CN113249591B - 连续炼铜设备和两段连续炼铜工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续炼铜设备和两段连续炼铜工艺。吹炼和精炼一次性地在底吹吹炼精炼炉中完成，无需进行粗铜倒运，缩短了工艺流程，提高了作业效率，节省了投资成本和运行成本，降低了劳动强度。并且，还通过采用侧吹熔炼炉和至少两台底吹吹炼精炼炉的组合，使底吹吹炼精炼炉交替作业，保证从侧吹熔炼炉中产出的铜锍的连续排放，实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。此外，通过转动底吹吹炼精炼炉将吹炼渣和氧化精炼渣从出烟口处排出，有利于提高排渣效率，使排渣更干净，从而能够产出更高品质的阳极铜。

Description

连续炼铜设备和两段连续炼铜工艺
技术领域
本发明涉及铜冶炼技术领域，尤其是涉及一种连续炼铜设备和两段连续炼铜工艺。
背景技术
当今铜冶炼技术朝着高效、绿色环保、综合回收的方向发展。国内外铜冶炼领域致力于寻求开发更高效、低成本、绿色环保、高产能、连续冶炼的新型铜冶炼工艺。随着工业技术的发展，连续炼铜技术逐步发展并取得一定的进步，相关技术中的连续炼铜设备主要包括由溜槽连通的熔炼炉、吹炼炉和精炼炉，连续炼铜工艺实现了冶炼过程的连续，避免了间接冶炼存在的多种问题。
目前已经投入运行的连续炼铜工艺有双闪法、三菱法、双底吹连续炼铜工艺，均为三段式（三步）炼铜工艺，由4台或5台炉窑完成阳极铜的生产过程，但是上述连续炼铜工艺普遍存在对含铜原料要求高、工艺流程长、熔炼炉无法实现自热、排渣困难等问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种连续炼铜设备和两段连续炼铜工艺。
根据本发明实施例的连续炼铜设备，包括：侧吹熔炼炉，所述侧吹熔炼炉具有熔炼腔以及与所述熔炼腔连通的加料口、熔炼渣出口和铜锍出口，所述侧吹熔炼炉的侧壁上设有侧吹喷枪；至少两台底吹吹炼精炼炉，每台所述底吹吹炼精炼炉具有吹炼精炼腔，所述底吹吹炼精炼炉的中部设有出烟口，所述底吹吹炼精炼炉底部还设有底吹喷枪；和溜槽，所述溜槽用于将铜锍连续地从所述铜锍出口排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中，其中所述底吹喷枪包括富氧气体喷枪和还原气体喷枪，或者，所述底吹喷枪可切换地与富氧气体输送管和还原气体输送管中的一者相连。
根据本发明实施例的连续炼铜设备包括底吹吹炼精炼炉，使吹炼和精炼均可以一次性地在底吹吹炼精炼炉中完成，无需进行粗铜倒运，缩短了工艺流程，提高了作业效率，节省了投资成本和运行成本，降低了劳动强度。并且，还通过采用侧吹熔炼炉和至少两台底吹吹炼精炼炉的组合，使底吹吹炼精炼炉交替作业，保证从侧吹熔炼炉中产出的铜锍连续排放，实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。
在一些实施例中，所述侧吹喷枪设置为双层，下层的所述侧吹喷枪用于向熔炼渣层中喷吹富氧空气，上层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的烟气中喷吹二次风。
在一些实施例中，所述熔炼腔的深度为2300mm-2800mm，所述熔炼腔包括布置有所述侧吹喷枪的侧吹熔炼区、电热沉降区以及铜锍区，所述电热沉降区的底部比所述侧吹熔炼区的底部高600mm-1000mm，所述铜锍出口设在所述侧吹熔炼区的端部，所述熔炼渣出口设在所述电热沉降区的端部。
在一些实施例中，所述底吹喷枪的布置角度为0°-45°，优选地，所述底吹喷枪的布置角度为10°-22°，可选地，相邻所述底吹喷枪的间距为300mm-1500mm，优选地，相邻所述底吹喷枪的间距为1100mm-1300mm。
根据本发明另一方面实施例的两段连续炼铜工艺，包括步骤：
