CN103014371B - 铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉 - Google Patents

铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉。所述铜锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：将铜锍和熔剂加入到铜锍底吹吹炼炉内；利用底吹喷枪从所述铜锍底吹吹炼炉的底部向所述铜锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体；和从所述铜锍底吹吹炼炉内分别排出粗铜和吹炼渣。根据本发明的铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉，可实现铜锍的连续吹炼，产生的烟气量少，SO2浓度稳定，环保好，效率高，粗铜和硫酸生产成本低。

Description

铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉
技术领域
本发明涉及有色冶金技术领域，尤其是涉及铜锍底吹吹炼工艺和铜锍底吹吹炼炉。
背景技术
铜的冶金方法分为火法和湿法，火法炼铜的工艺流程主要是硫化铜精矿浮选后得到铜精矿，然后在电炉、闪速炉和其他熔炼炉内进行熔炼得到铜锍，铜锍经过吹炼得到粗铜，粗铜火法精炼得到阳极铜，然后进行电解精炼得到电铜。目前，铜锍的吹炼通常采用PS转炉，液态铜锍加入到PS转炉内，从PS转炉侧部吹氧，得到粗铜和吹炼渣。一批次的铜锍吹炼完成后，排出粗铜和吹炼渣，然后加入下一批次的铜锍进行吹炼。PS转炉设备低空污染严重，只能间断作业，效率低，烟气不稳定，烟气含SO2浓度低，烟气处理成本高，PS转炉作业率低，炉寿命短。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。
为此，本发明的一个目的在于提出一种铜锍底吹吹炼工艺，利用该铜锍底吹吹炼工艺，可实现铜锍的连续吹炼，产生的烟气量少，与PS转炉相比烟气含SO2浓度较高且稳定，操作环境好，环保好，效率高，粗铜和硫酸生产成本低。
本发明的另一目的在于提出一种可以实现上述工艺的铜锍底吹吹炼炉。
为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种铜锍底吹吹炼工艺，所述铜锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：将铜锍和熔剂加入到铜锍底吹吹炼炉内；利用底吹喷枪从所述铜锍底吹吹炼炉的底部向所述铜锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体；和从所述铜锍底吹吹炼炉内分别排出粗铜和吹炼渣。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺，通过利用底吹喷枪从所述铜锍底吹吹炼炉的底部向铜锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体，可以实现连续吹炼，提高效率，降低成本，而且烟气量少，烟气浓度稳定，烟气逸出少，环保性能好，降低了污染。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体被连续吹入到所述熔体的粗铜层内。
在所述铜锍底吹吹炼炉内，粗铜层C1位于铜锍层C2下方，通过将含氧气体连续地吹入粗铜层C1，所述底吹喷枪无需穿过粗铜层C1，这样可以提高所述底吹喷枪的寿命。换言之，通过向粗铜层C1内连续吹入含氧气体，可以使所述底吹喷枪无需伸入所述炉体内太多（例如所述底吹喷枪伸入所述炉体内的长度可以小于50毫米），减少了所述底吹喷枪的损耗，延长所述铜锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低所述铜锍底吹吹炼炉的运行成本。此外，含氧气体进入渣层的量减少，避免由于铜锍层C2较薄，所述底吹喷枪喷出的含氧气体很容易穿过铜锍层C2进入渣层，从而造成含氧气体浪费，可以减小含氧气体的用量，进一步降低成本。
而且，通过向粗铜层内连续吹入含氧气体，可以使粗铜层中的氧势最高，并先将夹杂在粗铜层中的杂质元素（S、As、Sb、Bi、Pb等）氧化除去，从而获得品质较高的粗铜。含氧气体还可以将粗铜作为载体，以Cu2O、CuO形态与铜锍层C2中的Cu2S、CuS反应生成Cu和SO2，以及与铜锍层中的FeS反应生成FeO、SO2和Cu。所述铜锍底吹吹炼工艺可以降低Fe3O4的生成量，防止Fe3O4沉淀和泡沫渣的生成。由于吹炼渣中的Fe3O4含量低，吹炼渣的粘度就低，进而可以降低吹炼渣中Cu2O的夹杂量（例如，吹炼渣的含铜量可以小于14%，甚至小于10%）。即通过向所述粗铜层内连续吹入含氧气体，增加了含氧气体反应时间，提高了含氧气体利用率，提高了粗铜品质。此外，通过向粗铜层内连续吹入含氧气体，可以减小单位时间内吹入气体的总量，从而可以降低喷炉的风险。
通过向所述粗铜层内连续吹入含氧气体，可以使炉温稳定，克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点，有利于大幅度提高所述铜锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低了耐火材料消耗和维修工作量，从而降低了炼铜成本。而且所述铜锍底吹吹炼工艺可以使烟气量和烟气中的SO2含量稳定均衡，炉体不需要经常转动，从而使漏风率大幅下降，克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低了酸厂投资和运行成本。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体被连续吹入到所述熔体的铜锍层内。通过向所述铜锍层内连续吹入含氧气体，可以减小所述炉体的倾转角度，提高所述炉体的容积利用率，便于维护所述底吹喷枪。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍为固态铜锍。根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺，可以处理固态铜锍，而且通过向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，可以更加容易地、精确地对铜锍的加入量进行计量，而且可以更加容易地、精确地控制铜锍与含氧气体（氧量）的用量比。由此可以更加容易地控制吹炼过程，使得吹炼炉内的熔体以粗铜和吹炼渣两相存在，没有或几乎没有铜锍层（或称白铜锍层），通过这种控制，可以进一步提高吹炼效果，降低粗铜的含硫量和其他杂质（例如砷、锑、铋、铅等）的含量。
