CN113481380A - 一种全热态连续底吹炼铜方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全热态连续底吹炼铜方法和设备，首次在单套冶炼生产线中将底吹熔炼技术应用在铜精矿的熔炼、冰铜的吹炼以及粗铜的精炼三个工序，提出了一种由底吹熔炼+底吹吹炼+底吹精炼+阳极浇铸的全热态底吹连续炼铜工艺包与配置；上述工艺包由一台熔炼炉、一台吹炼炉、两台底吹精炼炉和两台圆盘浇铸机组成，炉窑之间高低顺序排布，全部采用密闭溜槽连接；各种含铜物料及辅料通过多段氧化、多次排渣，连续生产，在该工艺包内实现从投入精矿到直接产出铜阳极板的连续冶炼工艺。

Description

一种全热态连续底吹炼铜方法和设备

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其是一种全热态连续底吹炼铜方法和设备。

背景技术

目前全世界的铜火法冶炼工艺大多分为三段，第一段是造锍熔炼，由铜精矿炼成含铜40-75%的铜锍（或称冰铜），第二段是将铜锍吹炼成含铜98-99%的粗铜，第三段再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，获得合格的铜阳极板进入电解系统。

造锍熔炼过去有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼等，因其冶炼强度低，产生的烟气SO_２浓度低，无法回收制酸，已逐渐被淘汰，改革开放以后从国外引进了闪速熔炼、诺兰达熔炼、奥斯麦特熔炼、艾萨熔炼等。近十几年，国内的冶金工作者自主研发了富氧底吹熔炼和富氧双侧吹熔炼技术，并且迅速地应用和成熟。目前，许多老的铜冶炼厂改造和新建铜冶炼厂根据自身原料来源比较复杂的特点，都偏爱选用富氧底吹熔炼和双侧吹熔炼技术。这两种铜冶炼技术在我国都有不少的冶炼企业在运行，使我国成为世界最大的铜生产国，也使中国铜冶炼技术跻身世界先进行列。

铜火法冶炼70%以上的吹炼工艺都是采用转炉系统，转炉吹炼有140多年的应用史，技术成熟，粗铜质量可控，可以附带处理冷铜。但转炉吹炼分造渣期和造铜期，进料与出渣都是用铜锍包在车间内进行吊运，转炉吹炼的间断作业，造成了上下游工序都不能连续排放熔体和连续进料；同时转炉吹炼过程造成SO_２烟气低空逸散，使转炉吹炼作业的操作环境很差，且烟气量与成分有较大的波动，为烟气制酸带来一定的困难，造成制酸尾气含SO_２偏高，这是当今铜冶炼面临的一道世界性难题。

随着粗铜火法生产工艺的发展，传统的转炉吹炼工艺已不适应现代环保的要求。转炉吹炼粗铜，间断进料、出渣导致作业过程难以实现系统密闭，存在着漏风率高、烟气SO_２浓度低、烟气量波动大、逸散烟气造成低空污染严重、耐火材料消耗量大等弊病。在底吹和侧吹吹炼技术完善推广之前，国际上比较成熟的粗铜吹炼工艺有两种：一是闪速吹炼工艺，二是三菱法吹炼工艺。闪速吹炼工艺是将熔炼产生的冰铜水淬后，研磨成细粉再烘干，连同粉状熔剂一起用高压风喷入闪速炉内，生成吹炼渣、粗铜和高温烟气。该工艺存在着投资较高、不能消化冷料、直收率低、粗铜含硫高等缺点。三菱法吹炼工艺是将热态冰铜通过溜槽直接流入吹炼炉并同时采用风料喷枪向熔体中喷入熔剂和富氧空气，经过氧化反应生成吹炼渣、粗铜和高温烟气；虽然能耗较低，但存在吹炼渣含铜高、直收率低、粗铜含硫及杂质高的缺点。

近些年铜冶炼技术朝着高效、清洁和连续化的方向发展，国内外铜冶炼企业积极寻求或开发产能大、投资和运行费用低、操作连续、有利于环保的铜冶炼工艺。

发明内容

基于上述现有技术，本发明开发了一套全底吹、全热态、高度集成的连续炼铜工艺方法和设备。

本发明采用的技术方案如下：一种全热态连续底吹炼铜方法,包括底吹熔炼、底吹吹炼、底吹精炼三个连续炼铜步骤；经底吹熔炼步骤将铜精矿熔炼产出铜锍，铜锍经底吹吹炼步骤吹炼产出粗铜，粗铜经底吹精炼步骤进行火法精炼并浇铸得到铜阳极板。本发明工艺方法是从熔炼到精炼全部采用底吹冶炼工艺，发挥底吹冶炼氧利用率高、熔体搅拌强烈、吹炼不易产生泡沫渣等优势。特别是底吹精炼是首次将底吹工艺应用到粗铜精炼上，具有氧化还原速率高，除杂能力强等特征。

