CN108588441A - 一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,包括多元炉、火精炉及其之间的连接导锍管,多元炉、新型贫化炉及其之间的连接导渣管,所述的多元炉包括炉体A,所述的炉体A设有喷枪插孔,顶部设有加料口,炉体A的一侧端墙上设有放渣口,另一侧端墙上设有放铜锍口,其中放铜锍口为虹吸排放口结构;火精炉包括炉体B,其中炉体B一端设置有热料入口和冷料口,热料入口通过铜锍导锍管与多元炉放铜锍口连接;新型贫化炉包括炉体,炉体一端设有多元炉渣入口,多元炉渣入口通过导渣管与多元炉放渣口连接;优点为:实现了清洁生产炼铜工艺,具有很好的工业化大规模应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶金领域,具体涉及一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺。
背景技术
现有的火法炼铜工艺,从精矿到阳极板包括熔炼、吹炼、精炼三个步骤,其中熔炼步骤将铜精矿生成冰铜(也叫铜锍);吹炼步骤将该冰铜吹炼成粗铜;精炼步骤将粗铜精炼成阳极铜,后送电解生产阴极铜。
另外,目前熔炼渣的处理方式一般有:电贫化工艺和渣选矿工艺。其中电贫化工艺弃渣含铜较高、生产成本较高、资源得不到充分利用;渣选矿工艺一般包括缓冷、破碎、磨矿、浮选、浓密以及过滤步骤,产出的渣精矿返回熔炼系统,渣尾矿则丢弃或作为建材原料外卖。该工艺占地面积大、投资多、流程长,更重要的是渣中的锌、铅等有价金属进入渣尾矿中,没有得到回收利用,造成了有价资源的巨大浪费。
发明内容
为解决现有技术的不足,而提供一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺。
一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,包括多元炉、火精炉及其之间的连接导锍管,多元炉、新型贫化炉及其之间的连接导渣管,所述的多元炉包括炉体A,所述的炉体A设有喷枪插孔,顶部设有加料口,炉体A的一侧端墙上设有放渣口,另一侧端墙上设有放铜锍口,其中放铜锍口为虹吸排放口结构;火精炉包括炉体B,其中炉体B一端设置有热料入口和冷料口,热料入口通过铜锍导锍管与多元炉放铜锍口连接;新型贫化炉包括炉体,炉体一端设有多元炉渣入口,多元炉渣入口通过导渣管与多元炉放渣口连接。
所述的具体工艺步骤为:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉中进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;火精炉接收多元炉产出的铜锍,并进行吹炼、氧化和还原反应,生成阳极铜和火精炉渣;新型贫化炉接收多元炉渣,并进行升温、还原、沉降操作,回收多元炉渣中的有价金属,包括铜、铅、锌及锑中的一种或多种;火法全流程清洁炼铜工艺同时完成了产出阳极铜、多元炉渣中有价金属综合回收以及新型贫化炉直接产出无害的贫化渣。
在以上所述的基础上,将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉中进行熔炼的步骤包括:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料进行混合,得到混合料;将混合料投入多元炉中,在富氧气体的氧化作用下进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;
在以上所述的基础上,铜精矿可为一种或多种;返料包括烟尘、火精炉渣等生产过程中的中间循环物料;熔剂为石英石和/或石灰石;富氧气体浓度为20%~100%之间。
在以上所述的基础上,除上述物料外,多元炉还可以处理其他复杂矿料,包括杂质成分较高的铜精矿、氧化矿、金精矿等;
在以上所述的基础上,在多元炉熔炼步骤中,氧化剂的加入量为:每吨铜精矿对应100~190Nm3的O2;
在以上所述的基础上,在多元炉熔炼步骤中,产出的铜锍中铜的含量为65%~80%,多元炉渣铜的含量为1.0%~5.0%。
