CN110195165A - 一种铜冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜冶炼工艺，铜精矿依次经过熔炼炉、吹炼炉和阳极炉生成阳极板后电解，熔炼炉内反应生成的高品位铜锍通过溜槽连续进入吹炼炉，吹炼炉内生成的粗铜通过溜槽进入阳极炉，阳极炉的数量设置为两台以上，实现吹炼炉为阳极炉连续进料；吹炼炉内加入冷料平衡炉内温度，冷料包括电解返回的残极、黑铜，阳极炉产出的溜槽铜，熔炼炉放出的高品位铜锍冷料。本发明通过熔炼、吹炼及精炼工艺将铜精矿加工成阳极板。

Description

一种铜冶炼工艺

技术领域

本发明涉及铜冶炼领域，具体涉及一种铜冶炼工艺。

背景技术

铜的火法冶炼工艺主要包括熔炼、吹炼、精炼三部分。

熔炼炉将铜精矿熔炼成含铜40％-60％左右的冰铜通过包子或溜槽送入吹炼 炉内。同时产出的熔炼渣通过贫化或渣选矿后外售。吹炼炉将冰铜吹炼成含铜 97％以上的粗铜。传统的工艺将冰铜吹炼成粗铜包括两个阶段：第一阶段是将冰 铜中的FeS氧化成FeO并与溶剂造渣，冰铜造渣完成后生成白冰铜；第二阶段 是将白冰铜吹炼成粗铜，该阶段炉内没有造渣反应。精炼炉将粗铜精炼成阳极 铜，同时产出精炼渣。

现有的火法冶炼工艺主要存在以下缺点：

1、生产过程周期进行，尤其是吹炼炉的操作均采用间歇性进料、间断出铜 的方式，烟气成分不稳定，各阶段烟气二氧化硫浓度相差较大，造成制酸系统 投资较高。

2、低空二氧化硫烟气对环境污染较重。尤其是通过包子倒运熔体的方式带 来较大的二氧化硫烟气逸散。在吹炼过程应用较多的传统P-S转炉，在加料和 出渣时不可避免的有烟气逸散，污染较大。

3、传统火法冶炼在处理电解返回的残极时，一般通过精炼工序加入，需要 额外补充能源进行熔化，造成了能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种铜冶炼工艺，通过 熔炼、吹炼及精炼工艺将铜精矿加工成阳极板。

本发明的目的是通过以下技术措施达到的：

一种铜冶炼工艺，铜精矿依次经过熔炼炉、吹炼炉和阳极炉生成阳极板后 电解，熔炼炉内反应生成的高品位铜锍通过溜槽连续进入吹炼炉，吹炼炉内生 成的粗铜通过溜槽进入阳极炉，阳极炉的数量设置为两台以上，实现吹炼炉为 阳极炉连续进料；吹炼炉内加入冷料平衡炉内温度，冷料包括电解返回的残极、 黑铜，阳极炉产出的溜槽铜，熔炼炉放出的高品位铜锍冷料。

进一步地，铜精矿在熔炼炉中进行熔炼反应的步骤包括：将铜精矿与熔剂、 中间品混合后，均匀加入炉内，通过与氧化剂进行反应，生成高品位铜锍及熔 炼渣，中间品主要为生产过程中产出的副产品，中间品包括渣精矿、烟灰、吹 炼渣、精炼渣。

进一步地，熔炼炉使用侧吹熔炼炉，风口位于渣层，冶炼需要的富氧空气 从风口鼓入，通过炉渣进入熔池参与反应，风口区侧墙为铜水套，风口区以上 侧墙埋设有若干二次风管，工作时送入低压空气，通过控制产出的烟气为氧过 剩状态使反应产生的单体S或CO在炉膛内完全燃烧。

