CN1025963C - 底吹熔池炼铜法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及熔池熔炼炼铜的一种新方法，采用可回流的卧式圆筒形反应器，其特征在于将含铜、或含砷铜及含砷金银物料与熔剂、煤粉和返尘混合制粒后，在底部配有射流富氧枪的反应器中进行自热熔炼，完成造镇造渣，实现渣铳分离，产出的含二氧化硫和三氧化二砷的烟气，经净化后制酸，熔炼渣经电热贫化后丢弃，或经选矿贫化后作炼铁原料，铜锍经P-S转炉吹炼产出泡铜。本发明耗低，炉寿长，烟气SO₂浓度高，对原料适应性广，回收率高，易实施。

Description

本发明涉及熔池熔炼炼铜法。

闪速熔炼和熔池熔炼是当今两大类广泛研究和应用的火法炼铜新方法，由于熔池熔炼法的原料无需深度干燥，研究更为活跃，已用于工业生产的新工艺有诺兰达法，瓦纽可夫法（立式铜水套炉），三菱法（固定式炉），白银法（反射炉）等等。诺兰达法的主要设备是一台酷似卧式转炉的圆筒形反应器（图6），沿圆筒的一边设一排风眼[30]，空气或富氧空气从风眼鼓入冰铜层[34]，反应器熔池由渣层[35]、冰铜层[34]、泡铜层[37]组成，接近反应器中部的泡铜沉降坑将反应器分为熔池吹炼区和沉降区，制粒湿精矿和熔剂用气动料枪从加料孔[40]连续抛到炉渣表面，炉渣从放渣口[33]连续排出，泡铜从出铜口[36]间断放出，烟气从沉降坑上方的炉口[31]排出，反应器两端的烧嘴[32]和[39]燃烧天然气或油料，补充熔炼必须的热量（冶金工业出版社出版：“国外铜冶金文集”，1973年，P159-166;“铜提取冶金”，1980年，P178，P182-186）。诺兰达法与反射炉法相比，优点在于熔炼与吹炼在同一反应器中连续进行，燃料消耗减少;可产出含 SO₂8-15%的烟气，适宜制酸。但该法也存在明显不足之处，它采用单面侧吹，气液混合不匀，存在熔炼死角，单面侧吹又易对炉内耐火材料，特别是靠近风眼部分产生严重的冲刷损害，降低炉衬寿命，导致富氧程度难于提高（仅可达30%左右），氧的利用率也只96%左右，很难实现自然熔炼，既造成渣含铜高（可达12%），铜直收率低，又造成泡铜含硫高达1-2%，使阳极炉精炼时需耗较多的空气和较长的氧化时间，而且烟气SO₂浓度的进一步提高也受到限制，制酸成本难降低。该法直接产出泡铜，不仅操作上控制要求严，而且金属铜的存在，易于将原料中某些杂质，例如As、Sb、Bi溶解在金属铜中，无疑将妨碍生产出质量适合电解精炼的阳极铜。因此，该法只适合熔炼杂质含量低的铜物料，很难用于杂质含量高，特别是含砷高的铜物料的熔炼。该法所用反应器的排器口接近中部，紧靠熔炼吹炼区，必然造成烟尘率高，工业生产中机械尘率（按返尘计）达3%左右。

本发明的目的是为了提供一种与瓦纽可夫法、三菱法和白银法完成不同的，又克服了上述诺兰达法不足之处的新的熔池熔炼炼铜法。它能实现自热熔炼，能耗低，炉寿长，渣含铜低，烟气中二氧化硫浓度高，工艺参数易于控制，对原料适应性广，既可处理杂质含量低的，又可处理杂质含量高，特别是含砷高的铜物料，既可处理含铜低的，又可处理含铜高的铜物料，而且对物料中金银回收率高的底吹熔池炼铜法及其装置。

