CN111850314A - 电炉吹氧熔炼工艺和系统 - Google Patents

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CN111850314A CN202010753149.2A CN202010753149A CN111850314A CN 111850314 A CN111850314 A CN 111850314A CN 202010753149 A CN202010753149 A CN 202010753149A CN 111850314 A CN111850314 A CN 111850314A
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Abstract

本发明提供了一种电炉吹氧熔炼工艺和系统。该电炉吹氧熔炼工艺包括：对铜精矿熔炼工段产出物在电炉内进行吹氧熔炼，产出物为铜锍、或铜锍和熔炼渣的混合熔体，吹氧熔炼过程中向电炉中送入含氧气体，含氧气体的氧气体积含量为20～90％。本申请的电炉吹氧熔炼工艺将前工段熔炼工艺的产出物送入电炉后，通过向电炉吹氧改变电炉的功能，在电炉中使产出物中的低品位铜锍进行一定程度的吹炼反应后再沉降，进而提高电炉产出的铜锍品位，使所得铜锍适应连续吹炼的要求，从而可以实现连续吹炼处理，同时电炉吹氧熔炼过程产出热量，可以补充电炉需要的热量，从而降低电炉额外的电加热所需能耗。

Description

电炉吹氧熔炼工艺和系统
技术领域
本发明涉及铜精矿熔炼技术领域，具体而言，涉及一种电炉吹氧熔炼工艺和系统。
背景技术
顶吹熔炼是铜精矿熔炼的主要工艺之一，顶吹炼铜的过程为：铜精矿配料-制粒-顶吹熔炼炉熔炼产出铜锍和熔炼渣混合物-电炉铜锍和熔炼渣分离-熔炼渣进一步处理，铜锍送吹炼工序进行吹炼。
顶吹炼铜产出的铜锍品位偏低，铜锍品位为40％-65％，现有顶吹熔炼产出的铜锍都采取周期性吹炼，如P-S转炉吹炼和顶吹铜锍吹炼，先造渣后造铜，随着连续吹炼技术的发展，周期性吹炼由于环保条件及安全性较差、能耗较高、流程较长，正逐渐被淘汰，而连续吹炼要求入炉铜锍品位较高，以减少吹炼渣产生量，提高吹炼工段金属直收率；另外，顶吹炉产出的铜锍和渣的混合熔体需要进入电炉进行沉降分离，为了保持熔体温度，需要电炉供电提供能量，电炉耗电增加工艺能耗，增加成本。正是由于此，顶吹铜熔炼工艺也逐渐失去竞争力，且现有采用顶吹熔炼的企业环保、能耗和成本压力越来越大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电炉吹氧熔炼工艺和系统，以解决现有技术中的熔炼工艺所得铜锍品位低不能满足连续吹炼的要求问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电炉吹氧熔炼工艺，包括：对铜精矿熔炼工段产出物在电炉内进行吹氧熔炼，产出物为铜锍、或铜锍和熔炼渣的混合熔体，吹氧熔炼过程中向电炉中送入含氧气体，含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
进一步地，上述产出物的铜锍品位为30％～70％。
进一步地，上述吹氧熔炼得到的铜锍品位为65％～78％。
进一步地，上述电炉的炉温为1150℃～1300℃。
进一步地，上述含氧气体通过侧吹或顶吹的方式送入电炉。
进一步地，上述电炉的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪，优选在侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选冷却装置为铜水套或铜钢复合水套；或电炉的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪。
进一步地，上述含氧气体侧吹进入电炉时，电炉中混合熔体厚度为1200mm～2000mm，其中熔炼渣层400mm～1000mm；含氧气体顶吹进入电炉时，电炉中混合熔体的厚度为900～1500mm，其中熔炼渣层100mm～400mm。
进一步地，经过每个上述侧吹喷枪的所送含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.6Mpa；或经过每个顶吹喷枪的所送含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.6Mpa。
进一步地，上述电炉得到的铜锍可用于吹炼炉的连续吹炼。
进一步地，上述吹氧熔炼工艺还包括向电炉加入熔剂进行造渣，熔剂包括二氧化硅类熔剂、氧化钙类熔剂中的任意一种或多种。
进一步地，上述电炉还产生烟气，烟气还需进行制酸或脱硫。
