CN110079673A - 一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法，属于冶金精炼技术领域。该方法首先向废杂铜液中加入氧化性覆盖剂，覆盖剂的加入量为废杂铜质量的1％‑5％；然后在1100‑1300℃下，控制空气流量在0.01Nm3/min‑0.20Nm3/min，利用送料装置将氧化性精炼渣剂喷吹入废杂铜液，喷吹搅拌处理后，将废杂铜液静置，进行扒渣处理；再向废杂铜液中加入还原性覆盖剂，在1100‑1300℃下，控制氮气流量在0.01Nm3/min‑0.20Nm3/min；利用送料装置将还原性精炼渣剂喷吹入废杂铜液，喷吹搅拌处理后，将铜液静置，进行扒渣处理；最后进行浇铸获得99‑99.99％纯度的铜块。该方法可以在常压下操作，成本低、效率高，可大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及冶金精炼技术领域，特别是指一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法。
背景技术
废杂铜来源于铜的冶炼过程、加工过程产生的含铜废弃物及铜废旧设备，包含废旧电线、铜板、铜箔、铜灰等。废杂铜含有的杂质主要为Al、Si、Mn、Zn、Fe、Ni、As、Sb、Pb、Sn等等，但由于原料来源复杂，造成废杂铜中所含杂质的种类和成分不尽相同，这就增加了回收过程的处理难度。废杂铜的有效回收可以起到弥补铜资源的重要作用。
废杂铜的传统提炼方法为火法精炼，具有节能降耗、环境污染低等优点，受到人们的普遍青睐。比如专利CN103937994A“一种用于铜火法精炼的深度脱氧工艺”提出了一种有效深度脱氧的技术；专利CN107532234A“粗铜的火法精炼”，提出了一种有效控制粗铜中氧和硫含量的方法。但这些方法由于氧化过程和还原过程是两个对立的作业，存在低效率、高能耗、黑烟污染等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法，在最佳除杂温度下，以混合气体为载气，采用旋转喷吹的方式对废杂铜溶液分阶段进行喷吹氧化粉、还原粉除杂，以增加杂质脱除的热力学和动力学条件。最终提供一种低成本、高效率、易控制的废杂铜精炼的生产工艺。
该方法包括步骤如下：
S1：向废杂铜液中加入氧化性覆盖剂，氧化性覆盖剂的组成为40％-60％CuO、30％-40％MnO2、10-20％冰晶石，氧化性覆盖剂的加入量为废杂铜质量的1％-5％；
S2：在1100-1300℃温度下打开空气罐，启动变速电机，调整变速，利用送料装置将氧化性精炼渣剂送至旋转喷头，由旋转喷头将粉末状氧化性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S3：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将废杂铜液静置，随后进行扒渣处理；
S4：向S3中扒渣处理后的废杂铜液中加入还原性覆盖剂，还原性覆盖剂的组成为40％-60％C、30％-40％CuCl2、10-20％玻璃，还原性覆盖剂的加入量为扒渣后废杂铜质量的1％-5％；
S5：在1100-1300℃温度下打开氮气罐，启动变速电机，调整变速，利用送料装置将还原性精炼渣剂送至旋转喷头，由旋转喷头将粉末状还原性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S6：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将铜液静置，随后进行扒渣处理；
S7：将S6中得到的铜液进行浇铸，获得99-99.99％纯度的铜块。
其中，S1中废杂铜中主要杂质含量范围为：Si 0.01-10％，Al 0.01-10％，Pb0.01-5％，Sn 0.01-5％，Fe 0.01-8％。
S1中氧化性覆盖剂的平均直径小于10mm。
S2中空气罐打开后，控制空气流量为0.01Nm3/min-0.20Nm3/min。
S2中旋转喷头转速为5r/min-10r/min；S2中氧化性精炼渣剂的粉喷流量控制在100kg/min-300kg/min，空气载气的压力为0.5Mpa-2Mpa。
S2中氧化性精炼渣剂的组成为40％-50％SiO2、30％-40％CaO、20％-40％Na2CO3、0-20％CuCl2；粉末状氧化精炼渣剂的粒径在100μm-1mm之间。
S4中还原性覆盖剂的平均直径小于10mm。
