CN109971975A

CN109971975A - 一种粗铜的精炼方法

Info

Publication number: CN109971975A
Application number: CN201910204476.XA
Authority: CN
Inventors: 周俊; 余小华; 臧轲轲; 王万军
Original assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Current assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-07-05

Abstract

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种粗铜的精炼方法，向精炼炉中加入造渣剂后再加入粗铜熔体，进行造渣作业，经排渣后，还原粗铜得到精炼铜；其中，所述造渣剂为石英砂。采用上述技术方案，含Fe、Pb、Bi高的连续吹炼粗铜采用回转式阳极炉精炼，先加入造渣剂再加入粗铜熔体，氧化造渣过程中，粗铜中的Fe在氧化后与造渣剂中的SiO₂和铜的氧化物Cu₂O结合形成Cu₂O‑FeO‑SiO₂系炉渣熔体，因此能避免产生Fe₃O₄固溶体析出，粘结到炉壁和炉底形成炉结，保持了炉膛容积和炉体的正常转动；并且，粗铜中Pb、Bi等杂质在硅酸盐炉渣中分配系数较在铁酸盐炉渣中的分配系数高得多，因此Pb、Bi杂质富集到硅酸盐炉渣中排出，有效降低了阳极铜中Pb、Bi杂质的含量。

Description

一种粗铜的精炼方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种粗铜的精炼方法。

背景技术

火法铜冶炼工艺一般包括熔炼、吹炼和精炼三个工序。采用连续吹炼工艺生产粗铜时，其熔池中共存有大量的炉渣和粗铜，为了保持较低的炉渣含铜水平，以获得吹炼工序较高的铜直收率，必须保持所产出的粗铜很高的含硫，其含硫水平达到PS转炉所产粗铜含硫的近10倍；由铜锍组成的化学平衡可知，粗铜含硫高必然造成粗铜含Fe也很高；此外，为了减少炉渣的产出量，连续吹炼工艺均采用高铜锍品位、高富氧浓度操作，这样就使得铜锍中的Pb、Bi等杂质容易进入到粗铜中，导致产出的粗铜含Pb、Bi高。

采用阳极炉对连续吹炼工艺产出的高Fe粗铜进行精炼时，粗铜中的Fe在氧化阶段被氧化成Fe₃O₄，部分粘附到耐火砖炉壁和炉底上生长为炉结。炉结的存在及长大会增加阳极炉壁厚，减少阳极炉炉膛容积，降低阳极铜的单炉产量，降低阳极炉的生产能力，还会提高阳极炉精炼和浇铸的天然气消耗，提高阳极浇铸的作业频次，产生劳动强度提高、冷铜发生量提高等一系列问题，炉结严重时会造成回转式阳极炉炉体偏重而无法正常转动。此外，大量Fe₃O₄的存在会增大炉渣粘度，造成阳极炉排渣困难，使大量的铜随渣排出，增加了后续处理的难度并造成冷铜回炉处理的天然气消耗。

采用一般的精炼方法在阳极炉中精炼含Pb、Bi高的粗铜，很难有效地脱除Pb、Bi等杂质，精炼产出的阳极铜含Pb、Bi高，将给电解精炼造成很大的困难。

因此，连续吹炼工艺产出的粗铜在使用回转式阳极炉进行精炼时，如何控制炉结和阳极铜的杂质，成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗铜的精炼方法，可以减少炉体内炉结产生，降低阳极铜Pb、Bi等杂质含量以满足电解精炼的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种粗铜的精炼方法，向精炼炉中加入造渣剂后再加入粗铜熔体，进行造渣作业，经排渣后，还原粗铜得到精炼铜；其中，所述造渣剂为石英砂。

上述技术方案的有益效果在于：含Fe、Pb、Bi高的连续吹炼粗铜采用回转式阳极炉精炼，先加入造渣剂再加入粗铜熔体，氧化造渣过程中，粗铜中的Fe在氧化后与造渣剂中的SiO₂和铜的氧化物Cu₂O结合形成Cu₂O-FeO-SiO₂系炉渣熔体，因此能避免产生Fe₃O₄固溶体析出，粘结到炉壁和炉底形成炉结，保持了炉膛容积和炉体的正常转动；并且，采用石英砂作为造渣剂，炉渣即为硅酸盐系炉渣，粗铜中Pb、Bi等杂质在硅酸盐炉渣中分配系数较在连续吹炼的铁酸盐炉渣中的分配系数高得多，因此Pb、Bi杂质更容易富集到硅酸盐炉渣中排出，有效降低了阳极铜中Pb、Bi杂质的含量。

具体实施方式

一种粗铜的精炼方法，向精炼炉中加入造渣剂后再加入粗铜熔体，进行造渣作业，经排渣后，还原粗铜得到精炼铜；其中，所述造渣剂为石英砂。可以有效控制炉结产生，且降低阳极铜中Pb、Bi杂质的含量。

