼，给熔体供热，一部分没有燃烧完的混合燃油在铜渣中对高温渣层进行贫化还原，实现在一个系统内将造渣熔炼和贫化还原在一个工序内完成。
本发明的有益效果是：
1、在本混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统内能将造渣熔炼和贫化还原在一个工序内完成，显著提高资源综合利用水平，与现有铜熔池熔炼工艺相比，本方法操作更为简单。
2、生物质燃油同时作为燃料和还原剂，方便熔炼企业储存及运输，闪点高、安全性较好，且价格相对化石燃料更为便宜，属于可再生能源。
3、燃料和还原剂共用一套喷枪，减少熔炼设备投资。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
图中：1-生物质燃油罐，2-生物质燃油过滤器，3-油泵Ⅰ，4-0#柴油罐，5-0#柴油过滤器，6-油泵Ⅱ，7-燃油箱，8-油泵Ⅲ，9-浸没喷枪，10-制氧机，11-空气进口，12-混气瓶，13-空气滤清器，14-离心风机Ⅰ，15-储气罐，16-离心风机Ⅱ，17-离心风机Ⅲ，18-出渣口，19-出锍口，20-进料口，21-排烟口。
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，该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，包括生物质燃油罐1、生物质燃油过滤器2、油泵、0#柴油罐4、0#柴油过滤器5、燃油箱7、浸没喷枪9、制氧机10、空气进口11、混气瓶12、空气滤清器13、离心风机、储气罐15、出渣口18、出锍口19、进料口20、排烟口21和熔炼池，浸没喷枪9为三层结构，浸没喷枪9三层结构内层混合燃油通道、中间层富氧通道以及最外层的富氧通道（最外层的富氧通道也就是保护套管富氧层），浸没喷枪9从熔炼池顶部插入到熔炼池中，浸没喷枪9内层混合燃油通道顶部入口通过油泵Ⅲ8连接燃油箱7，燃油箱7分别通过油泵Ⅱ6、0#柴油过滤器5连接0#柴油罐4以及燃油箱7通过油泵Ⅰ3、生物质燃油过滤器2连接生物质燃油罐1，中间层富氧通道以及最外层的富氧通道分为两个进气管道，并且中间层富氧通道通过离心风机Ⅲ17、最外层的富氧通道通过离心风机Ⅱ16均管道连接到储气罐15上，储气罐15依次通过离心风机Ⅰ14、空气滤清器13连接混气瓶12，混气瓶12一端连接空气进口11，另一端连接制氧机10，熔炼池顶部分别设有进料口20和排烟口21，熔炼池底部分别设有出渣口18和出锍口19。
该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、从进料口20中向熔炼池中加入铜渣（包含以下质量百分比组分：Cu24～29％、Fe20～25％、S28～32％、Pb0.2～0.5％、Zn0.8～1.5％、SiO25～10％），浸没喷枪9从熔炼池顶部插入到熔炼池铜渣中，使用1支浸没喷枪9，浸没喷枪9插入铜渣层的深度为400mm；
步骤2、将生物质燃油罐1和0#柴油罐4中的生物质燃油和柴油分别经过生物质燃油过滤器2、0#柴油过滤器5过滤后，按照生物质燃油和柴油体积比为8:2输送到燃油箱7中，燃油箱7中的根据每吨铜渣520L混合燃油通过油泵Ⅲ8进入到喷枪9内层混合燃油通道中（经理论计算燃烧的混合燃油量为每吨铜渣200L，参与还原的混合燃油量为每吨铜渣320L）；同时将储气罐15中富氧分别通过离心风机Ⅱ16、离心风机Ⅲ17连接到中间层富氧通道（富氧与混合燃油过量空气系数α应保持在1.2，富氧中氧气占的体积百分比为25％，流量为320m3/h）、最外层的富氧通道（富氧中氧气占的体积百分比为25％，流量为80m3/h）中，对铜渣在温度为1250℃进行造渣熔炼过程和贫化还原6h。
经造渣熔炼和贫化还原后，从出锍口19出来的铜锍（包含以下质量百分比组分：Cu47~67％、Fe12~29％、S21~24％、Pb0.3~0.8％，Zn0.28~1.4％），从出渣口18出来冶炼渣。
实施例2