步骤1：通过所述加料口向所述侧吹熔炼炉中加入含铜原料，对所述含铜原料进行熔炼得到铜锍层和熔炼渣层，将所述熔炼渣层中的熔炼渣从所述熔炼渣出口处排出，将所述铜锍层中的所述铜锍通过所述溜槽连续地从所述铜锍出口处排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中；
步骤2：所述底吹喷枪向所述吹炼精炼腔中的所述铜锍中鼓入富氧气体，以对所述铜锍进行吹炼和预氧化生成粗铜、吹炼渣和氧化精炼渣；
步骤3：转动所述底吹吹炼精炼炉，将所述吹炼渣和所述氧化精炼渣从所述出烟口处排出；
步骤4：所述底吹喷枪向保留在所述吹炼精炼腔中的所述粗铜中鼓入还原气体，以对所述粗铜进行还原精炼以得到阳极铜。
根据本发明实施例提供的两段连续炼铜工艺中吹炼和精炼一次性地在底吹吹炼精炼炉中完成，无需进行粗铜倒运，与传统的熔炼-吹炼-精炼三段连续炼铜工艺相比，缩短了工艺流程，提高了作业效率，节省了投资成本和运行成本，降低了劳动强度。并且，还通过采用侧吹熔炼炉和至少两台底吹吹炼精炼炉的组合，使底吹吹炼精炼炉交替作业，保证从侧吹熔炼炉中产出的铜锍的连续排放，实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。此外，通过转炉将吹炼渣和氧化精炼渣从出烟口处排出，有利于提高排渣效率，使排渣更干净，从而能够产出更高品质的阳极铜。
在一些实施例中，在步骤1的熔炼过程中，通过所述下层侧吹喷枪向所述熔炼渣层中喷吹富氧浓度为80%-99%的富氧空气，通过所述上层侧吹喷枪向熔炼生成的烟气中喷吹富氧浓度为25%-30%的富氧空气作为二次风以氧化所述烟气中的单质硫，其中所述下层侧吹喷枪的高度为所述熔炼渣层高度的1/100-1/2，可选地，所述铜锍层的厚度为900mm-1200mm，所述熔炼渣层厚度为1400mm-1600mm。
在一些实施例中，所述熔炼渣为硅渣渣型，所述熔炼渣中Fe与SiO2的质量比为1.4-2.0，可选地，所述熔炼渣的温度为1250℃-1300℃，所述铜锍的温度为1200℃-1250℃，可选地，所述熔炼渣含铜量小于等于0.9%，所述铜锍的铜品位为70%-75%。
在一些实施例中，在步骤2中，所述富氧气体的氧气浓度为21%-55%，优选地，所述富氧气体的氧气浓度为30%-45%，可选地，所述富氧气体的供风压力为0.4 MPa-1.6 MPa，优选地，所述富氧气体的供风压力为1.0 MPa-1.3 MPa，可选地，所述吹炼渣为硅渣渣型，所述吹炼渣中的Fe与SiO2的质量比为1.0-1.1，所述吹炼渣的渣层厚度为100mm-500mm，所述吹炼渣的温度为1230℃-1260℃，可选地，所述粗铜层的厚度为700mm-1200mm，所述粗铜的温度为1200℃-1250℃，所述粗铜的含铜量为98.5%-99.5%，所述粗铜含硫量为0.1%-0.5%。
在一些实施例中，步骤4中，所述底吹喷枪向所述粗铜中同时鼓入还原气体和惰性气体进行还原精炼，所述还原气体为天然气，可选地，鼓入的所述还原气体和所述惰性气体的总压力为1.1 MPa。
在一些实施例中，所述还原精炼的时间为20分钟-30分钟。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的连续炼铜设备的示意图。
图2是根据本发明实施例的两段连续炼铜工艺的工艺流程图。
附图标记：
连续炼铜设备100；侧吹熔炼炉110；底吹吹炼精炼炉120；出烟口121；浇铸机130。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面根据图1描述本发明的实施例的连续炼铜设备100的基本结构。
连续炼铜设备100包括侧吹熔炼炉110和至少两台底吹吹炼精炼炉。
所述侧吹熔炼炉110具有熔炼腔。所述侧吹熔炼炉110还设有与所述熔炼腔连通的用于加料的加料口、用于排出熔炼渣的熔炼渣出口和用于排出铜锍的铜锍出口。含铜原料从所述加料口中加入所述熔炼腔中进行熔炼。所述侧吹熔炼炉110的侧壁上设有侧吹喷枪。侧吹喷枪用于向位于熔炼腔中的含铜原料喷入富氧气体以对含铜原料进行熔炼，熔炼生成的产物铜锍从所述铜锍出口排出所述熔炼腔，生成的熔炼渣从所述熔炼渣出口排出所述熔炼腔。可选地，所述加料口设置在所述侧吹熔炼炉110的顶部。
