CN219793074U - 铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置。该装置包括第一冶炼单元、第二冶炼单元和负压单元，第一冶炼单元包括第一冶炼炉、硅质造渣剂供应单元、第一还原剂供应单元和第一烟气处理单元，第二冶炼单元包括第二冶炼炉、钙质造渣剂供应单元、第二还原剂供应单元和第二烟气处理单元。该装置能够回收铜熔炼渣中的铜、铅、锌、锑、金、银、铁等有色及黑色元素，并深度脱除渣中砷等有害元素，将砷进行富集，实现铜渣中有色元素和黑色元素的综合回收。且生成的尾渣成分与炼铁尾渣类似，为无害尾渣，可直接建材化。总之，具有高效、短流程、低能耗、低成本、占地面积小、有价金属元素全回收、环境友好的多重优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及铜冶炼渣处理技术领域，具体而言，涉及一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置。
背景技术
传统的炼铜过程中，会产出2.2～3倍铜产量的铜渣，渣含铜约1％～5％。除有价元素铜外，渣中还有锌、铅、锑、金、银、铁等有价元素，部分企业生产的铜渣中锌含量2％～5％，现有铜渣处理工艺主要是渣选矿和电炉贫化工艺。
渣选矿工艺是将铜渣缓冷后，通过破碎、磨矿、浮选等流程选出渣精矿回收铜，渣精矿中铜含量通常在18％～23％，尾矿含铜＜0.3％。其次，对渣精矿进行磁选以选出铁精矿。然而，该工艺存在工艺流程长、占地面积大、约占铜冶炼厂面积的1/4。而且，该工艺回收铜过程中难以回收锌铅等有价金属，部分锌在选铁过程中回收进入铁精矿，导致铁精矿含锌较高，难以用于高炉炼铁，造成铁精矿价值低的问题。而传统电炉贫化工艺由于其工艺局限性，造成尾渣含铜高(＞0.6％)，且无法回收铅锌等有价金属，含铁30％～45％的尾渣难以回收其中铁资源，导致铁资源流失。现有技术中也公开了一些铜渣的处理工艺，但也都存在明显缺陷，比如：
申请号201910053195.9的中国专利中公开了一种铜渣处理的方法，但该技术在回收铜过程中，大量铁进入铜锍中，需将合金相铜锍破碎、细磨、选矿等才可获得高品位铜产品和铁粉，但选矿所得铁粉含铜较高(＞5％)，铜对于部分钢种而言属于有害杂质元素，导致钢材热加工过程时开裂，因此含铜过高的铁粉难以用于钢铁冶炼。
申请号200910163234.7的中国专利中公开了一种通过惰性气体喷吹熔融还原提铁的方法，此方法虽然避免了热量损失，但仅单独考虑了铁的回收，并未考虑贵金属和铜的回收及利用问题，而且对铁中存在的杂质并未考虑。
申请号201210364451.4的中国专利中公开了一种利用热态铜渣先氧化脱硫，再喷吹天然气等还原剂回收铜铁得到富铜合金的方法。该技术能够用于优质铜精矿冶炼得到的铜冶炼渣，但大部分铜冶炼渣中含有铅锌砷等元素，在铜渣中以氧化物形式赋存。在天然气还原过程中大部分锌和部分铅砷元素能够还原挥发，然而仍然后部分铅等杂质元素会随铜进入合金，造成合金杂质含量高，影响产品质量。
申请号201410345197.2的中国专利中公开了一种利用铜渣还原铁水直接冶炼含铜抗菌不锈钢的方法，该方法先氧化脱硫，再还原得到含铜铁水，用于不锈钢冶炼，但此方案未能解决渣中铅砷等元素在合金中分配的影响。
申请号201910432636.6的中国专利中公开了一种将铜渣沉降分离后，再还原冶炼含铜铸铁的方法，该方法利用沉降得到铜和贵金属的回收，再进一步炼铁，得到含铜铁水。然而，该技术在实施过程中，未能回收锌铅等有价金属，且铜及贵金属回收率较低，使得含铜生铁中铜含量过高。
中国恩菲在申请号201711433274.X的专利中提出的一种CR炉处理铜渣的工艺，回收渣中铜锌有价金属，但该技术在实践过程中存在黄铁矿等硫化剂利用率低的问题，且加入辅料为黄铁矿等硫化剂是利用黄铁矿沉降带动渣中夹杂铜锍沉降，未能使得渣中铜锍颗粒自行沉降，且产出的铜锍品位低(15％～35％)，在后续铜锍冶炼过程中造成处理量大、品位低、能耗高等问题。而且，该工艺还存在烟气中硫含量高，烟尘锌品位较低，烟气处理成本高等问题，且未提及金属铁的回收。
有鉴于此，特提出本申请。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置及方法，以解决现有技术中铜冶炼渣处理时存在的铜锍品位低、能耗高、无法综合回收有价金属等问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置，其包括：第一冶炼单元，包括：第一冶炼炉，其设置有第一进渣口、第一加料口、第一放渣口、放铜口和第一烟气出口，第一冶炼炉用于使铜冶炼渣在第一还原剂、硅质造渣剂的作用下进行冶炼以得到铜锍/铜合金、第一烟气及液态含铁尾渣；硅质造渣剂供应单元，与第一加料口相连，用于向第一冶炼炉中提供硅质造渣剂；第一还原剂供应单元，与第一加料口相连，用于向第一冶炼炉中提供第一还原剂；第一烟气处理单元，与第一烟气出口相连，用于处理其所排出的第一烟气以得到含锌烟尘或含锌砷烟尘；第二冶炼单元，包括：第二冶炼炉，其设置有第二加料口、第二放渣口、放铁口和第二烟气出口，第二冶炼炉用于使液态含铁尾渣在第二还原剂、钙质造渣剂的作用下进行冶炼以得到生铁或硅铁合金、第二烟气及无害尾渣；钙质造渣剂供应单元，与第二加料口相连，用于向第二冶炼炉提供钙质造渣剂；第二还原剂供应单元，与第二加料口相连，用于向第二冶炼炉提供第二还原剂；第二烟气处理单元，与第二烟气出口相连，用于处理其所排出的第二烟气以得到含锌烟尘；负压单元，与第一冶炼炉和第二冶炼炉相连，用于在铜冶炼渣的冶炼过程及液态含铁尾渣的冶炼过程中向炉膛提供负压环境；其中，第一冶炼炉和第二冶炼炉为同一CR炉，且第一加料口即为第二加料口，第一放渣口即为第二放渣口，放铜口即为放铁口，第一烟气出口即为第二烟气出口，第一烟气处理单元即为第二烟气处理单元；或者，第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉，第二冶炼炉还设置有第一进渣口，其与第一放渣口相连。
进一步地，当第一冶炼炉和第二冶炼炉为同一CR炉时，CR炉为卧式结构，其侧部还设置有透气砖和/或喷枪，用于在铜冶炼渣的冶炼过程和液态含铁尾渣的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉或电热炉时，第一冶炼炉和第二冶炼炉各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为侧吹熔炼炉时，第一冶炼炉和第二冶炼炉各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；同时，第二冶炼炉还设置有燃料侧吹喷枪，用于在含铁尾渣的冶炼过程中向炉内喷吹燃料和富氧空气进行供热。
