CN107699711B - 铜熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜熔炼方法。该铜熔炼方法是在铜熔炼装置中进行，铜熔炼装置设置有内腔，内腔包括熔炼区、贫化区及沉降区；贫化区与熔炼区通过第一隔墙隔开，且贫化区与熔炼区之间通过熔炼渣通道连通；沉降区与贫化区通过第二隔墙隔开，沉降区位于贫化区的远离熔炼区的一侧，且沉降区与贫化区之间通过贫化渣通道连通；上述铜熔炼方法包括以下步骤：将铜精矿在熔炼区中进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；将熔炼渣在贫化区中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；将第二铜锍和贫化渣在沉降区中进行沉降分离。上述方法直接将铜熔炼、贫化及沉降分离集中于一炉，实现了在产出高品位铜锍的情况下同时得到含铜量很低的弃渣，工序少，工艺流程大大缩短。

Description

铜熔炼方法

技术领域

本发明涉及有色冶金领域，具体而言，涉及一种铜熔炼方法。

背景技术

现有的炼铜工艺，熔炼炉直接产出的渣含铜量较高(1～4wt％)，不能直接作为弃渣，均需要再处理回收其中的铜等有价金属。目前常用的方法如下：将熔炼炉产出的熔炼渣或混合熔体在回转式贫化炉或沉降电炉中进行处理，经渣和铜锍分离后能够产出铜含量为0.6～1.0wt％的弃渣。有的工厂为了再进一步回收弃渣中的有价金属，又增加了渣选矿处理工序。这种处理方式的缺点在于工艺流程长、设备占地面积大，设备投资及运行成本高。另外，对于熔炼渣还有一种较为主流的处理工艺，即：将熔炼炉产出来的熔炼渣直接进行渣选矿处理，得到的渣尾矿的铜含量<0.3wt％。然而，这种方法也存在众多缺点，比如：渣缓冷时间长，包子数量多，渣选矿工序工艺流程长，占地面积大，投资大，运行成本高。

基于以上原因，有必要进一步研究和开发新的工艺和装备，克服以上工艺的不足，缩短生产流程，降低生产成本、投资成本，实现高效生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铜熔炼方法，以解决现有技术中待铜熔炼后对于熔炼渣的处理工艺流程长、设备占地面积大、成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铜熔炼方法，其是在铜熔炼装置中进行，铜熔炼装置设置有内腔，内腔包括熔炼区、贫化区及沉降区；贫化区与熔炼区通过第一隔墙隔开，且贫化区与熔炼区之间通过熔炼渣通道连通；沉降区与贫化区通过第二隔墙隔开，沉降区位于贫化区的远离熔炼区的一侧，且沉降区与贫化区之间通过贫化渣通道连通；上述铜熔炼方法包括以下步骤：将铜精矿在熔炼区中进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；将熔炼渣在贫化区中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；以及将第二铜锍和贫化渣在沉降区中进行沉降分离。

进一步地，内腔中，熔炼区和贫化区沿水平方向分别设置在第一隔墙的两侧，沉降区和贫化区沿水平方向分别设置在第二隔墙的两侧。

进一步地，内腔的位于第二隔墙下方的底壁为倾斜面，且沿靠近贫化区至远离贫化区的方向，倾斜面向上倾斜；沉降分离的步骤中将第二铜锍分离出来，且第二铜锍沿倾斜面自流入贫化区。

进一步地，熔炼区的底壁和贫化区的底壁之间形成台阶结构，且熔炼区的深度深于贫化区的深度；熔炼区的底部设置有铜锍出口；在第二铜锍自流入贫化区的过程中，第二铜锍通过台阶结构自流入熔炼区，铜熔炼方法还包括将第二铜锍和第一铜锍的混合物从铜锍出口排出的步骤。

进一步地，内腔的位于第一隔墙下方的底壁上还设置有凸起结构，凸起结构与第一隔墙之间形成熔炼渣通道；熔炼区的底部设置有第一铜锍出口，且贫化区的底部设置有第二铜锍出口；铜熔炼方法包括将第一铜锍从第一铜锍出口排出，并将第二铜锍从第二铜锍出口排出的步骤；或者熔炼区的底部设置有铜锍出口；第二铜锍通过凸起结构溢入熔炼区中；铜熔炼方法包括将第一铜锍和第二铜锍的混合物从铜锍出口排出的步骤。

进一步地，第一隔墙、第二隔墙分别与铜熔炼装置的顶壁之间具有间隔，铜熔炼装置的顶部还设置有烟气出口；熔炼过程及贫化过程中均产生烟气，铜熔炼方法还包括将烟气从烟气出口排出的步骤。

