CN108486388A - 一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其中所述的熔化炉、还原炉为可回转卧式圆筒形炉体，熔化炉的烟道口通过烟道与氧化还原炉的烟气入口连接，氧化还原炉的烟气出口与二次燃烧室连接，熔化炉的放铜口通过导锍管与氧化还原炉的进料口连接；氧化还原炉的烟气入口一侧设有若干天然气烧嘴；氧化还原炉的顶部开设有两个烟道口，一个为熔化炉烟气入口，在炉体一端，另一个为烟气出口，在炉体另一端；熔化炉与氧化还原炉轴向平行且不在同一水平面上，熔化炉位于氧化还原炉上方；优点为：本发明解决了低品位废杂铜熔化炉烟气处理问题；冶炼强度大，氧气利用率高；劳动条件好，操作方便；生产效率高，经济效益好；节能环保。

Description

一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺

技术领域

本发明涉及有色冶金领域，尤其涉及一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺。

背景技术

我国是铜矿资源较少的国家，矿产铜主要依赖进口铜精矿。因而充分利用国内外废杂铜资源，成为我国铜冶炼工业发展的重要组成部分。废杂铜因含杂质的不同分高品位和低品位废杂铜。含铜较高的废纯铜或废纯铜合金可以直接制取再生杆或铜合金产品。低品位杂铜因含铜量低，含杂质高，要先经火法熔炼铸成阳极铜，然后电解精炼成电铜，并回收其他有价金属。我国现有废杂铜的预处理及再生利用技术与装备，主要集中在高品位的废杂铜。对低品位废杂铜的处理能力较弱，主要原因是处理低品位废杂铜的技术与装备不适用。传统的鼓风炉-转炉-阳极炉环境污染严重。而采用固定式阳极炉等处理低品位废杂铜，经济运行不合理，处理不好会污染环境。低品位废杂铜含铜在20～90％，且来源广，成分复杂，形状各异，处理难度比较大。但由于部分较低品位废杂铜（品位一般在25％～30％）价格仅相当于相同品位铜精矿价格的 83％左右，再加上可以分拣出其他有价金属、废塑料等，故具有明显的获利优势。湿法冶金工艺由于除杂质能力差，贵金属回收率低，在废杂铜回收利用领域很少采用。前几年国内基本没有自主知识产权的先进技术和装备，主要依赖进口，如倾动炉、卡尔多炉等冶炼工艺，引进费用又高昂，结构复杂，且依然未能解决上述热效率低，污染严重，冶炼周期长、单系列冶炼规模小等问题。因此国内废杂铜冶炼工艺技术的发展迫在眉睫。

近几年国内处理低品位废杂铜，需要反复还原氧化，能耗高，生产周期长，耐材损耗大，经济上不合理。另外，由于低品位废铜含有大量有机物，在熔炼过程中，产生含持久有机污染物，环保问题难以解决，对于其烟气的处理往往需要通过添加设备单独处理，能耗大，节能方面也很难尽如人意。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺。

本发明新的技术方案是：一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，包括熔化炉、氧化还原炉、烟道、二次燃烧室，所述的熔化炉、还原炉为可回转卧式圆筒形炉体，熔化炉的烟道口通过烟道与氧化还原炉的烟气入口连接，氧化还原炉的烟气出口与二次燃烧室连接，熔化炉的放铜口通过导锍管与氧化还原炉的进料口连接；氧化还原炉的烟气入口一侧设有若干天然气烧嘴；氧化还原炉的顶部开设有两个烟道口，一个为熔化炉烟气入口，在炉体一端，另一个为烟气出口，在炉体另一端；熔化炉与氧化还原炉轴向平行且不在同一水平面上，熔化炉位于氧化还原炉上方。

所述的天然气烧嘴，所述喷嘴为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气从炉顶上方同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-30°≤α≤+30°。

所述的炉体底部架有托座及托圈，托圈通过齿轮与驱动电机连接，炉体可实现沿轴转动。

所述的工艺为：

1）低品位废杂铜原料通过破碎机，破碎成小块，破碎后的小块筛分后通过板式上料机加料，加料机通过炉体顶端的加料口向熔化炉连续给料；

2）从熔化炉底部通过喷枪喷入天然气和氧气的混合气体，供气压力保持大小一致且均大于0.5MPa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态废杂铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件；