进一步地，第一进渣口设置在第一冶炼炉的顶部，且靠近其长度方向的一端设置，第一放渣口和放铜口设置在第一冶炼炉的远离第一进渣口的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在第一冶炼炉的靠近第一进渣口的侧壁上。
进一步地，当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第二冶炼炉中，第二进渣口设置在第二冶炼炉的顶部，且靠近其长度方向的一端设置，第二放渣口和放铁口设置在第二冶炼炉的远离第二进渣口的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在第二冶炼炉的靠近第二进渣口的侧壁上。
进一步地，第一冶炼炉中，将放铜口所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1，将第一冶炼炉的炉体总长度即为L，则L1/L＝1/5～1/3。
进一步地，当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第二冶炼炉中，将放铁口所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1’，将第二冶炼炉的炉体总长度即为L’，则L1’/L’＝1/5～1/3。
进一步地，第一冶炼炉中，其顶部设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方；当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉或电热炉时，第二冶炼炉的顶部也设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方。
进一步地，当第一冶炼炉和第二冶炼炉为同一CR炉时，其炉体侧壁内部设置有耐火炉砖和铜水冷夹套，其中，耐火炉砖设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套的一部分设置在上下耐火炉砖之间并与熔池直接接触，铜水冷夹套的另一部分设置在下方耐火炉砖和侧壁之间；或者，耐火炉砖设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖和侧壁之间。
进一步地，当第一冶炼炉为第一CR炉，第二冶炼炉为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第一冶炼炉和第二冶炼炉的侧壁内部各自独立地设置有耐火炉砖和铜水冷夹套；其中，第一冶炼炉中，耐火炉砖设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套设置在上下耐火炉砖之间并与熔池直接接触；或者，耐火炉砖设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖和侧壁之间；第二冶炼炉中，耐火炉砖设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套设置在上下耐火炉砖之间并与熔池直接接触；或者，耐火炉砖设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖和侧壁之间。
进一步地，当设置有喷枪时，硅质造渣剂供应单元、第一还原剂供应单元、钙质造渣剂供应单元、第二还原剂供应单元各自独立地与对应的喷枪相连。
采用本实用新型提供的装置，能够回收铜熔炼渣中的铜、铅、锌、锑、金、银、铁等有色及黑色元素，并深度脱除渣中砷等有害元素，将砷进行富集，实现铜渣中有色元素和黑色元素的综合回收。且生成的尾渣成分与炼铁尾渣类似，为无害尾渣，可直接建材化。总之，本实用新型提供的装置处理铜熔炼渣，具有高效、短流程、低能耗、低成本、占地面积小、有价金属元素全回收、环境友好的多重优势。
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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型一种实施例的铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型第二种实施例的铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型第三种实施例的铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置的结构示意图；
图4示出了根据本实用新型第四种实施例的铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置的结构示意图；
图5示出了铜熔炼渣中有价金属氧化物还原的吉布斯自由能随温度变化曲线。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一冶炼炉；101、第一进渣口；102、第一加料口；103、第一放渣口；104、放铜口；105、第一烟气出口；11、第一烟气处理单元；20、第二冶炼炉；201、第二进渣口；202、第二加料口；203、第二放渣口；204、放铁口；205、第二烟气出口；21、第二烟气处理单元；12、耐火炉砖；13、铜水冷夹套；111、二次燃烧室；112、余热锅炉；113、收尘装置；114、骤冷单元；111’、第一二次燃烧室；112’、第一余热锅炉；113’、第一收尘装置；114’、第一骤冷单元；211、第二二次燃烧室；212、第二余热锅炉；213、第二收尘装置。
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实用新型。
正如背景技术所描述的，现有的CR炉处理铜熔炼渣的工艺，在实践过程中存在黄铁矿等硫化剂利用率低的问题，且加入辅料为黄铁矿等硫化剂是利用黄铁矿沉降带动渣中夹杂铜锍沉降，未能使得渣中铜锍颗粒自行沉降，且产出的铜锍品位低(15％～35％)，在后续铜锍冶炼过程中造成处理量大、品位低、能耗高等问题。而且，该工艺还存在烟气中硫含量高，烟尘锌品位较低，烟气处理成本高等问题，且未提及金属铁的回收。总之，现有技术中铜冶炼渣处理时存在的铜锍品位低、能耗高、无法综合回收有价金属等问题。
为解决上述问题，实用新型人经过机理分析及大量试验研究证明，通过调整渣型、不加入硫化剂等辅料、控制负压等，能够调控铜熔炼渣冶炼过程中渣和铜锍两相之间界面张力以及反应氛围，从而得以实现铜锌铅金银等有色元素的高效、高比例回收，获得铜品位达到60％～80％的铜锍、铜合金和锌含量达到60％以上的氧化锌，产出的尾渣铁含量35％～45％。且通过充分利用尾渣余热，结合进一步的渣型调控，能够将液态含铁尾渣进一步冶炼得到生铁或硅铁合金，铁回收率达到95％以上。基于此，本实用新型避免了通过选矿获得含锌铁精矿难以高值利用、铁回收率低的问题；同时产出的生铁可作为炼钢原料或辅料直接用于炼钢。