进一步的，底吹熔炼步骤采用底吹熔炼炉，将铜精矿熔炼成铜锍过程中，向炉内的铜锍层连续送入富氧空气进行造铜、造渣反应，反应生成熔炼渣、铜锍和含SO₂的高温烟气；底吹吹炼步骤采用底吹吹炼炉，添加造渣剂并向炉内铜锍层连续送入富氧空气，进行造渣反应及氧化反应生成金属铜；反应生成粗铜、吹炼渣以及高温烟气；底吹精炼步骤采用底吹精炼炉，分为加料、预氧化、氧化、还原和浇铸五个过程；反应生成阳极铜、精炼渣、烟气。

一种全热态连续底吹炼铜设备，包括顺序连接的底吹熔炼炉、底吹吹炼炉、底吹精炼炉以及圆盘浇铸机，由高到低呈阶梯状排布；相邻设备之间通过溜槽连接用于输送熔体；杜绝行车吊运熔体产生的低空烟气污染，取消了熔体包转运，系统冷料率非常低，无需设置磕包装置和冷料场；底吹吹炼炉产出的铜锍通过溜槽流入底吹吹炼炉内，底吹吹炼炉产出的粗铜通过溜槽流入底吹精炼炉进行火法精炼并通过溜槽送至圆盘浇铸机浇铸。

一种优选实施例，底吹熔炼炉包括第一炉体，第一炉体上部右侧设有第一加料口，第一加料口上方设有皮带运输机；第一炉体上部左侧设有第一出烟口，第一出烟口上安装有第一余热锅炉；第一渣口位于第一炉体左侧端中下部，第一渣口处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第一渣口；第一渣口下方设有用于盛接熔炼渣的第一渣包；第一铜口位于第一炉体右侧端下部，用第一密闭溜槽向右下连接到底吹吹炼炉的第二出烟口内；第一铜口处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第一铜口；底吹熔炼炉内底部设有若干第一氧枪；

所述底吹吹炼炉包括第二炉体，第二炉体上部中间设有若干第二加料口；第二炉体上部左侧设有第二出烟口，第二出烟口上安装有第二余热锅炉；第二渣口位于第二炉体左侧端中下部，第二渣口处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第二渣口；第二渣口下方设有用于盛接吹炼渣的第二渣包；第二铜口位于第二炉体右侧端下部，用第二密闭溜槽向右下连接底吹精炼炉左侧中上部的进料口，进料口位于中心线偏上位置，第二密闭溜槽右侧端与底吹精炼炉左侧端进料口水平对接；第二铜口处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第二铜口；底吹吹炼炉内底部设有若干第二氧枪；所述底吹精炼炉包括第三炉体，第三炉体上部中间设有第三炉口；第三铜口位于第三炉体侧壁右侧中下部、远离左侧端进料口；两个底吹精炼炉下方设有第三铜溜槽，第三铜溜槽呈T型，用于盛接两个第三铜口排出熔体并向右下导入中间包；底吹精炼炉内底部设有若干第三氧枪，第三氧枪可跟换为还原枪；底吹精炼炉下游并列布置两台圆盘浇铸机。

此外，熔炼炉和吹炼炉的渣包设有专门的渣包房，渣包房及各放出口及溜槽都设有吸烟罩，系统产生的环集烟气通过吸烟罩和管道配入主烟气，收集的环集烟气通过管道直接配入工艺烟气进入制酸系统。该技术不但彻底解决了现代铜冶炼生产吹炼工序中严重存在的含硫烟气无组织排放问题，实现了无组织排放为零的极好效果，能将全部环集烟气汇入制酸系统统一进行制酸脱硫处理。

本发明的有益效果在于：本发明提出的工艺为，底吹熔炼+底吹吹炼+底吹精炼+阳极浇铸四个生产单元，四个单元之间全部用密闭溜槽连接；从熔炼到精炼全部采用底吹冶炼工艺，发挥底吹冶炼氧利用率高、熔体搅拌强烈、吹炼不易产生泡沫渣等优势。各种含铜物料及辅料通过多段氧化、多次排渣，连续生产，在该工艺包内实现从投入精矿到直接产出铜阳极板的连续冶炼工艺。工艺包内全部使用密闭溜槽进行上下工序的连接，取消了熔体包转运，系统冷料率非常低，无需设置磕包装置和冷料场。