进一步地，熔炼炉中每吨铜精矿对应的纯氧在150Nm³/t以上，高品位铜锍 品位在68-75％。

进一步地，熔炼炉中反应的温度控制在1250-1300℃。

进一步地，熔炼炉中产出的高品位铜锍进入吹炼炉后，向炉内加入氧化剂 及熔剂生产粗铜及吹炼渣，氧化剂包括空气或富氧空气，熔剂包括石英砂、石 灰石或者冶炼过程中产生的中和渣。

进一步地，吹炼炉中每吨高品位铜锍消耗的氧气需要在180Nm³/t纯氧，不 断生成的粗铜在炉内沉淀进入吹炼炉下部，通过下部的虹吸口连续放出，生成 的吹炼渣浮在溶体上部，采取连续或间断放渣作业放出。

进一步地，吹炼炉中反应温度控制在1250-1300℃。

进一步地，粗铜进入阳极炉后，在熔剂及氧化剂的作用下脱出Fe、S等杂 质元素，后续在还原剂作用下脱除O，过程中使用燃料进行保温。

进一步地，阳极炉中熔剂使用石英砂，氧化剂使用压缩空气，还原剂使用 煤、重油、天然气，燃料使用重油、天然气。

本发明的优点是：

(1)生产过程连续、稳定运行，生产效率高，烟气稳定。

(2)固定式炉型，漏风量少，富氧空气冶炼，烟气量小，而且烟气稳定， 波动少，烟气中SO 2浓度高，烟气冷却、净化系统规模小。

(3)最大程度地消除了低空二氧化硫烟气对环境的污染，尤其是解决了传 统的P-S转炉吹炼过程中，加料和出渣时难以避免的烟气逸散，生产环境好、 噪音小。

(4)冷料入炉，充分利用了原料物理热，吹炼过程反应热过剩，可以利用 余热熔化系统全部残极外，仍有余热处理部分高铜冷料。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明生产流程示意图。

其中，

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种铜冶炼工艺，铜精矿依次经过熔炼炉、吹炼炉 和阳极炉生成阳极板后电解，熔炼炉内反应生成的高品位铜锍通过溜槽连续进 入吹炼炉，吹炼炉内生成的粗铜通过溜槽进入阳极炉，阳极炉的数量设置为两 台以上，实现吹炼炉为阳极炉连续进料；吹炼炉内加入冷料平衡炉内温度，冷 料包括电解返回的残极、黑铜，阳极炉产出的溜槽铜，熔炼炉放出的高品位铜 锍冷料。

本工艺的主要生产步骤包括：

混合好的铜精矿原料通过连续均匀加入熔炼炉内，在熔炼炉内反应生成高 品位铜锍及熔炼渣，熔炼渣通过渣口排出，高品位铜锍通过溜槽连续进入吹炼 炉中，在吹炼炉内连续反应，生成粗铜及吹炼渣。区别于传统的铜冶炼工艺， 粗铜生成的反应在本发明中连续进行，通过配置两台或两台以上阳极炉，可实 现吹炼炉为阳极炉连续进料，从而达到粗铜连续排出的目的；粗铜在阳极炉内 继续精炼成合格阳极板后转入电解系统进入后续生产工序。

铜精矿在熔炼炉中进行熔炼反应的步骤包括：将铜精矿与熔剂、中间品混 合后，均匀加入炉内，通过与氧化剂进行剧烈反应，生成高品位铜锍及熔炼渣， 中间品主要为生产过程中产出的副产品，中间品包括渣精矿、烟灰、吹炼渣、 精炼渣。熔炼炉使用侧吹熔炼炉，风口位于渣层，冶炼需要的富氧空气从风口 鼓入，通过炉渣进入熔池参与反应，风口区侧墙为铜水套，风口区以上侧墙埋 设有若干二次风管，工作时送入低压空气，通过控制产出的烟气为氧过剩状态 使反应产生的单体S或CO在炉膛内完全燃烧。

