CN109897972A - 一种适用于中小规模的短流程炼铜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，属于有色冶金领域，采用的炼铜装置包括一台多元炉、一台火精炉和导锍管，三者呈“一”字形摆布；所述多元炉和火精炉均为卧式圆筒结构，炉体能够绕其轴线旋转，外壳为钢板，内衬耐火材料；所述多元炉设置有顶部加料口、铜锍出口、排渣口、氧枪和顶部排烟口，所述火精炉设置有铜锍入口、阳极铜出口、排渣口、底部氧枪和顶部排烟口；所述所述铜锍入口通过导锍管与所述铜锍出口连通，所述铜锍入口位于火精炉炉体端部中心区域；只采用一台多元炉和一台火精炉，能够有效缩短铜冶炼时间，降低设备成本；本工艺方法适用于1‑3万吨中小规模炼铜企业，生产规模小、投资小、流程短。

Description

一种适用于中小规模的短流程炼铜方法

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，具体涉及从一种适用于中小规模的短流程炼铜方法。

背景技术

现有技术下的炼铜工艺，从精矿到阳极板都是由熔炼、吹炼、精炼三段完成，如闪速熔炼、顶吹熔炼、诺兰达侧吹熔炼、瓦纽科夫熔炼等。这些冶炼技术，都没有突破有色冶金领域的局限性和不足，主要表现在：生产规模大、流程长、投资大、系统直收率低，造成部分资源的损失和浪费。同时由于吹炼、精炼是在不同的炉中分开进行的，硫的利用率低，热损失多，SO₂烟气低空逸散，操作环境差。因此有待进一步研究和开发新的装备，克服以上不足，缩短生产流程，降低生产成本、投资成本，实现高效生产。

在铜冶炼技术中，处于最重要地位的是铜冶炼的工艺和相关设备，现有的炼铜装置多是由熔炼炉、吹炼炉和精炼炉三个炉子构成，大量文献已经对此进行了报道，如中国专利文献CN101165196A公开的一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置，但是该方案所用设备和工艺都比较复杂，且产出的铜品位不高。因此，提供一种冶炼流程更短、工艺更加简化的铜冶炼方法，对于炼铜工业具有重要意义。据此，中国专利文献CN103382528B公开了一种两步炼铜法工艺及装置，该装置包括一台底吹熔炼炉和两台吹炼炉，呈“品”字形摆布；三台设备均为可回转的卧式圆筒形炉，外壳为钢板，内衬耐火材料，炉体由两个托辊支承于基础上，其中一个托辊一端配有电机，齿轮传动，炉体设置成沿轴心转动；三台设备之间采用溜槽连接；熔炼炉和吹炼炉底部均设有喷枪。该专利首次提出了两步炼铜装置，即通过熔炼炉进行熔炼步骤，通过吹炼炉进行吹炼和精炼步骤，能够有效缩短铜冶炼时间，降低设备成本。但是对于中小规模的炼铜企业来说，以上工艺方法依然存在生产规模大、投资大、冶炼流程长的问题。可见，现在急需一种适用于中小规模炼铜企业并且生产流程短的炼铜方法。

发明内容

为解决现有问题，本发明提供了一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，具体技术方案如下：

所述的具体工艺步骤为：

1）将复杂铜精矿与溶剂以及返尘等物料混合后，经胶带输送机送至生产厂房内的中间缓冲仓，再经定量给料机计量称重后，由移动式胶带加料机连续地由多元炉顶部加料口加入到炉内；

2）设在炉底的多元炉底部氧枪喷入富氧空气，氧浓度为75%—80%，由下向上射入熔体中，在充分混合接触过程中发生剧烈氧化反应，进行自热熔炼，生成铜锍和熔炼渣；

3）火精炉开始处于安全位，火精炉底部氧枪转出，打开所述铜锍出口，铜锍通过铜锍出口经导锍管通过铜锍入口进入到火精炉内；

4）当炉内液面到达一定高度后，火精炉转至生产位继续进料，转入生产位的同时火精炉底部氧枪开始喷入富氧空气进行吹炼，直到火精炉满炉后，堵死铜锍出口，关闭铜锍入口停止进料；

