CN110735047B - 一种降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法，将将原料铜精矿、转炉渣浮选铜精矿、石英石、煤经配料后加入到顶吹竖炉内，通入富氧空气进行强化熔炼，产生炉渣和冰铜，其中为有效降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜，具体做法为：A.控制水淬渣中各组分的质量百分含量:SiO2：31.5%～34%；Fe/SiO2：1.15～1.25;CaO：2%～4%；MgO：2%以下；Al2O3：4%以下；B.改变炉内气氛：①.补充还原性气氛，降低渣中Fe3O4含量：（a）原料中硫铜比控制在1.15～1.2；（b）原料配料过程中煤用量为原料总质量的在5%～8%；②.冰铜品位控制在49～51%。

Description

一种降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法
技术领域
本发明涉及降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法。
背景技术
奥炉熔炼-转炉吹炼-反射炉阳极精炼工艺是将铜精矿、石英石、煤等原料
加入到顶吹竖炉内，通入富氧空气进行强化熔炼，产生炉渣和冰铜。其主要工艺流程为：
a.奥炉产生冰铜和炉渣的混合熔体进入电炉沉积、贫化，冰铜和炉渣分离。冰铜进入下一步工序；炉渣水淬，水淬渣外售。
b.转炉渣浮选，产物是浮选铜精矿和尾铁矿。转炉渣浮选铜精矿作为奥炉原料，尾铁矿外售。
c.烟气净化后进入制酸系统，回收的烟尘作为奥炉原料。
在此工艺过程中转炉渣浮选铜精矿和回收的烟尘均为闭路循环，原料中的铜主要富集到冰铜，冰铜进入下一道工序处理。渣含铜损失是工艺中最大的开路损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法。
为实现上述目的，本发明一种降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法将原料铜精矿、转炉渣浮选铜精矿、石英石、煤经配料后加入到顶吹竖炉内，通入富氧空气进行强化熔炼，产生炉渣和冰铜，其中为有效降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜，具体做法为：
A.控制水淬渣中各组分的质量百分含量:SiO2：31.5%～34%； Fe/SiO2：1.15～1.25; CaO：2%～4%；MgO：2%以下；Al2O3：4%以下；
B.改变炉内气氛：
①.补充还原性气氛，降低渣中Fe3O4含量：
（a）原料中硫铜比控制在1.15～1.2；（b）原料配料过程中煤用量为原料总质量的在5%～8%；
②.冰铜品位控制在49～51% 。
采用上述技术方案，水淬渣主要成分有FeO、SiO2、CaO，另外还有一定量的MgO、Al2O3等杂质。
（1）FeO能降低酸性炉渣粘度，增强炉渣流动性；但FeO在弱还原气氛中容易被氧化成Fe3O4。
（2）SiO2是造渣熔剂，如果炉渣中SiO2含量过高，会导致炉渣粘度增大，冰铜和炉渣中的分离效果变差，渣中铜夹带损失增多；当炉渣中的SiO2偏低，炉渣中FeO不能完全造渣，会进一步氧化成Fe3O4，导致炉渣粘度增大，增加铜夹带损失。此外，FeS对Fe3O4具有还原作用，但直接还原反应比较微弱，只有在SiO2参与下，FeS对Fe3O4的还原作用才比较明显。
（3）炉渣中含有一定量的CaO，会生成低熔点的FeO-CaO -SiO2三元系渣，在冶炼温度不变的情况下，使炉渣粘度大大降低，降低炉渣含铜损失；但CaO含量超过8%，可能生成熔点较高的CaO -SiO2二元系渣，炉渣粘度增大，渣含铜损失增加。
（4）炉渣粘度随MgO含量的增加而增加，炉渣中MgO含量超过3%时，炉渣熔点明显上升，造成炉渣粘度增大，增加炉渣中铜损失，因此在配料过程中要严格控制MgO含量。
（5）炉渣中Al2O3是两性氧化物，在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性，而在碱性氧化物过剩时可吸收氧离子而呈酸性。Al2O3熔点高达2050℃，含量过高会增加炉渣熔点和粘度，影响电炉内铜渣分离效果。同时，Al2O3密度大于电炉渣密度，在电炉内的主要位置是电炉渣层和冰铜层之间的横隔膜。当奥炉熔体进入电炉时，横隔膜将冰铜阻碍在炉渣层，因此排渣时会夹带冰铜。
炉内气氛即熔炼炉内是氧化性气氛还是还原性气氛，氧化性气氛占主导地位，炉内气氛表现为氧化性；还原性气氛占主导地位，炉内气氛表现为还原性。在铜冶炼中，熔炼炉内氧化性气氛越强，渣含铜增加，主要体现在：
氧化性气氛增强，渣中Fe3O4也随之增加，Fe3O4含量对渣含铜影响显著。
Fe3O4熔点较高，当炉渣中Fe3O4较高时，炉渣粘度增大，铜渣分离效果变差，水淬渣中铜含量增加； Fe3O4和炉渣中的杂质钙镁橄榄石等形成横隔膜，横隔膜密度较炉渣大，较冰铜小，存在于炉渣和冰铜接触面之间，阻止了冰铜颗粒汇聚和下沉，影响冰铜和炉渣分离；横隔膜慢慢沉底形成炉底结，使电炉有效容积减小，铜渣分离时间缩短，增加炉渣中铜含量；此外，Fe3O4在沉降过程中会与冰铜中的FeS发生以下反应：