基于此，本实用新型提供了一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置。如图1至4所示，该装置包括第一冶炼单元、第二冶炼单元和负压单元，第一冶炼单元包括第一冶炼炉10、硅质造渣剂供应单元、第一还原剂供应单元和第一烟气处理单元11，第二冶炼单元包括第二冶炼炉20、钙质造渣剂供应单元、第二还原剂供应单元和第二烟气处理单元21；第一冶炼炉10设置有第一进渣口101、第一加料口102、第一放渣口103、放铜口104和第一烟气出口105，第一冶炼炉10用于使铜冶炼渣在第一还原剂、硅质造渣剂的作用下进行冶炼以得到铜锍/铜合金、第一烟气及液态含铁尾渣；硅质造渣剂供应单元与第一加料口102相连，用于向第一冶炼炉10中提供硅质造渣剂；第一还原剂供应单元与第一加料口102相连，用于向第一冶炼炉10中提供第一还原剂；第一烟气处理单元11与第一烟气出口105相连，用于处理其所排出的第一烟气以得到含锌烟尘或含锌砷烟尘；第二冶炼炉20设置有第二加料口202、第二放渣口203、放铁口204和第二烟气出口205，第二冶炼炉20用于使液态含铁尾渣在第二还原剂、钙质造渣剂的作用下进行冶炼以得到生铁或硅铁合金、第二烟气及无害尾渣；钙质造渣剂供应单元与第二加料口202相连，用于向第二冶炼炉20提供钙质造渣剂；第二还原剂供应单元与第二加料口202相连，用于向第二冶炼炉20提供第二还原剂；第二烟气处理单元21与第二烟气出口205相连，用于处理其所排出的第二烟气以得到含锌烟尘；负压单元与第一冶炼炉10和第二冶炼炉20相连，用于在铜冶炼渣的冶炼过程及液态含铁尾渣的冶炼过程中向炉膛提供负压环境；
其中，如图1和2所示，第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉，且第一加料口102即为第二加料口202，第一放渣口103即为第二放渣口203，放铜口104即为放铁口204，第一烟气出口105即为第二烟气出口205，第一烟气处理单元11即为第二烟气处理单元21；或者，如图3和4所示，第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉，第二冶炼炉20还设置有第一进渣口201，其与第一放渣口103相连。
本实用新型提供的上述装置，可将液态铜冶炼渣先在第一还原剂、硅质造渣剂的作用下进行冶炼以得到铜锍/铜合金、第一烟气及液态含铁尾渣，再将液态含铁尾渣进行铁回收，使其在第二还原剂、钙质造渣剂的作用下进行冶炼以得到生铁或硅铁合金、第二烟气及无害尾渣。上述两步工艺可在一台冶炼炉既CR炉中实现；也可分两台冶炼炉实现，两台冶炼炉通过例如溜槽连接即可。
具体地，铜冶炼渣的冶炼过程中，通过硅质造渣剂供应单元向第一冶炼炉10中提供硅质造渣剂，第一还原剂供应单元向第一冶炼炉10中提供第一还原剂，再配合负压单元使第一冶炼炉10炉膛出于负压状态，即可有效调整渣黏度以及与铜锍(及铜合金，二者共同排出，会产生分层，合金在下部铜锍在上部，因此可分别收集)界面张力和反应氛围，充分回收铜锌铅锑金银等有价元素，并深度脱除砷等有害元素。这主要是由于：铜冶炼渣中大量铁以高熔点磁性铁存在，造成部分氧化硅以单质存在，造成渣黏度大，使得铜锍微滴难以聚集长大沉降，且沉降速度慢；本实用新型通过加入还原剂还原其中磁性铁成FeO与渣中赋存的单质氧化硅及加入的氧化硅造渣，降低渣黏度，加快铜锍沉降速度；同时采用高温冶炼也可降低渣黏度。加入第一造渣剂，主要是由于渣中氧化硅含量升高、利于增大熔渣界面张力，促进渣中铜锍微滴与渣剥离，使得其聚集长大沉降。铜锍可以作为一个独立的物相在铜渣中存在。但由于活度存在而导致的反应平衡，任何两种物质均有反应趋势，既铜锍和铜渣多少会发生少量反应，而导致形成铜渣中存在少量溶解态的铜。铜冶炼渣中FeO为碱性物质，氧化硅为酸性物质，铜渣的碱度越高，渣中自由氧含量越高，渣与铜锍的反应性会越好，从而渣与铜的界面润湿性会越好(既界面张力低，难以分离)。所以在高碱度下，铜锍颗粒由于和铜渣较好的润湿性(对应较低的界面张力)而难以团聚长大并从渣中分离出去。在碱度很低的情况下，渣中自由氧含量极低，渣与铜锍的反应性极弱，从而导致铜锍颗粒与渣之间的很差的润湿性(较高的界面张力)。界面张力较高的情况下，铜锍颗粒倾向于团聚长大，并从铜渣中分离，以降低体系的自由能。
上述铜冶炼渣包括但不限于液态铜熔炼渣、吹炼渣等铜冶炼中间渣，可选地，也可搭配处理铜冶炼烟尘。第一冶炼炉10的冶炼过程中，经过渣黏度以及与铜锍(及铜合金)界面张力和反应氛围调整，使得铜金银等有价金属元素与渣分离沉降到熔池底部、锌铅砷等元素挥发随烟气排出，通过第一烟气处理单元处理，即可得到含锌烟尘(铅锌烟尘)或含锌砷烟尘。该步骤实现了铜锌铅金银等与铁的充分分离回收，同时由于本实用新型无需加入硫化剂，可大幅度降低渣中硫含量，深度脱除渣中砷等有害元素。
待铜冶炼渣在第一冶炼炉10冶炼完毕后，当第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉时，将铜锍/铜合金放出后，即可继续向其中通入钙质造渣剂和第二还原剂，在负压状态下进一步使液态含铁尾渣进行冶炼，使其深度还原以回收其中的铁资源，得到生铁(或硅铁合金)、第二烟气及无害尾渣。而当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，则可将液态含铁尾渣通过溜槽等送入第二冶炼炉20中进行上述处理。第一步冶炼过程中未完全回收的锌铅等油价元素能够在该段进一步充分还原挥发，进入第二烟气中经过处理，即可得到含锌烟尘，而无害尾渣中锌铅含量可降至0.05％以下。
总之，利用本实用新型提供的装置处理铜冶炼渣，实现了铜渣中有价金属元素的分段、全面回收，可获得高品质氧化锌、高品位铜锍/铜合金、低铜生铁/硅铁合金；该工艺充分利用铜渣余热、投资成本低、能耗低、效率高、环境友好，技术前景广阔。
在一种优选的实施方式中，当第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉时，CR炉为卧式结构，其侧部还设置有透气砖和/或喷枪，用于在铜冶炼渣的冶炼过程和液态含铁尾渣的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉或电热炉时，第一冶炼炉10和第二冶炼炉20各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置。当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为侧吹熔炼炉时，第一冶炼炉10和第二冶炼炉20各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；同时，第二冶炼炉20还设置有燃料侧吹喷枪，用于在含铁尾渣的冶炼过程中向炉内喷吹燃料(比如天然气、煤粉等)和富氧空气(氧气浓度大于空气中氧气浓度，比如氧气提及浓度为30～98％的富氧空气)进行供热。进行上述设置，可以在冶炼过程中向渣层吹送搅动气体，以利于铜锍/铜合金(或者生铁、硅铁合金)的沉降回收。在实际操作时，可以将搅动气体气量控制在小气量状态，避免大气量喷吹措施造成的烟尘率高、严重影响氧化锌品位，且更有利于铜金银等沉降回收。此外，使用侧吹熔炼炉作为第二冶炼炉时，能够通过喷枪提供还原剂、热量和搅拌动能，从而进行深度还原。