在以上所述的基础上,火精炉在处理多元炉产出的铜锍过程中,采用底侧吹的方式向火精炉炉中喷入的气体种类为还原剂、氧气、空气、氮气中的一种或多种,其中氧气的体积百分比为18%~80%;还原剂选自天然气、液化石油气及固体碳基还原剂中的一种或多种,优选固体碳基还原剂为粉煤和/或块煤。
在以上所述的基础上,火精炉在处理多元炉产出的铜锍过程中,可以同时加入冷料,冷料包括固态铜锍、废杂铜、残阳极铜等物料中的一种或多种;和/或在火精炉的炉体B外部设置冷却元件。
在以上所述的基础上,火精炉在处理多元炉产出的铜锍过程中,在进行氧化还原步骤之后,得到阳极铜和铜的含量为5.0%~12.0%火精炉渣;火精炉渣可在生产位和/或安全位排出。
在以上所述的基础上,火精炉中的金属铜中含氧一般大于0.15wt%,将火精炉渣排出火精炉后,再向火精炉中通入还原剂以对金属铜中的铜氧化物杂质进行还原反应,进而得到阳极铜;冰铜中杂质成分较低时,火精炉中的金属铜中含氧可以小于0.15wt%,直接排除火精炉渣后,产出含铜99.00%—99.50%的阳极铜。
在以上所述的基础上,新型贫化炉回收熔炼渣中的有价金属的步骤包括:将多元炉渣在还原烟化处理,得到有价金属烟尘和还原渣;将还原渣进行沉降处理,得到铜锍和无害渣;或者将多元炉渣直接进行沉降处理,得到含铜20%—70%的铜锍和含铜0.15%—0.50%的无害渣;
在以上所述的基础上,还原烟化处理的步骤包括:在新型贫化炉中通入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种和/或多种,将多元炉渣进行还原烟化处理;
在以上所述的基础上,优选还原剂选自天然气、煤气、液化石油气、铁粉及固体碳基还原剂中的一种或多种,更优选固体碳基还原剂选自为块煤和/或粉煤;
在以上所述的基础上,新型贫化炉还原烟化处理的步骤中,利用底侧吹喷枪将还原剂鼓入炉内;
在以上所述的基础上,新型贫化炉反应温度为1180℃~1450℃;
在以上所述的基础上,当新型贫化炉在还原烟化处理的同时,向炉内加入捕集剂;优选捕集剂选自硫化剂和/或铜精矿,更优选硫化剂选自硫铁矿和/或黄铁矿;优选地,在沉降处理的同时对熔池保温处理;
在以上所述的基础上,在新型贫化炉得到铜锍的步骤之后,炼铜方法还包括将该铜锍返回多元炉进行熔炼的步骤。
本发明的有益效果是:本发明的上述炼铜方法,将多元炉的铜锍端直接通过导锍管与火精炉连接,将多元炉的出渣端直接通过导渣管与新型贫化炉连接,实现了火法全流程炼铜,同时完成了产出阳极铜、多元炉渣中有价金属综合回收以及新型贫化炉直接产出无害的贫化渣,实现了清洁生产炼铜工艺,具有很好的工业化大规模应用前景。
附图说明
图1为一种火法全流程清洁炼铜工艺流程图;
图2为一种火法全流程清洁炼铜装置布局图;
图3为多元炉结构示意图;
图4为火精炉结构示意图;
图中:1为火精炉,2为导锍管,3为多元炉,4为导渣管,5为新型贫化炉,6为加料口,7为烟道口,8为烧嘴,9为放渣口,10为托轮托圈,11为喷枪,12为传动装置,13为放铜锍口,14为放铜口,15为炉体B,16为烟道口,17为烧嘴,18为进料口,19为传动装置,20为喷枪,21为放渣口,22为炉体A。
具体实施方式
一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,包括多元炉3、火精炉1及其之间的连接导锍管2,多元炉3、新型贫化炉5及其之间的连接导渣管4,所述的多元炉3包括炉体A22,所述的炉体A22设有喷枪11插孔,顶部设有加料口6,炉体A22的一侧端墙上设有放渣口9,另一侧端墙上设有放铜锍口13,其中放铜锍口13为虹吸排放口结构;火精炉1包括炉体B15,其中炉体B15一端设置有热料入口和冷料口,热料入口通过铜锍导锍管2与多元炉3放铜锍口13连接;新型贫化炉5包括炉体,炉体一端设有多元炉渣入口,多元炉渣入口通过导渣管4与多元炉3放渣口9连接。
所述的具体工艺步骤为:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉3中进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;火精炉1接收多元炉3产出的铜锍,并进行吹炼、氧化和还原反应,生成阳极铜和火精炉渣;新型贫化炉5接收多元炉渣,并进行升温、还原、沉降操作,回收多元炉渣中的有价金属,包括铜、铅、锌及锑中的一种或多种;火法全流程清洁炼铜工艺同时完成了产出阳极铜、多元炉渣中有价金属综合回收以及新型贫化炉5直接产出无害的贫化渣。