Figure RE-685568DEST_PATH_IMAGE001
生成的SO2气泡带着冰铜上浮至渣中破裂，冰铜颗粒以悬浮态存在于炉渣中，增加渣含铜损失。
（2）炉内气氛发生变化时，冰铜品位变化，铜在渣中溶解度随之发生变化。
随着熔炼体系中氧化性气氛的增强，冰铜品位升高。铜在渣中的溶解度与冰铜品位存在一定关系。当冰铜品位低于30%时，铜在渣中的溶解度随冰铜品位升高而升高；当冰铜品位在30%-60%范围内，铜在渣中的溶解度随冰铜品位升高而稍有下降；当冰铜品位超过60%时，渣中铜溶解量急剧上升。
优选地，原料石英石的粒度小于等于20 mm 。
优选地，铜精矿的含水量按质量百分含量计为8～10% 。
综上所述本发明的有益效果是：通过控制炉渣中各组分的组成，并通过补充还原性气氛，降低渣中Fe3O4含量，将冰铜品位控制在49～51%来改变炉内气氛，使系统达到平衡，进而实现经济效益最大化地降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜。
具体实施方式
实施例一：
选取如下A、B、C、D四种原料铜矿进行配矿，严格执行铜精矿分仓堆放管理制度；精确掌握各种物料库存情况，避免精矿长期堆放发生氧化结块：
Figure RE-952601DEST_PATH_IMAGE002
一、加强原料管理
1、依据“科学配料、成分稳定、杂质合理”原则做好配料。确保上述A、B、C、D四种原料铜精矿的含水量按质量百分含量计为8～10% 。需注意因北方地区冬季气温较低，经常出现精矿冻结成块现象，在皮带转运处及原料仓顶安装筛网，防止冻结精矿块入炉，冻结精矿块粉碎处理后入炉。
2、在原料配料过程中控制硫铜比在1.15～1.25之间，煤用量为原料总质量的在5%～8%，石英石的粒度严格控制在20 mm以内。
3、工序之间加强沟通，实时掌握原料成分变化，保证入炉物料成分稳定；入炉物料混合均匀，混捏粒度达标。
此外，定期对原料计量器具进行校正，修正原料给料实际值与设定值之间的偏差。
二、加强熔炼炉操作管理
（1）熔炼炉冰铜品位、渣型、炉温等指标控制在最佳工艺参数范围内，具体见表1。
Figure RE-151501DEST_PATH_IMAGE003
（2）密切关注喷枪氧压、喷枪风压力及流量等参数，监控喷枪使用状况，发现异常及时提枪点检，有效防止因喷枪烧损所造成炉况恶化。密切关注堰口状况，及时调整配料，保证熔炼炉炉况稳定。
（3）对入炉物料夹杂块料或粒度等超标的问题，除加强管理外，技术上采取降低料速、减少配比、提高炉温、提高富氧浓度以及提高氧料比等手段。
经分析得水淬渣含铜质量百分比稳定在0.57～0.6%。
实施例二：
选取如下E、F、G、H四种原料铜矿进行配矿，严格执行铜精矿分仓堆放管理制度；精确掌握各种物料库存情况，避免精矿长期堆放发生氧化结块：
Figure RE-7331DEST_PATH_IMAGE004
一、加强原料管理
1、依据“科学配料、成分稳定、杂质合理”原则做好配料。确保上述E、F、G、H四种原料铜精矿的含水量按质量百分含量计为8～10% 。需注意因北方地区冬季气温较低，经常出现精矿冻结成块现象，在皮带转运处及原料仓顶安装筛网，防止冻结精矿块入炉，冻结精矿块粉碎处理后入炉。
2、在原料配料过程中控制硫铜比在1.15～1.25之间，煤用量为原料总质量的在5%～8%，石英石的粒度严格控制在5 mm以内。
3、工序之间加强沟通，实时掌握原料成分变化，保证入炉物料成分稳定；入炉物料混合均匀，混捏粒度达标。
此外，定期对原料计量器具进行校正，修正原料给料实际值与设定值之间的偏差。
二、加强熔炼炉操作管理
（1）熔炼炉冰铜品位、渣型、炉温等指标控制在最佳工艺参数范围内，具体见表1。
Figure RE-694DEST_PATH_IMAGE005
（2）密切关注喷枪氧压、喷枪风压力及流量等参数，监控喷枪使用状况，发现异常及时提枪点检，有效防止因喷枪烧损所造成炉况恶化。密切关注堰口状况，及时调整配料，保证熔炼炉炉况稳定。
（3）对入炉物料夹杂块料或粒度等超标的问题，除加强管理外，技术上采取降低料速、减少配比、提高炉温、提高富氧浓度以及提高氧料比等手段。
经分析得水淬渣含铜质量百分比稳定在0.57～0.6%。

Claims (1)

1.一种降低铜精矿顶吹竖炉渣含铜的方法, 将原料铜精矿、转炉渣浮选铜精矿、石英石、煤经配料后加入到顶吹竖炉内，通入富氧空气进行强化熔炼，产生炉渣和冰铜，其特征在于：
A.控制水淬渣中各组分的质量百分含量:SiO2：31.5%～34%； Fe/SiO2：1.15～1.25；CaO：2%～4%；MgO：2%以下；Al2O3：4%以下；
B.改变炉内气氛：
①.补充还原性气氛，降低渣中Fe3O4含量：
（a）原料中硫铜比控制在1.15～1.2；
（b）原料配料过程中煤用量为原料总质量的在5%～8%；
②.冰铜品位控制在49～51% ；
所述原料石英石的粒度小于等于20 mm；所述铜精矿的含水量按质量百分含量计为8～10% 。
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