如图1所示，该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，包括生物质燃油罐1、生物质燃油过滤器2、油泵、0#柴油罐4、0#柴油过滤器5、燃油箱7、浸没喷枪9、制氧机10、空气进口11、混气瓶12、空气滤清器13、离心风机、储气罐15、出渣口18、出锍口19、进料口20、排烟口21和熔炼池，浸没喷枪9为三层结构，浸没喷枪9三层结构内层混合燃油通道、中间层富氧通道以及最外层的富氧通道（最外层的富氧通道也就是保护套管富氧层），浸没喷枪9从熔炼池底部插入到熔炼池中，浸没喷枪9内层混合燃油通道顶部入口通过油泵Ⅲ8连接燃油箱7，燃油箱7分别通过油泵Ⅱ6、0#柴油过滤器5连接0#柴油罐4以及燃油箱7通过油泵Ⅰ3、生物质燃油过滤器2连接生物质燃油罐1，中间层富氧通道以及最外层的富氧通道分为两个进气管道，并且中间层富氧通道通过离心风机Ⅲ17、最外层的富氧通道通过离心风机Ⅱ16均管道连接到储气罐15上，储气罐15依次通过离心风机Ⅰ14、空气滤清器13连接混气瓶12，混气瓶12一端连接空气进口11，另一端连接制氧机10，熔炼池顶部分别设有进料口20和排烟口21，熔炼池底部分别设有出渣口18和出锍口19。
该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、从进料口20中向熔炼池中加入铜渣（包含以下质量百分比组分：Cu24～29％、Fe20～25％、S28～32％、Pb0.2～0.5％、Zn0.8～1.5％、SiO25～10％），浸没喷枪9从熔炼池底部插入到熔炼池铜渣中，使用1支浸没喷枪9，浸没喷枪9插入铜渣层的深度为700mm；
步骤2、将生物质燃油罐1和0#柴油罐4中的生物质燃油和柴油分别经过生物质燃油过滤器2、0#柴油过滤器5过滤后，按照生物质燃油和柴油体积比为2:8输送到燃油箱7中，燃油箱7中的根据每吨铜渣430L混合燃油通过油泵Ⅲ8进入到喷枪9内层混合燃油通道中（经理论计算燃烧的混合燃油量为每吨铜渣130L，参与还原的混合燃油量为每吨铜渣300L）；同时将储气罐15中富氧分别通过离心风机Ⅱ16、离心风机Ⅲ17连接到中间层富氧通道（富氧与混合燃油过量空气系数α应保持在1.5，富氧中氧气占的体积百分比为43％，流量为180m3/h）、最外层的富氧通道（富氧中氧气占的体积百分比为43％，流量为160m3/h）中，对铜渣在温度为1240℃进行造渣熔炼过程和贫化还原4h。
经造渣熔炼和贫化还原后，从出锍口19出来的铜锍（包含以下质量百分比组分：Cu45~62％、Fe13~31％、S18~24％、Pb0.4~0.7％，Zn0.26~1.6％），从出渣口18出来冶炼渣。
实施例3
该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，包括生物质燃油罐1、生物质燃油过滤器2、油泵、0#柴油罐4、0#柴油过滤器5、燃油箱7、浸没喷枪9、制氧机10、空气进口11、混气瓶12、空气滤清器13、离心风机、储气罐15、出渣口18、出锍口19、进料口20、排烟口21和熔炼池，浸没喷枪9为三层结构，浸没喷枪9三层结构内层混合燃油通道、中间层富氧通道以及最外层的富氧通道（最外层的富氧通道也就是保护套管富氧层），浸没喷枪9从熔炼池侧部插入到熔炼池中，浸没喷枪9内层混合燃油通道顶部入口通过油泵Ⅲ8连接燃油箱7，燃油箱7分别通过油泵Ⅱ6、0#柴油过滤器5连接0#柴油罐4以及燃油箱7通过油泵Ⅰ3、生物质燃油过滤器2连接生物质燃油罐1，中间层富氧通道以及最外层的富氧通道分为两个进气管道，并且中间层富氧通道通过离心风机Ⅲ17、最外层的富氧通道通过离心风机Ⅱ16均管道连接到储气罐15上，储气罐15依次通过离心风机Ⅰ14、空气滤清器13连接混气瓶12，混气瓶12一端连接空气进口11，另一端连接制氧机10，熔炼池顶部分别设有进料口20和排烟口21，熔炼池底部分别设有出渣口18和出锍口19。
该混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、从进料口20中向熔炼池中加入铜渣（包含以下质量百分比组分：Cu24～29％、Fe20～25％、S28～32％、Pb0.2～0.5％、Zn0.8～1.5％、SiO25～10％），浸没喷枪9从熔炼池侧部插入到熔炼池铜渣中，使用1支浸没喷枪9，浸没喷枪9插入铜渣层的深度为600mm；