根据本发明的另一方面，提供了一种电炉吹氧熔炼系统，该电炉吹氧熔炼系统包括：前工段熔炼炉，用于对铜精矿进行熔炼得到产出物，产出物为铜锍、或铜锍与熔炼渣的混合熔体，前工段熔炼炉具有产出物出口；电炉，具有含氧气体入口、前工段熔炼炉产出物入口、铜锍出口和熔炼渣出口，产出物入口与前工段熔炼炉产出物出口相连，电炉用于将产出物在电炉中进行吹氧熔炼；含氧气体供应装置，具有含氧气体出口，含氧气体出口与含氧气体入口相连，含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
进一步地，上述电炉的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪作为含氧气体入口。
进一步地，上述电炉的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪作为含氧气体入口。
进一步地，在上述侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选冷却装置为铜水套或铜钢复合水套。
应用本发明的技术方案，电炉吹氧熔炼工艺将前工段熔炼工艺的产出物送入电炉后，通过向电炉吹氧改变电炉的功能，在电炉中使产出物中的低品位铜锍进行一定程度的吹炼反应后再沉降，进而提高电炉产出的铜锍品位，使所得铜锍适应连续吹炼的要求，从而可以实现连续吹炼处理，同时电炉吹氧熔炼过程产出热量，可以补充电炉需要的热量，从而降低电炉额外的电加热所需能耗。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例提供的顶吹熔炼系统结构框图；
图2示出了本申请一种实施例提供的顶吹熔炼系统的电炉的结构示意图；
图3示出了本申请另一种实施例提供的侧吹熔炼系统的电炉的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、前工段熔炼炉；20、电炉；30、含氧气体供应装置；
21、含氧气体入口；22、前工段熔炼炉产出物入口；23、熔炼渣出口；24、铜锍出口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术的顶吹熔炼得到的铜锍品位偏低导致其不宜进行连续吹炼，为了解决该问题，本申请提供了一种电炉吹氧熔炼工艺和系统。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种电炉吹氧熔炼工艺，该电炉吹氧熔炼工艺包括：对铜精矿熔炼工段产出物在电炉内进行吹氧熔炼，该产出物为铜锍、或铜锍和熔炼渣的混合熔体，吹氧熔炼过程中向电炉中送入含氧气体，含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
本申请的电炉吹氧熔炼工艺将前工段熔炼工艺的产出物送入电炉后，通过向电炉吹氧改变电炉的功能，在电炉中使产出物中的低品位铜锍进行一定程度的吹炼反应后再沉降，进而提高电炉产出的铜锍品位，使所得铜锍适应连续吹炼的要求，从而可以实现连续吹炼处理，同时电炉吹氧熔炼过程产出热量，可以补充电炉需要的热量，从而降低电炉额外的电加热所需能耗。
上述铜精矿熔炼工段产出物中的铜锍品位为30％～70％。经过上述电炉吹氧熔炼，优选吹氧熔炼得到的铜锍品位为65％～78％。本领域技术人员应该清楚的是，当产出物中铜锍品位为65％以上时，宜进行连续吹炼。
本领域常用的电炉有多种形式，本申请优选采用沉降电炉并且通过通入氧气对混合熔体进行氧化脱硫脱铁造渣，同时沉降电炉依赖其原有的加热功能和沉降功能实现对氧化脱硫脱铁造渣后的熔体进行沉降，为了使铜锍和熔炼渣的分离更彻底，优选上述电炉的炉温为1150～1300℃。
本申请的含氧气体主要是对混合熔体进行氧化以实现脱硫脱铁进而提高铜锍品位，为了提高含氧气体和混合熔体的接触效果，优选上述含氧气体通过侧吹或顶吹的方式送入电炉，进一步优选直接将上述含氧气体送入混合熔体中。
在一种实施例中，优选上述电炉的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪。通过对喷枪数量和位置的进一步优化设置，提高了电炉中各位置的混合熔体的脱硫脱铁效果。由于侧吹喷枪需要伸入混合熔体中，因此优选在侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选该冷却装置为铜水套或铜钢复合水套。通过冷却装置的设置，有利于提高喷枪寿命和炉寿。
在另一种实施例中，上述电炉的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪。通过对喷枪数量和位置的进一步优化设置，提高了电炉中各位置的混合熔体的脱硫脱铁效果。