3）废杂铜熔化以后由一侧端面的放铜口间断放出，由导锍管送至氧化还原炉，氧化还原炉的供热方式与熔化炉相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，产出粗铜运至下一工段，生成的炉渣由放渣口放出；

4）熔化炉烟气通过烟道进入氧化还原炉一端，在氧化还原炉顶部有均匀分布的天然气烧嘴，喷出天然气和氧气，使得熔化炉输送过来的烟气进行二次燃烧，并且为炉内补充热量，燃烧后的烟气通过另一端烟气出口一并排出，经二次燃烧室对未反应完全的烟气进一步处理；

5）然后经二次燃烧室出来后的高温烟气进入余热锅炉进行降温回收烟气余热，此时烟气温度350℃，再经电收尘、活性炭喷射系统进一步处理，后经过环栅喷淋泡沫塔洗涤后排出；

6）冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分Cu、Fe、Pb、Zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待Pb、Zn富集过高时开路处理，经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。

所述的工艺步骤2）中喷入的天然气和氧气的混合气体，体积比为1：1—1：2，炉内冶炼温度维持在1200℃。

本发明的有益效果是：（1）打破传统工艺处理低品位废杂铜烟气的模式。将低品位废杂铜未充分燃烧的烟气，进行二次燃烧，避免二噁英产生的同时，为另一台炉子补充热量，减少热损失，改善环保条件，杜绝污染物的产生。（2）打破传统杂铜处理单炉间断生产的作业模式。本发明采用一台炉子连续熔化，另外一台炉子还原作业，实现整个过程连续产出粗铜，生产能力强度大，效率高。（3）冶炼强度大，氧气利用率高。氧气由氧枪从底部喷射进入铜锍层，铜锍的流动性好，反应区混合均匀、无旋流、无死角，能形成良好的传热和传质条件，氧气的利用率高达到100%。（4）劳动条件好，操作方便。由于采用回转结构，整体自动化程度高，人工劳动量小。（5）继承回转式阳极炉公称能力大的突出优点，因而生产效率高，经济效益好。（6）节能环保。采用工艺天然气和富氧空气助燃，热利用率高，燃料单耗低，同时实现连续作业，经氧化还原炉产出的冶炼烟气利用余热锅炉回收热量。（7）本发明中可以使用高富氧作业，而且氧枪、炉衬寿命长，氧枪采用特殊的结构及材质，搭配合理的氧枪布局，使得反应区远离氧枪出口及炉衬，可以大大延长炉子使用寿命。

附图说明

图1为低品位废杂铜清洁冶炼工艺流程图；

图2为低品位废杂铜清洁冶炼装置设备连接图；

图3为熔化炉示意图；

图4为氧化还原炉示意图；

其中：1为熔化炉，2为烟道，3为氧化还原炉，4为二次燃烧室，5为导锍管，6为放渣口A，7为加料口，8为烟道口，9为放铜口A，10为喷枪A，11为放铜口B，12为放渣口B，13为烟气出口，14为喷枪B，15为辅料下料口，16为烟气入口，17为进料口，18为天然气烧嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其装置包括熔化炉1、氧化还原炉3、烟道2、二次燃烧室4，所述的熔化炉1、氧化还原炉3为可回转卧式圆筒形炉体，熔化炉1的烟道口8通过烟道2与氧化还原炉3的烟气入口16连接，氧化还原炉3的烟气出口13与二次燃烧室4连接，熔化炉1的放铜口A9通过导锍管5与氧化还原炉3的进料口17连接；氧化还原炉3的烟气入口16一侧设有若干天然气烧嘴18；氧化还原炉3的顶部开设有两个烟道口，一个为熔化炉1烟气入口16，在炉体一端，另一个为烟气出口13，在炉体另一端；熔化炉1与氧化还原炉3轴向平行且不在同一水平面上，熔化炉1位于氧化还原炉3上方。

所述的天然气烧嘴18，所述喷嘴为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气从炉顶上方同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-30°≤α≤+30°。

所述的炉体底部架有托座及托圈，托圈通过齿轮与驱动电机连接，炉体可实现沿轴转动。

所述的工艺为：

1）低品位废杂铜原料通过破碎机，破碎成小块，破碎后的小块筛分后通过板式上料机加料，加料机通过炉体顶端的加料口7向熔化炉1连续给料；

2）从熔化炉1底部通过喷枪A10喷入天然气和氧气的混合气体，供气压力保持大小一致且均大于0.5MPa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态废杂铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件；