每台所述底吹吹炼精炼炉具有吹炼精炼腔，所述底吹吹炼精炼炉的中部设有出烟口121，所述底吹吹炼精炼炉底部设有底吹喷枪。所述溜槽用于将铜锍连续地从所述铜锍出口排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中。即所述侧吹熔炼炉110中的铜锍可以连续地排出，并经过所述溜槽交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉内进行吹炼和精炼。因此，本发明实施例提供的连续炼铜设备100可以进行连续炼铜，作为示例，连续炼铜设备100包括侧吹熔炼炉110和两台底吹吹炼精炼炉，每台所述底吹吹炼精炼炉的吹炼精炼时间为12个小时，在一个工作日当中，从所述侧吹熔炼炉110中排出的铜锍可以交替排入所述两台底吹吹炼精炼炉120中，以实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。
从所述侧吹熔炼炉110中的排出的铜锍排入所述底吹吹炼精炼炉的吹炼精炼腔中先吹炼再精炼，一次性连续完成了吹炼和精炼，无需进行粗铜的转运。
其中，在一些实施例中，所述底吹喷枪包括富氧气体喷枪和还原气体喷枪，在需要进行吹炼作业时，所述富氧气体喷枪工作并向吹炼精炼腔中喷吹富氧气体以对铜锍进行吹炼，在需要进行精炼作业时，所述还原气体喷枪工作并向吹炼精炼腔中喷吹还原气体以对吹炼生成的产物粗铜进行精炼以生成阳极铜。
或者，在另一些实施例中，所述底吹喷枪可切换地与富氧气体输送管和还原气体输送管中的一者相连。在这些实施例中，底吹喷枪既可以切换到与富氧气体输送管相连以喷吹富氧气体也可以切换到与还原气体输送管相连以喷吹还原气体，只需要进行管路的切换既可以实现喷吹气体的替换。可以理解的是，所述底吹喷枪在与富氧气体输送管和还原气体输送管之间的切换可以采用管路技术领域中任一种现有的切换手段实现，例如采用三通阀，这里不作赘述。
根据本发明实施例的连续炼铜设备100包括底吹吹炼精炼炉，使吹炼和精炼均可以一次性地在底吹吹炼精炼炉120中完成，无需进行粗铜倒运，缩短了工艺流程，提高了作业效率，节省了投资成本和运行成本，降低了劳动强度。并且，还通过采用侧吹熔炼炉110和至少两台底吹吹炼精炼炉的组合，使底吹吹炼精炼炉交替作业，保证从侧吹熔炼炉110中产出的铜锍的连续排放，实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。
进一步地，所述侧吹熔炼炉110上设置有两层侧吹喷枪。下层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的熔炼渣层中喷吹富氧空气。可选地，下层的所述侧吹喷枪位于熔渣层高度的1/100-1/2处，即下层的所述侧吹喷枪与熔渣层的层底面之间的相对高度为熔渣层高度的1/100-1/2。可选地，下层的所述侧吹喷枪的数量为1-80根。上层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的烟气中喷吹二次风，以氧化所述烟气中的单质硫，避免排出的烟气中存在单质硫。
在一些实施例中，所述侧吹熔炼炉110采用深熔池厚渣层，可选地，所述熔炼腔的深度为2300mm-2800mm，其中，熔炼生成的铜锍层的厚度为900mm-1200mm，熔炼渣层的厚度为1400mm-1600mm。
进一步地，所述侧吹熔炼炉110的所述熔炼腔内设置为三个区域，分别为布置有所述侧吹喷枪的侧吹熔炼区、电热沉降区以及铜锍区，侧吹熔炼区、电热沉降区以及铜锍区依次排布并相互连通。其中所述铜锍出口设在所述侧吹熔炼区的端部，铜锍连续地从侧吹熔炼区中排出，所述熔炼渣出口设在所述电热沉降区的端部，熔炼渣从所述熔炼渣出口溢流出。所述侧吹熔炼炉110的炉底呈阶梯状，其中所述电热沉降区的底部比所述侧吹熔炼区的底部高600mm-1000mm，以保证铜锍和熔炼渣的充分分离。