此外，本发明还有如下特点：

（1）四个单元之间全部用密闭溜槽连接。不需要水淬或风淬，充分利用高温熔体的热能，减少了热态熔体在转运时产生的逸散烟气，降低铜阳极板的综合能耗。同时不使用造价昂贵且维护量的的冶金吊车，降低了厂房内的吊运量和因此带来的安全风险。

（2）整个冶炼工艺完全实现自热，无需配煤，氧气利用率高，综合能耗低。

（3）三氧化硫发生率低，尾气超低排放；固废及危废产出量低，实现绿色生产。

（4）该工艺包的冶炼技术具有原料适应性强、备料过程简单且无需干燥、炉体无水冷件、易操作、安全性能高、烟尘率低、环保条件好、投资省等诸多优点。

附图说明

图1是本发明全热态连续底吹炼铜方法的工艺流程图。

图2是本发明全热态连续底吹炼铜设备的立面图。

图3是本发明全热态连续底吹炼铜设备的俯视图。

图4是底吹熔炼炉的细节结构展示图。

图5是底吹吹炼炉的细节结构展示图。

图6是底吹精炼炉的细节结构展示图。

图7是第二氧枪方向与竖直向下的方向之间的夹角α的示意图。

图8是余热锅炉烟气工艺流程框图。

图9是电收尘器工艺流程框图。

图中：底吹熔炼炉1，第一炉体101，第一加料口102，第一出烟口103，第一渣口104，第一铜口105，第一氧枪106，应急外放熔体溜槽107，运输机108，第一余热锅炉109，第一渣包110，第一密闭溜槽111，开堵口机112；

底吹吹炼炉2，第二炉体201，第二加料口202，第二出烟口203，第二渣口204，第二铜口205，第二氧枪206，第二余热锅炉207，第二渣包208，第二密闭溜槽209；

底吹精炼炉3，第三炉体301，第三炉口302，第三铜口303，第三氧枪304，第三铜溜槽305，中间包306，圆盘浇铸机4。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图2、3所示，一种全热态连续底吹炼铜的设备，配置如下：

华鼎铜业在熔炼厂房内部在中心标高▽12.2m的位置布置一台Ф4.4m×18m底吹熔炼炉1。如图4所示，底吹熔炼炉1的主要组成部分包括，第一炉体101、第一加料口102、第一出烟口103、第一渣口104、第一铜口105、第一氧枪106；其中第一炉体101上部右侧设有第一加料口102，第一加料口102上方设有皮带运输机108将配置好的混合炉料运到底吹熔炼炉1顶部加料口，并加入到底吹熔炼炉1内的高温熔体中；第一炉体101上部左侧设有第一出烟口103，第一出烟口103上安装有第一余热锅炉109；第一渣口104位于第一炉体101左侧端中下部，第一渣口104处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第一渣口104；第一渣口104下方设有用于盛接熔炼渣的第一渣包110；第一铜口105位于第一炉体101右侧端下部，用第一密闭溜槽111向右下连接到底吹吹炼炉2的第二出烟口203内；第一铜口105处设有遥控操作的开堵口机112用于打开或封闭第一铜口105；底吹熔炼炉1内底部设有若干第一氧枪106；

此外，如图3所示，第一铜口105处还设有应急外放熔体溜槽107，形成分支式溜槽结构，应急外放熔体溜槽配套有铜包用于盛接熔体；应急外放熔体溜槽主要作用是应对炉窑及其配套系统出现突发故障，保证系统作业率；同时，设置应急外放熔体溜槽也是为了系统检修时，方便停产和复产时的生产组织，压缩检修时间。特殊情况下，熔炼铜锍通过应急外放熔体溜槽107排出铜锍、冷却破碎后通过输送机转运到吹炼厂房内的冷铜锍仓，通过定量给料机和胶带输送机加入吹炼炉。

底吹熔炼炉的工艺流程如下：通过皮带运输机108将配置好的混合炉料运到底吹熔炼炉1顶部加料口，并加入到底吹熔炼炉1内的高温熔体中；同时，通过底吹熔炼炉1底部的第一氧枪106向炉内的铜锍层连续送入富氧空气；底吹熔炼过程中，炉料在炉膛内进行化学反应造铜、造渣过程，过程中所产生的烟气（二氧化硫）通过第一出烟口103进入第一余热锅炉109回收余热并分离出块烟尘，之后烟气再经电收尘器收尘后分离出烟尘，接着烟气送至制酸系统，用于制酸；分离出的块烟尘经破碎后成为冷料返回到配料处，作为混合炉料；电收尘器收尘后分离出的烟尘同样返回到配料处，作为混合炉料；