为实现上述目的，本发明的炼铜法采用底吹熔池熔炼，它是将含铜物料，或含砷铜物料，或上述两种物料中的一种或两种及含砷金银物料与熔剂、煤粉、返尘混和制粒后，在底部配有射流富氧枪的反应器中进行自热熔炼，完成造锍造渣，并实现渣锍分离，产出二氧化硫含量高的，或同时含有气态三氧化二砷的烟气，经净化后制酸，熔炼渣或经电热贫化后丢弃，或经选矿贫化后作炼铁原料，铜锍经P-S转炉吹炼产出泡铜。

本发明采用的装置是改进的水口山炼铅法装置（CN85105034A）它的反应器是可沿中心轴转动的卧式圆筒形反应器，内衬耐火材料，上部设有加料口、烟气排出口，底部设有***喷吹氧枪的氧枪孔、虹吸口一端部设有溢流渣口。但本发明将虹吸口、溢流渣口和烟气排出口都设在反应器的远离氧枪区（前端）的扩大端，使铜锍和熔炼渣顺流流动，并将扩大端直径适当放大，使扩大端的长径比比氧枪区长径比小0.2～0.4。扩大端的设置，改进了熔炼炉的熔体状况，改善了熔炼的技术经济指标，促进铜锍与渣的分离，降低渣含铜。克服了水口山炼铅法的反应器将烟气排出口和虹吸口设在氧枪区，溢流渣口设在后端，造成烟气中机械尘量大的缺陷，使底吹熔池熔炼的冶金反应动力学及热力学平衡更合理，为实现自热熔炼创造了条件。本发明还采用双筒管式或单管式射流富氧枪喷吹富氧空气。双筒管式的通工业氧气的中心管外壁为齿轮形状，环缝通以空气保护氧枪，比水口山炼铅法通氮气节约能源，又提高了入炉气体的富氧程度，有利于自热熔炼。本发明用于处理含砷铜物料时，烟气除经余热锅炉和热电收尘器分离出固态烟尘和重金属烟尘的常规净化后，还需经过蒸发骤冷塔和冷电收尘器，将烟气中的气态三氧化二砷以粗白砷形式回收，达到制酸标准的烟气送制酸***制酸。

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的反应器纵剖面示意图。

图3为本发明的单管式射流富氧枪纵剖面图。

图4为本发明的双筒管式射流富氧枪纵剖面图。

图5为本发明的蒸发骤冷塔主视图。

图6为诺兰达法的反应器纵剖面示意图。

本发明的工艺流程是：含铜（或还含砷金银）精矿、熔剂、煤粉（3%左右）和返尘混和后的炉料a经制粒机[2]制成的含水8-10%的粒径b从反应器[1]上部的加料口[8]连续加入反应器内（加料口设有两个，一个为备用），富氧空气通过***反应器底部的四个氧枪孔[13]中的四支射流富氧枪连续吹入熔池进行自热熔炼。冰铜d从虹吸口[12]放出，送P-S转炉吹炼成泡铜，泡铜经精炼后电解，产出电解铜和阳极泥，从阳极泥中回收金银。熔炼渣c从溢流渣口[11]连续放出，或经电热前床贫化后弃去，电热前床产出的冰铜并入反应器产出的冰铜d中处理;或经缓冷后，进行磨矿-浮选，产出铜精矿返回混料***配料，浮选尾矿可用作炼铁原料，也可丢弃。产出的含二氧化硫高的烟气由烟气排出口[10]排出，经余热锅炉（3）回收废热，热电收尘器（4）分离出固态烟尘（机械尘）和重金属尘后送制酸***制酸。若处理含砷物料时，热电收尘器排出 的烟气，还需经蒸发骤冷塔（5）和冷电收尘器（6）捕集并产出粗白砷后，含砷达到制酸标准的烟气，再送到制酸***制酸。反应器上还设有喷油孔（7）和（9），在开炉时，向反应器内喷入燃料油，熔化炉料，炉况正常后，即停止喷油，整个熔炼过程完全在自热条件下连续进行。本发明使用双筒管式射流富氧枪时，将中心管外壁开若干条槽，成为齿轮形状，工业氧气和空气分别从外壁为齿轮形状的中心管的氧气进口（16）和侧面的空气进口（17）进入氧枪，在一定压力下，工业氧气经中心管，空气经双筒管的环缝从氧枪前端的氧枪口同时喷吹到反应器中。使用单管式射流富氧枪时，工业氧气和空气分别从后端侧面的氧气进口（15）和后端的空气进口（14）进入氧枪的混合室混合后，在一定压力下从前端的氧枪口喷吹到反应器中。更换氧枪时，只需转动反应器，使氧枪口高出熔池的渣面，即可更换，极其方便。