铜精矿需要控制在铜品位18-26％之间，熔剂优选使用石英砂，氧化剂为氧 气或富氧空气，中间品主要为生产过程中产出的副产品，包括渣精矿、烟灰、 吹炼渣、精炼渣等。若缺少中间品，也可不加入。保证每吨铜精矿对应的纯氧 在150Nm³/t以上，以确保产出的高品位铜锍品位在68-75％。高品位铜锍可通过 溜槽连续加入到吹炼炉中，使用溜槽加入吹炼炉中以确保整个加料过程的连续。 为了保证反应过程的热平衡及维持渣的粘度，可向炉内加入部分1-3％的煤。反 应的温度控制在1250-1300℃。产出的熔炼渣可通过包子或溜槽转入渣处理工 序，可通过贫化电炉或渣选矿进行处理。

高品位铜锍在吹炼炉中进行吹炼的步骤包括：高品位铜锍进入吹炼炉后， 向炉内加入氧化剂及熔剂生产粗铜及吹炼渣。一般的，氧化剂采用空气或富氧 空气，熔剂使用石英砂或石灰石，也可使用冶炼过程中产生的中和渣(主成分 为硫酸钙)代替。每吨高品位铜锍消耗的氧气需要在180Nm³/t纯氧，以保证反 应充分进行。不断生成的粗铜在炉内沉淀进入吹炼炉下部，通过下部的虹吸口 连续放出。生成的吹炼渣浮在溶体上部，可采取连续或间断放渣作业放出。正 常反应过程中生成热量过量，补充不同的冷料在平衡炉内温度，提高能源利用 效率，降低能源消耗。一般的，冷料的种类可包括电解返回的残极、黑铜，阳 极炉产出的溜槽铜，熔炼炉放出的高品位铜锍冷料等。反应温度控制在

1250-1300℃。吹炼过程产出的粗铜，通过在两台以上阳极炉之间切换，保持粗 铜的连续流出，从而维持炉内液面的稳定。

粗铜在精炼炉中反应的步骤包括：粗铜进入阳极炉后，在熔剂及氧化剂的 作用下脱出Fe、S等杂质元素，后续在还原剂作用下脱除O。各阶段均使用燃 料进行保温。熔剂使用石英砂，氧化剂使用压缩空气，还原剂使用煤、重油、 天然气等。燃料使用重油、天然气等。产出的阳极板通过圆盘浇铸机进行浇筑。

如图1工艺流程图所示，来自熔炼上料皮带的的混合炉料经设在侧吹熔炼 炉炉顶的加料机连续地加入炉内，反应产出的铜锍和炉渣因密度不同而在熔池 内分层，铜锍和炉渣逆流从炉两端排出。产出的高品位铜锍通过铜锍虹吸口排 出后经流槽热态连续加入多枪顶吹炉内进行吹炼；熔炼渣排入渣包后经电动平 车运送至缓冷渣场，渣选矿产出的渣精矿运至精矿仓返回侧吹炉处理。侧吹熔 炼炉的主要特点是渣线较高，风口位于渣层，冶炼需要的富氧空气从风口鼓入， 通过炉渣进入熔池参与反应。风口区侧墙为铜水套，由于炉渣对铜水套材质基 本不侵蚀，可直接挂渣熔炼。风口区以上侧墙埋设有若干二次风管，工作时送 入低压空气，通过控制产出的烟气为氧过剩状态使反应产生的单体S或CO在 炉膛内完全燃烧。

侧吹炉产出的烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘净化后送制酸。熔 炼余热锅炉收集下来的含铜较高的块烟尘经筛分后送返料破碎，电收尘器收集 下来的含铜较高的烟尘返精矿仓配料，含Pb、Zn、As较高的白烟尘外售。