5）火精炉底部氧枪根据工艺要求，分别通入、切换不同气体，外层氧枪通入氮气和天然气，内层通入氧气和空气，气体的流量控制通过控制系统控制，实现冰铜的连续氧化、排渣和还原作业，直接产出阳极铜；

6）过程结束后直接浇铸阳极板；

7）多元炉连续进料连续反应，火精炉完成阳极板浇铸后转至安全位打开多元炉铜锍出口再次进料，流程循环进行。

所述装置包括一台多元炉、一台火精炉和导锍管，三者串联呈“一”字形摆布；多元炉和火精炉均为卧式圆筒结构，炉体能够绕其轴线旋转，外壳为钢板，内衬耐火材料；多元炉设置有多元炉顶部加料口、铜锍出口、多元炉排渣口、多元炉氧枪和多元炉顶部排烟口，火精炉设置有铜锍入口、阳极铜出口、火精炉排渣口、火精炉底部氧枪和火精炉顶部排烟口；铜锍入口通过导锍管与所述铜锍出口连通，铜锍入口位于火精炉炉体端部中心区域。

所述多元炉运行时主要化学反应在炉体内分为熔炼反应区和贫化反应区进行；熔炼反应区用于原料与氧反应并产生铜锍和熔炼渣，贫化反应区主要供所述熔炼渣中三价铁与还原剂反应，熔炼渣贫化反应后通过多元炉排渣口排出。

多元炉氧枪包括多元炉底部氧枪和多元炉侧部氧枪，其中，所述多元炉底部氧枪位于多元炉炉体底部，用于向所述熔炼反应区内喷入富氧气体；多元炉侧部氧枪位于多元炉炉体的一侧，与竖直方向呈90°夹角，用于向所述贫化反应区内喷入还原剂。

多元炉底部氧枪和火精炉底部氧枪在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，两排氧枪与竖直方向夹角在0-30°，两排夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个氧枪间距在0.5-1.5m之间，每个氧枪插孔被安排在一套特制耐火砖内，氧枪插孔所在砖及周边的砖通过法兰与炉体相连的法兰固定。

所述多元炉侧部氧枪位于所述贫化反应区。

所述多元炉顶部加料口位于多元炉炉体顶部中间区域，设置于熔炼反应区上方，包括三个成一字形排列的加料口。

所述导锍管为密闭导锍管，导锍管上配置有补热天然气喷头。

火精炉冷料及熔剂入口设置于所述火精炉顶部排烟口的上升烟道侧壁，用于向火精炉内加入冷料和熔剂。

所述的步骤2）中铜锍的铜含量为72-79wt%，优选地，铜锍的铜含量为75-77wt%。

步骤5）中火精炉底部氧枪气体的通入、切换具体为：火精炉处于生产位时，当炉内熔体中硫含量大于0.3%时，向炉内喷入富氧气体；当炉内熔体中硫含量小于0.3%时，开始向炉内逐步喷入还原气体，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为2.8-3.2；当炉内熔体中氧含量≥0.6%时，开始加大向炉内喷入的还原气体量，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为1.1-1.3。

火精炉冷料，包括包壳、残极铜、废杂铜和固态铜锍中的一种或多种。

附图说明

图1为本发明提供的结构示意图；

附图中标记的具体含义如下：

1为多元炉；101为多元炉顶部加料口；102为铜锍出口；103为多元炉排渣口；104为多元炉顶部排烟口；105为多元炉底部氧枪；106为多元炉侧部氧枪；2为火精炉；201为铜锍入口；202为阳极铜出口；203为火精炉排渣口；204为火精炉底部氧枪；205为火精炉顶部排烟口；3为导锍管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的一种适用于中小规模的短流程炼铜方法的一个实施例进行描述。

参考图1所示，

一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，具体技术方案如下：

所述的具体工艺步骤为：

1）将复杂铜精矿与溶剂以及返尘等物料混合后，经胶带输送机送至生产厂房内的中间缓冲仓，再经定量给料机计量称重后，由移动式胶带加料机连续地由多元炉顶部加料口101加入到炉内；

2）设在炉底的多元炉底部氧枪105喷入富氧空气，氧浓度为75%—80%，由下向上射入熔体中，在充分混合接触过程中发生剧烈氧化反应，进行自热熔炼，生成铜锍和熔炼渣；