底吹熔炼炉产生的熔炼渣经第一渣口104排出，并通过第一渣口104处设置的水冷铜溜槽导入第一渣包110；第一渣包110用叉包车转运至冷却场地缓冷，再经破碎、浮选得到尾矿、铁精矿、以及渣精矿，其中渣精矿返回到配料处，作为混合炉料；

底吹熔炼炉产出的铜锍通过第一铜口105经过第一密闭溜槽111进入底吹吹炼炉2或导入铜包内；铜包由移动式平板车进行更换，更换过程由50吨冶金吊配合叉包车进行。

如图2、3、5所示，底吹熔炼炉1右侧下方设有一台底吹吹炼炉2，底吹吹炼炉2的中心标高为▽6.5m，规格为Ф3.8m×15m；如图5所示，底吹吹炼炉2的主要组成部分包括，第二炉体201、第二加料口202、第二出烟口203、第二渣口204、第二铜口205、第二氧枪206；其中第二炉体201上部中间设有若干第二加料口202，通过第二加料口202添加造渣剂（石英石、石灰石）冷料、残极等；第二炉体201上部左侧设有第二出烟口203，第二出烟口203上安装有第二余热锅炉207；第二渣口204位于第二炉体201左侧端中下部，第二渣口204处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第二渣口204；第二渣口204下方设有用于盛接吹炼渣的第二渣包208；第二铜口205位于第二炉体201右侧端下部，用第二密闭溜槽209向右下连接底吹精炼炉3左侧中上部的进料口，进料口位于中心线偏上位置，更加具体的，第二密闭溜槽209右侧端与底吹精炼炉3左侧端进料口水平对接；第二铜口205处设有遥控操作的开堵口机用于打开或封闭第二铜口205；底吹吹炼炉2内底部设有若干第二氧枪206。

底吹吹炼炉2的生产目的为除去铜锍中的Fe和S以及其他的杂质而获得粗铜。底吹吹炼炉2的工艺流程如下：底吹熔炼炉1产出的铜锍通过第一铜口105经过第一密闭溜槽111进入底吹吹炼炉2，由第二加料口202加入造渣剂（石英石、石灰石）残极等；同时，通过底吹吹炼炉2底部的第二氧枪206向炉内铜锍层连续送入富氧空气，使熔池激烈搅动，铜锍中的FeS与鼓入空气或富氧空气中的氧发生强烈的氧化反应，其中FeS被氧化为FeO和Fe₂O₃，FeO会发生造渣反应，同时铜锍中含铜量逐渐升高，继续发生氧化反应生成金属铜；由于反应生成物的密度不同，相互溶解度小从而分层，反应生成的金属铜密度最大，逐渐下沉到熔体最低层和极少Cu₂S形成粗铜层，炉渣密度最小处于炉内的最上层，铜锍层密度居中，位于粗同层上方，渣层下方。

底吹吹炼炉通过第二铜口205定期将产生的粗铜放出，第二密闭溜槽209右侧端与底吹精炼炉3进料口水平对接，粗铜通过溜槽直接进入精炼炉，节省了大量的人力、物力，极大的减少了烟气溢散和热损失；底吹吹炼炉2内粗铜层厚度控制在300mm-500mm；

底吹吹炼炉2通过第二渣口204定期放出吹炼渣，吹炼渣通过第二渣口204处设置的铜溜槽导入第二渣包208；第二渣包208转运至冷却场地冷却，再经破碎得到吹炼渣返回到熔炼配料；底吹吹炼炉2内控制渣层厚度50mm-150mm；

底吹熔炼炉1间歇性供热态铜锍，保证底吹吹炼炉2内铜锍层厚度350mm-650mm；

通过控制上述条件使得炉内反应得以连续进行，这样的生产方式减少了大量的热损失，可以使底吹炉产出的铜锍保持在较高的品味，铜锍品味控制在72%-74%，不用加入助燃剂即可保证炉内的温度，使炉内氧化速度以及成铜速度加快。由于铜锍品味较高，含Fe在2%-4%，含S在21%左右，反应所需造渣剂加入量较少，反应放热较少，炉内温度容易控制。

此外，底吹吹炼炉2反应过程中所产生的烟气通过第二出烟口203进入第二余热锅炉207回收余热并分离出块烟尘，之后烟气再经电收尘器收尘后分离出烟尘，接着烟气与底吹熔炼炉1处理后的烟气形成混合烟气送至制酸系统，用于制酸；分离出的块烟尘经破碎后成为冷料返回到熔炼配料；电收尘器收尘后分离出的烟尘同样返回到熔炼配料。