在一种优选的实施方式中，第一进渣口101设置在第一冶炼炉10的顶部，且靠近其长度方向的一端设置，第一放渣口103和放铜口104设置在第一冶炼炉10的远离第一进渣口101的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在第一冶炼炉10的靠近第一进渣口101的侧壁上。如此设置能够促使冶炼过程更为充分。同理，在一种优选的实施方式中，当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第二冶炼炉20中，第二进渣口201设置在第二冶炼炉20的顶部，且靠近其长度方向的一端设置，第二放渣口203和放铁口204设置在第二冶炼炉20的远离第二进渣口201的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在第二冶炼炉20的靠近第二进渣口201的侧壁上。
为使经过冶炼的渣层与下层充分分离，进一步改善铜锍/铜合金沉降分离效果，在一种优选的实施方式中，第一冶炼炉10中，将放铜口104所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1，将第一冶炼炉10的炉体总长度即为L，则L1/L＝1/5～1/3。类似地，当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第二冶炼炉20中，将放铁口204所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1’，将第二冶炼炉20的炉体总长度即为L’，则L1’/L’＝1/5～1/3。实际实施过程中，优选在第一冶炼炉10和第二冶炼炉20中侧壁设置1～50个透气砖或小喷枪，单排布置在炉体长度方向，如采用喷枪，喷枪直径1～30mm。透气砖和喷枪的设置主要是促进熔池形成轻微搅动，提高铜锍微滴聚集长大速度，提升熔渣与造渣剂、还原剂反应速度，提高还原出锌铅的挥发速度、降低铅沉降进入铜锍比例。上述设置更有利于铜冶炼渣的冶炼，便于铜金银与渣的更充分分离。
在一种优选的实施方式中，第一冶炼炉10中，其顶部设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方；当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉或电热炉时，第二冶炼炉20的顶部也设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方。这样，电极加热区与搅动气体的喷入区对应设置，也更有利于冶炼充分进行。
更优选地，当第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉时，其炉体侧壁内部设置有耐火炉砖12和铜水冷夹套13，其中，如图1所示，耐火炉砖12设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套13的一部分设置在上下耐火炉砖之间并与熔池直接接触，铜水冷夹套13的另一部分设置在下方耐火炉砖12和侧壁之间；或者，如图2所示，耐火炉砖12设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套13设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖12和侧壁之间。当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，第一冶炼炉10和第二冶炼炉20的侧壁内部各自独立地设置有耐火炉砖12和铜水冷夹套13；其中，如图3所示，第一冶炼炉10中，耐火炉砖12设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套13设置在上下耐火炉砖12之间并与熔池直接接触；或者，如图4所示，耐火炉砖12设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套13设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖12和侧壁之间；如图3所示，第二冶炼炉20中，耐火炉砖12设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，铜水冷夹套13设置在上下耐火炉砖12之间并与熔池直接接触；或者，如图4所示，耐火炉砖12设置在炉体内的整个侧壁上，铜水冷夹套13设置在熔池对应的侧壁上并位于耐火炉砖12和侧壁之间。
优选地，当设置有喷枪时，硅质造渣剂供应单元、第一还原剂供应单元、钙质造渣剂供应单元、第二还原剂供应单元各自独立地与对应的喷枪相连。这样，以上第一还原剂、第二还原剂、硅质造渣剂和钙质造渣剂可以独立地通过加料口的形式和/或喷枪喷吹的形式进行加料，操作灵活可变。
优选地，当第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉时，第一烟气和第二烟气可共用同一烟气处理单元，如图1和2所示，第一烟气处理单元11包括顺次连通的二次燃烧室111、余热锅炉112、收尘装置113及骤冷单元114；当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，图中未示出的，两个炉子可以共用同一烟气处理单元，具体可包括顺次连通的二次燃烧室111、余热锅炉112、收尘装置113及骤冷单元114；或者，如图3和4所示，第一烟气处理单元11包括顺次连通的第一二次燃烧室111’、第一余热锅炉112’、第一收尘装置113’及第一骤冷单元114’，第二烟气处理单元21包括顺次连通的第二二次燃烧室211、第二余热锅炉212、第二收尘装置213。如此设置，第一烟气可依次进行二次燃烧、余热回收、收尘得到含锌烟尘、骤冷得到含锌砷烟尘，第二烟气可依次进行二次燃烧、余热回收、收尘得到含锌烟尘。以上四种设置方式均可，第一中设置方式在砌炉时节省成本，这些设置方式中均能够确保金属不接触铜水套，同时可实现炉衬挂渣。
为使加料更为均匀，优选地，上述第一加料口102为1至20个，分布在炉体顶部，比如部分靠近第一进渣口设置，部分位于电极之间。当采用两个炉体进行处理时，第二冶炼炉可以为CR炉，也可以为电热炉，电热炉炉型可以为圆形、跑道型、矩形、椭圆形等。两个炉体之间优选采用阶梯布置，即第二冶炼炉的水平高度低于第一冶炼炉，二者之间通过溜槽连接，便于液态含铁尾渣转移进料。