在以上所述的基础上,将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉3中进行熔炼的步骤包括:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料进行混合,得到混合料;将混合料投入多元炉3中,在富氧气体的氧化作用下进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;
在以上所述的基础上,铜精矿可为一种或多种;返料包括烟尘、火精炉渣等生产过程中的中间循环物料;熔剂为石英石和/或石灰石;富氧气体浓度为20%~100%之间。
在以上所述的基础上,除上述物料外,多元炉3还可以处理其他复杂矿料,包括杂质成分较高的铜精矿、氧化矿、金精矿等;
在以上所述的基础上,在多元炉3熔炼步骤中,氧化剂的加入量为:每吨铜精矿对应100~190Nm3的O2;
在以上所述的基础上,在多元炉3熔炼步骤中,产出的铜锍中铜的含量为65%~80%,多元炉渣铜的含量为1.0%~5.0%。
在以上所述的基础上,火精炉1在处理多元炉3产出的铜锍过程中,采用底侧吹的方式向火精炉1炉中喷入的气体种类为还原剂、氧气、空气、氮气中的一种或多种,其中氧气的体积百分比为18%~80%;还原剂选自天然气、液化石油气及固体碳基还原剂中的一种或多种,优选固体碳基还原剂为粉煤和/或块煤。
在以上所述的基础上,火精炉1在处理多元炉3产出的铜锍过程中,可以同时加入冷料,冷料包括固态铜锍、废杂铜、残阳极铜等物料中的一种或多种;和/或在火精炉1的炉体B15外部设置冷却元件。
在以上所述的基础上,火精炉1在处理多元炉3产出的铜锍过程中,在进行氧化还原步骤之后,得到阳极铜和铜的含量为5.0%~12.0%火精炉渣;火精炉渣可在生产位和/或安全位排出。
在以上所述的基础上,火精炉1中的金属铜中含氧一般大于0.15wt%,将火精炉渣排出火精炉1后,再向火精炉1中通入还原剂以对金属铜中的铜氧化物杂质进行还原反应,进而得到阳极铜;冰铜中杂质成分较低时,火精炉1中的金属铜中含氧可以小于0.15wt%,直接排除火精炉渣后,产出含铜99.00%—99.50%的阳极铜。
在以上所述的基础上,新型贫化炉5回收熔炼渣中的有价金属的步骤包括:将多元炉渣在还原烟化处理,得到有价金属烟尘和还原渣;将还原渣进行沉降处理,得到铜锍和无害渣;或者将多元炉渣直接进行沉降处理,得到含铜20%—70%的铜锍和含铜0.15%—0.50%的无害渣;
在以上所述的基础上,还原烟化处理的步骤包括:在新型贫化炉5中通入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种和/或多种,将多元炉渣进行还原烟化处理;
在以上所述的基础上,优选还原剂选自天然气、煤气、液化石油气、铁粉及固体碳基还原剂中的一种或多种,更优选固体碳基还原剂选自为块煤和/或粉煤;
在以上所述的基础上,新型贫化炉5还原烟化处理的步骤中,利用底侧吹喷枪将还原剂鼓入炉内;
在以上所述的基础上,新型贫化炉5反应温度为1180℃~1450℃;
在以上所述的基础上,当新型贫化炉5在还原烟化处理的同时,向炉内加入捕集剂;优选捕集剂选自硫化剂和/或铜精矿,更优选硫化剂选自硫铁矿和/或黄铁矿;优选地,在沉降处理的同时对熔池保温处理;
在以上所述的基础上,在新型贫化炉5得到铜锍的步骤之后,炼铜方法还包括将该铜锍返回多元炉3进行熔炼的步骤。
在具体的实施方式中,将铜精矿在多元炉3中进行熔炼的步骤包括:将铜精矿、返料以及熔剂等物料在多元炉3中进行熔炼,在富氧气体的作用下得到铜锍和多元炉渣。优选地,多元炉3熔炼过程中底、侧部设置有喷枪11,喷枪11的喷嘴与炉底垂线呈-90°~0~+90°角,呈单排或多排布置。更优选地,多元炉熔剂选自石英石和/或石灰石;富氧气体选自氧气、压缩空气及富氧空气中的一种或多种。
此处所述“富氧空气”是指氧气浓度大于空气中氧气浓度的气体,比如可以通过在空气中掺入氧气获得。