可选地，所述铜锍出口处设置有虹吸装置以使铜锍连续地排出。
进一步地，所述侧吹熔炼炉110的烟道为耐火砖烟道，即侧吹熔炼炉110的烟道由耐火砖制成。由此可以减少烟尘黏结。具体地，侧吹熔炼炉110的烟道的高度为8m-15m。可选地，侧吹熔炼炉110的烟道的高度为10m。该侧吹熔炼产出的高温烟气经过烟道进入余热锅炉回收余热，烟道与余热锅炉接口采用特殊设计铜水套水冷门框结构，并经收尘器收尘后送去制酸。
在一些实施例中，所述溜槽将从所述侧吹熔炼炉110中排出的铜锍通过所述底吹吹炼精炼炉中部设置的出烟口121引入所述吹炼精炼腔中。此外，所述出烟口121还可以用于分阶段向所述吹炼精炼腔中加入残极、铜米、杂铜等冷料。将排烟口设置在底吹吹炼精炼炉的中部位置，解决了加残极和杂铜等冷料吸收吹炼过热问题。
此外，所述出烟口121还可以用于排渣，例如，通过转炉将吹炼生成的吹炼渣从所述出烟口121处排出，有利于提高排渣效率，并且排渣更干净，从而有利于产出更高品质的阳极铜。
在其他实施例中，可以在出烟口121附近设置1-2个加料口，用于向所述底吹吹炼精炼炉中加入熔剂以造渣。
可选地，所述底吹吹炼精炼炉的底部设置有1-20根所述底吹喷枪，所述底吹喷枪可以设置单排也可以设置为多排。
可选地，所述底吹喷枪的布置角度为0°-45°。优选地，所述底吹喷枪的布置角度为10°-22°。
可选地，相邻所述底吹喷枪的间距为300mm-1500mm。优选地，相邻所述底吹喷枪的间距为1100mm-1300mm。
进一步地，所述溜槽上部设置有集烟罩，防止硫氧化物的逸散，收集的环保烟气送入所述侧吹熔炼炉110作为二次风鼓入，大大减少环保烟气排放量，节省了投资成本。
下面根据图2所示的工艺流程图，描述本发明实施例提供的两段连续炼铜工艺，所述两段连续炼铜工艺可以采用上述实施例中提供的连续连通设备进行连续炼铜。所述两段连续炼铜工艺包括以下基本操作流程：
步骤1：通过所述加料口向所述侧吹熔炼炉110中加入含铜原料，对所述含铜原料进行熔炼得到铜锍层和熔炼渣层，将所述熔炼渣层中的熔炼渣从所述熔炼渣出口处排出，将所述铜锍层中的所述铜锍通过所述溜槽连续地从所述铜锍出口处排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中；
步骤2：所述底吹喷枪向所述吹炼精炼腔中的所述铜锍中鼓入富氧气体，以对所述铜锍进行吹炼和预氧化生成粗铜、吹炼渣和氧化精炼渣；
步骤3：转动所述底吹吹炼精炼炉，将所述吹炼渣和所述氧化精炼渣从所述出烟口121处排出；
步骤4：所述底吹喷枪向保留在所述吹炼精炼腔中的所述粗铜中鼓入还原气体，以对所述粗铜进行还原精炼以得到阳极铜。
根据本发明实施例提供的两段连续炼铜工艺中吹炼和精炼一次性地在底吹吹炼精炼炉120中完成，无需进行粗铜倒运，与传统的熔炼-吹炼-精炼三段连续炼铜工艺相比，缩短了工艺流程，提高了作业效率，节省了投资成本和运行成本，降低了劳动强度。并且，还通过采用侧吹熔炼炉110和至少两台底吹吹炼精炼炉的组合，使底吹吹炼精炼炉交替作业，保证从侧吹熔炼炉110中产出的铜锍的连续排放，实现连续炼铜，减少了停炉等待时间，提高了工作效率，降低了成本。此外，通过转炉将吹炼渣和氧化精炼渣从出烟口121处排出，有利于提高排渣效率，使排渣更干净，从而能够产出更高品质的阳极铜。
下面以图1所示连续炼铜设备100和图2所示工艺流程图为例，对本发明上述实施例提供的两段连续炼铜工艺进行进一步的详细描述。
在步骤1中，所述含铜原料可以为铜精矿、复杂金精矿、吹炼渣、冶炼烟尘、氧化精炼渣、还原精炼渣中的一种或多种。氧化精炼渣和还原精炼渣均可成为精炼渣。熔炼过程中使用的熔剂可以为石英石和石英砂中的一种或多种。铜精矿、复杂金精矿和熔剂无需多余处理，直接入炉进行熔炼。吹炼渣和精炼渣经过冷却破碎后入炉，冶炼烟尘可以直接入炉也可以造球后入炉。入炉的所述含铜原料和所述熔剂的量经过计算，并由皮带输送装置从所述侧吹熔炼炉110的所述加料口处连续不断地加入到所述熔炼腔中。