根据本实用新型的另一方面，还提供了一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理方法，其采用上述铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置进行，该方法包括以下步骤：步骤S1，将铜冶炼渣转运至第一冶炼炉10中，并通过硅质造渣剂供应单元向其中提供硅质造渣剂，通过第一还原剂供应单元向其中提供第一还原剂；在第一负压状态下，使铜冶炼渣在第一还原剂、硅质造渣剂的作用下进行冶炼以得到铜锍/铜合金、第一烟气及液态含铁尾渣；通过第一烟气处理单元11处理第一烟气，得到含锌烟尘和含锌砷烟尘；步骤S2，通过钙质造渣剂供应单元向第二冶炼炉20中提供钙质造渣剂，通过第二还原剂供应单元向第二冶炼炉20中提供第二还原剂；在第二负压状态下，使液态含铁尾渣在第二还原剂、钙质造渣剂的作用下进行冶炼以得到生铁或硅铁合金、第二烟气及无害尾渣；通过第二烟气处理单元21处理第二烟气，得到含锌烟尘；其中，当第一冶炼炉10和第二冶炼炉20为同一CR炉时，待步骤S1结束之后，通过放铜口104排出铜锍/铜合金，然后执行步骤S2；当第一冶炼炉10为第一CR炉，第二冶炼炉20为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉时，待步骤S1结束之后，通过第一放渣口103和第一进渣口201将液态含铁尾渣转运至第二冶炼炉20中，然后执行步骤S2。
利用本实用新型提供的方法处理铜冶炼渣，实现了铜渣中有价金属元素的分段、全面回收，可获得高品质氧化锌、高品位铜锍/铜合金、低铜生铁/硅铁合金；该工艺充分利用铜渣余热、投资成本低、能耗低、效率高、环境友好，技术前景广阔。
在实际操作过程中，可将铜冶炼渣由铜冶炼炉经溜槽或渣包转运至第一冶炼炉10中，第一还原剂和硅质造渣剂根据冶金计算按照配料方案通过皮带或其他方式加入至炉中，在加热电极的供热状态及负压条件下进行第一阶段的冶炼，在炉内完成造渣、铜锍/铜合金沉降分离、选择性还原挥发锌铅砷，同时部分铁被还原等。得到的液态含铁尾渣中铜＜0.4％、锌＜0.8％、铅＜0.2％、砷＜0.03％，得到的铜锍/铜合金中铜品位较高，能够达到60％～80％。得到的含锌烟尘中锌含量也较高，锌含量65％～80％、铅含量5％～20％。处理后铜冶炼渣中的金银回收率可＞95％。铜锍/铜合金可直接进入铜吹炼炉或阳极炉冶炼，高品质氧化锌也可用于锌铅冶炼。
硅质造渣剂参与第一冶炼炉10中的冶炼，硅氧化物在液态渣中以分子态多面体存在，铁、钙、镁等氧化物以离子态存在，铜锍存在形式与铁、钙、镁等氧化物类似，加入硅氧化物可提高铜锍与渣界面张力，促进铜锍微滴聚集长大。为了更充分地发挥上述作用，进一步改善铜锍/铜合金的沉降分离效果，在一种优选的实施方式中，步骤S1中，控制铜冶炼渣冶炼过程中的渣型为FeO/SiO2＝0.8～1.5，优选为FeO/SiO2＝1～1.4。优选地，硅质造渣剂采用富含SiO2的物质，比如选自石英石、石英、河沙、海砂中的一种或多种。
第一还原剂的目的主要有两个：①铜渣中大量铁以磁性铁存在，造成渣黏度较大，加入还原剂后，磁性铁还原成FeO与氧化硅造渣形成硅酸亚铁，降低渣黏度，促进铜锍沉降；②还原其中的锌铅砷等元素氧化物。优选地，第一还原剂为煤、焦炭、石油焦、石墨、碳粉、木头、硅铁合金、硅单质中的一种或多种。为了方便进料及反应更充分，优选地，硅质造渣剂的粒度为0.2～20mm，第一还原剂的粒度为1～30mm。
在一种优选的实施方式中，步骤S1中，第一冶炼炉10中的操作温度为1400～1600℃，优选1460～1550℃；第一冶炼炉10中的炉膛操作压力为负压-10～-300Pa。采用此操作温度的原因是温度达到1200℃以上时，锌氧化物较铁氧化物优先还原，富余200℃以上，其优先还原性较强。在上述温度下，本实用新型第一冶炼炉10中能够更充分地进行选择性还原，优先还原渣中磁性铁、锌氧化物、铅氧化物、砷氧化物成为FeO、单质锌铅砷，实现锌铅砷的深度脱除，并降低黏度实现铜锍/铜合金的充分沉降分离。尤其是，铜渣中铁含量较高，如果温度较低，大量铁被还原出，造成铜锍品位较低(铜熔炼渣中有价金属氧化物还原的吉布斯自由能随温度变化曲线如图5中所示)，本实用新型控制温度在上述范围内，更有利于提高铜锍品位。采用上述负压条件，也有利于渣锍分离，且烟气量小，锌铅也能够充分挥发，形成的含锌烟尘中锌品位较高。负压过低，造成炉膛内锌铅分压过高，不利于熔池中还原出的锌铅挥发；负压过高，使得炉内漏风量大，大量还原剂被漏风燃烧，造成还原剂利用率过低。
优选地，第一还原剂的加入量为铜冶炼渣的2.5～8％，这样更有利于促进铜金银等有价金属以铜锍/铜合金的形式沉降分离、少量铁被还原沉降，锌、铅、砷等元素在渣中以氧化物形式赋存，加入还原剂后被还原成单质挥发进入烟气。优选第一冶炼炉中加热电极的功率密度为50～500kW/m2，优选150～400kW/m2。
在一种优选的实施方式中，步骤S1中，通过透气砖和/或喷枪向渣层中通入惰性气体和/或还原性气体，且单支透气砖或喷枪的通气量为1～100Nm3/h。以上第一阶段，即第一冶炼炉10中，向渣层中通入惰性气体和/或还原性气体(作为搅动气体)，但吹气量不宜过大，这样会造成强烈搅拌，使得烟尘量过大，造成富锌烟尘锌品位大幅度降低，同时使得烟气量过大，带走热量多，能耗升高。本实用新型选择轻微搅拌能加速锌铅铁砷等氧化物与还原剂反应速度，同时促进铜锍微滴和还原出的金属铁微滴聚集长大，加快沉降速度，还可加速还原出锌铅单质的挥发，降低铅进入铜锍的量。上述惰性气体包括但不限于为氮气、氩气等，还原性气体包括但不限于天然气、煤制气、煤气、高炉煤气、氢气等。
优选地，当通过喷枪通入时，将第一还原剂和硅质造渣剂各自独立地通过喷枪和/或第一加料口102进行加料。上述加料形式灵活可调，有利于将物料分散加入，提高体系均匀性以及改善冶炼效率，这是本领域技术人员都应理解的，在此不再赘述。
实际冶炼过程中，铜冶炼渣可通过溜槽连续进入第一冶炼炉，也可间断进入；硅质造渣剂和第一还原剂可连续进入第一冶炼炉，也可间断进入；第一冶炼炉内设置密封构建，避免电极烧损严重。
第二阶段，即液态含铁尾渣的冶炼过程中，其在钙质造渣剂和第二还原剂的作用下进行造渣还原，金属铁还原沉降，残留的铜随金属铁还原沉降，在第一阶段未还原的锌、铅等氧化物进一步还原挥发进入烟尘。为了进一步改善造渣还原效果，更优选地，步骤S2中，控制液态含铁尾渣冶炼过程中的渣型为钙硅渣型：CaO/SiO2＝0.8～1.2，或者钙铁硅渣型：CaO/SiO2＝0.3～0.6。渣型为前者时，可控制产出尾渣含铁＜1％，渣型为后者时，尾渣含铁5～8％。经过第二阶段冶炼后，可得到低铜生铁(铜含量＜0.7％、铁含量＞96％)、富锌烟尘(锌含量＞40％)、无害火法尾渣。