S5中氮气罐打开后，控制氮气流量为0.01Nm3/min-0.20Nm3/min。
S5中旋转喷头的转速为5r/min-10r/min；S5中粉末状还原性精炼渣剂的粉喷流量控制在100kg/min-300kg/min，空气载气的压力为0.5Mpa-2Mpa。
S5中还原性精炼渣剂的组成为C，粉末状还原性精炼渣剂的粒径在100μm-1mm之间。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，可以在常压下操作，成本低、效率高，可大规模工业化生产。该方法以混合气体为载气，采用旋转喷吹方式对废杂铜液进行喷粉除杂，通过先后喷吹氧化渣剂和还原渣剂实现连续化精炼，大大改善杂质脱除反应的热力学和动力学条件，提高精炼渣剂的利用率。本发明适用于废杂铜火法精炼，经过喷粉火法精炼处理的铜，其纯度达到99-99.99％。
附图说明
图1为本发明的快速提纯废杂铜的火法精炼方法所涉及的系统示意图。
其中：1-空气罐；2-氮气罐；3-旋转喷头；4-覆盖剂；5-废杂铜液；6-粉末状精炼渣剂；7-变速电机；8-加料室；9-送料装置；10-气体控制阀。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法。
该方法包括步骤如下：
S1：向废杂铜液中加入氧化性覆盖剂，氧化性覆盖剂的组成为40％-60％CuO、30％-40％MnO2、10-20％冰晶石，氧化性覆盖剂的加入量为废杂铜质量的1％-5％；
S2：在1100-1300℃温度下打开空气罐，启动变速电机，调整变速，利用送料装置将氧化性精炼渣剂送至旋转喷头，由旋转喷头将粉末状氧化性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S3：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将废杂铜液静置，随后进行扒渣处理；
S4：向S3中扒渣处理后的废杂铜液中加入还原性覆盖剂，还原性覆盖剂的组成为40％-60％C、30％-40％CuCl2、10-20％玻璃，还原性覆盖剂的加入量为扒渣后废杂铜质量的1％-5％；
S5：在1100-1300℃温度下打开氮气罐，启动变速电机，调整变速，利用送料装置将还原性精炼渣剂送至旋转喷头，由旋转喷头将粉末状还原性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S6：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将铜液静置，随后进行扒渣处理；
S7：将S6中得到的铜液进行浇铸，获得99-99.99％纯度的铜块。
下面结合具体实施例予以说明。
在实际精炼过程中，如图1所示，变速电机7连接送料装置9，加料室8置于送料装置9上方，空气罐1和氮气罐2并列设置，通过气体控制阀10控制，送料装置9和气体同时汇入旋转喷头3，旋转喷头3下方为高温反应器，高温反应器内覆盖剂4覆盖在废杂铜液5的表面，旋转喷头3深入废杂铜液5中，粉末状精炼渣剂6由废杂铜液5下部喷入，具体包括过程如下：
1)向承装有30t质量的废杂铜液的高温反应器内加入平均直径小于10mm的氧化性覆盖剂4，氧化性覆盖剂的组成为40％CuO、40％MnO2、20％冰晶石，氧化性覆盖剂的加入量为废杂铜质量的5％；
2)此时，废杂铜熔炼温度为1300℃；
3)打开空气罐1，空气流量控制在0.01Nm3/min；
4)启动变速电机7，调整变速，加料室8中的渣剂通过送料装置9将粉末状精炼渣剂5(此时，粉末状精炼渣剂为氧化性精炼渣剂)送至旋转喷头3，再将粉末状氧化性精炼渣剂加入至废杂铜液5，其中旋转喷头3的转速为10r/min；
5)粉末状氧化性精炼渣剂的组成为40％SiO2、30％CaO、20％Na2CO3、10％CuCl2。粉末状氧化性精炼渣剂的粒径为150μm；
6)粉末状氧化性精炼渣剂的粉喷流量控制在100kg/min-300kg/min，空气载气的压力为0.5Mpa-2Mpa；
7)喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将废杂铜液静置，随后进行扒渣处理；
8)向承装有步骤7)扒渣后的废杂铜液的高温反应器内加入平均直径小于10mm的还原性覆盖剂4，还原性覆盖剂的组成为60％C、30％CuCl、10％玻璃，还原性覆盖剂的加入量为扒渣后废杂铜质量的1％；
9)此时，废杂铜熔炼温度为1300℃；