为了进一步提高反应效率，优选上述含氧气体侧吹进入电炉时，电炉中混合熔体厚度为1200mm～2000mm，其中熔炼渣层400mm～1000mm；优选上述含氧气体顶吹进入电炉时，电炉中混合熔体厚度为900～1500mm，其中熔炼渣层100mm～400mm。
此外，为了控制吹氧熔炼效率，优选经过每个侧吹喷枪的含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，进一步优选为1000Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.6Mpa；或经过每个顶吹喷枪的含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.6Mpa，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，进一步优选为1000Nm3/h～2000Nm3/h。
在本申请一种实施例中，上述电炉得到的铜锍可用于吹炼炉的连续吹炼。电炉产出的铜锍可以直接通过流槽连接进入吹炼炉进行连续吹炼，无需将铜锍采用包子倒运，降低了吊运的安全风险，同时改善环保条件。
为了进一步提高吹氧熔炼工艺得到的铜锍品位，优选上述吹氧熔炼工艺还包括向电炉加入熔剂进行造渣，该熔剂包括二氧化硅类熔剂、氧化钙类熔剂中的任意一种或多种。
由于在电炉中进行了脱硫，因此电炉还产生含硫烟气，为了进一步降低烟气处理成本，优选上述烟气还需进行制酸或脱硫。具体的制酸或脱硫工艺可以参考现有技术在此不再赘述。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种电炉吹氧熔炼系统，如图1所示，该电炉吹氧熔炼包括前工段熔炼炉10、电炉20和含氧气体供应装置30，前工段熔炼炉10用于对铜精矿进行熔炼得到产出物，产出物为铜锍、或铜锍与熔炼渣的混合熔体，前工段熔炼炉10具有产出物出口；电炉20具有含氧气体入口21和前工段熔炼炉产出物入口22，产出物入口22与产出物出口相连，电炉20用于将产出物在电炉20中进行吹氧熔炼；含氧气体供应装置30具有含氧气体出口，含氧气体出口与含氧气体入口21相连，含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
本申请的电炉吹氧熔炼系统采用前工段熔炼炉10对铜精矿进行熔炼得到包含铜锍的产出物即混合熔体，然后在电炉20内将该产出物进行沉降，此时通过向电炉20吹氧改变电炉20的功能，在电炉20中使低品位铜锍进行一定程度的吹炼反应脱硫后再沉降，进而提高电炉20产出的铜锍品位，使所得铜锍适应连续吹炼的要求，从而可以实现连续化的顶吹熔炼处理。
在本申请一种实施例中，如图3所示，上述电炉20的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪作为含氧气体入口21。通过对喷枪数量和位置的进一步优化设置，提高了电炉20中各位置的混合熔体的反应效果。优选侧吹喷枪的喷枪出口进入混合熔体中。
在本申请另一种实施例中，如图2所示，上述电炉20的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪作为含氧气体入口21。通过对喷枪数量和位置的进一步优化设置，提高了电炉20中各位置的混合熔体的反应效果。优选顶吹喷枪的喷枪出口浸入混合熔体中。
通常，将侧吹喷枪位于电炉内的部分全部浸入混合熔体中，为了提高侧吹喷枪寿命和炉寿，在侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选冷却装置为铜水套或铜钢复合水套。
在本申请一种实施例中，上述电炉20具有熔炼渣出口23和铜锍出口24，优选上述电炉吹氧熔炼系统还包括铜锍吹炼炉，铜锍吹炼炉与铜锍出口24通过流槽连接。电炉20产出的铜锍直接通过流槽连接连续进入铜锍吹炼炉进行吹炼，无需将铜锍采用包子倒运，降低了吊运的安全风险，同时改善环保条件。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4460t/d，其中的铜锍品位为58％，铜锍量为1850t/d(～65t/h)，熔炼渣量2610t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度控制为1800mm，熔炼渣层的厚度为800mm，设定沉降电炉的炉温为1180℃，沉降电炉侧墙等间距安装喷枪，送入富氧空气量为17800Nm3/h，压力为0.15Mpa，氧浓度为50％，侧吹喷嘴数量为12个，分离出的铜锍量约为1450t/d，熔炼渣量约为3300t/d，铜锍品位为72％，熔体温度为1180℃，沉降电炉产生的烟气量为22000Nm3/h，SO2浓度为32.25％。