本发明的蒸发骤冷塔为直筒形空塔，顶部设有烟气入口（19）和喷嘴（18），水从喷嘴高压喷出后迅速雾化，雾化水与烟气同向流动，并迅速蒸发，使烟气快速降温到其露点以上，不使烟气结露，仅使气态三氧化二砷结晶，然后从塔侧面的烟气出口（20）排出，进入冷电收尘器收下砷尘，产出粗白砷。塔底部设有清洗排灰口。给入喷嘴的水压力必须足以使喷出的水完全雾化，使雾化水在流过骤冷塔时能全部蒸发，以免影响冷电收尘器正常操作。实现本发明的底吹熔池自热熔炼的主要技术条件为：氧料比180-230Nm³/t，熔池温度1200-1250℃，工业氧气和空气压力皆为0.5-0.8MPa，给入氧枪的空气和氧气之比（空氧比）0.5-1.0，入炉气体的富氧浓度40-70%O₂，热电收尘器出口（骤冷塔进口）温度250-300℃，冷电收尘器进口温度120-140℃，冷电收尘器出口温度90-100℃。熔炼渣采用电热贫化时，Fe/SiO₂比为0.8-1.0，采用选矿贫化时，Fe/SiO₂比为1.6-2.0。

本发明实施例的技术条件及指标见表1。

本发明的水口山炼铜法为底吹熔池自热熔炼炼铜法，它的优点是：1.采用圆筒形密闭反应器，结构紧凑，表面积小，有利于节约热能;2.采用底吹熔炼方式，减缓熔体对砖衬的冲刷，炉寿长达300天以上，氧利用率高达100%，可提高熔炼的富氧程度，实现自热熔炼，能耗低，渣含铜低，仅1-3%;3.烟气量小，烟气中二氧化硫浓度高，达20%以上，机械尘率小，仅1-1.5%，烟气净化及二氧化硫回收成本低;4.配有捕砷装置，可处理含砷3-5%的铜物料外，脱砷率达90%以上，砷烟尘（粗白砷）品位可达95%As₂O₃，进一步提纯工艺简单、成本低;5.工艺参数易于控制，便于实现自动化控制;6.对原料适应性广，既可处理杂质含量低的，又可处理杂质含量高，特别是含砷高的铜物料，既可处理含铜低的，又可处理含铜高的铜物料，特别有利于处理含金银的物料，可获得95%以上的金回收率。

本发明的反应器还可用于铅、镍等重金属的冶炼。本发明的收砷装置蒸发骤冷塔和冷电收尘器还可用于需要捕集烟尘中的气态三氧化二砷的工业部门，既综合回收砷，又保护环境。

本发明实施例的技术条件及指标

实施例1    实施例2    实施例3    实施例4

铜精矿    铜精矿

1、原料    含砷铜精矿    铜精矿

金硫精矿    金精矿

成份：Cu%    9.41    21.19    25.00    5.71

As%    3.15    3.58    0.02    0.54

Fe%    27.10    24.95    21.50    20.33

S%    33.31    36.06    34.51    26.50

Au  g/t    3.8    14.25

2、技术条件

富氧浓度%O₂40 65 70 65.6

氧料比N→⑤m³/t 205 220 180 200

熔池温度℃    1220    1200    1230    1200

渣型Fe/SiO₂0.8 1.6 1.8 0.8

热电收尘器出口温度℃    260    280    250    250

冷电收尘器进口温度℃    120    130    120

冷电收尘器出口温度℃    90-100    90-100    90-100

3、技术指标

铜回收率%    97.04    98.16    98.5    96.56

金回收率%    95.29    98.646

弃渣含铜%    0.4    0.33    0.35    0.36

冰铜品位：Cu%    36.7    49.05    50    24.58

As%    0.18    0.20    0.07

脱砷率%    90.57    92.00    80

炉口烟气含SO₂% 22.50 26 27.10 25.10

Claims (9)

