CN1415023A - 在悬浮反应器中生产泡铜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在悬浮反应器中直接从泡铜的硫化精矿火法冶金生产泡铜的方法。根据本方法，将铜硫化精矿加入悬浮反应器中，也将冷却的和精细研磨的冰铜加入其中，以结合从上述精矿中释放出来的热。
Description
本发明涉及一种在悬浮反应器中直接从泡铜的硫化精矿火法冶金生产泡铜的方法。根据本方法，将铜硫化精矿加入悬浮反应器中，也将冷却的和精细研磨的冰铜加入其中，以结合从上述精矿中释放出来的热。
现有技术中公知的方法是用几个步骤从硫化精矿来生产粗铜或泡铜，其中将上述精矿与空气或富氧空气一起在悬浮反应器，例如闪速熔炉中熔炼，得到富铜冰铜(50-75％ Cu)和炉渣。这种方法例如在美国专利2506557中进行了描述。闪速熔炉中生成的冰铜在例如皮氏卧式转炉或闪速转炉中转变成泡铜并在阳极炉中进一步进行精炼。
直接用一步法在悬浮反应器中从硫化精矿来生产泡铜在特定的限制条件内是经济可行的。在泡铜的直接生产中，最大的问题包括铜渣化成炉渣、形成大量的炉渣和在燃烧精矿时释放出大量的热。大量的炉渣使得在表面区域需要大熔炼设备，这影响了工艺的投资成本。
除了炉渣的量，一个铜的直接生产中出现的问题是硫化精矿燃烧中产生的大量的热，因此，当燃烧普通精矿(铜含量为20-31％Cu)时，氧富集必须很低，甚至低于50％氧，由此生产空气中氮气的加热平衡了热能节约。然而，这造成生产气体的量很大，而这反过来需要大熔炉体积和尤其需要大的气体处理设备(锅炉、电力沉淀器、气体管道、制酸厂洗涤装置等)。为了使这些与气体处理有关的设备处理的尺寸更经济，目标应是在悬浮反应器中获得高的氧富集(在生产气体中高于50％O2)。
如果精矿的铜含量足够高，典型的至少为37％Cu，如在澳大利亚Olympic Dam冶金厂那样，那里精矿的铜含量超过50％，由于精矿的铜含量越高，精矿的热值通常越低，直接用一步法生产泡铜是可能的。实际上，铜含量高时，硫化铁矿石所占的比例很低。当使用前述的精矿时，能够使用足够高的富氧并且因而使气体的量保持适中。
铜含量低的精矿如果具有有利的组成，则它也适宜用于泡铜的直接生产。例如，在波兰的Glogow冶炼厂，由于铁含量很低并且产生的炉渣的量不是特别高，用一步法从精矿中制得泡铜。用普通的精矿一步法生产铜造成所有铁和其它脉石渣化。美国专利4,030,915中公开了这种类型的方法。
目前发展了一种新的方法在悬浮反应器中生产泡铜，在该方法中，将冷却的和精细研磨的冰铜与精矿一起加入悬浮反应器中，以结合从含硫化铜的精矿释放出来的热并相对减少炉渣的量。在单独的设备中生产冰铜，例如通过粒化进行冷却，然后精细地研磨。术语炉渣的量相对减少是指与传统的方法相比，相对于生产的泡铜量，产生的炉渣的量更少。用这种方法，可以在直接泡铜生产中使用高氧富集并使用与以前相比更小的气体处理设备来处理。此外，在没有增加悬浮反应器进料总量的情况下，能够明显提高总的熔炉容量。在所附权利要求中将更清楚地看到本发明的本质特点。
本方法隐含的基本概念是：代替传统的附加的热为气体中的氮气所结合的方法，在本方法中，热为冷却的冰铜结合。通过将冷却的冰铜加入精矿中，对于贫铜精矿和富铜精矿两者而言，随着冰铜的比例增长，氧富集能够得到提高。如果进料中冷却的和精细研磨的冰铜的比例非常高，甚至对贫精矿氧富集仍能够明显得到提高并且泡铜的直接生产是可行的。