钙质造渣剂的主要作用是对液态含铁尾渣中硅氧化物造渣，提高铁氧化物还原趋势，并促进渣铁分离。为了更充分地发挥这一作用，优选地，钙质造渣剂选自氧化钙、石灰、石灰石、氧化镁、白云石中的一种或多种；优选地，第二还原剂为煤、焦炭、石油焦、石墨、硅铁合金、硅单质、氢气中的一种或多种；优选地，钙质造渣剂的粒度为0.2～20mm，固态的第二还原剂的粒度为1～30mm。优选地，第二还原剂的加入量为液态含铁尾渣重量的10～30％，实现铁锌铅的深度回收，产出无害尾渣(尾渣中锌含量＜0.05％、铅含量＜0.05)。实际生产过程中，得到的生铁可用于铸铁、铸钢生产或作为废钢用于炼钢，含锌烟尘用于锌铅冶炼回收。
在一种优选的实施方式中，步骤S2中，第二冶炼炉20中的操作温度为1450～1650℃，优选为1480～1550℃；第二冶炼炉20中的炉膛操作压力为负压-5～-200Pa。如此条件下，能够更充分第进行铁渣分离，并促使残余的氧化锌还原挥发形成含锌烟尘。尤其是上述负压条件下，有利于第二还原剂的利用率，并减少烟气量，降低能耗。
优选地，步骤S2中，通过透气砖和/或喷枪向渣层中通入惰性气体和/或还原性气体；优选地，当通过喷枪通入时，将第二还原剂和钙质造渣剂各自独立地通过喷枪和/或第二加料口202进行加料。更优选地，步骤S2中，当第二还原剂和钙质造渣剂通过第二加料口202加入时，单支透气砖或喷枪的通气量为1～100Nm3/h；当第二还原剂和钙质造渣剂通过喷枪加入时，单支喷枪的通气量为50～500Nm3/h。
如此设置，第二还原剂和钙质造渣剂的进料方式灵活可控，方便操作。尤其是当采用两个冶炼炉时，在第二冶炼炉中，钙质造渣剂和第二还原剂的进料方式主要为两种：①在炉顶加料口202加入，同时在渣层高度方向上设置1～50个透气砖/小型喷枪，单排布置在炉体长度方向，对熔渣进行轻微搅拌，气量1～100Nm3/h，喷枪直径1～30mm；②在渣层高度方向上设置1～50个喷枪，单排布置在炉体长度方向，对熔渣进行轻微搅拌，气量50～500Nm3/h；气体可采用：氮气、氩气等惰性气体，也可采用天然气、煤制气、煤气、高炉煤气、氢气等还原性气体；同时利用侧吹喷枪将第钙质造渣剂和第二还原剂喷吹进入(采用浓相输送，优选固气比1～40kg/m3)。
上述处理过程中得到的第一烟气优选依次进行二次燃烧处理、余热回收处理、收尘得到含锌烟尘(温度降至＞250℃，锌铅氧化物先析出)、骤冷得到含锌砷烟尘(骤冷过程中温度太低有玻璃砷生成)；上述第二烟气优选依次进行二次燃烧处理、余热回收处理、收尘得到含锌烟尘。
总之，本实用新型上述装置及方法处理铜冶炼渣，具有以下有益效果：
1、可采用一台CR炉分阶段处理，也可利用两台冶炼炉分步处理；装备特点灵活，投资小，两步回收渣中金属元素并深度脱除砷等有害元素，产出无害火法尾渣，其处理原料均为液态渣，成本低。
2、可设置透气砖/小型侧吹喷枪，喷吹惰性气体或还原性气体，对熔池形成轻微搅拌，提高反应效率、提升铜锍微滴聚集长大和沉降速度、加速锌铅挥发；
3、单台冶炼装置和两台冶炼装置，优选均为电热处理，能源利用率高、烟气处理成本低；两台冶炼装置可根据生产工艺特点灵活设置透气砖、小型喷枪和普通喷枪。
4、冶炼炉可在渣层采用冷却水套挂渣；
5、采用电热作为能源，可大幅降低烟尘量，提高烟尘品质。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图1所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量30万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量5％、石英石占渣量4％；冶炼温度1450℃，冶炼时间2h，负压-50Pa，未设置透气砖/喷枪，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1.4，产出71％高品位铜锍、锌含量68％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.39％、0.8％、0.3％)；放出铜锍后同时加入25％石灰(液态含铁尾渣占比)、18％煤(液态含铁尾渣占比)、渣型为CaO/SiO2＝1、冶炼温度1450℃，还原沉降2h，产出获得40％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.8％，铁含量96％铁水。
实施例2
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图1所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量30万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量5％、石英石占渣量4％；冶炼温度1450℃，冶炼时间1.5h，负压-50Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1，设置10个透气砖，每个透气砖喷吹气量80Nm3/h，产出71％高品位铜锍、锌含量66％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.32％、0.5％、0.2％)；放出铜锍后同时加入25％石灰(液态含铁尾渣占比)、18％煤(液态含铁尾渣占比)、冶炼温度1450℃，还原沉降2h，CaO/SiO2＝1，产出获得35％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.6％，铁含量96％铁水。
实施例3
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图1所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量50万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量5％、石英石占渣量4％；冶炼温度1500℃，冶炼时间2h，负压-50Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1.2，未设置透气砖/喷枪，产出71％高品位铜锍、锌含量66％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.35％、0.55％、0.25％)；放出铜锍后同时加入25％石灰、18％煤，冶炼温度1500℃,还原沉降2h，CaO/SiO2＝1，产出获得38％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.7％，铁含量96％铁水。
实施例4