实施例2
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4460t/d，其中的铜锍品位为58％，铜锍量为1850t/d(～65t/h)，熔炼渣量2610t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度为1300mm，熔炼渣层的厚度为150mm，设定沉降电炉的炉温为1200℃，沉降电炉炉顶安装喷枪，送入富氧空气量为17800Nm3/h，压力为0.25Mpa，氧浓度为50％，顶吹喷嘴数量为9个，分离出的铜锍量约为1450t/d，熔炼渣量约为3300t/d，铜锍品位为72％，熔体温度为1200℃，沉降电炉产生的烟气量为22000Nm3/h，SO2浓度为32.25％。
实施例3
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4430t/d，其中的铜锍品位为55％，铜锍量为1960t/d(～86t/h)，熔炼渣量2470t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度为2000，熔炼渣层的厚度为800，设定沉降电炉的炉温为1300℃，沉降电炉侧墙等间距安装喷枪，送入富氧空气量为18500Nm3/h，压力为0.13Mpa，氧浓度为50％，侧吹喷嘴数量为14个，分离出的铜锍量约为1500t/d，熔炼渣量约为3290t/d，铜锍品位为70％，熔体温度为1180℃，沉降电炉产生的烟气量为22700Nm3/h，SO2浓度为37.3％。
实施例4
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4430t/d，其中的铜锍品位为55％，铜锍量为1960t/d(～86t/h)，熔炼渣量2470t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度为1200mm，熔炼渣层的厚度为200mm，设定沉降电炉的炉温为1180℃，沉降电炉的炉顶等间距安装喷枪，送入富氧空气量为18500Nm3/h，压力为0.30Mpa，氧浓度为50％，顶吹喷嘴数量为10个，分离出的铜锍量约为1500t/d，熔炼渣量约为3290t/d，铜锍品位为70％，熔体温度为1180℃，沉降电炉产生的烟气量为22700Nm3/h，SO2浓度为37.3％。
实施例5
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4430t/d，其中的铜锍品位为55％，铜锍量为1960t/d(～86t/h)，熔炼渣量2470t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度为1900mm，熔炼渣层的厚度为900mm，设定沉降电炉的炉温为1180℃，沉降电炉侧墙等间距安装喷枪，送入富氧空气量为11000Nm3/h，压力为0.2Mpa，氧浓度为75％，侧吹喷嘴数量为8个，分离出的铜锍量约为1500t/d，熔炼渣量约为3290t/d，铜锍品位为70％，熔体温度为1180℃，沉降电炉产生的烟气量为12700Nm3/h，SO2浓度为57.8％。
实施例6
采用顶吹熔炼工艺得到包含铜锍和熔炼渣的混合熔体，混合熔体量为4430t/d，其中的铜锍品位为55％，铜锍量为1960t/d(～86t/h)，熔炼渣量2470t/d。
将混合熔体送入沉降电炉，混合熔体的厚度为1200mm，熔炼渣层的厚度为150mm，设定沉降电炉的炉温为1180℃，沉降电炉的炉顶等间距安装喷枪，送入富氧空气量为32000Nm3/h，压力为0.35Mpa，氧浓度为35％，顶吹喷嘴数量为16个，分离出的铜锍量约为1500t/d，熔炼渣量约为3290t/d，铜锍品位为70％，熔体温度为1180℃，沉降电炉产生的烟气量为40400Nm3/h，SO2浓度为23.114％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
沉降电炉吹氧能提高铜锍品位，使铜锍品位从30％～70％提高至65％-78％；
电炉通过吹氧熔炼产生热量，补充了电极供热的热量，降低了能耗；
侧吹喷枪区域采用铜水套进行保护，有利于提高喷枪寿命和炉寿；
沉降电炉产出的铜锍可以直接通过流槽连接进入连续吹炼炉进行吹炼，无需将铜锍采用包子倒运，降低了吊运的安全风险，同时改善环保条件；
进入沉降电炉的富氧空气浓度为20％-90％，有利于沉降电炉烟气SO2浓度，有利于烟气制酸，降低烟气处理成本。