本发明中方法的另一个好处是随着进料中冰铜比例的增加，悬浮反应器中产生的炉渣的相对数量减少，其中铜变成炉渣的损失减少和借助于炉渣清洁处理循环的铜的数量也减少。取决于精矿的组成，在泡铜炉中可以使用硅酸铁炉渣或铁酸钙炉渣。如果在同样的冶冻厂中进行冰铜和泡铜两者的生产，为了能够将两者产生的炉渣一起进行处理，两个反应器使用同一类型的炉渣是优选的。如果渣浮选矿是炉渣处理的一部分，那么优选的炉渣为硅酸铁炉渣。加入泡铜炉中的冰铜可以是在任何已知的熔炉中生产得到的冰铜。
取决于可用精矿的铜含量和组成以及取决于可用冰铜的量和组成，可将单一悬浮熔炼设备直接设计作为泡铜熔炉。在单步或优选两步炉渣清洁处理中进一步处理炉渣。两步清洁处理方法要么包含两个电熔炉，要么包含电熔炉和渣浮选矿装置。如果在渣浮选矿装置中对炉渣进行处理，可以将渣浮选精矿重新加回悬浮反应器中。泡铜在阳极炉中进行正常的精炼。
如果可以使用两个熔炼设备，至少其中一个是悬浮熔炉，在冰铜生产设备中处理一般的铜精矿。将生产得到的冰铜粒化、精细研磨和与精矿一起加入，泡铜熔炼设备中，其中泡铜炉精矿比一般的精矿(Cu含量超过31％)更富集。根据现有技术，例如在渣浮选矿装置处理来自冰铜生产熔炉的炉渣，有利地首先在电熔炉中处理泡铜炉渣，炉渣从该电熔炉送往渣浮选矿装置。也在这种情况下，泡铜炉渣处理可以为单步。
图1所示的是本发明一种方案的原理图，其中，使用了一个悬浮熔炼设备和电熔炉，图2所示的是本发明另一种方案的原理图，其中使用了两个悬浮熔炼设备、渣浮选矿装置和电熔炉。
根据图1，将硫化铜精矿与助熔剂和冰铜一起加入悬浮熔炼设备中，该设备在这种情况下是闪速熔炉(FSF)。为了简单起见，图中仅标记了将氧气加入其中，但更经常加入的是富氧空气。如前所述，氧富集超过50％是优选的。将在闪速熔炉中生成的泡铜输送到阳极炉并用常规的方式在那里精炼和铸造成阳极铜。
当从闪速熔炉中得到炉渣可以要么是铁酸钙炉渣，要么是硅酸铁炉渣时，在电熔炉中处理该炉渣。将电熔炉中制得的泡铜直接送入阳极炉中并将在阳极炉中产生的少量炉渣送入电熔炉中。
图2所示的为根据本发明的第二种选择方案的图表，其中有两个熔炼设备，一个泡铜炉和另一个生产将要加入泡铜炉中的冰铜的设备。为了生成冰铜，根据现有技术将硫化铜精矿和含有助熔剂，例如沙子的硅酸盐与氧气或富氧气体一起加入本方法的主熔炼反应器的反应竖炉中。在这种情况下，反应器是闪速熔炉，但它还可以是某些其它用于生成冰铜的反应器。将要加入该熔炉中的精矿优选为贫铜精矿或一般的铜精矿，铜含量大约在20-31％Cu之间。冰铜在闪速熔炉下段，即下熔炉的底部和在含有一定数量的铜的铁橄榄石炉渣的顶部形成。
将硫化精矿的铜精矿送到泡铜生产悬浮反应器(FSF)中，但它的铜含量(铜含量超过31％)优选比加入生产冰铜的熔炉中的精矿的更高。这样，加入泡铜炉中的精矿的硫和铁含量比更贫的精矿的低并且因此该精矿的热值也比加入冰铜生产熔炉中的精矿的低。将冰铜生产熔炉中生成的冰铜粒化，研磨并与铜精矿、含有助熔剂的硅酸盐和氧气或富氧空气一起加入泡铜反应器中，该反应器有利地也为闪速熔炉。很明显，不是所有的冰铜需要来自冰铜生产熔炉，一些冰铜可以在别处生产。泡铜在泡铜炉中生产，准备将其加入阳极炉中，在那里粗铜以熔融状态加入。将在阳极炉中进行精炼的铜铸造成阳极铜。
将在冰铜生产熔炉中形成的炉渣慢慢冷却和研磨。在渣浮选矿装置中通过浮选对炉渣进行选矿，将获得的渣浮选精矿送回到同一冰铜生产熔炉中。由于制得的精矿中的铜含量经常是足够地高，也可将其送到泡铜炉中。从炉渣选矿中得到的废物是废渣，Cu含量大约在0.30-0.5％之间，优选0.3-0.35％。