1、一种采用可回转的卧式圆筒形反应器的熔池熔炼炼铜法，其特征在于它是将含铜物料，或含砷铜物料，或上述物料中的一种或两种及含砷金银物料与熔剂、煤粉和返尘混合制粒后的粒矿从反应器[1]前端上部的加料口[8]连续加入反应器内，富氧空气经由反应器底部氧枪孔[13]中配置的射流富氧枪连续吹入熔池，进行自热熔炼，完成造锍造渣，并在反应器扩大端实现渣锍分离，熔炼渣从扩大端端部的溢流渣口[11]连续排出，该渣或经电热贫化后丢弃，或经选矿贫化后作炼铁原料，亦可丢弃，铜锍(冰铜)从扩大端的虹吸口[12]放出，再经P-S转炉吹炼产出泡铜，富氧底吹产出二氧化硫含量高的，或同时含有气态三氧化二砷的烟气从反应器扩大端上部的烟气排出口[10]排出，净化后制酸。

2、根据权利要求1所述的底吹熔池炼铜法，其特征在于处理含砷物料时产出的含二氧化硫，同时含有气态三氧化二砷的烟气，除经余热锅炉和热电收尘器分离出固态和重金属烟尘的常规净化后，还需经蒸发骤冷塔使气态三氧化二砷结晶，及冷电收尘器捕集产出粗白砷，再送制酸***制酸。

3、根据权利要求1所述的底吹熔池炼铜法，其特征在于氧料比为180-230Nm³/t，熔池温度为1200-1250℃。

4、根据权利要求1所述的底吹熔池炼铜法，其特征在于经反应器底部射流富氧枪喷入熔池的氧气和空气压力皆为0.5-0.8MPa，空氧比为0.5-1.0，入炉气体富氧浓度为40-70%。

5、根据权利要求1所述的底吹熔池炼铜法，其特征在于熔炼渣或为Fe/SiO₂比为0.8-1.0的高硅渣，经电热前床贫化后丢弃，或为Fe/SiO₂比为1.6-2.0的高铁渣，经缓冷-磨矿-浮选贫化后作为炼铁原料。

6、根据权利要求1和2所述的底吹熔池炼铜法，其特征在于热电收尘器出口（骤冷塔进口）温度为250-300℃，冷电收尘器进口温度为120-140℃，出口温度为90-100℃。

7、权利要求1所述的底吹熔池炼铜法的反应器[1]，它是可沿中心轴转动的卧式圆筒形反应器，内部衬有耐火材料，底部设有***喷吹氧枪的氧枪孔[13]和虹吸口[12]，上部设有加料口[8]和烟气排出口[10]，还设有溢渣口[11]，其特征在于虹吸口、溢流渣口和烟气排出口都设在远离氧枪区（前端）的扩大端，反应器扩大端的长径比比氧枪区（前端）的长径比小0.2-0.4，***氧枪孔中的喷吹氧枪为中心管外壁为齿轮形状的，工业氧气和空气在氧枪内不预先混合的双筒管式射流富氧枪，它设有工业氧气进口[16]和空气进口[17]，中心管道工业氧气，双筒管环缝通空气。

8、根据权利要求7所述的底吹熔池炼铜法的反应器，其特征在于***氧枪孔中的喷吹氧枪还可为工业氧气和空气在氧枪内预先混合的单管式射流富氧枪，氧枪后端的混合室壁上分别设有空气进口[14]和工业氧气进口[15]。

9、根据权利要求1和2所述的底吹熔池炼铜法处理含砷物料时的烟气净化装置，它设有余热锅炉，热电收尘器，其特征在于它还设有蒸发骤冷塔[5]冷电收尘器[6]，蒸发骤冷塔为直筒形空塔，顶部设有烟气入口[19]和能使水高压喷出后迅速雾化的喷嘴[18]，下部侧面设有烟气出口[20]，底部还设有清洗排灰口。

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