进一步，为了降低熔体对第二氧枪206的压力，如图7所示，第二氧枪206方向与竖直向下的方向之间的夹角α为30°≤α≤60°，优选49°；第二氧枪206将氧气和压缩空气吹入到炉腔内的铜锍层内，降低了风压，鼓入富氧气体直接吹入铜锍层，对粗铜层的搅拌力度减小，有利于反应生成粗铜的沉降，使粗铜和铜锍实现较好分离，同时也加快了铜锍的氧化反应，使Fe和S快速参加反应。

如图2、3、6所示，底吹吹炼炉2右侧下方并列布置两台Ф3.6m×10m底吹精炼炉3，底吹精炼炉3中心标高▽3.450m；如图6所示，底吹精炼炉3的主要组成部分包括，第三炉体301、第三炉口302、第三铜口303、第三氧枪304；其中第三炉体301上部中间设有第三炉口302；第三铜口303位于第三炉体301侧壁右侧中下部、远离左侧端进料口；如图3、6所示，两个底吹精炼炉3下方设有第三铜溜槽305，第三铜溜槽305呈T型，用于盛接两个第三铜口303排出熔体并向右下导入中间包306；底吹精炼炉3内底部设有若干第三氧枪304，第三氧枪304可跟换为还原枪；底吹精炼炉3下游并列布置两台圆盘浇铸机4。

底吹精炼炉3的的工艺流程如下：

1：底吹吹炼炉2通过第二密闭溜槽209将85%的粗铜送入底吹精炼炉3。

2：底吹精炼炉3内送入0.8Mpa压缩空气（26%的氧浓度)后将炉体转入80°开始底吹氧化作业。

3：加碱除砷氧化，底吹精炼炉3采用两次造渣制，加碱前渣子形状发粘且渣铜分离效果不明显，加碱后渣子韧性高且渣铜分离效果明显。氧化至炉内液态铜含氧量为0.7时，停止氧化作业，将炉体转回0位。

4：氧化作业完成后进行拔渣，即用7米长带有40cm长方木的铁耙将炉内铜液上层飘浮的氧化物、杂质倒入炉下渣包内。

5：拔渣作业结束后装上26cm还原枪，配送0.65Mpa高压天然气进行还原作业，待炉内液态铜反应至含氧量0.1左右温度1200左右时，结束还原作业。此时炉内液态铜为99.3%左右的纯铜，可以出炉浇铸。

6：浇铸作业；打开铜口后，转动炉体使铜液从铜口顺着第三铜溜槽305流入中间包306，控制两台圆盘浇铸机4进行浇铸作业制得阳极铜；阳极铜后续可以送电解精炼或直接外卖；如果进行电解精炼，电解系统产出的残极经破碎机破碎后加入到底吹吹炼炉2。

此外，底吹精炼炉3产生的精炼渣返熔炼配料；底吹精炼炉3产生的烟气降温后送制酸或脱硫系统。

如上所述，本发明设计的全热态连续底吹炼铜的设备包括一台底吹熔炼炉1、一台底吹吹炼炉2、两台底吹精炼炉3和两台圆盘浇铸机4，为高低一字型排布，两台底吹精炼炉3和两台圆盘浇铸机4平行排列，形成三连炉配置。整套设备设计紧凑，厂房总高度为23.46m。

上述设备的生产工艺中，混合精矿经过底吹熔炼炉1产出的铜锍自流入底吹吹炼炉2进行吹炼，吹炼产出的粗铜自流入底吹精炼炉3，在底吹精炼炉3精炼后自流浇铸成铜阳极板。底吹熔炼炉1和底吹吹炼炉2的排渣和排铜均采用遥控操作的开堵口机。上述连续工艺配置中各生产单元呈一字型高低排列，既可以在一个平面上布置，利用各炉窑基础的高差，也可以利用当地地形进行个炉窑之间的高低之间的配置。根据设计和实践经验，这样的配置是最合理、上下游生产最匹配的的一种模式。实现从投入精矿到直接产出铜阳极板的连续冶炼工艺。

进一步，本发明余热锅炉烟气工艺流程如下；如图8所示，熔炼炉（吹炼炉同理）混合气先进入余热锅炉余热上升烟道，上升烟道的主要作用是使烟气和矿粉颗粒物得到一个一级缓冲，大型颗粒物下沉又回到熔炼炉，烟气和小颗粒物经过上升烟道后又进入到冷却沉降室，冷却室起到第二级缓冲和烟气降温的作用。（烟气温度：800-900度左右）烟气再进入到了对流区，进入对流区后烟气首先遇到凝渣管屏，再往后就依次是第一对流区、第二对流区、第三对流区、第四对流区，对流区的对流管束起到烟气分离作用；之后烟气从余热锅炉出口进入到重力灰仓。