将在泡铜反应器(FSF)中形成的炉渣以熔融状态有利地，例如沿管道送到电熔炉(EF)。在电熔炉中，用焦炭来还原炉渣，并将炉中制得的泡铜直接转移到阳极炉中。将阳极炉中产生的炉渣也送到同一电熔炉中。将电熔炉炉渣象从冰铜生产悬浮熔炉中得到的炉渣一样慢慢冷却，并送入炉渣选矿机中与从冰铜生产熔炉得到的炉渣一起进行处理。
实施例1
在图1中所示的悬浮熔炉中生产泡铜。闪速熔炉进料量为83.7t/h，组成如下：
精矿36.1t/h、渣浮选精矿2.2t/h、助熔剂4.4t/h、冰铜35.4t/h和烟道尘5.6t/h。
精矿组成为：
Cu％ 43.00
Fe％ 14.00
S％ 26.00
SiO2％ 5.00
加入熔炉中的助熔剂的SiO2含量为90％。
冰铜的分析如下：
Cu％ 70.00
Fe％ 7.96
S％ 21.34
通入熔炉中的氧气的量为13 400Nm3/h且空气的量4140Nm3/m，氧富集的程度为74.6％。
35.6t/h的泡铜在闪速熔炉中生产出来且它的铜含量为99.41％。铁橄榄石炉渣的量为29.2t/h且它的组成如下：Cu20％、Fe28.7％、S0.1％和SiO2 21％。排出熔炉的气体的量为29 100Nm3/h，温度为1320℃，它的分析为：SO2 42.3％和O2 2.1％。上述气体被送到废热锅炉，从那里，将得到的烟道尘重新循环回到闪速熔炉。
在电熔炉中将从闪速熔炉和从阳极炉得到的炉渣一起处理，其中从FSF得到的炉渣的量是701t/h，Cu含量20％，并且从阳极炉得到的炉渣的量是4.5t/h，Cu含量60％。焦炭进料量为30t/h。电熔炉中制得的泡铜的量为121t/h，Cu含量99.35％。将该泡铜送到阳极炉中与从闪速熔炉中得到的泡铜一起进行精炼。炉渣的量为557t/h，Cu含量4％。由于它的Cu含量是如此地高，将该炉渣输送到渣浮选矿装置进行进一步处理。作为渣浮选矿的结果，渣浮选精矿的Cu含量为38.4％，废渣的Cu含量为0.38％。
实施例2
这一实施方案描述了图2所示的方案。进料和出料的物料量以加入起始熔炉中的每1000kg精矿计算。起始熔炉在本方案中为闪速熔炉。
将1000kg精矿加入起始熔炉中，组成如下：
Cu 31％
Fe 25％
S 31％
加入熔炉中的助熔剂(沙子)的量为88kg，渣浮选精矿70kg和循环沉淀物22kg。由于在这里没有考虑尘循环，总的熔炉进料量为1180kg。将172Nm3空气和157Nm3氧气通入熔炉的反应炉身中，使氧富集为57％。
熔炉中生成的冰铜的量为464kg，它的组成为Cu 70％、Fe 7.0％和S 21.2％且温度为1280℃。炉渣的量为568kg，它的组成为：Cu 2.6％、Fe 42％、S 0.7％和SiO2 27％且温度为1320℃。
将在起始熔炉中生成的冰铜粒化、研磨并将研磨的冰铜加入悬浮熔炉中，以结合住炉中生成的热。为了生成泡铜，将精矿加入该熔炉中，精矿组成如下：Cu 38％、Fe 29％和S 26％且加入量为214kg。加入44kg仍为沙子的助熔剂。这样，当考虑研磨时的损失时，总的进料量为710kg。将50Nm3空气和111Nm3氧气加入泡铜炉中，这样氧富集为72％。
在悬浮熔炉(在本方案中为闪速熔炉)中生成的粗铜的量为362kg，该粗铜的Cu含量为98.8％和S含量为0.6％，温度为1280℃。在闪速熔炉中生成的炉渣的量为239kg，它的组成为Cu20％、Fe31.2％、S0.1％和SiO2 21％且温度为1300℃。
