CN1267569C - 火法精炼铜用的还原剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂。本发明的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成：无烟煤92-99%，石英石或石灰石1-8%；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；即制备成本发明的粉末状还原剂。使用这种还原剂，生产成本低，可消除黑烟对环境的污染，缩短还原时间，且节约能源。

Description

火法精炼铜用的还原剂
技术领域    本发明涉及一种金属铜的冶炼工艺中使用的还原剂，尤其是一种火法精练铜还原作业使用的还原剂。
背景技术    在铜冶炼生产工艺中，火法精炼铜分为氧化过程、还原过程，而国内外铜阳极炉还原作业使用的还原剂主要有：重油、柴油、石油液化气、天然气、氢、丙烷、原木、木炭粉等。使用重油、柴油、石油液化气这一类石油产品作为还原剂，生产成本高，且还原过程中因为还原剂利用率低，产生大量黑烟，造成环境污染；使用天然气、氢、丙烷这一类产品作为还原剂，价格昂贵，储存条件要求高，设备投资大；使用原木、木炭粉作为还原剂，受森林资源的限制，不宜大量使用。申请人长期以来使用重油作还原剂，还原时间长，每炉约两小时，每吨重油价格为1900元左右。
发明内容    本发明的目的是提供一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂，使用这种还原剂，生产成本低，可消除黑烟对环境的污染，缩短还原时间，且节约能源。
为了达到所述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铜阳极炉还原作业使用的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成：无烟煤92-99％，石英石或石灰石1-8％；其中：
无烟煤的技术要求是：含固定碳62-82％，灰分8-25％，挥发分5-10％，水分≤3％，硫≤1％；
石英石的技术要求是：含有SiO2≥90％，Fe2O3≤3％；
石灰石的技术要求是：含有CaO≥52％，SiO2≤3％；
石英石或石灰石是添加剂，添加剂加入量的确定是使本发明的还原剂中灰分造渣的成份达到氧化亚铁的百分比重量与氧化钙的百分比重量之和对于二氧化硅的百分比重量比值为1-1.2，即FeO+CaO/SiO2＝1-1.2，从而造出合格的炉渣。如果重量比值小于1或重量比值大于1.2，渣熔点高，排渣困难。
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的制作方法：
按照灰分造渣的成份确定无烟煤与石英石或石灰石的重量百分比例，使FeO+CaO/SiO2＝1-1.2；按照所确定重量百分比例重量的原料和添加剂称取无烟煤与石英石或石灰石后进行混合；使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；或者，将上述原料和添加剂分别使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm，再按上述重量百分比混合；即制备成为本发明的粉末状还原剂。
本发明的一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂，其使用方法是：按照还原剂约13公斤还原一吨阳极铜的比率，也就是还原剂用量约是阳极铜量的1.3％；使用连续喷粉装置，将还原剂用压缩空气喷入铜阳极炉内铜的液中去。
使用本发明的还原剂，与重油还原剂比较，具有以下有益效果：
1、重油还原剂每吨1900元，还原每吨阳极铜需用重油还原剂22公斤，价值为41800元；本发明的还原剂每吨1000元以下(经申请人核算)，还原每吨阳极铜需用本发明的还原剂13公斤，价值为13000元；还原每吨阳极铜可节约28800元，仅为重油还原剂的31.1％，因而，生产成本低。
2、重油还原剂是将重油用蒸汽雾化成极小的液滴后，用压缩空气送入铜液中起反应而发生作用的。由于液滴极小，在短时间内很难完全发生反应，因而大部分逸出液面而未能利用，液滴随烟气进入烟道后不能完全燃烧，产生大量黑烟，造成环境污染并损坏烟道；经申请人实践证明，本发明的还原剂不产生黑烟，大大减轻了环境污染。
3、重油还原剂还原时间是每炉120分钟；本发明的还原剂还原时间是每炉60分钟左右；缩短还原时间约50％，提高生产效率约50％。
4、重油还原剂还原作业后，由于熔池中没有还原剂的存在，有时阳极铜会被氧化，需要二次还原；本发明的还原剂还原作业后，铜液表面浮有少量的还原剂，在阳极铜浇注过程中不仅起到保温作用，而且避免了二次还原，有效的节约了能源。
具体实施方式
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例1
按下述重量百分比原料和添加剂配料：无烟煤98.32％，石英石1.68％，其中：
无烟煤的组分是：固定碳78％，灰分14％，挥发分5％，水分2％，硫1％；灰分成分为：SiO2 28.38％，Fe2O319.71％，CaO25.26％，其它26.65％；
石英石的组分是：含有SiO2 90％，Fe2O3 3％；FeO+CaO/SiO2＝1.1；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
将制得的粉末状还原剂装入铜阳极炉还原作业连续喷粉装置的料仓，所述的铜阳极炉还原作业连续喷粉装置是为了实现本发明而制作的产品，向国家专利局提出实用新型专利申请；还原剂由料仓进入喷粉罐，还原周期期间，由高压风均匀送入阳极炉铜液中，实现还原作业。
具体工作过程为：先使送风阀处于常开状态，然后，关闭A罐的出粉阀、充压阀，打开A罐的进粉阀和排空阀，A罐装粉；A罐装满后，关闭其进粉阀和排空阀，等待。等到B罐为空罐时打开A罐出粉阀、充压阀，开始喷粉。然后，关闭B罐的出粉阀9和充压阀，打开B罐的进粉阀和排空阀，B罐开始装粉；B罐装满后，关闭其进粉阀和排空阀，等待。等A罐空后，打开B罐出粉阀、充压阀，B罐开始喷粉，A罐重复装粉工序。如此重复交替连续工作，直至还原完毕。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表1；还原周期为61分钟，铜阳极炉铜量150吨，还原剂用量1.96吨，还原剂用量是阳极铜量的1.31％。
表1  重油还原剂试样与实施例1制得阳极铜试样主要成份对照表
  项目   Cu   Ni   As   Sb   Fe   Zn   Pb   其它