作为优选方案，所述造渣剂加入量为待精炼粗铜质量的0.5％～1.0％。造渣剂的作用首先是与粗铜氧化精炼过程中产出的铁氧化物形成Cu₂O-FeO-SiO₂系炉渣熔体，以避免粗铜中的Fe氧化成Fe₃O₄，形成高熔点的尖晶石析出，粘附到炉壁上形成炉结；其次，造渣剂能与炉内已形成的炉结发生还原造渣反应，使炉结熔解，因而可以控制炉结的长大，将炉内炉结控制在一定程度。因此，对于已经产生一定量炉结的精炼炉，调整造渣剂用量，可以做到有效地消融炉结，将炉结控制在一定的程度上，不仅保证了炉膛容积的稳定性，还大幅度延长了精炼炉的使用寿命。

优选的，向精炼炉中加入造渣剂的熔剂，倾转炉体，使造渣剂铺置于炉体内壁并挥发水分后，再加入粗铜熔体。粗铜进料后，与铺置于炉内壁的造渣剂熔体充分接触，倾转炉体，造渣剂得以均匀地分散于粗铜熔体中，氧化造渣作业时可以充分与金属氧化物接触而形成炉渣，保证Fe被氧化成FeO后即与造渣剂结合形成炉渣熔体，阻止了Fe₃O₄的形成，从而避免了炉结的生长。

优选的，所述造渣剂为石英砂，其中，SiO₂的含量≥90％，含水率≤5％，颗粒粒径≤3mm。粗铜中的Fe在精炼的氧化期氧化后与造渣剂石英砂中的SiO₂结合形成Cu₂O-FeO-SiO₂系炉渣熔体，因此能避免产生四氧化三铁尖晶石固溶体，进而避免炉结的产生，保证阳极炉正常运转。另外，连续吹炼工艺大都采用铁酸盐系炉渣，同时为了减少炉渣的产出量，均采用高铜锍品位、高富氧浓度操作，这样就使得铜锍中的Pb、Bi等杂质容易进入到粗铜中，导致产出的粗铜含Pb、Bi高。采用石英砂作为造渣剂，炉渣即为硅酸盐系炉渣，粗铜中Pb、Bi等杂质在硅酸盐炉渣中分配系数较在铁酸盐炉渣中的分配系数高得多，因此Pb、Bi杂质更容易富集到硅酸盐炉渣中排出，有效降低了阳极铜中Pb、Bi杂质的含量。

优选的，所述造渣剂加入量为待精炼粗铜质量的0.5％～1.0％。造渣剂的作用首先是与粗铜氧化精炼过程中产出的铁氧化物形成Cu₂O-FeO-SiO₂系炉渣熔体，以避免粗铜中的Fe氧化成Fe₃O₄，形成高熔点的尖晶石析出，粘附到炉壁上形成炉结；其次，造渣剂能与炉内已形成的炉结发生还原造渣反应，使炉结熔解，因而可以控制炉结的长大，将炉内炉结控制在一定程度。

因此，对于新砌炉体投入使用时，精炼炉内壁上累积粘结一层炉渣后，再采用所述粗铜精炼的生产工艺。在炉体砌筑投入使用的初期，精炼过程中不加入造渣剂，先使粗铜精炼的氧化阶段形成的Fe₃O₄在炉内形成一层挂渣保护层，该保护层可以保护后续造渣过程中耐火砖内衬不被腐蚀，经过10炉左右的运行后，炉内的挂渣保护层基本可以形成，之后再采用上述粗铜精炼的生产工艺；对于已经产生一定量炉结的精炼炉，调整造渣剂用量，可以做到有效地消融炉结，将炉结控制在一定的程度上，不仅保证了炉膛容积的稳定性，还大幅度延长了精炼炉的使用寿命。

与现有技术相比，本发明的粗铜的精炼方法，使用已经形成挂渣保护层的精炼炉进行粗铜精炼，采用先加入石英砂溶剂后再加入粗铜熔剂的方法进行粗铜精炼，既可以维持氧化阶段和还原阶段Fe₃O₄的动态平衡，控制炉结的生长，又可以维持炉内的挂渣保护层对炉体砖衬的保护，并且对于已经产生一定量炉结的精炼炉，采用本方案更是可以有效消融炉结，将炉结控制在一定程度上，不仅保证了炉膛容积的稳定性，还大幅度延长了精炼炉的使用寿命；另外，采用本方案还可以将Pb、Bi杂质富集到硅酸盐炉渣中，有效降低精炼铜中Pb、Bi等杂质含量的目的。

Claims

1.一种粗铜的精炼方法，其特征在于：向精炼炉中加入造渣剂后再加入粗铜熔体，进行造渣作业，经排渣后，还原粗铜得到精炼铜；其中，所述造渣剂为石英砂。

2.根据权利要求1所述的粗铜的精炼方法，其特征在于：所述造渣剂加入量为待精炼粗铜质量的0.5％～1.0％。

3.根据权利要求1所述的粗铜的精炼方法，其特征在于：向精炼炉中加入造渣剂的熔剂，倾转炉体，使造渣剂铺置于炉体内壁并挥发水分后，再加入粗铜熔体。

4.根据权利要求1所述的粗铜的精炼方法，其特征在于：精炼炉内壁上累积粘结一层炉渣后，再采用所述粗铜的精炼方法。

5.根据权利要求1所述的粗铜的精炼方法，其特征在于：所述石英砂中SiO₂的含量≥90％，含水率≤5％，颗粒粒径≤3mm。