在以上所述的基础上,在多元炉3熔炼步骤中,产出的铜锍中铜的含量为65%~80%。这可以进一步避免因铜锍的铜含量过高导致的多元炉渣铜含量过高的问题,防止因此带来的铜直收率低的问题。此外,铜锍含铜在65%~80%时,铅锌锑等元素以氧化物形式进入多元渣,有利于后续从新型贫化炉5回收这些元素。若铜锍含铜低时,这些元素的一部分会留在铜锍中,不利于后续从新型贫化炉回收。
在具体的实施方式中,将铜精矿在多元炉3中进行熔炼的步骤中,将冷却后的火精炉渣投入多元炉3中与铜精矿一起进行熔炼处理。通过加入冷却后的火精炉渣,可以缓解熔炼过程中的过热问题,可以使熔炼过程更容易在较高的富氧浓度下进行,并因此减少产生的烟气量。
除此以外,优选熔炼过程中的熔炼温度为1150℃~1350℃,该过程熔剂的加入量为所述铜矿总重量的0%~20%。
在具体的实施方式中,多元炉3烧嘴8可以在炉内温度不足时通入燃料和富氧气体进行补热,燃料为燃料油、天然气、柴油、煤焦油中的一种或多种。富氧气体为空气、氧气、氮气中的一种或多种。
在具体的实施方式中,多元炉3烧嘴8还可以单独通入富氧气体,富氧气体为空气、氧气、氮气中的一种或多种。
在具体的实施方式中,火精炉1在端墙中心部位设置有热料进料口18,可以在停风、通风两种情况下进料,实现铜锍连续稳定进入火精炉1。
在具体的实施方式中,火精炉1设有两个排渣口,分别处于不同的生产操作位置:生产位和安全位。
上述火精炉1可以直接产出阳极铜。在具体的实施方式中,在火精炉1中对铜锍进行反应的步骤还包括:同时向火精炉1中加入冷料,和/或在火精炉1的炉体15外部设置冷却元件;其中冷料包括废杂铜、电解残极铜和固态铜锍中的一种或多种。
对于加入冷料的方式:由于火精炉1中发生的反应是放热反应,加入冷料有利于实现热平衡,同时利用反应放出的热量熔化冷料,充分利用热量。加入的冷料可以是废杂铜、电解残极铜和固态铜锍中的一种或多种。目前炼铜工厂中,都采用单独的冶金炉熔化、精炼废杂铜、电解残极铜等二次铜物料,这不但需要额外的燃料来加热冷料,更重要的是需要购置单独的设备、建设单独的车间、配置单独的工人,大大增加了工厂运行成本。而采用本发明上述实施方式,在不额外增加设备、厂房、人员的情况下,不但处理了废杂铜、电解残极铜等物料,还节省了熔化物料需要的能源、资源,经济效益十分显著。总之,利用火精炉1的富裕热量熔化杂铜,降低了杂铜的处理成本。
在具体的实施方式中,火精炉1反应的步骤中,在进行氧化处理的步骤之后,得到金属铜和火精炉渣;为了保证金属铜的纯度以及脱杂程度,火精炉1中的金属铜中含氧一般大于0.15wt%,将火精炉渣排出火精炉1后,再向火精炉1中通入还原剂以对金属铜中的铜氧化物杂质进行还原反应,进而得到阳极铜。若冰铜中杂质成分较低时,火精炉1中的金属铜中含氧可以小于0.15wt%,直接排除火精炉渣后,产出阳极铜。
火精炉1通过将现有吹炼工序和精炼工序需要完成的造渣、造铜、氧化、还原四步操作,通过同一个装置内不同气体成分的切换来实现,从而去除铜锍中的硫元素和其他杂质,得到合格的阳极铜。而除杂过程主要是利用氧化反应将铜中的杂质氧化造渣除去。当火精炉1中的金属铜中含氧低于0.15wt%时,一方面表明杂质被较充分氧化并进入到火精炉渣中,另一方面表明铜基本没有被过氧化。此时,本发明中在火精炉1反应过程中采用只氧化不还原的工艺,即可直接得到阳极铜。当火精炉1中的金属铜中含氧高于0.15wt%时,表明在除杂的同时,有部分铜被氧化。此时可以进一步加入还原剂,将这些铜氧化物杂质进行还原反应。且本发明在将火精炉渣排出火精炉1以后进行还原反应,还能够防止之前被氧化造渣的杂质返溶回金属铜中,从而能够进一步保证阳极铜的品位。
在具体的实施方式中,在火精炉1中对多元炉3产出的铜锍进行氧化处理的步骤中,将熔剂从火精炉1的顶部加入;优选地,该反应加入的熔剂选自石英石和/或石灰石。在还原处理的步骤中,加入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种或多种,优选地,还原剂选自天然气、液化石油气及固体碳基还原剂中的一种或多种,优选固体碳基还原剂为粉煤和/或固体含碳还原剂。
上述新型贫化炉5的作用是通过还原烟化和沉降回收熔炼渣中的有价金属,并产出无害渣。回收多元炉渣中的有价金属的步骤包括:在新型贫化炉5中通入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种和/或多种,将多元炉渣进行还原烟化处理,得到有价金属烟气和还原渣,以及将还原渣进行沉降处理,得到铜锍和无害渣。