进一步地，熔炼过程包括：将部分或全部的铜精矿、可选的金精矿、熔剂在第一富氧空气的条件下进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；优选地，第一富氧空气中的氧气浓度为70～95vol％，压力为0.1～0.3MPa；更优选地，第一铜锍的铜锍品位为65～78wt％；优选地，通过设置在熔炼区顶部的第一加料口向熔炼区中加入部分或全部的铜精矿、可选的金精矿、熔剂；更优选地，通过设置在熔炼区侧部的第一鼓风口向熔炼区鼓入富氧空气，和/或通过设置在熔炼区的喷射方向竖直向下的第一喷枪喷入富氧空气。

进一步地，贫化处理的过程包括：将熔炼渣和还原剂在贫化区中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；优选地，当熔炼过程中加入部分铜精矿时，贫化处理的步骤中，同时向贫化区加入剩余的铜精矿及第二富氧空气；优选地，第二富氧空气中氧气的浓度为60～95vol％，压力为0.1～0.3MPa；更优选地，第二铜锍的铜锍品位为30～50wt％；优选地，通过设置在贫化区顶部的第二加料口加入剩余的铜精矿；通过第二加料口、和/或设置在贫化区的喷射方向竖直向下的第二喷枪、和/或设置在贫化区侧部的第二鼓风口加入还原剂；通过第二喷枪和/或第二鼓风口鼓入第二富氧空气。

进一步地，沉降处理的过程中，采用加热单元对沉降区进行加热或保温；优选地，加热单元为加热电极和/或燃烧器。

进一步地，沉降处理的过程还包括将分离出来的贫化渣从排渣口排出的步骤；优选地，贫化渣的铜含量为0.25～0.5wt％，且贫化渣中Fe与SiO₂的重量比为1.0～2.2:1。

进一步地，铜熔炼装置还设置有冷却元件。

应用本发明的技术方案，提供了一种铜熔炼方法，其是在铜熔炼装置中进行，铜熔炼装置设置有内腔，内腔包括熔炼区、贫化区及沉降区；贫化区与熔炼区通过第一隔墙隔开，且贫化区与熔炼区之间通过熔炼渣通道连通；沉降区与贫化区通过第二隔墙隔开，沉降区位于贫化区的远离熔炼区的一侧，且沉降区与贫化区之间通过贫化渣通道连通；上述铜熔炼方法包括以下步骤：将铜精矿在熔炼区中进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；将熔炼渣在贫化区中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；以及将第二铜锍和贫化渣在沉降区中进行沉降分离。

本发明提供的上述铜熔炼方法，采用的铜熔炼装置为一炉多室的一体化设备，将铜熔炼过程和熔炼渣贫化、沉降处理过程集中在一炉中进行。在实际应用过程中，铜精矿在熔炼区中进行熔炼，产出第一铜锍(高品位铜锍)和熔炼渣，熔炼渣穿过第一隔墙，经熔炼渣通道流至贫化区。熔炼渣经贫化处理后可产出第二铜锍(低品位铜锍)和贫化渣，进一步通过贫化渣通道进入沉降区进行沉降分离，以将第二铜锍和贫化渣更充分地分离开来，使最终得到的渣中铜含量更低，可直接作为弃渣。上述方法直接将铜熔炼、贫化及沉降分离集中于一炉，实现了在产出高品位铜锍的情况下同时得到含铜量很低的弃渣。且采用一炉多区炉体结构形式，工序少，工艺流程大大缩短，占地面积少，投资省，取消渣缓冷和渣选矿工序，减少了物料倒运，节省大量人力、物力，劳动成本低，提高生产效率，经济效益高。因此，本发明的装置设计巧妙、合理，节能、环保、绿色，具有很好的推广使用价值。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种实施例的铜熔炼装置示意图；

图2示出了根据本发明的另一种实施例的铜熔炼装置示意图；

图3示出了图1中铜熔炼装置的俯视图；以及

图4示出了图1中铜熔炼装置的A-A方向的剖面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、熔炼区；20、贫化区；30、沉降区；11、第一隔墙；12、第二隔墙；13、第一喷枪；21、第二喷枪；31、加热单元；101、烟气出口；102、第一加料口；103、第一鼓风口；201、第二加料口；202、第二鼓风口；301、排渣口；311、加热电极；312、燃烧器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中待铜熔炼后对于熔炼渣的处理工艺流程长、设备占地面积大、成本高。

为了解决这一问题，本发明提供了一种铜熔炼方法，铜熔炼方法在铜熔炼装置(如图1所示)中进行，铜熔炼装置设置有内腔，内腔包括熔炼区10、贫化区20及沉降区30；贫化区20与熔炼区10通过第一隔墙11隔开，且贫化区20与熔炼区10之间通过熔炼渣通道连通；沉降区30与贫化区20通过第二隔墙12隔开，沉降区30位于贫化区20的远离熔炼区10的一侧，且沉降区30与贫化区20之间通过贫化渣通道连通；

铜熔炼方法包括以下步骤：将铜精矿在熔炼区10中进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；将熔炼渣在贫化区20中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；以及将第二铜锍和贫化渣在沉降区30中进行沉降分离。