在步骤1的熔炼过程中，所述侧吹熔炼炉110的下层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的熔炼渣层中喷吹富氧空气。上层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的烟气中喷吹二次风，以氧化所述烟气中的单质硫，避免排出的烟气中存在单质硫。可选地，通过所述下层侧吹喷枪向所述熔炼渣层中喷吹富氧浓度为80%-99%的富氧空气，通过所述上层侧吹喷枪向熔炼生成的烟气中喷吹富氧浓度为25%-30%的富氧空气作为二次风。其中所述下层侧吹喷枪的高度为所述熔炼渣层高度的1/100-1/2。
可选地，所述铜锍层的厚度为900mm-1200mm，所述熔炼渣层厚度为1400mm-1600mm。
所述熔炼渣采用铁硅渣渣型，所述熔炼渣中Fe与SiO2的质量比为1.4-2.0。优选地，所述熔炼渣中Fe与SiO2的质量比为1.5-1.8。
可选地，所述熔炼渣的温度为1250℃-1300℃，所述铜锍的温度为1200℃-1250℃，熔炼过程中进行自热冶炼，无需添加煤、焦粉、天然气等燃料。
可选地，所述熔炼渣含铜量小于等于0.9%，所述铜锍的铜品位为70%-75%。
熔炼生成的所述铜锍连续地从所述铜锍出口处排入所述溜槽中，所述熔炼渣连续地或有规律地间断从所述熔炼渣出口处排出，进入渣包中，所述熔炼渣经过渣处理回收其中的铜等有价金属。
进一步地，熔炼产生的高温烟气经过所述烟道进入余热锅炉回收余热，烟道与余热锅炉接口采用特殊设计铜水套水冷门框结构，并经收尘器收尘后送去制酸。由于采用高富氧冶炼，高温烟气中的SO2浓度为32%-50%。如果所述含铜原料中砷含量较高，则产出的烟气烟尘经过余热锅炉回收余热后，剩余烟气通过不同装置分别收集含砷白烟尘和普通烟尘，其中含砷白烟尘另外处理，普通烟尘返回熔炼装炉。
在步骤2的吹炼过程中还包括从所述出烟口121处分阶段地向所述吹炼精炼腔中加入含铜冷料的步骤。其中，所述含铜冷料包括残极、铜米和杂铜中的一种或多种。吹炼过程中还包括同时向所述吹炼精炼腔中加入熔剂以造渣的步骤。可选地，所述熔剂为石英石和石英砂中的一种或多种。
可选地，吹炼过程所述底吹喷枪向所述吹炼精炼腔中喷吹的所述富氧气体的氧气浓度为21%-55%。优选地，所述富氧气体的氧气浓度为30%-45%。
为保证安全生产、高效吹炼、降低吹炼渣中的铜含量、延长炉子的寿命，吹炼过程采用硅渣渣型操作。所述吹炼渣中的Fe与SiO2的质量比为1.0-1.1，所述吹炼渣的渣层厚度为300mm-500mm，所述吹炼渣的温度为1230℃-1260℃。
进一步地，所述富氧气体的供风压力为0.4 MPa-1.6 MPa，优选地，所述富氧气体的供风压力为1.0 MPa-1.3 MPa。
吹炼过程中富氧空气通过所述底吹喷枪直接鼓入粗铜层，气体激烈搅动熔池，喷枪头部在粗铜层形成“蘑菇头”保护喷枪，并促使粗铜液向渣层迁移，加速4Cu+O2=2Cu2O、2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2(g)、2Cu2S+3O2=2Cu2O+ 2SO2(g)反应进程。降低吹炼渣黏度和熔点，同时降低吹炼渣的铜含量，提高渣铜分离效果。
可选地，所述粗铜层的厚度为700mm-1200mm，所述粗铜的温度为1200℃-1250℃。
可选地，所述吹炼产生的烟气中的SiO2的含量为30%-50%。
步骤2中的吹炼过程需要将粗铜吹至阳极精炼的预氧化阶段。粗铜经过预氧化生成氧化精炼渣。经过预氧化后的粗铜含量达到98.5%-99.5%。预氧化阶段结束后，底吹喷枪停止喷吹气体，进行步骤3，转动所述底吹吹炼精炼炉将步骤2中生成的所述吹炼渣和所述氧化精炼渣从出烟口121处排出，排渣效率高且排渣干净。可选地，所述吹炼渣和所述氧化精炼渣的含铜量约为30%。排渣后将粗铜留在所述底吹吹炼精炼炉中以便进入步骤4的还原精炼。