3）火精炉2开始处于安全位，火精炉底部氧枪204转出，打开所述铜锍出口102，铜锍通过铜锍出口102经导锍管3通过铜锍入口201进入到火精炉2内；

4）当炉内液面到达一定高度后，火精炉2转至生产位继续进料，转入生产位的同时火精炉底部氧枪204开始喷入富氧空气进行吹炼，直到火精炉2满炉后，堵死铜锍出口102，关闭铜锍入口201停止进料；

5）火精炉底部氧枪204根据工艺要求，分别通入、切换不同气体，外层氧枪通入氮气和天然气，内层通入氧气和空气，气体的流量控制通过控制系统控制，实现冰铜的连续氧化、排渣和还原作业，直接产出阳极铜；

6）过程结束后直接浇铸阳极板；

7）多元炉1连续进料连续反应，火精炉2完成阳极板浇铸后转至安全位打开多元炉铜锍出口102再次进料，流程循环进行。

所述装置包括一台多元炉1、一台火精炉2和导锍管3，三者串联呈“一”字形摆布；多元炉1和火精炉2均为卧式圆筒结构，炉体能够绕其轴线旋转，外壳为钢板，内衬耐火材料；多元炉1设置有多元炉顶部加料口101、铜锍出口102、多元炉排渣口103、多元炉氧枪和多元炉顶部排烟口104，火精炉2设置有铜锍入口201、阳极铜出口202、火精炉排渣口203、火精炉底部氧枪204和火精炉顶部排烟口205；铜锍入口201通过导锍管3与所述铜锍出口102连通，铜锍入口201位于火精炉2炉体端部中心区域。

所述多元炉1运行时主要化学反应在炉体内分为熔炼反应区和贫化反应区进行；熔炼反应区用于原料与氧反应并产生铜锍和熔炼渣，贫化反应区主要供所述熔炼渣中三价铁与还原剂反应，熔炼渣贫化反应后通过多元炉排渣口103排出。

多元炉氧枪包括多元炉底部氧枪105和多元炉侧部氧枪106，其中，所述多元炉底部氧枪105位于多元炉1炉体底部，用于向所述熔炼反应区内喷入富氧气体；多元炉侧部氧枪106位于多元炉1炉体的一侧，与竖直方向呈90°夹角，用于向所述贫化反应区内喷入还原剂。

多元炉底部氧枪105和火精炉底部氧枪204在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，两排氧枪与竖直方向夹角在0-30°，两排夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个氧枪间距在0.5-1.5m之间，每个氧枪插孔被安排在一套特制耐火砖内，氧枪插孔所在砖及周边的砖通过法兰与炉体相连的法兰固定。

所述多元炉侧部氧枪106位于所述贫化反应区。

所述多元炉顶部加料口101位于多元炉1炉体顶部中间区域，设置于熔炼反应区上方，包括三个成一字形排列的加料口。

所述导锍管3为密闭导锍管3，导锍管3上配置有补热天然气喷头。

火精炉冷料及熔剂入口设置于所述火精炉顶部排烟口205的上升烟道侧壁，用于向火精炉2内加入冷料和熔剂。

所述的步骤2）中铜锍的铜含量为72-79wt%，优选地，铜锍的铜含量为75-77wt%。

步骤5）中火精炉底部氧枪204气体的通入、切换具体为：火精炉2处于生产位时，当炉内熔体中硫含量大于0.3%时，向炉内喷入富氧气体；当炉内熔体中硫含量小于0.3%时，开始向炉内逐步喷入还原气体，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为2.8-3.2；当炉内熔体中氧含量≥0.6%时，开始加大向炉内喷入的还原气体量，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为1.1-1.3。

火精炉冷料，包括包壳、残极铜、废杂铜和固态铜锍中的一种或多种。

实施例1

将复杂铜精矿与溶剂以及返尘等物料混合后，由多元炉顶部加料口104加入到炉内，通过设在炉底的多元炉底部氧枪105喷入富氧空气，由下向上射入熔体中，在充分混合接触过程中发生剧烈氧化反应，进行自热熔炼，生成铜锍和熔炼渣，多元炉侧部氧枪106向贫化反应区内喷入还原剂，熔炼渣发生贫化反应后通过多元炉排渣口103排出；熔炼产生的烟气经多元炉顶部排烟口104进入后续余热锅炉中；多元炉1连续进料持续反应。