铜熔炼装置中各区长度、各区加料口数量、铜锍出口数量、排渣口数量、出烟口数量、鼓风口和喷枪直径及数量均可以根据精矿处理规模而定，在此不再赘述。

本发明提供的上述铜熔炼方法，采用的铜熔炼装置为一炉多室的一体化设备，将铜熔炼过程和熔炼渣贫化、沉降处理过程集中在一炉中进行。在实际应用过程中，铜精矿在熔炼区10中进行熔炼，产出第一铜锍(高品位铜锍)和熔炼渣，熔炼渣穿过第一隔墙11，经熔炼渣通道流至贫化区20。熔炼渣经贫化处理后可产出第二铜锍(低品位铜锍)和贫化渣，进一步通过贫化渣通道进入沉降区30进行沉降分离，以将第二铜锍和贫化渣更充分地分离开来，使最终得到的渣中铜含量更低，可直接作为弃渣。上述方法直接将铜熔炼、贫化及沉降分离集中于一炉，实现了在产出高品位铜锍的情况下同时得到含铜量很低的弃渣。且采用一炉多区炉体结构形式，工序少，工艺流程大大缩短，占地面积少，投资省，取消渣缓冷和渣选矿工序，减少了物料倒运，节省大量人力、物力，劳动成本低，提高生产效率，经济效益高。因此，本发明的装置设计巧妙、合理，节能、环保、绿色，具有很好的推广使用价值。

在一种优选的实施方式中，上述内腔中，熔炼区10和贫化区20沿水平方向分别设置在第一隔墙11的两侧，沉降区30和贫化区20沿水平方向分别设置在第二隔墙12的两侧。这样，熔炼区10、贫化区20、沉降区30三个腔室为水平排布，随着不断加料熔炼，经熔炼后产生的熔炼渣直接可以自流入贫化区20中，贫化处理产生的贫化渣也可以自流入沉降区30中完成渣锍分离。

在一种优选的实施方式中，内腔的位于第二隔墙12下方的底壁为倾斜面，且沿靠近贫化区20至远离贫化区20的方向，倾斜面向上倾斜；沉降分离的步骤中将第二铜锍分离出来，且第二铜锍沿倾斜面自流入贫化区20。这样，贫化渣和第二铜锍在沉降区30中完成渣锍分离后，第二铜锍沿倾斜面自流回贫化区20中，方便将第二铜锍进行集中排出。

上述方法中，熔炼区10产出的第一铜锍为高品位铜锍，贫化区20产出的第二铜锍为低品位铜锍，可以将二者分别排出，也可以集中排出。具体地：

如图1所示，在一种优选的实施方式中，熔炼区10的底壁和贫化区20的底壁之间形成台阶结构，且熔炼区10的深度深于贫化区20的深度；熔炼区10的底部设置有铜锍出口；在第二铜锍自流入贫化区20的过程中，第二铜锍通过台阶结构自流入熔炼区10，铜熔炼方法还包括将第二铜锍和第一铜锍的混合物从铜锍出口排出的步骤。该过程中，高品位的第一铜锍和低品位的第二铜锍经混合后集中排出。

此处需要说明的是，上述台阶结构是指熔炼区10的底壁和贫化区20的底壁整体上呈现台阶结构，熔炼区10的底壁的高度比贫化区20的底壁高度要低，也即熔炼区10的深度比贫化区20的深度深。贫化区20的底壁可以是平面，也可以本身具有较深的区域和较浅的区域。

如图2所示，在另一种优选的实施方式中，内腔的位于第一隔墙11下方的底壁上还设置有凸起结构，凸起结构与第一隔墙11之间形成熔炼渣通道；熔炼区10的底部设置有第一铜锍出口，且贫化区20的底部设置有第二铜锍出口；铜熔炼方法包括将第一铜锍从第一铜锍出口排出，并将第二铜锍从第二铜锍出口排出的步骤。这样，高品位的第一铜锍和低品位的第二铜锍分别从不同的区域排出。或者，内腔的位于第一隔墙11下方的底壁上还设置有凸起结构，凸起结构与第一隔墙11之间形成熔炼渣通道；熔炼区10的底部设置有第一铜锍出口，且贫化区20的底部设置有第二铜锍出口；熔炼区10的底部设置有铜锍出口；第二铜锍通过凸起结构溢入熔炼区10中；铜熔炼方法包括将第一铜锍和第二铜锍的混合物从铜锍出口排出的步骤。该方式也是将高品位的第一铜锍和低品位的第二铜锍经混合后集中排出。