在具体的实施方式中,向新型贫化炉5中加入的还原剂选自天然气、煤气、液化石油气、铁粉及固体碳基还原剂中的一种或多种,更优选固体碳基还原剂选自为块煤和/或粉煤。选用该试剂进行还原烟化处理,对于有价金属的回收更为彻底。
上述反应中将多元炉渣进行还原烟化处理时,能够将多元渣中的磁性铁(四氧化三铁)还原为氧化亚铁进行造渣,这样能够减少熔炼渣的粘度,从而提高后续的沉降分离效果,便于渣中夹带的铜锍从还原渣中分离。同时,锌、铅、锑等有价金属氧化物被还原为金属后,因其具有易挥发性而转化为有价金属烟气被分离出来,从而达到了回收有价金属的目的。还原烟化处理后,得到还原渣进行沉降分离,得到铜锍与无害渣。更重要地,经还原烟化处理后的还原渣直接进入沉降分离,能够极大地改善处理效率,进一步提高该反应产出铜锍的回收率。
在具体的实施方式中,在新型贫化炉5中还原烟化需要的温度为1180℃~1450℃,先还原烟化后的物料本身温度很高,不需额外加热就可在沉降阶段实现分离。
在实际应用中,可根据反应后贫化渣含铜量等结果,先后对多元炉渣进行多次还原烟化及沉降步骤。
在具体的实施方式中,将新型贫化炉5中回收的有价金属烟气氧化为有价金属氧化物,后进行烟气回收。
在具体的实施方式中,还原烟化处理的步骤中,反应温度为1180℃~1450℃。更优选地,当还原烟化处理步骤位于沉降处理步骤之前时,在还原烟化处理的同时,向新型贫化炉5中加入捕集剂;优选捕集剂选自硫化剂和/或铜精矿和/或金精矿,更优选硫化剂选自硫铁矿和/或黄铁矿。加入硫化剂和/或铜精矿,有利于降低熔炼渣中的铜锍品位,使其转变为低品位铜锍,这样可以降低无害渣中的铜含量,进一步提高铜的回收率。并且这样可以充分利用一些生产过程中产生的难处理杂料,实现资源综合利用,且不增添额外的设备投资和工艺环节。
在具体的实施方式中,在新型贫化炉5得到铜锍的步骤之后,本炼铜方法还包括将该铜锍返回熔炼炉进行熔炼的步骤。这样能够提高铜的利用率。
在具体的实施方式中,在新型贫化炉得到铜锍的步骤之后,本炼铜方法还包括将该铜锍加入火精炉1中的步骤。这样能够提高铜的利用率。由于该铜锍一般是以冷却状态(及固态铜锍)加入,因此还能起到火精炉1热平衡的作用。
在具体的实施方式中,火精炉1对多元炉3产出铜锍进行反应的步骤中,得到的铜为铜熔体;在火精炉1反应的步骤之后,上述炼铜方法还包括对铜熔体进行浇铸成型的步骤。这样可以进一步将铜熔体浇铸形成铜阳极板等产品。
本发明还提供了一种炼铜系统,如图2所示,该炼铜系统包括多元炉3,火精炉1,新型贫化炉5、导锍管2及导渣管4;其中多元炉3用于对铜精矿进行熔炼以产出铜锍与多元炉渣;多元炉3设置有放铜锍口13和放渣口9;火精炉1设置有铜锍进料口18,铜锍进料口18与放铜锍口13通过导锍管2连通,火精炉1用于对多元炉3产出的铜锍进行反应,生成阳极铜和火精炉渣;新型贫化炉5设置有多元炉渣入口,其与多元炉3放渣口9通过导渣管4连通,用于对多元炉渣进行还原烟化和沉降以回收多元炉渣中的有价金属。
上述装置中,利用多元炉3能够对铜精矿进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣。在得到多元炉渣后,利用新型贫化炉5能够对多元炉渣进行还原烟化和沉降,进而能够回收熔炼渣中的有价金属,比如金属锌、铅、锑等。这就有效解决了现有的炼铜工艺中有价金属流失浪费的问题,并避免了这些流失金属对环境的污染问题;另一方面,对多元炉渣进行还原烟化和沉降取代了原来的渣选矿流程,不但大大缩减了工厂占地面积,使工艺流程更加简单,还从根本上消除了渣选矿流程中加入的选矿药剂造成的污染。
在具体的实施方式中,火精炉1为并联2个或多个。火精炉1采用交替作业的方式产出阳极铜,缩短了炼铜工艺流程,保证了工艺的连续性。
在具体的实施方式中,火精炉1还设置有喷枪20和熔剂,喷枪20设置在火精炉1的侧部或底部,加入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种或多种。熔剂入口用于通入熔剂。这样,能够在火精炉1一个设备中完成对铜锍的吹炼和精炼,将其品位提高到电解阳极铜的品位。