进一步，本发明电收尘器工艺流程如下；如图9所示，熔炼炉（吹炼炉同理）烟气进入电收尘器后先被分布板进行分散，四个电场使粉尘和气体分离而被收集、除去，最后烟气进入到制酸净化工序。

电收尘的工作原理是：在金属阳极和阴极上，通以高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场使粉尘荷电。荷电粉尘在电场的作用下，便向极性相反的电极运动，从而达到粉尘和气体分离而被收集、除去的目的。

除了上述主体构造外，本发明还设有如下配套设施；

（1）各个流槽上配置若干个天然气烧嘴，解决人工清理溜槽工作量大的问题。

（2）熔炼炉和吹炼炉的渣包设有专门的渣包房，渣包房及各放出口及溜槽都设有吸烟罩，系统产生的环集烟气通过吸烟罩和管道配入主烟气，收集的环集烟气通过管道直接配入工艺烟气进入制酸系统，杜绝了烟气外溢的现象。

实施例2

参照图1所示，下面列举一种全热态连续底吹炼铜的具体工艺参数如下：

（1）底吹熔炼：按配料比例、经准确计量，将混配的含铜16-22％、含水6-10％的铜精矿与粒度＜30mm的石英石熔剂以及返回烟尘、精炼渣、渣精矿、冷料等经由输送机从底吹熔炼炉顶部的第一加料口送入炉内，通过第一氧枪鼓入压力0.4-0.7Mpa、含氧75％的富氧空气，在炉内发生化学反应，熔炼温度控制在1180℃-1220℃，生成熔炼渣、铜锍和含SO₂的高温烟气。

熔炼渣和铜锍在底吹熔炼炉内分离，含铜71-73％的铜锍沉在熔体下层，铜锍经过第一密闭溜槽送入底吹吹炼炉；

熔炼渣温度控制在1200±10℃，铜锍温度略低于渣温，以渣子能顺利排出为准；熔炼渣含铜3-5％、Fe/SiO₂为1.6-1.8，熔炼渣通过水冷铜溜槽导入第一渣包；第一渣包用叉包车转运至冷却场地缓冷，再经破碎、浮选得到尾矿、铁精矿、以及渣精矿，其中渣精矿返回到配料处，作为混合炉料；浮选尾矿含铜＜0.25％。

(2)底吹连续吹炼：底吹吹炼通过控制粗铜品位、炉渣渣型和过程温度来控制吹炼过程；吹炼过程是硫化物氧化过程，分为造渣期和造铜期。渣铁硅比是通过控制石英石溶剂的加入量来控制的，其加入量和产出的粗铜品位与原料中的SiO₂含量有关，在造渣期间，调整Fe/SiO₂，提高粗铜转化率，降低Fe₃O₄含量，缩短造铜期。生产期间Fe/SiO₂控制在1.1~1.2之间。渣温控制在1200±10℃，铜温要略低于渣温，以渣子顺利排出为准，温度过高对氧枪区炉衬损耗过高。

(3)底吹精炼：底吹精炼目的是脱除粗铜中的杂质，产出合格的阳极板供电解精炼。华鼎铜业底吹精炼主要分为加料、预氧化、氧化、还原和浇铸五个过程。底吹精炼炉目前单炉处理粗铜量在150-160t，加料过程要分3-4次，阶段性加入，单次加入粗铜量在40~50t,为了节约氧化时间，在加完第二次料后，就将炉体转到生产位，进行预氧化。在1150~1200℃的高温下，通过氧化枪由底部鼓入空气、氧气混合气进行氧化，氧化终点通过取样人工观察取样以及通过和化验结果进行综合比对来判定。生产过程中，会提前将还原枪安装好，待氧化过程终点结束，将炉体转出，氧化枪拔出更换为还原枪，通入天然气和氮气混合气，进行还原作业。生产过程中还原终点通过取样人工观察取样以及通过和化验结果进行综合比对来判定。一般还原后的熔铜控制含氧量在0.05%左右，铸成的阳极板含氧量不超过0.25%。

本发明工艺特点如下：

（1）本发明工艺各生产环节紧凑，实现了在单系统内将铜精矿多次氧化，分段排渣，直接获得高质量的铜阳极板；具体的，本发明工艺完成了混合铜精矿的干燥、熔炼、吹炼及精炼过程，在每个冶金炉内完成氧化还原、铜渣分离、有价金属综合回收，最终产出合格的铜阳极板并产出无害的冶炼渣进入下一个生产单元。