步骤4中，所述底吹喷枪向所述粗铜中同时鼓入还原气体（例如天然气）和惰性气体（例如氮气）进行还原精炼，产出优质的阳极铜。所述底吹喷枪向所述粗铜中同时鼓入还原气体和惰性气体，能够提高熔池搅拌性能和反应效率，缩短精炼周期，降低还原气体等物料的消耗量。可选地，鼓入的所述还原气体和所述惰性气体的总压力为1.0 MPa -1.3 MPa，还原精炼的时间为20分钟-30分钟。还原精炼的时间与现有技术相比大大缩短。
进一步地，两段连续炼铜工艺还包括步骤5：将所述阳极铜通过溜槽流入浇铸机130中进行浇铸，形成铜阳极板。所述铜阳极板中的铜品位大于等于99.3%。
步骤2-步骤4中的产物主要为热烟气烟尘、吹炼渣、精炼渣和阳极铜。步骤3中排出的所述吹炼渣和所述氧化精炼渣冷却后破碎返回至所述侧吹熔炼炉110中进行熔炼处理。热烟气烟尘经余热锅炉回收余热、电收尘器除尘后送制酸。
本发明实施例提出的两段连续炼铜工艺中，吹炼和精炼在一个炉内完成，将熔炼-吹炼-精炼三段连续炼铜缩短至熔炼-吹炼精炼二段连续炼铜，无需粗铜倒运，流程更短，产生冷料可减少90%，更节能，更环保，投资更省。该两段连续炼铜工艺可应用于铜冶炼、复杂金精矿处理等，实现了铜的连续冶炼，直接产出合格阳极铜。铜精矿（复杂金精矿）无需处理，直接入炉。熔炼渣为铁硅型，吹炼渣为硅渣型，可延长所述底吹吹炼精炼炉的炉寿至2年。
将侧吹熔炼中收集的环保烟气用于侧吹熔炼的二次风，可以减少环保烟气排放量。此外，由于吹炼和精炼在一个炉内完成，避免了粗铜排放时SO2的逸散，改善了操作环境，使硫的回收率提高1%左右。
排烟口设置在炉体中间，解决加残极和杂铜料吸收吹炼过热问题，以及从出烟口121出倒出吹炼渣和氧化精炼渣，可将渣排干净，保证产出高品质铜阳极板，使所述铜阳极板中的铜品位大于等于99.3%。
所述底吹吹炼精炼炉设置有至少两台并交替作业，保证所述侧吹熔炼炉110产出的铜锍能够连续地排出并交替进入所述底吹吹炼精炼炉中，完成先吹炼后精炼（还原），进而产出品质优良的阳极铜。铜锍连续排放转运过程产生的环保烟气经过烟气处理达标后排放，无需粗铜排放，精炼烟气和吹炼烟气为一个烟气处理系统，无需精炼烟气单独处理，减少SO2无组织排放，节省投资和降低运行成本，降低劳动强度。
精炼过程中，所述底吹喷枪向所述粗铜中同时鼓入还原气体和惰性气体，提高熔池搅拌性能和反应效率，缩短了还原精炼周期，将还原时间从3小时缩短至20分钟，还降低了至少30%还原气体的消耗量。鼓入的所述还原气体和所述惰性气体的总压力为1.0 MPa -1.3 MPa，将所述底吹喷枪的使用寿命从8小时延长至2周。
根据本发明实施例的两段连续炼铜工艺实现全流程铜回收率＞99%，硫回收率＞98.8%，硫捕集率＞99.6%，金回收率达到99%、银回收率达到98%。
综上，根据本发明实施例的两段连续炼铜工艺具有工艺流程短、节能减排效果显著、投资节省、操作环境优良、降低劳动强度、运行成本低、作业率高、金属回收率高、硫捕集率高、熔炼渣含铜低、粗铜综合能耗低、废水零排放、废渣综合利用的特点，技术前景广阔。
下表为本发明提供的若干具体实施方式，包括年处理100万吨铜精矿、年处理120万吨铜精矿、年处理150万吨铜精矿、年处理180万吨铜精矿、年处理200万吨铜精矿的连续炼铜设备的设备参数和两段连续炼铜工艺的工艺参数，具体如下表所示：
单位 年处理100万吨铜精矿 年处理120万吨铜精矿 年处理150万吨铜精矿 年处理180万吨铜精矿 年处理200万吨铜精矿
熔炼强度 t/m2.d 80 75 72 72 67
风口区炉体面积 m2 38 48 63 76 90
风口区长度 m 15 16 18 19 20
风口区炉体内宽度 m 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
风口压力 MPa 0.12-0.15 0.15-0.2 0.15-0.25 0.18-0.30 0.18-0.30
风口间距 mm 600 600 600 600 600
风口数 个 48 52 60 62 66
风口直径 mm 40 45 48 50 54
加料口 个 3 3 4 5 6
鼓风富氧浓度 % 85 85 80-85 80-85 80-85
