CN108193057B - 一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统及其操作方法，包括铜吹炼炉、铜熔炼炉，铜熔炼炉为铜吹炼炉的上游工段，铜熔炼炉的进料高度高于铜吹炼炉的放渣高度，铜熔炼炉的上游段设置有吹炼渣保温炉，吹炼渣保温炉的排出口位于铜吹炼炉上方，铜吹炼炉一侧设置有渣包，渣包通过行车吊运往返，将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉。有效降低处理能耗、高效利用吹炼渣里的高氧势，降低磁性铁含量，提高铜的回收率。

Description

一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及铜冶炼领域，尤其涉及铜吹炼渣处理领域。

背景技术

铜冶炼工艺一般包括熔炼工序和吹炼工序，熔炼工序是把含铜原料（如铜精矿）冶炼成冰铜，冰铜进入到吹炼炉里。吹炼炉是把冰铜冶炼称含Cu>98%粗铜，冰铜在冶炼过程中，同时产生吹炼渣，这就是铜吹炼渣的来源。

现今所有的吹炼渣处理方式分两种：第一种是把吹炼渣返到铜熔炼炉和铜吹炼炉之间的保温沉降电炉；第二种是吹炼渣冷却后返到熔炼炉。

例如CN105238930A公开了一种冰铜吹炼炉渣的处理工艺，将含铜14％～22％，含铁32％～48％的顶吹炉冰铜吹炼炉渣直接水淬后再进行磁选，将铜和铁分开，得到含铜≥50％的铜物料和含铜＜8％的磁性尾渣。本发明方法使得大部分铜集中到铜物料中，便于下一步直接回收铜，少部分铜留在磁性尾渣中，通过浮选或熔炼的方法进行处理。经水淬后的吹炼炉渣不需要磨细，生产效率高。

以上两种方式都有很多不足之处，第一种方式缺点是高氧势的吹炼渣容易造成保温沉降电炉炉底结瘤，沉降电炉渣含铜升高，铜的直收率降低，沉降电炉渣需进一步处理（渣还需经过浮选等措施进一步处理回收渣里面的铜），渣处理流程长，投资大，生产成本高。第二种方式缺点是高温熔融的吹炼渣经过冷却后，渣里面的热量被损失掉，冷却后的吹炼渣返回到熔炼炉需重新加热升温，能耗高，降低了熔炼炉的生产能力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种把热态吹炼渣加入到熔炼炉回收铜的冶炼工艺。吹炼渣含铜从1.5~25%直接冶炼成含铜45%以上的冰铜，吹炼渣处理后的尾渣含铜在0.5%左右，铜的直收率在99%以上，该方法有效降低处理能耗、高效利用吹炼渣里的高氧势，降低磁性铁含量，提高铜的回收率的铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统及其操作方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统，包括铜吹炼炉、铜熔炼炉，铜熔炼炉为铜吹炼炉的上游工段，铜熔炼炉的进料高度高于铜吹炼炉的放渣高度，其特征在于铜熔炼炉的上游段设置有吹炼渣保温炉，吹炼渣保温炉的排出口位于铜吹炼炉上方，铜吹炼炉一侧设置有渣包，渣包通过行车吊运往返，将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉。

作为优选，铜熔炼炉为熔池熔炼炉。

作为优选，熔池熔炼炉为富氧熔池熔炼。

作为优选，吹炼渣保温炉的排出口设置有渣稳流器。

作为优选，吹炼渣保温炉排出口与铜熔炼炉之间设置有溜槽。

作为优选，渣稳流器为设置于吹炼渣保温炉的排出口内的内衬石墨衬套铜水套放出口，石墨衬套放出口内设置炭精棒调节放出口的大小。

铜熔炼炉可以是目前炼铜工艺所采用的各种冶金炉，包括浸没式顶吹炉、富氧侧吹炉和底吹炉等各种熔炼炉。

吹炼热渣保温炉可以是电炉，电炉可以采用石墨电极或自焙电极。电炉的结构形式是多样的，可以是圆形的、卧式圆形的或梯形的等其它形式。也可以是采用燃烧器加热的炉子，比如采用天热气、重油等等其它加热方式的保温炉。

吹炼渣保温炉的能力大小需根据吹炼炉产生的渣量和放渣规律而进行设计，要能缓冲吹炼工段随时放渣需求，同时又不能引起熔炼炉的熔池面大的波动。熔炼炉的熔池容积要是吹炼炉每小时产生的吹炼渣量的2倍以上，吹炼渣保温炉根据要处理的吹炼渣量对保温炉进行设计，由保温炉所需的保温能力设置加热电极和加热烧嘴，吹炼渣在保温炉里面的温度维持在渣熔点以上80℃，使吹炼渣在保温炉排出过程中有很好地流动性。