熔炼过程中的主要参数如下：

熔炼产出的高品位铜锍经流槽连续热态流入吹炼炉，吹炼炉使用多枪顶吹 炉，吹炼需要的石英石等物料由吊车通过底开式料斗送至吹炼炉前料仓，经定 量给料机计量后从吹炼炉加料口加入炉内。富氧空气通过布置在吹炼炉顶部的 喷枪送入炉内。富氧空气喷入熔池后，铜锍、熔剂和吹炼风快速反应，完成造 渣、造铜等过程。吹炼产出的粗铜和炉渣在炉内由于比重不同而澄清分离，粗 铜从吹炼炉端部排放，通过流槽流入反射炉进行火法精炼。吹炼渣定期从炉渣 排放口排出，通过流槽流入渣包中。

电解残极等冷料也在连续吹炼炉内处理。通过提高吹炼富氧浓度，利用吹 炼产生的过剩热熔化冷料。电解残极通过残极加料机，从多枪顶吹炉的炉顶加 入炉内。

多枪顶吹炉产出的烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘净化后送制酸。 吹炼余热锅炉收集下来的含铜较高的块烟尘经筛分后送返料破碎，电收尘器收 集下来的含铜较高的烟尘返精矿仓配料，含Pb、Zn、As较高的白烟尘外售。 吹炼过程的主要工艺参数如下：

粗铜经过阳极精炼进一步除掉粗铜中的有害杂质，以满足电解精炼对阳极 板化学成分的要求。

Claims (10)

1.一种铜冶炼工艺，铜精矿依次经过熔炼炉、吹炼炉和阳极炉生成阳极板后电解，其特征在于：熔炼炉内反应生成的高品位铜锍通过溜槽连续进入吹炼炉，吹炼炉内生成的粗铜通过溜槽进入阳极炉，阳极炉的数量设置为两台或者两台以上，实现吹炼炉为阳极炉连续进料；吹炼炉内加入冷料平衡炉内温度，冷料包括电解返回的残极、黑铜，阳极炉产出的溜槽铜，熔炼炉放出的高品位铜锍冷料。

2.根据权利要求1所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：铜精矿在熔炼炉中进行熔炼反应的步骤包括：将铜精矿与熔剂、中间品混合后，均匀加入炉内，通过与氧化剂进行反应，生成高品位铜锍及熔炼渣，中间品主要为生产过程中产出的副产品，中间品包括渣精矿、烟灰、吹炼渣、精炼渣。

3.根据权利要求2所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：熔炼炉使用侧吹熔炼炉，风口位于渣层，冶炼需要的富氧空气从风口鼓入，通过炉渣进入熔池参与反应，风口区侧墙为铜水套，风口区以上侧墙埋设有若干二次风管，工作时送入低压空气，通过控制产出的烟气为氧过剩状态使反应产生的单体S或CO在炉膛内完全燃烧。

4.根据权利要求2所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：熔炼炉中每吨铜精矿对应的纯氧在150Nm³/t以上，高品位铜锍品位在68-75％。

5.根据权利要求2所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：熔炼炉中反应的温度控制在1250-1300℃。

6.根据权利要求1所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：熔炼炉中产出的高品位铜锍进入吹炼炉后，向炉内加入氧化剂及熔剂生产粗铜及吹炼渣，氧化剂包括空气或富氧空气，熔剂包括石英砂、石灰石或者冶炼过程中产生的中和渣。

7.根据权利要求6所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：吹炼炉中每吨高品位铜锍消耗的氧气需要在180Nm³/t纯氧，不断生成的粗铜在炉内沉淀进入吹炼炉下部，通过下部的虹吸口连续放出，生成的吹炼渣浮在溶体上部，采取连续或间断放渣作业放出。

8.根据权利要求6所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：吹炼炉中反应温度控制在1250-1300℃。

9.根据权利要求1所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：粗铜进入阳极炉后，在熔剂及氧化剂的作用下脱出Fe、S等杂质元素，后续在还原剂作用下脱除O，过程中使用燃料进行保温。

10.根据权利要求9所述的一种铜冶炼工艺，其特征在于：阳极炉中熔剂使用石英砂，氧化剂使用压缩空气，还原剂使用煤、重油、天然气等。燃料使用重油、天然气等。