在一种优选的实施方式中，第一隔墙11、第二隔墙12分别与铜熔炼装置的顶壁之间具有间隔，铜熔炼装置的顶部还设置有烟气出口101；熔炼过程及贫化过程中均产生烟气，铜熔炼方法还包括将烟气从烟气出口101排出的步骤。更优选地，上述方法还包括对烟气进行净化处理的步骤。该过程除了可以将烟气进行无害化排放，还可以将烟气中某些挥发点比较低的重金属如金属锌、金属锑等回收回来。

在一种优选的实施方式中，熔炼过程包括：将部分或全部的铜精矿、可选的金精矿、熔剂在第一富氧空气的条件下进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣。该过程中，可以加入金精矿，也可以不加入。加入金精矿的目的是将金和铜一并熔炼出来，金会存在于第一铜锍中，后续可以通过本领域现有的电解工艺将二者分开。优选地，在熔炼的过程中，同时向熔炼区10中加入返料，返料包括吹炼渣、精炼渣、烟尘、铜锍流槽的冷料及电解返回的黑铜等。这一方面可以将这些返料中的铜进一步回收，另一方面还可以维持熔炼过程的热平衡，防止过热现象，从而提高熔炼效果。

优选地，第一富氧空气中的氧气浓度为70～95vol％，压力为0.1～0.3MPa。该富氧条件下，第一铜锍具有更高的品位。更优选地，第一铜锍的铜锍品位为65～78wt％。

优选地，通过设置在熔炼区10顶部的第一加料口102向熔炼区10中加入部分或全部的铜精矿、可选的金精矿、熔剂、可选的返料；更优选地，通过设置在熔炼区10侧部的第一鼓风口103向熔炼区10鼓入富氧空气，和/或通过设置在熔炼区10的喷射方向竖直向下的第一喷枪13喷入富氧空气。这样可以对铜精矿进行侧吹熔炼和/或顶吹熔炼。具体的熔剂类型可以采用本领域常用的类型，比如石英石、石灰石等。

在一种优选的实施方式中，贫化处理的过程包括：将熔炼渣和还原剂在贫化区20中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣。利用还原剂可以将熔炼渣中的磁性铁还原，以降低熔炼渣的粘度，提高其流动性，从而能够提高后续的沉降分离效果。

优选地，当熔炼过程中加入部分铜精矿时，贫化处理的步骤中，同时向贫化区20加入剩余的铜精矿及第二富氧空气。这样，在贫化区20中加入剩余的铜精矿，能够在第二富氧空气的作用下生成低品位铜锍，以进一步降低贫化渣中的含铜量。

优选地，第二富氧空气中氧气的浓度为60～95vol％，压力为0.1～0.3MPa。该富氧条件下可以造稳定的低品位铜锍。更优选地，第二铜锍的铜锍品位为30～50wt％。将第二铜锍自流入熔炼区10中与第一铜锍混合后，混合铜锍的品位能够达到60～70％。

优选地，通过设置在贫化区20顶部的第二加料口201加入剩余的铜精矿；通过第二加料口201、和/或设置在贫化区20的喷射方向竖直向下的第二喷枪21、和/或设置在贫化区20侧部的第二鼓风口202加入还原剂；通过第二喷枪21和/或第二鼓风口202鼓入第二富氧空气。具体的加料方式可以根据原料的形态加入，比如，对于粉末状或气态的还原剂，如煤粉、天然气等，可以通过第二喷枪21和/或第二鼓风口202加入。对于块状的还原剂如块煤、焦粒等，则可以通过第二加料口201加入。且加入粉状还原剂时，也可以利用压缩空气、氮气、富氧空气和天然气等作为载气，将其鼓入贫化区20。

在一种优选的实施方式中，上述沉降处理的过程中，采用加热单元31对沉降区30进行加热或保温。这可以进一步保证第二铜锍的流动性，提高渣锍分离的效果。优选地，加热单元31包括但不限于加热电极311和/或燃烧器312。

在一种优选的实施方式中，沉降处理的过程还包括将分离出来的贫化渣从排渣口301排出的步骤。通过上述熔炼、贫化和沉降分离，最终排除的弃渣中的铜含量很低。优选地，贫化渣的铜含量为0.25～0.5wt％，且贫化渣中Fe与SiO₂的重量比为1.0～2.2:1。这样的贫化渣的渣型更稳定，可更容易与第二铜锍分离。优选贫化渣中Fe与SiO₂的重量比为1.1～2.2:1。

在一种优选的实施方式中，铜熔炼装置还设置有冷却元件。利用冷却元件可以更好地保护炉衬和炉寿，从而使熔炼过程和贫化过程中能够在高富氧空气和高温的条件下进行，提高熔炼效率和铜锍品位。优选地，冷却元件可以是冷却水套，可以设置在铜熔炼装置的侧壁上、第一隔墙11及第二隔墙12上。比如，铜熔炼装置的侧壁、第一隔墙11及第二隔墙12均采用铜水套形式。