熔体温度 ℃ 1220-1280 1220-1280 1220-1280 1220-1280 1220-1280
熔池深度 mm 2500 2500 2500 2500 2500
炉底到炉顶的炉膛高度 mm 7000 7200 7500 7800 8000
炉体最上部烟气区宽度 mm 4100 4800 5600 6400 7000
吹炼及精炼炉 台 2 2 2 2 2
规格 m φ4.8x23 φ5.0x24 φ5.2x25 φ5.3x26 φ5.5x28
熔剂加料口 个 1 1 1 1 1
残极加料口 从出烟口加入 从出烟口加入 从出烟口加入 从出烟口加入 从出烟口加入
氧枪规格 mm φ32 φ40 φ48 φ55 φ65
氧枪数量 根 12 14 15 16 17
吹炼介质 氧气和氮气 氧气和氮气 氧气和氮气 氧气和氮气 氧气和氮气
精炼介质 天然气和氮气 天然气和氮气 天然气和氮气 天然气和氮气 天然气和氮气
处理热态铜锍品位 % 70-73 70-73 70-73 70-73 70-73
吹炼富氧浓度 % 28 30 31 32 34
鼓入富氧空气量 Nm3/h 12000 14000 15000 16000 17000
精炼鼓入天然气量 Nm3/h 2800 3000 3200 3400 3600
压力 MPa 1.0-1.3 1.0-1.3 1.0-1.3 1.0-1.3 1.0-1.3
阳极板含铜 % 99.3-99.5 99.3-99.5 99.3-99.5 99.3-99.5 99.3-99.5
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (22)

1.一种连续炼铜设备，其特征在于，包括：
侧吹熔炼炉，所述侧吹熔炼炉具有熔炼腔以及与所述熔炼腔连通的加料口、熔炼渣出口和铜锍出口，所述侧吹熔炼炉的侧壁上设有侧吹喷枪；
至少两台底吹吹炼精炼炉，每台所述底吹吹炼精炼炉具有吹炼精炼腔，所述底吹吹炼精炼炉的中部设有出烟口，所述出烟口用于排烟和排渣，所述底吹吹炼精炼炉底部还设有底吹喷枪；和
溜槽，所述溜槽用于将铜锍连续地从所述铜锍出口排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中，其中
所述底吹喷枪包括富氧气体喷枪和还原气体喷枪，
或者，所述底吹喷枪可切换地与富氧气体输送管和还原气体输送管中的一者相连。
2.根据权利要求1所述的连续炼铜设备，其特征在于，所述侧吹喷枪设置为双层，下层的所述侧吹喷枪用于向熔炼渣层中喷吹富氧空气，上层的所述侧吹喷枪用于向熔炼生成的烟气中喷吹二次风。
3.根据权利要求1所述的连续炼铜设备，其特征在于，所述熔炼腔的深度为2300mm-2800mm，所述熔炼腔包括布置有所述侧吹喷枪的侧吹熔炼区、电热沉降区以及铜锍区，所述电热沉降区的底部比所述侧吹熔炼区的底部高600mm-1000mm，所述铜锍出口设在所述侧吹熔炼区的端部，所述熔炼渣出口设在所述电热沉降区的端部。
4.根据权利要求1所述的连续炼铜设备，其特征在于，所述底吹喷枪的布置角度为0°-45°。
5.根据权利要求4所述的连续炼铜设备，其特征在于，所述底吹喷枪的布置角度为10°-22°。
6.根据权利要求4所述的连续炼铜设备，其特征在于，相邻所述底吹喷枪的间距为300mm-1500mm。
7.根据权利要求6所述的连续炼铜设备，其特征在于，相邻所述底吹喷枪的间距为1100mm-1300mm。
8.一种两段连续炼铜工艺，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的连续炼铜设备，包括步骤：
步骤1：通过所述加料口向所述侧吹熔炼炉中加入含铜原料，对所述含铜原料进行熔炼得到铜锍层和熔炼渣层，将所述熔炼渣层中的熔炼渣从所述熔炼渣出口处排出，将所述铜锍层中的所述铜锍通过所述溜槽连续地从所述铜锍出口处排出，并交替地排入所述至少两台所述底吹吹炼精炼炉的所述吹炼精炼腔中；
步骤2：所述底吹喷枪向所述吹炼精炼腔中的所述铜锍中鼓入富氧气体，以对所述铜锍进行吹炼和预氧化生成粗铜、吹炼渣和氧化精炼渣；