吹炼渣保温炉出口渣稳流器要能实现渣很好地控制渣流量，以更好地匹配熔炼炉。

吹炼热渣加入入到熔炼内要去吹炼热渣连续地、稳定地、流量恒定地进入到熔炼炉，这样可以保证提供给熔炼炉的氧势和吹炼渣带来的熔剂等各种物料都是稳定的，对熔炼炉起到很好地辅助作用，不会给熔炼冶炼工艺操作带来冲击。

吹炼渣保温炉和熔炼炉连接需要通过设置一段溜槽，为了使吹炼渣的散热尽量小，要求溜槽尽量短。

吹炼渣溜槽和熔炼炉的接口需根据熔炼炉具体的炉型结构而进行设计，一般要求加入口在熔炼炉的熔池上方。

吹炼渣保温炉的操作是吹炼渣热态加入熔炼炉工艺的重要工艺控制。渣温控制过高，能耗增加，炉子寿命也有影响。渣温控制过低，渣的流动性差，加入到熔炼炉内的流量也不好控制。为了准确控制保温炉的操作温度，可以通过如下方法进行控制：a、在吹炼渣保温炉熔池部位设置热电偶，直接测量吹炼渣的温度，如果渣温过低，可以加大保温炉的供热量；如果渣温过高，降低保温炉的供热量；b、直接在吹炼渣保温炉排出口进行温度测量和观察吹炼渣的流动性，根据观察结果来获得吹炼渣保温所需要的实际供热量。

热态吹炼渣进入到熔炼炉内进行吹炼渣贫化，吹炼渣含铜1.5~25%，铁含量35~55%，经过熔炼炉贫化后铜直接变成含铜在45%以上的冰铜，渣含铜在0.5%左右，吹炼渣的铜直收率在99%以上。为保证上述技术经济指标，要求控制吹炼渣流量，每小时加入熔炼炉吹炼渣的流量控制参数为：最大量为熔炼炉每小时产出的冰铜吹炼成白冰铜所产生的渣量1.5倍，吹炼渣的流量过大，对吹炼渣的贫化不利。热态吹炼渣在熔炼炉里的贫化机理如下：

Fe₃O₄+CuS+FeS+CuO+Cu+SiO₂→Cu₂SFeS₂+2FeOSiO₂+SO₂↑

从上面的反应机理可以看出，吹炼渣里面的Cu直接反应生成冰铜，吹炼渣里面的O直接用来氧化铜精矿，从而降低熔炼反应所需的氧消耗，达到节能降耗的目的。

根据不同的吹炼渣的特性，可以在吹炼渣保温炉加入不同的物料来改善吹炼渣的物理化学特性。比如，如果吹炼渣含SiO₂高，可以适当地加入一定含铁高的含铜物料；如果吹炼渣磁性铁过高，造成渣的流动性差，可以适当加入一定的还原剂或硫化物铜精矿，以还原吹炼渣中的磁性铁，总之，根据实际情况可以采取很多措施来操作调整，以使熔炼炉的冶炼气氛更好，降低吨铜加工所需的成本。

为实现本发明目的，提供了一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤：

a. 铜吹炼渣转运: 将铜吹炼炉的吹炼渣放入渣包，利用行车吊起渣包，移动行车把吹炼渣倒入到吹炼渣保温炉；

b. 吹炼渣保温缓冲:将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉，保温炉的温度控制要求满足渣熔点以上，操作温度高于渣熔点以上80℃，以保证吹炼渣的流动性；

c．把吹炼渣从吹炼渣保温炉排入到熔炼炉：操作渣稳流器排出吹炼渣，根据熔炼炉的熔池面变化调整吹炼渣的排出流量大小，一般要求熔炼炉的熔池深度波动要求控制在±100mm左右，以保证熔炼炉的熔池稳定；