（2）本发明底吹吹炼的连续生产区别于转炉的作业过程，整个吹炼过程连续，不区分造渣期和造铜期，底吹熔炼产出的冰铜可以连续流入底吹吹炼炉内，整个吹炼过程连续，烟气成分与烟气量非常稳定，利于制酸系统的稳定生产。

（3）火法精炼炉作为最后一道环节，其能有较为彻底的脱杂能力对系统脱杂效果至关重要。目前国内外火冶精炼主体设备大多采用回转式底吹精炼炉，其氧化、还原过程采用透气砖通入氮气进行搅拌。华鼎铜业底吹精炼炉首次采用底吹氧化还原枪替代透气砖，在鼓入氧化气体或还原气体的同时伴有氮气，不仅达到很好的搅拌作用并且进行氧化还原，替代了当前世界上回转式阳极炉炉使用透气砖的垄断形式。使用氧化还原枪首先操作更加简单，其次采用底部鼓入氧化、还原气体，搅拌能力强，反应效果要更优。

（4）华鼎铜业精炼炉采用底吹模式以及特殊的造渣法，使得各杂质元素在精炼环节也有着很好的脱除效果，脱除率Pb在70-90%，As在50-90%，Sb在50-70%，Bi在30-50%，粗铜杂质含量越高其在精炼炉脱除率越高，反之越低。

（5）华鼎铜业全底吹连续炼铜工艺采用间歇式排放。熔炼炉控制好安全液位，当渣口轻微带铜，即打开铜口进料；吹炼炉通过测量三项（渣层、冰铜层、粗铜层）来确定放铜时间；底吹精炼炉通过转出炉体取样。底吹熔炼炉自2016年启炉至今2020年仍未进行过大修，预计大修寿命4-6年或更长；底吹吹炼炉小修寿命1年以上，大修寿命2-3年以上；底吹回转式底吹精炼炉小修寿命不低于一年，大修寿命2-3年以上。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种全热态连续底吹炼铜方法，其特征是，包括底吹熔炼、底吹吹炼、底吹精炼三个连续炼铜步骤；经底吹熔炼步骤将铜精矿熔炼产出铜锍，铜锍经底吹吹炼步骤吹炼产出粗铜，粗铜经底吹精炼步骤进行火法精炼并浇铸得到铜阳极板。

2.根据权利要求1所述的全热态连续底吹炼铜方法，其特征是，

所述底吹熔炼步骤采用底吹熔炼炉，将铜精矿熔炼成铜锍过程中，向炉内的铜锍层连续送入富氧空气进行造铜、造渣反应，反应生成熔炼渣、铜锍和含SO2的高温烟气；

所述底吹吹炼步骤采用底吹吹炼炉，添加造渣剂并向炉内铜锍层连续送入富氧空气，进行造渣反应及氧化反应生成金属铜；反应生成粗铜、吹炼渣以及高温烟气；

所述底吹精炼步骤采用底吹精炼炉，分为加料、预氧化、氧化、还原和浇铸五个过程；反应生成阳极铜、精炼渣、烟气。

3.根据权利要求2所述的全热态连续底吹炼铜方法，其特征是，

底吹熔炼过程中，鼓入压力0.4-0.7Mpa、含氧75％的富氧空气，熔炼温度控制在1180℃-1220℃，生成熔炼渣、铜锍和含SO2的高温烟气，熔炼渣温度控制在1200±10℃，铜锍温度略低于渣温，以渣子能顺利排出为准；熔炼渣含铜3-5％、Fe/SiO2为1.6-1.8；

底吹吹炼过程中Fe/SiO2控制在1.1~1.2之间，渣温控制在1200±10℃，铜温要略低于渣温，以渣子顺利排出为准；

吹精炼过程中，加料过程分3-4次阶段性加入，加完第二次料后，将炉体转到生产位，进行预氧化；之后在1150~1200℃的高温下，由底部鼓入空气、氧气混合气进行氧化，氧化终点通过取样人工观察以及通过和化验结果进行综合比对来判定；待氧化过程终点结束，将炉体转出，通入天然气和氮气混合气，进行还原作业，生产过程中还原终点通过取样人工观察以及通过和化验结果进行综合比对来判定，还原后的熔铜控制含氧量在0.05%左右，铸成的阳极板含氧量不超过0.25%。

4.根据权利要求2所述的全热态连续底吹炼铜方法，其特征是，底吹熔炼和底吹吹炼过程中所产生的烟气通过余热锅炉回收余热并分离出块烟尘，之后烟气再经电收尘器收尘后分离出烟尘，接着烟气送至制酸系统，用于制酸；分离出的块烟尘经破碎后成为冷料返回到配料处，作为底吹熔炼炉料；电收尘器收尘后分离出的烟尘同样返回到配料处，作为底吹熔炼炉料；底吹精炼产生的烟气经降温后送制酸或脱硫系统。