步骤3：转动所述底吹吹炼精炼炉，将所述吹炼渣和所述氧化精炼渣从所述出烟口处排出；
步骤4：所述底吹喷枪向保留在所述吹炼精炼腔中的所述粗铜中鼓入还原气体，以对所述粗铜进行还原精炼以得到阳极铜。
9.根据权利要求8所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，采用根据权利要求2所述的连续炼铜设备，在步骤1的熔炼过程中，通过下层的所述侧吹喷枪向所述熔炼渣层中喷吹富氧浓度为80%-99%的富氧空气，通过上层的所述侧吹喷枪向熔炼生成的烟气中喷吹富氧浓度为25%-30%的富氧空气作为二次风以氧化所述烟气中的单质硫，其中下层的所述侧吹喷枪的高度为所述熔炼渣层高度的1/100-1/2。
10.根据权利要求9所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述铜锍层的厚度为900mm-1200mm，所述熔炼渣层厚度为1400mm-1600mm。
11.根据权利要求8所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述熔炼渣为硅渣渣型，所述熔炼渣中Fe与SiO2的质量比为1.4-2.0。
12.根据权利要求11所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述熔炼渣的温度为1250℃-1300℃，所述铜锍的温度为1200℃-1250℃。
13.根据权利要求11所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述熔炼渣含铜量小于等于0.9%，所述铜锍的铜品位为70%-75%。
14.根据权利要求8所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，在步骤2中，所述富氧气体的氧气浓度为21%-55%。
15.根据权利要求14所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述富氧气体的氧气浓度为30%-45%。
16.根据权利要求14所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述富氧气体的供风压力为0.4 MPa-1.6 MPa。
17.根据权利要求16所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述富氧气体的供风压力为1.0 MPa-1.3 MPa。
18.根据权利要求14所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述吹炼渣为硅渣渣型，所述吹炼渣中的Fe与SiO2的质量比为1.0-1.1，所述吹炼渣的渣层厚度为100mm-300mm，所述吹炼渣的温度为1230℃-1260℃。
19.根据权利要求14所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述粗铜层的厚度为700mm-1200mm，所述粗铜的温度为1200℃-1250℃，所述粗铜的含铜量为98.5%-99.5%，所述粗铜含硫量为0.1%-0.5%。
20.根据权利要求8所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，步骤4中，所述底吹喷枪向所述粗铜中同时鼓入还原气体和惰性气体进行还原精炼，所述还原气体为天然气。
21.根据权利要求20所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，鼓入的所述还原气体和所述惰性气体的总压力为1.1 MPa。
22.根据权利要求8所述两段连续炼铜工艺，其特征在于，所述还原精炼的时间为20分钟-30分钟。
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