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图1所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量50万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽连续流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量6％、石英石占渣量3％；冶炼温度1500℃，冶炼时间2h，负压-50Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝0.8，未设置透气砖/喷枪，产出70％高品位铜锍、锌含量69％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.4％、0.6％、0.22％)；放出铜锍后同时加入12％石灰、10％煤，冶炼温度1500℃,还原沉降2h，CaO/SiO2＝0.5，产出获得42％富锌烟尘、尾渣中铁含量10％，铁含量95.5％铁水。
实施例5
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图3所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量50万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽连续流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量6％、石英石占渣量4％；冶炼温度1500℃，冶炼时间1.5h，负压-50Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1.4，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出73％高品位铜锍、锌含量65％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.3％、0.35％、0.15％)；液态含铁尾渣经溜槽流入第二冶炼炉，加入27％石灰、18％煤，冶炼温度1500℃，还原沉降2h，CaO/SiO2＝1，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出获得35％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.5％，铁含量96％铁水。
实施例5
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图3所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量50万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽连续流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量4.5％、石英石占渣量2％；冶炼温度1550℃，冶炼时间1.5h，负压-50Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1.4，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出73％高品位铜锍、锌含量65％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.38％、0.6％、0.3％)；液态含铁尾渣经溜槽流入第二冶炼炉，加入27％石灰、18％煤，冶炼温度1550℃，还原沉降2h，CaO/SiO2＝0.8，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出获得45％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.3％，铁含量96％铁水。
实施例6
利用本案所述技术及装置处理液态铜冶炼渣，装置如图3所示，工艺条件如下：
年处理液态铜冶炼渣量50万吨，将液态铜冶炼渣经溜槽连续流入CR炉内，在辅料加料口加入煤和石英石，其中煤占渣量7％、石英石占渣量2％；冶炼温度1550℃，冶炼时间1.5h，负压-150Pa，渣型为铁硅渣Fe/SiO2＝1.4，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出73％高品位铜锍、锌含量65％氧化锌烟尘、砷烟尘，液态含铁尾渣(铜锌铅分别降至0.38％、0.6％、0.3％)；液态含铁尾渣经溜槽流入第二冶炼炉，加入27％石灰、18％煤，冶炼温度1550℃，还原沉降2h，CaO/SiO2＝0.8，设置15个透气砖，每个透气砖喷吹气量60Nm3/h，产出获得45％富锌烟尘、尾渣中铁含量0.3％，铁含量96％铁水。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置，其特征在于，包括：
第一冶炼单元，包括：
第一冶炼炉(10)，其设置有第一进渣口(101)、第一加料口(102)、第一放渣口(103)、放铜口(104)和第一烟气出口(105)，所述第一冶炼炉(10)用于使所述铜冶炼渣在第一还原剂、硅质造渣剂的作用下进行冶炼以得到铜锍/铜合金、第一烟气及液态含铁尾渣；
硅质造渣剂供应单元，与所述第一加料口(102)相连，用于向所述第一冶炼炉(10)中提供所述硅质造渣剂；
第一还原剂供应单元，与所述第一加料口(102)相连，用于向所述第一冶炼炉(10)中提供所述第一还原剂；
第一烟气处理单元(11)，与所述第一烟气出口(105)相连，用于处理其所排出的所述第一烟气以得到含锌烟尘或含锌砷烟尘；第二冶炼单元，包括：
第二冶炼炉(20)，其设置有第二加料口(202)、第二放渣口(203)、放铁口(204)和第二烟气出口(205)，所述第二冶炼炉(20)用于使所述液态含铁尾渣在
第二还原剂、钙质造渣剂的作用下进行冶炼以得到生铁或硅铁合金、第二烟气及无害尾渣；
钙质造渣剂供应单元，与所述第二加料口(202)相连，用于向所述第二冶炼炉(20)提供所述钙质造渣剂；
第二还原剂供应单元，与所述第二加料口(202)相连，用于向所述第二冶炼炉(20)提供所述第二还原剂；
第二烟气处理单元(21)，与所述第二烟气出口(205)相连，用于处理其所排出的第二烟气以得到含锌烟尘；负压单元，与所述第一冶炼炉(10)和所述第二冶炼炉(20)相连，用于在所述铜冶炼渣的冶炼过程及所述液态含铁尾渣的冶炼过程中向炉膛提供负压环境；