另一方面，本发明还提供了一种铜熔炼装置，如图1所示，铜熔炼装置设置有内腔，内腔包括熔炼区10，贫化区20以及沉降区30；熔炼区10用以对铜精矿进行熔炼以生成第一铜锍和熔炼渣；贫化区20与熔炼区10通过第一隔墙11隔开，贫化区20与熔炼区10之间通过熔炼渣通道连通，且贫化区20用于对熔炼渣进行贫化处理以生成第二铜锍和贫化渣；沉降区30与贫化区20通过第二隔墙12隔开，且沉降区30位于贫化区20的远离熔炼区10的一侧，沉降区30与贫化区20之间通过贫化渣通道连通，沉降区30用于对第二铜锍和贫化渣进行沉降分离。

上述铜熔炼装置为一炉多室的一体化设备，将铜熔炼过程和熔炼渣贫化、沉降处理过程集中在一炉中进行。在实际应用过程中，铜精矿可以在熔炼区10中进行熔炼，产出第一铜锍(高品位铜锍)和熔炼渣，熔炼渣经炉穿过第一隔墙11，经熔炼渣通道流至贫化区20。熔炼渣经贫化处理后可产出第二铜锍(低品位铜锍)和贫化渣，进一步通过贫化渣通道进入沉降区30进行沉降分离，以将第二铜锍和贫化渣更充分地分离开来，使最终得到的渣中铜含量更低，可直接作为弃渣。

利用本发明提供的上述装置进行铜熔炼，可直接将熔炼、贫化及沉降分离集中于一炉，能实现在产出高品位铜锍的情况下同时得到含铜量很低的弃渣。且采用一炉多区炉体结构形式，工序少，工艺流程大大缩短，占地面积少，投资省，取消渣缓冷和渣选矿工序，减少了物料倒运，节省大量人力、物力，劳动成本低，提高生产效率，经济效益高。因此，本发明的装置设计巧妙、合理，节能、环保、绿色，具有很好的推广使用价值。

此处需要说明的是，在贫化过程中，产生了第二铜锍和贫化渣，贫化渣会携带部分第二铜锍从贫化渣通道进入沉降分离。所谓沉降分离实际上就是将贫化渣和其携带的部分第二铜锍进行沉降分离。另外，在实际应用过程中，将铜精矿在熔炼区10中进行熔炼的过程中，也可以加入一些金精矿，在铜熔炼的过程中将金银熔炼至第一铜锍中，后续只需按本领域惯用的电解方式将金银与铜分离即可。金精矿从熔炼区加入而不是从贫化区加入，这样可以减少从沉降区弃渣带走的金银损失，提高金银的回收率。

在一种优选的实施方式中，上述内腔中，熔炼区10和贫化区20沿水平方向分别设置在第一隔墙11的两侧，沉降区30和贫化区20沿水平方向分别设置在第二隔墙12的两侧。这样，熔炼区10、贫化区20、沉降区30三个腔室为水平排布，随着不断加料熔炼，经熔炼后产生的熔炼渣直接可以自流入贫化区20中，贫化处理产生的贫化渣也可以自流入沉降区30中完成铜锍和渣的分离。

在一种优选的实施方式中，内腔的位于第二隔墙12下方的底壁为倾斜面，且沿靠近贫化区20至远离贫化区20的方向，倾斜面向上倾斜。这样设置，贫化渣和第二铜锍在沉降区30中完成沉降分离后，第二铜锍能够沿倾斜面自流回贫化区20中，方便将第二铜锍进行集中排出。

上述熔炼区10产出的第一铜锍为高品位铜锍，贫化区20产出的第二铜锍为低品位铜锍，二者可以分别排出，也可以集中排出。具体地：

如图1所示，在一种优选的实施方式中，熔炼区10的底壁和贫化区20的底壁之间形成台阶结构，且熔炼区10的深度深于贫化区20的深度；熔炼区10的底部设置有铜锍出口。这样，第二铜锍能够通过台阶结构自流入熔炼区10中，相当于将高品位铜锍和低品位铜锍混合后集中自熔炼区10底部的铜锍出口打眼或虹吸排出。

优选地，上述装置中，台阶结构的高度为500～1200mm，这样在连续的运行过程中，熔炼区10底部的第一铜锍层的厚度可达到500～1200mm，贫化区20和沉降区30底部的第二铜锍层的厚度很薄，为0～300mm，区域中的渣层厚度100～1200mm。利用第二铜锍的自流作用，达到铜锍稳定出料的目的。

如图2所示，在另一种优选的实施方式中，内腔的位于第一隔墙11下方的底壁上还设置有凸起结构，凸起结构与第一隔墙11之间形成熔炼渣通道；熔炼区10的底部设置有第一铜锍出口，且贫化区20的底部设置有第二铜锍出口。这样，可以分别将第一铜锍和第二铜锍自铜熔炼装置中排出。或者，内腔的位于第一隔墙11下方的底壁上还设置有凸起结构，凸起结构与第一隔墙11之间形成熔炼渣通道；熔炼区10的底部设置有铜锍出口。这样，随着装置的不断生产，第二铜锍在贫化区20底部越积越多，最终可以跨过凸起溢流入熔炼区10中，与第一铜锍混合后集中从熔炼区10底部的铜锍出口排出。