火精炉2开始处于安全位，此时火精炉底部氧枪204转出，打开铜锍出口102，铜锍经导锍管3通过铜锍入口201进入到火精炉2内；安全位进料10小时，当炉内液面到达一定高度后，火精炉2转至生产位继续进料，转入的同时火精炉底部氧枪204开始喷入富氧空气进行吹炼，生产位进料10小时满炉后，堵死铜锍出口102关闭铜锍入口201停止进料；此时火精炉底部氧枪204仍喷富氧空气，当火精炉2内熔体中硫含量大于0.3%时，火精炉底部氧枪204外层通入氮气，内层通入氧气和空气；当炉内熔体中硫含量小于0.3%时，火精炉底部氧枪204开始向炉内逐步喷入还原气体，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为2.8-3.2；当炉内熔体中氧含量≥0.6%时，开始加大向炉内喷入的还原气体量，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为1.1-1.3。火精炉底部氧枪204根据工艺要求可实现四种气体的通入、切换，外层通入氮气/天然气，内层通入氧气和空气，气体的流量控制通过控制系统控制，实现冰铜的连续氧化、排渣和还原作业，还原作业过程结束后直接浇铸阳极板，火精炉2从停止进料进行氧化、排渣、还原和浇铸共耗时4小时。

多元炉1连续进料连续反应，火精炉2完成阳极板浇铸后转至安全位打开多元炉1铜锍出口102再次进料，该流程共24小时，如此循环进行。

实施例2

不同种类的复杂铜精矿在精矿仓抓配，其中抓配好的混合铜精矿中0.9≤S/Cu≤1.2、3%≤（Cu-Fe）w%≤5%，熔剂也在精矿仓进行抓配，主要为石英砂，配入量根据混合铜精矿中SiO2的含量决定，一般情况下，混合炉料中1.5≤Fe/SiO2≤1.9。混合炉料经胶带输送机送至熔炼厂房内的中间缓冲仓，再经定量给料机计量称重后，由移动式胶带加料机连续地从炉顶3个加料口加入多元炉1内。多元炉1是卧式回转炉，底部设有多支氧枪，呈双排布置。氧枪分内外多层，外层通空气，内层通纯氧，外层空气可以起到保护氧枪的作用，富氧气体的浓度为75-80%。鼓入的富氧气体使炉内熔池形成剧烈搅拌，炉料在熔池中迅速完成加热、脱水、分解、熔化、氧化、造铜锍和造渣等熔炼过程，产生冰铜和炉渣。

铜锍经导锍管3进入火精炉2，火精炉2处于安全位时进料10小时，随后火精炉2转至生产位继续进料并进行吹炼直到停止进料需10小时，两台火精炉2均为卧式转炉，采用底部供气方式，布有多支氧枪，成双排布置，氧枪采用特殊结构设计，根据工艺要求可实现四种气体的通入、切换，外层通入氮气/天然气，内层通入氧气/空气，气体的流量控制可通过计算机精准控制，实现冰铜的连续造渣、造铜、氧化和还原作业，直接产出阳极铜，产出的阳极铜通过炉体另一端的阳极铜出口202放出浇铸成阳极板，从停止进料到产出阳极铜共耗时4小时，然后火精炉2转至安全位重复上述步骤。

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，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，其特征在于：所述的具体工艺步骤为：

1）将复杂铜精矿与溶剂以及返尘等物料混合后，经胶带输送机送至生产厂房内的中间缓冲仓，再经定量给料机计量称重后，由移动式胶带加料机连续地由多元炉顶部加料口（101）加入到炉内；

2）设在炉底的多元炉底部氧枪（105）喷入富氧空气，氧浓度为75%—80%，由下向上射入熔体中，在充分混合接触过程中发生剧烈氧化反应，进行自热熔炼，生成铜锍和熔炼渣；

3）火精炉（2）开始处于安全位，火精炉底部氧枪（204）转出，打开所述铜锍出口（102），铜锍通过铜锍出口（102）经导锍管（3）通过铜锍入口（201）进入到火精炉（2）内；