  技术标准   ＞99.4   ＜0.1   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.6
  重油还原剂还原试样   99.54   0.005   0.062   0.007   0.015   0.030   0.029   0.312
  实施例1还原剂还原试样   99.61   0.011   0.024   0.027   0.008   0.005   0.047   0.268
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例2
按下述重量百分比原料和添加剂配料：无烟煤92.2％，石英石7.8％，其中：
无烟煤的组分是：碳62％，灰分25％，挥发分10％，水分2.7％，硫0.3％；灰分成分为：SiO2 18.06％，Fe2O323.58％，CaO28.71％，其它29.65％；
石英石的组分是：含有SiO2 90％，Fe2O3 2.5％；
FeO+CaO/SiO2＝1.05；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法与具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表2；还原周期为63分钟，铜阳极炉铜量160吨，还原剂用量2.1吨，还原剂用量是阳极铜量的1.31％。
表2  重油还原剂试样与实施例2制得阳极铜试样主要成份对照表
  项目   Cu   Ni   As   Sb   Fe   Zn   Pb   其它
  技术标准   ＞99.4   ＜0.1   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.6
  重油还原剂还原试样   99.54   0.005   0.062   0.007   0.015   0.030   0.029   0.312
  实施例2还原剂还原试样   99.65   0.010   0.021   0.024   0.006   0.005   0.038   0.246
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例3
按下述重量百分比原料和添加剂配料：无烟煤97.8％，石灰石2.2％，其中：
无烟煤的组分是：固定碳82％，灰分8％，挥发分7.05％，水分2.6％，硫0.35％；灰分成分为：SiO2 35.3％，Fe2O311.20％，CaO11.28％，其它42.22％；
石灰石的组分是：含有CaO 52.5％，SiO2 2.8％；
FeO+CaO/SiO2＝1.0；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法于具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表3；还原周期为60分钟，铜阳极炉铜量155吨，还原剂用量2.0吨，还原剂用量是阳极铜量的1.29％。
表3  重油还原剂试样与实施例3制得阳极铜试样主要成份对照表
  项目   Cu   Ni   As   Sb   Fe   Zn   Pb   其它
  技术标准   ＞99.4   ＜0.1   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.6
  重油还原剂还原试样   99.54   0.005   0.062   0.007   0.015   0.030   0.029   0.312
  实施例3还原剂还原试样   99.60   0.012   0.026   0.024   0.008   0.006   0.047   0.277
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例4
按下述重量百分比原料和添加剂配料：无烟煤92.57％，石灰石7.43％，其中：
无烟煤的组分是：固定碳75％，灰分12％，挥发分9.4％，水分3％，硫0.6％；灰分成分为：SiO2 46.57％，Fe2O314.23％，CaO10.14％，其它29.06％；
石灰石的组分是：含有CaO 52.8％，SiO2 2.3％；
FeO+CaO/SiO2＝1.2；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法与具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表4；还原周期为60分钟，铜阳极炉铜量153吨，还原剂用量1.98吨，还原剂用量是阳极铜量的1.294％。
表4  重油还原剂试样与实施例4制得阳极铜试样主要成份对照表
  项目   Cu   Ni   As   Sb   Fe   Zn   Pb   其它
  技术标准   ＞99.4   ＜0.1   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.05   ＜0.6
  重油还原剂还原试样   99.54   0.005   0.062   0.007   0.015   0.030   0.029   0.312
  实施例4还原剂还原试样   99.63   0.011   0.023   0.025   0.007   0.005   0.040   0.259

Claims (1)

1、一种火法精炼铜使用的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成：无烟煤92-99％，石英石或石灰石1-8％；其中：
无烟煤的技术要求是：含固定碳62-82％，灰分8-25％，挥发分5-10％，水分≤3％，硫≤1％；
石英石的技术要求是：含有SiO2≥90％，Fe2O3≤3％；
石灰石的技术要求是：含有CaO≥52％，SiO2≤3％；
按照灰分造渣的成分确定无烟煤与石英石或石灰石的重量百分比例，使FeO+CaO/SiO2＝1-1.2；按照所确定重量百分比例重量的原料和添加剂称取无烟煤与石英石或石灰石后进行混合；使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；或者，将上述原料和添加剂分别使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm，再按上述重量百分比混合；即制备成为本发明的粉末状还原剂。
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