在同时设置第一铜锍出口和第二铜锍出口，以将第一铜锍和第二铜锍分别排出的方式中，熔炼区10和贫化区20的深度均比沉降区30的深度深。优选地，沉降区30的底部与贫化区20的底部形成500～900mm台阶，沉降区30的第二铜锍层较薄，铜锍厚度0～300mm。这部分第二铜锍自流如贫化区20后，能够通过第二铜锍出口稳定排出。另外，凸起结构的高度为500～1200mm，这样在连续的运行过程中，熔炼区10底部的第一铜锍层的厚度可达到500～1200mm，第一铜锍可以通过第一铜锍出口稳定排出。各区域中的渣层厚度100～1200mm。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2及图3所示，第一隔墙11、第二隔墙12分别与铜熔炼装置的顶壁之间具有间隔，铜熔炼装置的顶部还设置有烟气出口101。这样，在实际生产过程中，各腔室产生的烟气能够通过该间隔汇集在一起，然后通过烟气出口101排出。更优选地，上述装置还包括烟气处理单元，用以对烟气进行净化处理。该过程除了可以将烟气进行无害化排放，还可以将烟气中某些挥发点比较低的重金属如金属锌、金属锑等回收回来。

在一种优选的实施方式中，熔炼区10设置有第一加料口102和第一鼓风口103，熔炼区10还设置有第一喷枪13，第一喷枪13的喷射方向朝向熔炼区10的底部。通过第一加料口102、第一鼓风口103和第一喷枪13可以向熔炼区10中加入熔炼原料，具体的各原料的加入形式可以根据其形态和性状进行选择。比如，熔炼所需富氧空气可以通过第一鼓风口103和/或第一喷枪13加入，铜精矿、可选的金精矿、熔剂、返料等可以通过第一加料口102加入。这是本领域技术人员可以进行选择的，在此不再赘述。优选地，第一鼓风口103位于熔炼区10的侧部，此相当于侧吹熔炼区；第一喷枪13的喷射方向朝向熔炼区10的底部，相当于顶吹熔炼区。实际生产时也可以将侧吹和顶吹熔炼相结合。第一喷枪13可以是浸没式喷枪，也可以是非浸没式喷枪。

在一种优选的实施方式中，贫化区20设置有第二加料口201和第二鼓风口202，贫化区20还设置有第二喷枪21，第二喷枪21的喷射方向朝向贫化区20的底部。同理，通过第二加料口201、第二鼓风口202及第二喷枪21可以向贫化区20中加入贫化处理时所需要的原料，比如，可以通过第二鼓风口202和第二喷枪21可以加入粉状还原剂、可选地富氧空气。通过第二加料口201可以加入块状还原剂和可选的铜精矿。第二喷枪21可以是浸没式喷枪，也可以是非浸没式喷枪。

沉降区30中，贫化渣和第二铜锍通过静置沉降进行渣、锍的分离，为了保证第二铜锍和渣的流动性，提高渣锍分离的效果，在一种优选的实施方式中，沉降区30还设置有加热单元31，加热单元31用以对沉降区30进行加热或保温。具体的加热单元31包括但不限于加热电极311和/或燃烧器312，电极插入渣层中加热熔体。

优选地，如图1和2所示，沉降区30还设置有排渣口301。这样可以将沉降区30分离出来的弃渣排出。

优选地，如图4所示，熔炼区10的底壁可以是曲面结构，且曲面结构朝向熔炼区10的内部弯曲，这一方面有利于装置的稳定性，一方面也利用铜锍收集。同理，贫化区20的底壁也为曲面结构，且曲面结构朝向贫化区20的内部弯曲。

在一种优选的实施方式中，铜熔炼装置还设置有冷却元件。利用冷却元件可以更好地保护炉衬及炉体的寿命，从而使熔炼过程和贫化过程中能够在高富氧空气和较高温的条件下进行，提高熔炼效率和铜锍品位。优选地，冷却元件可以是冷却水套，可以设置在铜熔炼装置的侧壁上、第一隔墙11及第二隔墙12上。比如，铜熔炼装置的侧壁、第一隔墙11及第二隔墙12均采用铜水套形式。

优选地，铜熔炼装置的炉体为钢结构，且内腔的壁上设置有耐火材料。

以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：

实施例1

铜熔炼装置如图1所示，其中：熔炼区底部与贫化区形成1200mm台阶，熔炼区熔池深，第一铜锍厚度1200mm，贫化区和沉降区的第二铜锍层厚度为300mm，各区渣层厚度为1200mm。