此外，优选实施例中的电炉吹氧熔炼工艺包括以下步骤：将前工段产出的铜锍或铜锍和熔炼渣的混合熔体排入电炉内；利用侧吹喷枪或顶吹喷枪从所述电炉侧部或顶部连续吹入含氧气体；吹入的氧量与熔体反应相匹配，产出预定值的铜锍品位；从电炉中周期性或连续性排出铜锍和熔炼渣，铜锍送下一工段继续吹炼，熔炼渣送渣选矿。根据本发明的电炉吹氧熔炼工艺，可在电炉内通过吹氧提高铜锍品位，以满足下一工段铜锍连续吹炼的少渣、高直收率要求，同时吹氧反应可提供热量，减少电炉耗电，降低系统能耗。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，包括：
对铜精矿熔炼工段产出物在电炉内进行吹氧熔炼，所述产出物为铜锍、或铜锍和熔炼渣的混合熔体，
所述吹氧熔炼过程中向所述电炉中送入含氧气体，所述含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
2.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述产出物的铜锍品位为30％～70％。
3.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述吹氧熔炼得到的铜锍品位为65％～78％。
4.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述电炉的炉温为1150℃～1300℃。
5.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述含氧气体通过侧吹或顶吹的方式送入所述电炉。
6.根据权利要求5所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述电炉的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪，优选在所述侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选所述冷却装置为铜水套或铜钢复合水套；或所述电炉的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪。
7.根据权利要求5所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述含氧气体侧吹进入所述电炉时，所述电炉中混合熔体厚度为1200mm～2000mm，其中熔炼渣层400mm～1000mm；所述含氧气体顶吹进入所述电炉时，所述电炉中混合熔体厚度为900～1500mm，其中熔炼渣层100mm～400mm。
8.根据权利要求6所述的电炉吹氧熔炼工艺，经过每个所述侧吹喷枪的所送含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.3Mpa；或经过每个所述顶吹喷枪的所送含氧气体流量为200Nm3/h～2000Nm3/h，优选为500Nm3/h～2000Nm3/h，压力为0.08Mpa～0.6Mpa。
9.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述电炉得到的铜锍可用于吹炼炉的连续吹炼。
10.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述吹氧熔炼工艺还包括向所述电炉加入熔剂进行造渣，所述熔剂包括二氧化硅类熔剂、氧化钙类熔剂中的任意一种或多种。
11.根据权利要求1所述的电炉吹氧熔炼工艺，其特征在于，所述电炉还产生烟气，所述烟气还需进行制酸或脱硫。
12.一种电炉吹氧熔炼系统，其特征在于，所述电炉吹氧熔炼系统包括：
前工段熔炼炉(10)，用于对铜精矿进行熔炼得到产出物，所述产出物为铜锍、或铜锍与熔炼渣的混合熔体，所述前工段熔炼炉(10)具有产出物出口；
电炉(20)，具有含氧气体入口(21)、前工段熔炼炉产出物入口(22)、铜锍出口(24)和熔炼渣出口(23)，所述产出物入口(22)与所述前工段熔炼炉产出物出口(22)相连，所述电炉(20)用于将所述产出物在电炉(20)中进行吹氧熔炼；
含氧气体供应装置(30)，具有含氧气体出口，所述含氧气体出口与所述含氧气体入口(21)相连，所述含氧气体的氧气体积含量为20～90％。
13.根据权利要求12所述的电炉吹氧熔炼系统，其特征在于，所述电炉(20)的侧壁上设置有一个或多个侧吹喷枪作为所述含氧气体入口(21)。
14.根据权利要求12所述的电炉吹氧熔炼系统，其特征在于，所述电炉(20)的炉顶上设置有一个或多个顶吹喷枪作为所述含氧气体入口(21)。
15.根据权利要求13所述的电炉吹氧熔炼系统，其特征在于，在所述侧吹喷枪的外部设置冷却装置，优选所述冷却装置为铜水套或铜钢复合水套。
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