其中，所述第一冶炼炉(10)和所述第二冶炼炉(20)为同一CR炉，且所述第一加料口(102)即为所述第二加料口(202)，所述第一放渣口(103)即为所述第二放渣口(203)，所述放铜口(104)即为所述放铁口(204)，所述第一烟气出口(105)即为所述第二烟气出口(205)，所述第一烟气处理单元(11)即为所述第二烟气处理单元(21)；或者，所述第一冶炼炉(10)为第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为第二CR炉、电热炉或侧吹熔炼炉，所述第二冶炼炉(20)还设置有第二进渣口(201)，其与所述第一放渣口(103)相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
当所述第一冶炼炉(10)和所述第二冶炼炉(20)为同一CR炉时，所述CR炉为卧式结构，其侧部还设置有透气砖和/或喷枪，用于在所述铜冶炼渣的冶炼过程和所述液态含铁尾渣的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；
当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述第二CR炉或所述电热炉时，所述第一冶炼炉(10)和第二冶炼炉(20)各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；
当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述侧吹熔炼炉时，所述第一冶炼炉(10)和第二冶炼炉(20)各自独立地位卧式结构，二者的侧部各自独立地设置有透气砖和/或喷枪，用于在各自的冶炼过程中向渣层内通入搅动气体；且透气砖和/或喷枪设置在距离渣层底部1/10～9/10渣层高度的位置；同时，所述第二冶炼炉(20)还设置有燃料侧吹喷枪，用于在所述含铁尾渣的冶炼过程中向炉内喷吹燃料和富氧空气进行供热。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述第一进渣口(101)设置在所述第一冶炼炉(10)的顶部，且靠近其长度方向的一端设置，所述第一放渣口(103)和所述放铜口(104)设置在所述第一冶炼炉(10)的远离所述第一进渣口(101)的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在所述第一冶炼炉(10)的靠近所述第一进渣口(101)的侧壁上。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，
当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述第二CR炉、所述电热炉或所述侧吹熔炼炉时，所述第二冶炼炉(20)中，所述第二进渣口(201)设置在所述第二冶炼炉(20)的顶部，且其靠近其长度方向的一端设置，所述第二放渣口(203)和所述放铁口(204)设置在所述第二冶炼炉(20)的远离所述第二进渣口(201)的另一端侧部，透气砖和/或喷枪设置在所述第二冶炼炉(20)的靠近所述第二进渣口(201)的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一冶炼炉(10)中，将所述放铜口(104)所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1，将所述第一冶炼炉(10)的炉体总长度即为L，则L1/L＝1/5～1/3。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述第二CR炉、所述电热炉或所述侧吹熔炼炉时，所述第二冶炼炉(20)中，将所述放铁口(204)所在侧壁与透气砖和/或喷枪之间沿炉体长度方向的最短距离即为L1’，将所述第二冶炼炉(20)的炉体总长度即为L’，则L1’/L’＝1/5～1/3。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一冶炼炉(10)中，其顶部设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方；当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述第二CR炉或所述电热炉时，所述第二冶炼炉(20)的顶部也设置有多个加热电极，其设置在透气砖和/或喷枪所在的渣层上方。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述第一冶炼炉(10)和所述第二冶炼炉(20)为同一CR炉时，其炉体侧壁内部设置有耐火炉砖(12)和铜水冷夹套(13)，其中，
所述耐火炉砖(12)设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，所述铜水冷夹套(13)的一部分设置在上下所述耐火炉砖之间并与熔池直接接触，所述铜水冷夹套(13)的另一部分设置在下方所述耐火炉砖(12)和侧壁之间；或者，
所述耐火炉砖(12)设置在炉体内的整个侧壁上，所述铜水冷夹套(13)设置在熔池对应的侧壁上并位于所述耐火炉砖(12)和侧壁之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述第一冶炼炉(10)为所述第一CR炉，所述第二冶炼炉(20)为所述第二CR炉、所述电热炉或所述侧吹熔炼炉时，所述第一冶炼炉(10)和所述第二冶炼炉(20)的侧壁内部各自独立地设置有耐火炉砖(12)和铜水冷夹套(13)；其中，
所述第一冶炼炉(10)中，所述耐火炉砖(12)设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，所述铜水冷夹套(13)设置在上下所述耐火炉砖(12)之间并与熔池直接接触；或者，所述耐火炉砖(12)设置在炉体内的整个侧壁上，所述铜水冷夹套(13)设置在熔池对应的侧壁上并位于所述耐火炉砖(12)和侧壁之间；
所述第二冶炼炉(20)中，所述耐火炉砖(12)设置在熔池上方侧壁及熔池下方渣层对应的侧壁上，所述铜水冷夹套(13)设置在上下所述耐火炉砖(12)之间并与熔池直接接触；或者，所述耐火炉砖(12)设置在炉体内的整个侧壁上，所述铜水冷夹套(13)设置在熔池对应的侧壁上并位于所述耐火炉砖(12)和侧壁之间。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当设置有喷枪时，所述硅质造渣剂供应单元、所述第一还原剂供应单元、所述钙质造渣剂供应单元、所述第二还原剂供应单元各自独立地与对应的喷枪相连。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321039127.5U CN219793074U (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 铜冶炼渣有价金属元素综合回收及无害化处理装置 |
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