冶金过程如下：

在熔炼区炉体上部加料口加入金精矿、大部分铜精矿、熔剂石英石、返料(吹炼渣、精炼渣、烟尘、铜锍流槽的冷料及电解返回的黑铜)、块煤，通过熔炼区侧部第一鼓风口通入富氧空气，其氧气含量为85vol％，压力为0.15MPa，产出高品位的第一铜锍，品位78wt％；

熔炼渣从第一隔墙下方流入贫化区进行贫化处理，期间从位于贫化区上部的加料口中加入还原剂块煤和焦粉，同时加入少部分铜精矿，通过贫化区侧部的第二鼓风口向渣层中通入富氧空气，富氧空气浓度70vol％，压力为0.15MPa造低品位的第二铜锍，品位40wt％；

贫化渣从第二隔墙下方流入沉降区进行沉降分离，该过程中使用电极加热，且贫化区和沉降区的第二铜锍均自流入熔炼区中与第一铜锍混合，几种从设置在熔炼区底部的铜锍出口排出，混合铜锍的品位为65wt％。沉降区分离出的弃渣从排渣口连续或间断排出，其含铜量为0.35wt％，渣中Fe/SiO₂＝1.2。

铜熔炼过程中，各区中产生的烟气通过隔墙与顶壁之间的间隔汇集在一起，从烟气出口排出，至烟气净化单元进行处理。

实施例2

铜熔炼装置如图2所示，其中：熔炼区底部与贫化区形成500mm凸起，熔炼区和贫化区的深度均比沉降区深，且贫化区比沉降区深500mm。第一铜锍厚度500mm，贫化区中第二铜锍层的厚度500mm，沉降区的第二铜锍层厚度为20mm，各区渣层厚度为600mm。

铜熔炼过程中的工艺与实施例1相同，不同之处在于：

将第一铜锍从设置在熔炼区的第一铜锍出口排出，将第二铜锍从设置在贫化区侧部的第二铜锍出口排出。

实施例3

铜熔炼装置如图2所示，参数厚度等同实施例2。

铜熔炼过程中的工艺与实施例1相同，不同之处在于：

第二铜锍溢满后自凸起结构流入熔炼区中，与第一铜锍混合后，通过设置在熔炼区底部的铜锍出口排出。

实施例4

铜熔炼装置如图2所示，其中：熔炼区底部与贫化区形成1000mm凸起，熔炼区和贫化区的深度均比沉降区深，且贫化区比沉降区深1000mm。第一铜锍厚度1000mm，贫化区中第二铜锍层的厚度1000mm，沉降区的第二铜锍层厚度为100mm，各区渣层厚度为500mm。铜熔炼过程中的工艺如下：

在熔炼区炉体上部加料口加入金精矿、大部分铜精矿、熔剂石英石、返料(吹炼渣、精炼渣、烟尘、铜锍流槽的冷料及电解返回的黑铜)、块煤，通过熔炼区顶部设置的浸没式喷枪通入富氧空气，其氧气含量为70vol％，压力为0.15MPa，产出高品位的第一铜锍，品位75wt％；

熔炼渣从第一隔墙下方流入贫化区进行贫化处理，期间从位于贫化区上部的加料口中加入还原剂块煤和焦粉，同时加入少部分铜精矿，通过贫化区顶部的浸没式喷枪向渣层中通入富氧空气，富氧空气浓度60vol％，压力为0.15MPa造低品位的第二铜锍，品位35wt％；

贫化渣从第二隔墙下方流入沉降区进行沉降分离，该过程中使用电极加热，且贫化区和沉降区的第二铜锍均自流入熔炼区中与第一铜锍混合，集中从设置在熔炼区底部的铜锍出口排出，混合铜锍的品位为60wt％。沉降区分离出的弃渣从排渣口连续或间断排出，其含铜量为0.3wt％，渣中Fe/SiO₂＝1.8。

铜熔炼过程中，各区中产生的烟气通过隔墙与顶壁之间的间隔汇集在一起，从烟气出口排出，至烟气净化单元进行处理。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