3）废杂铜熔化以后由一侧端面的放铜口A9间断放出，由导锍管5送至氧化还原炉3，氧化还原炉3的供热方式与熔化炉1相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口B11开孔放铜，产出粗铜运至下一工段，生成的炉渣由放渣口B12放出；

4）熔化炉1烟气通过烟道2进入氧化还原炉3一端，在氧化还原炉3顶部有均匀分布的天然气烧嘴18，喷出天然气和氧气，使得熔化炉1输送过来的烟气进行二次燃烧，并且为炉内补充热量，燃烧后的烟气通过另一端烟气出口13一并排出，经二次燃烧室4对未反应完全的烟气进一步处理；

5）然后经二次燃烧室4出来后的高温烟气进入余热锅炉进行降温回收烟气余热，此时烟气温度350℃，再经电收尘、活性炭喷射系统进一步处理，后经过环栅喷淋泡沫塔洗涤后排出；

6）冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分Cu、Fe、Pb、Zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待Pb、Zn富集过高时开路处理，经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。

所述的工艺步骤2）中喷入的天然气和氧气的混合气体，体积比为1：1—1：2，炉内冶炼温度维持在1200℃。

Claims (5)

1.一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其装置包括熔化炉（1）、氧化还原炉（3）、烟道（2）、二次燃烧室（4），其特征在于：所述的熔化炉（1）、氧化还原炉（3）为可回转卧式圆筒形炉体，熔化炉（1）的烟道口（8）通过烟道（2）与氧化还原炉（3）的烟气入口（16）连接，氧化还原炉（3）的烟气出口（13）与二次燃烧室（4）连接，熔化炉（1）的放铜口A（9）通过导锍管（5）与氧化还原炉（3）的进料口（17）连接；氧化还原炉（3）的烟气入口（16）一侧设有若干天然气烧嘴（18）；氧化还原炉（3）的顶部开设有两个烟道口，一个为熔化炉（1）烟气入口（16），在炉体一端，另一个为烟气出口（13），在炉体另一端；熔化炉（1）与氧化还原炉（3）轴向平行且不在同一水平面上，熔化炉（1）位于氧化还原炉（3）上方。

2.根据权利要求1所述的一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其特征在于：所述的天然气烧嘴（18），所述喷嘴为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气从炉顶上方同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-30°≤α≤+30°。

3.根据权利要求1所述的一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其特征在于：所述的炉体底部架有托座及托圈，托圈通过齿轮与驱动电机连接，炉体可实现沿轴转动。

4.根据权利要求1所述的一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其特征在于：所述的工艺为：

1）低品位废杂铜原料通过破碎机，破碎成小块，破碎后的小块筛分后通过板式上料机加料，加料机通过炉体顶端的加料口（7）向熔化炉（1）连续给料；

2）从熔化炉（1）底部通过喷枪A（10）喷入天然气和氧气的混合气体，供气压力保持大小一致且均大于0.5MPa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态废杂铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件；

3）废杂铜熔化以后由一侧端面的放铜口A（9）间断放出，由导锍管（5）送至氧化还原炉（3），氧化还原炉（3）的供热方式与熔化炉（1）相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口B（11）开孔放铜，产出粗铜运至下一工段，生成的炉渣由放渣口B（12）放出；

4）熔化炉（1）烟气通过烟道（2）进入氧化还原炉（3）一端，在氧化还原炉（3）顶部有均匀分布的天然气烧嘴（18），喷出天然气和氧气，使得熔化炉（1）输送过来的烟气进行二次燃烧，并且为炉内补充热量，燃烧后的烟气通过另一端烟气出口（13）一并排出，经二次燃烧室（4）对未反应完全的烟气进一步处理；

5）然后经二次燃烧室（4）出来后的高温烟气进入余热锅炉进行降温回收烟气余热，此时烟气温度350℃，再经电收尘、活性炭喷射系统进一步处理，后经过环栅喷淋泡沫塔洗涤后排出；

6）冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分Cu、Fe、Pb、Zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待Pb、Zn富集过高时开路处理，经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。

5.根据权利要求4所述的一种低品位废杂铜清洁冶炼装置及其工艺，其特征在于：所述的工艺步骤2）中喷入的天然气和氧气的混合气体，体积比为1：1—1：2，炉内冶炼温度维持在1200℃。