火精炉1设置有放铜口14和放渣口21,分别处于不同的生产操作位置。生产位置的放渣口21可以根据炉内液位高低通过转动炉体B15调节高度,实时排出炉渣;安全位置的放铜口14也可以进行排出炉渣作业,进一步排出火精炉渣,避免还原反应时火精炉渣中的杂质再一次被还原进入金属铜中,影响金属铜品质。多元炉3还设置有火精炉渣入口,用以将冷却后的火精炉渣通入多元炉3中。
在具体的实施方式中,炼铜系统还包括浇铸设备,浇铸设备与火精炉放铜口连通,用于对铜熔体进行浇铸处理,形成阳极铜板等产品。更优选地,浇铸设备为双圆盘浇铸机。
在具体的实施方式中,新型贫化炉5为并联或串联设置的多个。这样,多个新型贫化炉5采用连续作业或交替作业方式产出铜锍、有价金属和无害渣,能够提高处理效率。
在具体的实施方式中,在新型贫化炉5中通入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种和/或多种,将多元炉渣进行还原烟化处理,得到有价金属烟气和还原渣,以及将还原渣进行沉降处理,得到铜锍和无害渣。向新型贫化炉5中加入的还原剂选自天然气、煤气、液化石油气、铁粉及固体碳基还原剂中的一种或多种,更优选固体碳基还原剂选自为块煤和/或粉煤。选用该试剂进行还原烟化处理,对于有价金属的回收更为彻底。
在具体的实施方式中,多元炉3还设置有冷料入口,用以将冷却后的新型贫化炉5产出的铜硫通入至多元炉3中。这样能够进一步提高铜的利用率。
在具体的实施方式中,火精炉1还设置有冷料入口,用以向火精炉1中加入电解铜残极、废杂铜及固态铜锍中的一种或多种。这样可以将后期电解过程中残余的电解 铜残极和外购的废杂铜、固态铜锍作为冷料通入火精炉1中,更好地实现火精炉1中的热平衡,可以提高火精炉1通入富氧气体的浓度,减少烟气量。
在具体的实施方式中,除多元炉3外,熔炼步骤也可为顶吹熔炼炉、闪速熔炼炉、底吹熔炼炉或侧吹熔炼炉。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果:
实施例1
利用图2所示炼铜装置进行炼铜,各装置工艺条件如下:
多元炉3:熔炼温度为1180℃;熔剂为石英石,其加入量为铜矿总重量的8%;氧化剂为氧气,其加入量为每吨铜矿加入140Nm3O2;
火精炉1:熔剂为石英石,其加入量为铜锍总重量的5%;氧化剂为氧气体积含量20%的富氧空气,其加入量为每吨铜锍中加入150Nm3O2;还原剂为天然气,喷入还原剂之前,先将火精炉渣排出,火精炉渣冷却后返回多元炉3。
新型贫化炉5:还原烟化处理的步骤中,反应温度为1250℃;还原剂为天然气,并通入氧气提供助燃补热;同时加入硫化剂黄铁矿造低品位铜锍;所得低品位铜锍返回多元炉。
处理结果:年处理100万吨铜精矿,精矿含铜20%,含锌2%;熔炼产出铜锍25万吨,含铜75%,熔炼渣62万吨,含铜3%,熔炼渣含锌2.77%;火精炉1产出阳极铜23.5万吨,含铜99.3%,含硫0.03%;多元炉渣经新型贫化炉5处理后渣含铜0.3%,渣含锌0.3%。 整个系统铜回收率约99%,锌回收率约为80%。
实施例2
处理方法同实施例1相同,不同之处在于铜矿原料不同,具体如下:
年处理150万吨铜精矿,精矿含铜25%,含锌1.5%,含锑0.5%;多元炉3产出铜锍40万吨,含铜75%,熔炼渣98万吨,含铜3%,熔炼渣含锌2.03%;火精炉1产出阳极铜45万吨,含铜99.2%,含硫0.02%;熔炼渣经新型贫化炉5处理后渣含铜0.3%,渣含锌0.25%。整个系统铜回收 率约99%,锌回收率约为80%。
实施例3
处理方法同实施例1,不同之处在于:
多元炉3:熔炼温度为1300℃;熔剂为石英石,其加入量为铜矿总重量的15%;氧化剂为氧气,其加入量为每吨铜矿加入190Nm3O2;
处理结果:年处理100万吨铜精矿,精矿含铜20%,含锌2%;熔炼产出铜锍24万吨,含铜79%,熔炼渣65万吨,含铜4%,多元炉渣含锌2.05%;火精炉1产出阳极铜23.6万吨,含铜99.3%,含硫0.03%;多元炉渣经新型贫化炉5处理后渣含铜0.25%,渣含锌0.26%。 整个系统铜回收率约99%,锌回收率约为80%。
实施例4
处理方法同实施例1,不同之处在于:
多元炉3:熔炼温度为1250℃;熔剂为石英石,其加入量为铜矿总重量的1%;氧化剂为氧气,其加入量为每吨铜矿加入150Nm3O2;
处理结果:年处理100万吨铜精矿,精矿含铜20%,含锌2%;熔炼产出铜锍26万吨,含铜70%,熔炼渣60万吨,含铜2.5%,熔炼渣含锌3.05%;火精炉1产出阳极铜23万吨,含铜99.1%,含硫0.02%;多元炉渣经新型贫化炉5处理后渣含铜0.3%,渣含锌 0.27%。整个系统铜回收率约99%,锌回收率约为80%。
实施例5
处理方法同实施例1,不同之处在于:
火精炉1:熔剂为石英石,其加入量为多元炉3产出铜锍总重量的5%;氧化剂为氧气体积含量60%的富氧空气,其加入量为每吨第一铜锍中加入140Nm3O2;同时向火精炉1中加入冷料废杂铜;还原剂为粉煤;喷入还原剂之前,先将火精炉渣排出,冷却后返回多元炉3。
处理结果:年处理100万吨铜精矿,精矿含铜20%,含锌2%;熔炼产出铜锍25万吨,含铜75%,熔炼渣63万吨,含铜3%,熔炼渣含锌2.77%;火精炉1产出阳极铜24.6万吨,含铜99.4%,含硫0.03%;多元炉渣经新型贫化炉5处理后渣含铜0.4%,渣含锌0.32%。 整个系统铜回收率约99.6%,锌回收率约为80%。
实施例6
处理方法同实施例1,不同之处在于:
新型贫化炉5:还原烟化处理的步骤中,反应温度为1350℃;还原剂为粉煤,其加入量为多元炉渣总重量的10%;少量通入氧气提供热量;加入硫化剂黄铁矿造低品位铜锍,所得低品位铜锍返回多元炉3。
处理结果:年处理100万吨铜精矿,精矿含铜20%,含锌2%;熔炼产出铜锍25万吨,含铜75%,熔炼渣65万吨,含铜3%,熔炼渣含锌2.77%;火精炉1产出阳极铜23.5万吨,含铜99.3%,含硫0.03%;熔炼渣经新型贫化炉5处理(还原烟化及沉降)后渣含铜0.1%,渣含锌0.20%。整个系统铜回收率约99%,锌回收率约为84%。
从以上的描述中,可以看出,本申请上述的实施例实现了如下技术效果:
采用本发明提供的炼铜工艺,年处理量大,阳极铜(指纯度能够达到电解阳极铜的 铜产品)产量大,有价金属回收率较高。特别地,由实施例1、实施例5中的数据可知,相较于实施例1中未在火精炉1中加入冷料的技术方案而言,实施例5加入冷料的方式,极大地提高了火精炉1在高富氧浓度的条件下完成氧化反应而不产生过热现象,也有效提高了铜硫产出效和阳极铜的含铜率。
总之,本发明通过还原烟化及沉降有效回收了熔炼过程中多元炉渣里的有价金属,实现了资源回收,减轻了环境污染。本发明以多元炉3为核心,大大简化了炼铜工艺。初步估算,渣中平均含锌按照3%计算,回收率按照80%计算,20万t/a的铜冶炼企业可回收锌1.9万t/a,对企业的经济效益有大幅提高,同时大大简化了渣处理的工艺流程,占地面积大大减少,也解决了渣尾矿的潜在污染风险。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,包括多元炉(3)、火精炉(1)及其之间的连接导锍管(2),多元炉(3)、新型贫化炉(5)及其之间的连接导渣管(4),其特征在于:所述的多元炉(3)包括炉体A(22),所述的炉体A(22)设有喷枪(11)插孔,顶部设有加料口(6),炉体A(22)的一侧端墙上设有放渣口(9),另一侧端墙上设有放铜锍口(13),其中放铜锍口(13)为虹吸排放口结构;火精炉(1)包括炉体B(15),其中炉体B(15)一端设置有热料入口和冷料口,热料入口通过铜锍导锍管(2)与多元炉(3)放铜锍口(13)连接;新型贫化炉(5)包括炉体,炉体一端设有多元炉渣入口,多元炉渣入口通过导渣管(4)与多元炉(3)放渣口(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:所述的具体工艺步骤为:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉(3)中进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;火精炉(1)接收多元炉(3)产出的铜锍,并进行吹炼、氧化和还原反应,生成阳极铜和火精炉渣;新型贫化炉(5)接收多元炉渣,并进行升温、还原、沉降操作,回收多元炉渣中的有价金属,包括铜、铅、锌及锑中的一种或多种;火法全流程清洁炼铜工艺同时完成了产出阳极铜、多元炉渣中有价金属综合回收以及新型贫化炉(5)直接产出无害的贫化渣。