利用本发明提供的上述装置进行铜熔炼，可直接将熔炼、贫化及沉降分离集中于一炉，能实现在产出高品位铜锍的情况下同时得到含铜量很低的弃渣。且采用一炉多区炉体结构形式，工序少，工艺流程大大缩短，占地面积少，投资省，取消渣缓冷和渣选矿工序，减少了物料倒运，节省大量人力、物力，劳动成本低，提高生产效率，经济效益高。因此，本发明的装置设计巧妙、合理，节能、环保、绿色，具有很好的推广使用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铜熔炼方法，其特征在于，所述铜熔炼方法在铜熔炼装置中进行，所述铜熔炼装置设置有内腔，所述内腔包括熔炼区(10)、贫化区(20)及沉降区(30)；所述贫化区(20)与所述熔炼区(10)通过第一隔墙(11)隔开，且所述贫化区(20)与所述熔炼区(10)之间通过熔炼渣通道连通；所述沉降区(30)与所述贫化区(20)通过第二隔墙(12)隔开，所述沉降区(30)位于所述贫化区(20)的远离所述熔炼区(10)的一侧，且所述沉降区(30)与所述贫化区(20)之间通过贫化渣通道连通；所述熔炼区(10)和所述贫化区(20)沿水平方向分别设置在所述第一隔墙(11)的两侧，所述沉降区(30)和所述贫化区(20)沿水平方向分别设置在所述第二隔墙(12)的两侧；所述内腔的位于所述第二隔墙(12)下方的底壁为倾斜面，且沿靠近所述贫化区(20)至远离所述贫化区(20)的方向，所述倾斜面向上倾斜；所述熔炼区(10)的底壁和所述贫化区(20)的底壁之间形成台阶结构，且所述熔炼区(10)的深度深于所述贫化区(20)的深度；所述熔炼区(10)的底部设置有铜锍出口；所述内腔的位于所述第一隔墙(11)下方的底壁上还设置有凸起结构，所述凸起结构与所述第一隔墙(11)之间形成所述熔炼渣通道；

所述铜熔炼方法包括以下步骤：

将铜精矿在所述熔炼区(10)中进行熔炼，得到第一铜锍和熔炼渣；所述熔炼过程包括：将部分所述铜精矿、可选的金精矿、熔剂在第一富氧空气的条件下进行熔炼，得到所述第一铜锍和所述熔炼渣；所述第一富氧空气中的氧气浓度为70～95vol％，压力为0.1～0.3MPa；所述第一铜锍的铜锍品位为65～78wt％；通过设置在所述熔炼区(10)顶部的第一加料口(102)向所述熔炼区(10)中加入部分或全部的所述铜精矿、可选的所述金精矿、所述熔剂；通过设置在所述熔炼区(10)侧部的第一鼓风口(103)向所述熔炼区(10)鼓入所述富氧空气，和/或通过设置在所述熔炼区(10)的喷射方向竖直向下的第一喷枪(13)喷入所述富氧空气；

将所述熔炼渣在所述贫化区(20)中进行贫化处理，得到第二铜锍和贫化渣；所述贫化处理的过程包括：将所述熔炼渣和还原剂在所述贫化区(20)中进行所述贫化处理，得到所述第二铜锍和所述贫化渣；且所述贫化处理的步骤中，同时向所述贫化区(20)加入剩余的所述铜精矿及第二富氧空气；所述第二富氧空气中氧气的浓度为60～95vol％，压力为0.1～0.3MPa；所述第二铜锍的铜锍品位为30～50wt％；通过设置在所述贫化区(20)顶部的第二加料口(201)加入剩余的所述铜精矿；通过所述第二加料口(201)、和/或设置在所述贫化区(20)的喷射方向竖直向下的第二喷枪(21)、和/或设置在所述贫化区(20)侧部的第二鼓风口(202)加入所述还原剂；通过所述第二喷枪(21)和/或所述第二鼓风口(202)鼓入所述第二富氧空气；以及

将所述第二铜锍和所述贫化渣在所述沉降区(30)中进行沉降分离，所述沉降分离的步骤中将所述第二铜锍分离出来，且所述第二铜锍沿所述倾斜面自流入所述贫化区(20)，在所述第二铜锍自流入所述贫化区(20)的过程中，所述第二铜锍通过所述台阶结构自流入所述熔炼区(10)，所述铜熔炼方法还包括将所述第二铜锍和所述第一铜锍的混合物从所述铜锍出口排出的步骤；所述沉降处理的过程中，采用加热单元(31)对所述沉降区(30)进行加热或保温；所述加热单元(31)为加热电极(311)和/或燃烧器(312)；所述沉降处理的过程还包括将分离出来的所述贫化渣从排渣口(301)排出的步骤；所述贫化渣的铜含量为0.25～0.5wt％，且所述贫化渣中Fe与SiO₂的重量比为1.0～2.2:1；

其中，所述熔炼区(10)的底部设置有铜锍出口；所述第二铜锍通过所述凸起结构溢入所述熔炼区(10)中；所述铜熔炼方法包括将所述第一铜锍和所述第二铜锍的混合物从所述铜锍出口排出的步骤。

2.根据权利要求1所述的铜熔炼方法，其特征在于，所述第一隔墙(11)、所述第二隔墙(12)分别与所述铜熔炼装置的顶壁之间具有间隔，所述铜熔炼装置的顶部还设置有烟气出口(101)；所述熔炼过程及所述贫化过程中均产生烟气，所述铜熔炼方法还包括将所述烟气从所述烟气出口(101)排出的步骤。

3.根据权利要求1所述的铜熔炼方法，其特征在于，所述铜熔炼装置还设置有冷却元件。

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