步骤2、将生物质燃油罐1和0#柴油罐4中的生物质燃油和柴油分别经过生物质燃油过滤器2、0#柴油过滤器5过滤后，按照生物质燃油和柴油体积比为4:3输送到燃油箱7中，燃油箱7中的根据每吨铜渣470L混合燃油通过油泵Ⅲ8进入到喷枪9内层混合燃油通道中（经理论计算燃烧的混合燃油量为每吨铜渣170L，参与还原的混合燃油量为每吨铜渣300L）；同时将储气罐15中富氧分别通过离心风机Ⅱ16、离心风机Ⅲ17连接到中间层富氧通道（富氧与混合燃油过量空气系数α应保持在1.3，富氧中氧气占的体积百分比为32％，流量为270m3/h）、最外层的富氧通道（富氧中氧气占的体积百分比为32％，流量为100m3/h）中，对铜渣在温度为1260℃进行造渣熔炼过程和贫化还原5h。
经造渣熔炼和贫化还原后，从出锍口19出来的铜锍（包含以下质量百分比组分：Cu49~65％、Fe9~26％、S23~27％、Pb0.2~0.6％，Zn0.36~1.2％），从出渣口18出来冶炼渣。
以上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 (4)
1.一种混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统，其特征在于：包括生物质燃油罐（1）、生物质燃油过滤器（2）、油泵、0#柴油罐（4）、0#柴油过滤器（5）、燃油箱（7）、浸没喷枪（9）、制氧机（10）、空气进口（11）、混气瓶（12）、空气滤清器（13）、离心风机、储气罐（15）、出渣口（18）、出锍口（19）、进料口（20）、排烟口（21）和熔炼池，浸没喷枪（9）为三层结构，浸没喷枪（9）三层结构内层混合燃油通道、中间层富氧通道以及最外层的富氧通道，浸没喷枪（9）从熔炼池顶部、侧部或底部插入到熔炼池中，浸没喷枪（9）内层混合燃油通道顶部入口通过油泵Ⅲ（8）连接燃油箱（7），燃油箱（7）分别通过油泵Ⅱ（6）、0#柴油过滤器（5）连接-0#柴油罐（4）以及燃油箱（7）通过油泵Ⅰ（3）、生物质燃油过滤器（2）连接生物质燃油罐（1），中间层富氧通道以及最外层的富氧通道分为两个进气管道，并且中间层富氧通道通过离心风机Ⅲ（17）、最外层的富氧通道通过离心风机Ⅱ（16）均管道连接到储气罐（15）上，储气罐（15）依次通过离心风机Ⅰ（14）、空气滤清器（13）连接混气瓶（12），混气瓶（12）一端连接空气进口（11），另一端连接制氧机（10），熔炼池顶部分别设有进料口（20）和排烟口（21），熔炼池底部分别设有出渣口（18）和出锍口（19）。
2.一种根据权利要求1所述的混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、从进料口（20）中向熔炼池中加入铜渣，浸没喷枪（9）从熔炼池顶部、侧部或底部插入到熔炼池铜渣中；
步骤2、将生物质燃油罐（1）和0#柴油罐（4）中的生物质燃油和柴油分别经过生物质燃油过滤器（2）、0#柴油过滤器（5）过滤后，按照生物质燃油和柴油体积比为8:2~2:8输送到燃油箱（7）中，燃油箱（7）中的混合燃油通过油泵Ⅲ（8）进入到喷枪（9）内层混合燃油通道中；同时将储气罐（15）中富氧分别通过离心风机Ⅱ（16）、离心风机Ⅲ（17）连接到中间层富氧通道、最外层的富氧通道中，对铜渣进行造渣熔炼过程和贫化还原过程。
3.根据权利要求2所述的混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其特征在于：所述步骤2中的中间层富氧通道的富氧与混合燃油过量空气系数 α应保持在1.2～1.5。
4.根据权利要求2所述的混合燃油富氧浸没喷吹的铜渣处理系统的应用方法，其特征在于：所述步骤2中富氧中氧气占的体积百分比为25～43％。
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