10)通过控制气体控制阀10，打开氮气罐2，氮气流量控制在0.20Nm3/min；
11)启动变速电机7，调整变速，利用送料装置9将粉末状精炼渣剂5(此时，粉末状精炼渣剂为还原性精炼渣剂)送至旋转喷头3，再将粉末状还原性精炼渣剂加入至废杂铜液，其中旋转喷头3的转速为5r/min；
12)粉末状还原性精炼渣剂的组成为C，粉末状还原性碳质精炼渣剂的粒径为1mm；
13)粉末状还原性精炼渣剂的粉喷流量控制在200kg/min，空气载气的压力为2Mpa；
14)喷吹搅拌处理5min之后，喷粉结束，将铜液静置，随后进行扒渣处理；
15)最后进行浇铸获得纯度为99.9％的铜块。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1：向废杂铜液中加入氧化性覆盖剂(4)，氧化性覆盖剂的组成为40％-60％CuO、30％-40％MnO2、10-20％冰晶石，氧化性覆盖剂的加入量为废杂铜质量的1％-5％；
S2：在1100-1300℃温度下打开空气罐(1)，启动变速电机(7)，调整变速，利用送料装置(9)将氧化性精炼渣剂送至旋转喷头(3)，由旋转喷头(3)将粉末状氧化性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S3：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将废杂铜液静置，随后进行扒渣处理；
S4：向S3中扒渣处理后的废杂铜液中加入还原性覆盖剂，还原性覆盖剂的组成为40％-60％C、30％-40％CuCl2、10-20％玻璃，还原性覆盖剂的加入量为扒渣后废杂铜质量的1％-5％；
S5：在1100-1300℃温度下打开氮气罐(2)，启动变速电机(7)，调整变速，利用送料装置(9)将还原性精炼渣剂送至旋转喷头(3)，由旋转喷头(3)将粉末状还原性精炼渣剂吹入废杂铜液中；
S6：喷吹搅拌处理1-10min之后，喷粉结束，将铜液静置，随后进行扒渣处理；
S7：将S6中得到的铜液进行浇铸，获得99-99.99％纯度的铜块。
2.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S1中废杂铜中杂质含量为：Si0.01-10％，Al0.01-10％，Pb0.01-5％，Sn0.01-5％，Fe0.01-8％。
3.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S1中氧化性覆盖剂的平均直径小于10mm。
4.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S2中空气罐(1)打开后，控制空气流量为0.01 Nm3/min-0.20 Nm3/min。
5.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S2中旋转喷头转速为5r/min-10r/min；S2中氧化性精炼渣剂的粉喷流量控制在100kg/min-300kg/min，空气载气的压力为0.5 Mpa-2 Mpa。
6.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S2中氧化性精炼渣剂的组成为40％-50％SiO2、30％-40％CaO、20％-40％Na2CO3、0-20％CuCl2；粉末状氧化精炼渣剂的粒径在100μm-1mm之间。
7.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S4中还原性覆盖剂的平均直径小于10mm。
8.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S5中氮气罐(2)打开后，控制氮气流量为0.01 Nm3/min-0.20 Nm3/min。
9.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S5中旋转喷头的转速为5r/min-10r/min；S5中粉末状还原性精炼渣剂的粉喷流量控制在100kg/min-300kg/min，空气载气的压力为0.5 Mpa-2 Mpa。
10.根据权利要求1所述的快速提纯废杂铜的火法精炼方法，其特征在于：所述S5中还原性精炼渣剂的组成为C，粉末状还原性精炼渣剂的粒径在100μm-1mm之间。
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