将来自泡铜炉的炉渣按输送来自阳极炉的炉渣同样的方式送到电熔炉，阳极炉中炉渣的量仅为3kg且Cu含量为60％。加入10kg焦炭。在电熔炉中生成44kg泡铜，Cu含量为96％。在电熔炉中的炉渣的量为188kg，它的组成如下：Cu 4％、Fe 27.3％、S 4.8％和SiO2 17.6％。
将来自主熔炉和电熔炉两处的炉渣慢慢冷却并送到渣浮选矿装置进行处理。在渣浮选矿后，渣浮选精矿的含量为：Cu 29.3％、Fe 27.3％、S 4.8％和SiO2 17.6％。废渣的分析如下：Cu 0.3％、Fe 43％和SiO2 27.9％。
Claims (13)
1.一种直接从硫化铜精矿在悬浮反应器中生产泡铜的方法，其中，将精矿、助熔剂和富氧空气加入该反应器中，其特征为在于将冷却的和精细研磨的冰铜与上述精矿一起加入悬浮反应器中，以结合从上述精矿中释放出来的热并相对减少炉渣的量，其中加入该反应器中的空气的氧富集程度至少为50％O2。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于加入悬浮反应器中的精矿的铜含量至少为31％。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于悬浮反应器为闪速熔炉。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于用两步法处理来自泡铜生产悬浮反应器的炉渣。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于在电熔炉(EF)中处理来自泡铜生产悬浮反应器的炉渣和在渣浮选矿装置处理来自电熔炉的炉渣。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于将来自电熔炉的炉渣慢慢冷却并在渣浮选矿装置中处理，从该渣浮选矿装置将渣浮选精矿送到悬浮反应器中，并且炉渣是废渣，铜含量为0.3-0.5％Cu。
7.根据权利要求4的方法，其特征在于在两个电熔炉中处理来自泡铜生产悬浮反应器的炉渣。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于加入悬浮反应器中的冰铜在冰铜生产反应器中生成而且加入冰铜生产反应器中的精矿的铜含量为20-31％Cu。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于将来自冰铜生产反应器的炉渣慢慢冷却并在渣浮选矿装置中处理，从该渣浮选矿装置中将渣浮选精矿送到冰铜生产反应器中，并且炉渣是废渣，铜含量为0.3-0.5％Cu。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于将来自冰铜生产反应器的炉渣慢慢冷却并在渣浮选矿装置中处理，从该渣浮选矿装置中将渣浮选精矿送到泡铜生产悬浮反应器中，并且炉渣是废渣，铜含量为0.3-0.5％Cu。
11.一种根据一些上述权利要求的方法，其特征在于首先在电熔炉中处理来自泡铜生产悬浮反应器的炉渣并将在电熔炉中得到的炉渣慢慢冷却且与来自冰铜生产反应器的炉渣一起送到渣浮选矿装置中进行共同处理。
12.根据权利要求8的方法，其特征在于冰铜生产反应器是悬浮熔炉。
13.根据权利要求10的方法，其特征在于冰铜生产悬浮熔炉是闪速熔炉。
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