3.根据权利要求1或2所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料在多元炉(3)中进行熔炼的步骤包括:将铜精矿、返料、熔剂及其他复杂物料进行混合,得到混合料;将混合料投入多元炉(3)中,在富氧气体的氧化作用下进行熔炼,得到铜锍和多元炉渣;
在以上所述的基础上,铜精矿可为一种或多种;返料包括烟尘、火精炉渣等生产过程中的中间循环物料;熔剂为石英石和/或石灰石;富氧气体浓度为20%~100%之间。
4.根据权利要求3所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,除上述物料外,多元炉(3)还可以处理其他复杂矿料,包括杂质成分较高的铜精矿、氧化矿、金精矿等;
在以上所述的基础上,在多元炉(3)熔炼步骤中,氧化剂的加入量为:每吨铜精矿对应100~190Nm3的O2;
在以上所述的基础上,在多元炉(3)熔炼步骤中,产出的铜锍中铜的含量为65%~80%,多元炉渣铜的含量为1.0%~5.0%。
5.根据权利要求3所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,火精炉(1)在处理多元炉(3)产出的铜锍过程中,采用底侧吹的方式向火精炉(1)炉中喷入的气体种类为还原剂、氧气、空气、氮气中的一种或多种,其中氧气的体积百分比为18%~80%;还原剂选自天然气、液化石油气及固体碳基还原剂中的一种或多种,优选固体碳基还原剂为粉煤和/或块煤。
6.根据权利要求5所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,火精炉(1)在处理多元炉(3)产出的铜锍过程中,可以同时加入冷料,冷料包括固态铜锍、废杂铜、残阳极铜等物料中的一种或多种;和/或在火精炉(1)的炉体B(15)外部设置冷却元件。
7.根据权利要求5所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,火精炉(1)在处理多元炉(3)产出的铜锍过程中,在进行氧化还原步骤之后,得到阳极铜和铜的含量为5.0%~12.0%火精炉渣;火精炉渣可在生产位和/或安全位排出。
8.根据权利要求5所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,火精炉(1)中的金属铜中含氧一般大于0.15wt%,将火精炉渣排出火精炉(1)后,再向火精炉(1)中通入还原剂以对金属铜中的铜氧化物杂质进行还原反应,进而得到阳极铜;冰铜中杂质成分较低时,火精炉(1)中的金属铜中含氧可以小于0.15wt%,直接排除火精炉渣后,产出含铜99.00%—99.50%的阳极铜。
9.根据权利要求3所述的一种火法全流程清洁炼铜装置及工艺,其特征在于:在以上所述的基础上,新型贫化炉(5)回收熔炼渣中的有价金属的步骤包括:将多元炉渣在还原烟化处理,得到有价金属烟尘和还原渣;将还原渣进行沉降处理,得到铜锍和无害渣;或者将多元炉渣直接进行沉降处理,得到含铜20%—70%的铜锍和含铜0.15%—0.50%的无害渣;
在以上所述的基础上,还原烟化处理的步骤包括:在新型贫化炉(5)中通入还原剂、氮气、空气、氧气中的一种和/或多种,将多元炉渣进行还原烟化处理;
在以上所述的基础上,优选还原剂选自天然气、煤气、液化石油气、铁粉及固体碳基还原剂中的一种或多种,更优选固体碳基还原剂选自为块煤和/或粉煤;
在以上所述的基础上,新型贫化炉(5)还原烟化处理的步骤中,利用底侧吹喷枪将还原剂鼓入炉内;
在以上所述的基础上,新型贫化炉(5)反应温度为1180℃~1450℃;
在以上所述的基础上,当新型贫化炉(5)在还原烟化处理的同时,向炉内加入捕集剂;优选捕集剂选自硫化剂和/或铜精矿,更优选硫化剂选自硫铁矿和/或黄铁矿;优选地,在沉降处理的同时对熔池保温处理;
在以上所述的基础上,在新型贫化炉(5)得到铜锍的步骤之后,炼铜方法还包括将该铜锍返回多元炉(3)进行熔炼的步骤。
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