d. 吹炼渣贫化。

吹炼渣含铜1.5~25%，铁含量35~55%，经过熔炼炉贫化后铜直接变成含铜在45%以上的冰铜，渣含铜在0.5%左右，吹炼渣的铜直收率在99%以上。

本发明有益效果：A、 吹炼渣里面的热量被充分利用，降低了处理吹炼渣的能耗；

B、 吹炼渣里的高氧势得到了充分利用，熔炼炉里需要高氧势来处理铜精矿等含铜物料，而吹炼渣里面的高氧势补充熔炼所需的氧，对降低熔炼的物料消耗和能耗起到重要的作用；

C、 提高了铜的直收率，由于吹炼渣里的氧势没有被导入到弃渣沉清分离炉里，沉降电炉里面的磁性铁含量低，渣的粘度降低，铜和渣能够很好地分离，从而降低了弃渣含铜。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统，包括铜吹炼炉1、铜熔炼炉7，铜熔炼炉7为铜吹炼炉1的上游工段，铜熔炼炉1的进料高度高于铜吹炼炉1的放渣高度，铜熔炼炉1的上游段设置有吹炼渣保温炉4，吹炼渣保温炉4的排出口位于铜吹炼炉1上方，铜吹炼炉1一侧设置有渣包2，渣包2通过行车3吊运往返，将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉4。铜熔炼炉7为熔池熔炼炉。熔池熔炼炉为富氧熔池熔炼。吹炼渣保温炉4的排出口设置有渣稳流器5。吹炼渣保温炉4排出口与铜熔炼炉7之间设置有溜槽6。渣稳流器5为设置于吹炼渣保温炉4的排出口内的内衬石墨衬套铜水套放出口，石墨衬套放出口内设置炭精棒调节放出口的大小。

下面以一个年产5万吨的铜冶炼工艺流程叙述该发明工艺。铜精矿通过皮带配料加入到富氧侧吹熔炼炉，熔炼炉产出的冰铜品位为含Cu50%，冰铜通过溜槽连续不断地流到吹炼炉进行吹炼。吹炼炉选用顶底复吹炉进行连续吹炼，产出Cu98%以上的粗铜和含Cu12%左右的吹炼渣。吹炼渣放到一个5m³的渣包进行转运，每放满一包吹炼渣，接着用另外一个渣包继续接收吹炼渣。装满后的吹炼渣包通过50吨吊车把吹炼渣吊运到一台35平方米的保温电炉，吹炼渣保温电炉变压器功率为2000KVA，二次电压在24V左右，分7个电压等级。吹炼渣在返入保温电炉过程中，调整电极的插入深度，防止电极高温熔断以及电极短路。调整电炉的功率大小，使吹炼渣的温度在1250℃以上，保证吹炼渣的流动性。打开吹炼渣保温炉的放出口，通过渣稳流器调节吹炼渣的排放流量，要求控制富氧侧吹熔炼炉的熔池面波动在±100mm以内。如果吹炼渣流量过大，通过炭精棒缩小排放口的断面，从而控制吹炼渣的排放流量。吹炼渣通过溜槽连续不断地加入到富氧侧吹熔炼炉内，在熔炼炉吹炼渣的含Cu12%直接冶炼成含铜50%的冰铜，吹炼渣中的Fe₃O₄和铜精矿反应，使吹炼渣中的氧势参与反应，生成FeO，直接生成熔炼渣，充分利用了渣中的氧，降低熔炼所需的氧量。吹炼渣含Cu从12%经过熔炼炉贫化后得到含铜50%的冰铜和含铜0.5%的弃渣，含Cu50%的冰铜又进入到吹炼炉进行吹炼得到粗铜，含铜0.5%的弃渣直接水淬外排。吹炼渣的回收周期大大缩短，充分利用了吹炼渣的热量和氧势，降低了能耗，提高了生产效率。

Claims (4)

1.一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统的操作方法，包括铜吹炼炉、铜熔炼炉，铜熔炼炉为铜吹炼炉的上游工段，铜熔炼炉的进料高度高于铜吹炼炉的放渣高度，铜熔炼炉的上游段设置有吹炼渣保温炉，吹炼渣保温炉的排出口位于铜吹炼炉上方，铜吹炼炉一侧设置有渣包，渣包通过行车吊运往返，将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉，吹炼渣保温炉的排出口设置有渣稳流器，吹炼渣保温炉排出口与铜熔炼炉之间设置有溜槽，渣稳流器为设置于吹炼渣保温炉的排出口内的内衬石墨衬套铜水套放出口，石墨衬套放出口内设置炭精棒调节放出口的大小，其特征在于包括以下步骤：

a.铜吹炼渣转运:将铜吹炼炉的吹炼渣放入渣包，利用行车吊起渣包，移动行车把吹炼渣倒入到吹炼渣保温炉；

b.吹炼渣保温缓冲:将吹炼渣倒入吹炼渣保温炉，保温炉的温度控制要求满足渣熔点以上，操作温度高于渣熔点80℃以上，以保证吹炼渣的流动性；

c．把吹炼渣从吹炼渣保温炉排入到熔炼炉：操作渣稳流器排出吹炼渣，根据熔炼炉的熔池面变化调整吹炼渣的排出流量大小，要求熔炼炉的熔池深度波动要求控制在±100mm，以保证熔炼炉的熔池稳定；

d.吹炼渣贫化。

2.根据权利要求1所述的一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统的操作方法，其特征在于铜熔炼炉为熔池熔炼炉。

3.根据权利要求2所述的一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统的操作方法，其特征在于熔池熔炼炉为富氧熔池熔炼。

4.根据权利要求1所述的一种铜吹炼渣热态加入铜熔炼炉系统的操作方法，其特征在于渣包大小根据吹炼渣的渣量决定。