5.根据权利要求2所述的全热态连续底吹炼铜方法，其特征是，底吹熔炼过程产生的熔炼渣排出经缓冷、破碎、浮选得到尾矿、铁精矿、以及渣精矿，其中渣精矿返回到配料处，作为底吹熔炼炉料；底吹吹炼产生的吹炼渣经冷却、破碎得到吹炼渣返回到熔炼配料；底吹精炼产生的精炼渣返熔炼配料。

6.一种全热态连续底吹炼铜设备，其特征是：包括顺序连接的底吹熔炼炉（1）、底吹吹炼炉（2）、底吹精炼炉（3）以及圆盘浇铸机（4），由高到低呈阶梯状排布；相邻设备之间通过溜槽连接用于输送熔体；底吹吹炼炉（2）产出的铜锍通过溜槽流入底吹吹炼炉（2）内，底吹吹炼炉（2）产出的粗铜通过溜槽流入底吹精炼炉（3）进行火法精炼并通过溜槽送至圆盘浇铸机（4）浇铸。

7.根据权利要求6所述的全热态连续底吹炼铜设备，其特征是：所述底吹熔炼炉（1）和底吹吹炼炉（2）的排渣口和放铜口设置在炉体相对的两个端面上。

8.根据权利要求7所述的全热态连续底吹炼铜设备，其特征是：包括一台底吹熔炼炉（1）、一台底吹吹炼炉（2）、两台底吹精炼炉（3）和两台圆盘浇铸机（4），两台底吹精炼炉（3）和两台圆盘浇铸机（4）平行排列。

9.根据权利要求8所述的全热态连续底吹炼铜设备，其特征是：

所述底吹熔炼炉（1）包括第一炉体（101），第一炉体（101）上部右侧设有第一加料口（102），第一加料口（102）上方设有皮带运输机（108）；第一炉体（101）上部左侧设有第一出烟口（103），第一出烟口（103）上安装有第一余热锅炉（109）；第一渣口（104）位于第一炉体（101）左侧端中下部，第一渣口（104）处设有遥控操作的开堵口机（112）用于打开或封闭第一渣口（104）；第一渣口（104）下方设有用于盛接熔炼渣的第一渣包（110）；第一铜口（105）位于第一炉体（101）右侧端下部，用第一密闭溜槽（111）向右下连接到底吹吹炼炉（2）的第二出烟口（203）内；第一铜口（105）处设有遥控操作的开堵口机（112）用于打开或封闭第一铜口（105）；底吹熔炼炉（1）内底部设有若干第一氧枪（106）；

所述底吹吹炼炉（2）包括第二炉体（201），第二炉体（201）上部中间设有若干第二加料口（202）；第二炉体（201）上部左侧设有第二出烟口（203），第二出烟口（203）上安装有第二余热锅炉（207）；第二渣口（204）位于第二炉体（201）左侧端中下部，第二渣口（204）处设有遥控操作的开堵口机（112）用于打开或封闭第二渣口（204）；第二渣口（204）下方设有用于盛接吹炼渣的第二渣包（208）；第二铜口（205）位于第二炉体（201）右侧端下部，用第二密闭溜槽（209）向右下连接底吹精炼炉（3）左侧中上部的进料口，进料口位于中心线偏上位置，第二密闭溜槽（209）右侧端与底吹精炼炉（3）左侧端进料口水平对接；第二铜口（205）处设有遥控操作的开堵口机（112）用于打开或封闭第二铜口（205）；底吹吹炼炉（2）内底部设有若干第二氧枪（206）；

所述底吹精炼炉（3）包括第三炉体（301），第三炉体（301）上部中间设有第三炉口（302）；第三铜口（303）位于第三炉体（301）侧壁右侧中下部、远离左侧端进料口；两个底吹精炼炉（3）下方设有第三铜溜槽（305），第三铜溜槽（305）呈T型，用于盛接两个第三铜口（303）排出熔体并向右下导入中间包（306）；底吹精炼炉（3）内底部设有若干第三氧枪（304），第三氧枪（304）可跟换为还原枪；底吹精炼炉（3）下游并列布置两台圆盘浇铸机（4）。

10.根据权利要求9所述的全热态连续底吹炼铜设备，其特征是：熔炼炉和吹炼炉的渣包设有专门的渣包房，渣包房及各放出口及溜槽都设有吸烟罩，系统产生的环集烟气通过吸烟罩和管道配入主烟气，收集的环集烟气通过管道直接配入工艺烟气进入制酸系统。

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