4）当炉内液面到达一定高度后，火精炉（2）转至生产位继续进料，转入生产位的同时火精炉底部氧枪（204）开始喷入富氧空气进行吹炼，直到火精炉（2）满炉后，堵死铜锍出口（102），关闭铜锍入口（201）停止进料；

5）火精炉底部氧枪（204）根据工艺要求，分别通入、切换不同气体，外层氧枪通入氮气和天然气，内层通入氧气和空气，气体的流量控制通过控制系统控制，实现冰铜的连续氧化、排渣和还原作业，直接产出阳极铜；

6）过程结束后直接浇铸阳极板；

7）多元炉（1）连续进料连续反应，火精炉（2）完成阳极板浇铸后转至安全位打开多元炉铜锍出口（102）再次进料，流程循环进行。

2.一种用于实现权利要求1的方法的装置，其特征在于：所述装置包括一台多元炉（1）、一台火精炉（2）和导锍管（3），三者串联呈“一”字形摆布；多元炉（1）和火精炉（2）均为卧式圆筒结构，炉体能够绕其轴线旋转，外壳为钢板，内衬耐火材料；多元炉（1）设置有多元炉顶部加料口（101）、铜锍出口（102）、多元炉排渣口（103）、多元炉氧枪和多元炉顶部排烟口（104），火精炉（2）设置有铜锍入口（201）、阳极铜出口（202）、火精炉排渣口（203）、火精炉底部氧枪（204）和火精炉顶部排烟口（205）；铜锍入口（201）通过导锍管（3）与所述铜锍出口（102）连通，铜锍入口（201）位于火精炉（2）炉体端部中心区域。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述多元炉（1）运行时主要化学反应在炉体内分为熔炼反应区和贫化反应区进行；熔炼反应区用于原料与氧反应并产生铜锍和熔炼渣，贫化反应区主要供所述熔炼渣中三价铁与还原剂反应，熔炼渣贫化反应后通过多元炉排渣口（103）排出。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：多元炉氧枪包括多元炉底部氧枪（105）和多元炉侧部氧枪（106），其中，所述多元炉底部氧枪（105）位于多元炉（1）炉体底部，用于向所述熔炼反应区内喷入富氧气体；多元炉侧部氧枪（106）位于多元炉（1）炉体的一侧，与竖直方向呈90°夹角，用于向所述贫化反应区内喷入还原剂。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：多元炉底部氧枪（105）和火精炉底部氧枪（204）在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，两排氧枪与竖直方向夹角在0-30°，两排夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个氧枪间距在0.5-1.5m之间，每个氧枪插孔被安排在一套特制耐火砖内，氧枪插孔所在砖及周边的砖通过法兰与炉体相连的法兰固定。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述多元炉侧部氧枪（106）位于所述贫化反应区。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述多元炉顶部加料口（101）位于多元炉（1）炉体顶部中间区域，设置于熔炼反应区上方，包括三个成一字形排列的加料口。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述导锍管（3）为密闭导锍管（3），导锍管（3）上配置有补热天然气喷头。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：火精炉冷料及熔剂入口设置于所述火精炉顶部排烟口（205）的上升烟道侧壁，用于向火精炉（2）内加入冷料和熔剂。

10.根据权利要求1所述的一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，其特征在于：所述的步骤2）中铜锍的铜含量为72-79wt%，优选地，铜锍的铜含量为75-77wt%。

11.根据权利要求1所述的一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，其特征在于：步骤5）中火精炉底部氧枪（204）气体的通入、切换具体为：火精炉（2）处于生产位时，当炉内熔体中硫含量大于0.3%时，向炉内喷入富氧气体；当炉内熔体中硫含量小于0.3%时，开始向炉内逐步喷入还原气体，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为2.8-3.2；当炉内熔体中氧含量≥0.6%时，开始加大向炉内喷入的还原气体量，进一步的，当还原气体为天然气时，炉内气体中氧气与天然气的体积比为1.1-1.3。

12.根据权利要求9所述的一种适用于中小规模的短流程炼铜方法，其特征在于：火精炉冷料，包括包壳、残极铜、废杂铜和固态铜锍中的一种或多种。