由于可以精确地控制铜锍与含氧气体的用量比，从而可以避免因含氧气体喷入过多而导致粗铜过氧化以及形成泡沫渣，还可以避免因含氧气体喷入过少而导致粗铜含有较多的杂质（例如砷、锑、铋、铅等）以便于后续处理。而且，通过向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，可以实现间断加料，即可以间断地向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，由此可以使所述铜锍底吹吹炼工艺具有更强的适应性和更广的应用范围。
根据本发明的一个实施例，所述固态铜锍通过加料溜管或加料溜槽加入到所述铜锍底吹吹炼炉内或通过气流吹送到所述铜锍底吹吹炼炉内。由此可以更加方便地、容易地将所述固态铜锍加入到所述铜锍底吹吹炼炉内。
根据本发明的一个实施例，所述固态铜锍被连续地加入所述铜锍底吹吹炼炉内。由此可以连续化处理铜锍，结合连续吹氧，进一步提高处理效率。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪设在所述铜锍底吹吹炼炉的炉体的水平中心线以下。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。
根据本发明的一个实施例，优选的，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-20度至+20度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述夹角β为0度。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼工艺还包括向所述铜锍底吹吹炼炉内加入残极铜和/或废杂铜。通过向所述铜锍底吹吹炼炉内加入残极铜和/或废杂铜，无需配备熔化废杂铜和残极铜的设备，由此降低了投资、能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。
根据本发明的一个实施例，所述熔剂为石灰石、石灰、石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，所述吹炼渣通过溢流方式连续排放。由此可以方便地排放吹炼渣，减少人工操作。
根据本发明的一个实施例，所述粗铜通过虹吸方式连续排放。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1150-1300摄氏度。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1180-1250摄氏度。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的炉前压力为0.2-0.8MPa。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的炉前压力为0.4-0.6MPa。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的氧气浓度为20-99.6%。
根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的氧气浓度为30-75%。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪还向所述铜锍底吹吹炼炉内喷入氮气。通过喷入氮气，不但可以对喷枪进行冷却，而且可以对铜锍底吹吹炼炉内的熔体进行搅拌，进一步提高吹炼效果。氮气喷入到粗铜层内，还能提高粗铜品质。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼工艺还包括通过设在所述底吹喷枪的外周与所述铜锍底吹吹炼炉的炉体内之间的第一冷却水套或透气砖冷却所述底吹喷枪。由此可以进一步延长所述底吹喷枪的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼炉的渣层区域设有第二冷却水套。由此可以进一步延长铜锍底吹吹炼炉的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，所述第一和第二冷却水套为铜水套。与传统不锈钢水套相比，铜水套具有冷却效果好、使用寿命长等优点。
根据本发明第二方面的实施例提出一种铜锍底吹吹炼炉，包括：炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有用于向所述炉腔内加入包括铜锍的物料的加料口、用于排放吹炼渣的排渣口、用于排出粗铜的粗铜排放口、用于排出烟气的出烟口和设在所述炉体的底部的喷枪插孔；和底吹喷枪，所述底吹喷枪***到所述喷枪插孔内，用于向所述炉腔内的熔体内连续地吹入含氧气体。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉具有处理铜锍效率高，环保性好，粗铜品质高，吹炼渣中含铜降低的优点。
根据本发明的一个实施例，所述加料口包括用于向所述炉腔内加入铜锍和熔剂的第一加料口和用于向所述炉腔内加入残极铜和/或废杂铜的第二加料口。
根据本发明的一个实施例，所述加料口与所述出烟口共用一个开口。由此可以减少所述铜锍底吹吹炼炉的开口数量，降低加工难度，提高密封性能，减少炉体的漏风量，环保性能进一步提高。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪将所述含氧气体连续吹入所述熔体的粗铜层内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪将所述含氧气体连续吹入所述熔体的铜锍层内。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍为固态。
根据本发明的一个实施例，所述炉体为可转动的圆筒形卧式容器。通过转动，可以方便更换底吹喷枪。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪布置在所述炉体的水平中心线以下。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。
根据本发明的一个实施例，优选的，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-20度至+20度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β为0度。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪的外周与所述炉体之间设有第一冷却水套或透气砖。由此可以进一步延长所述底吹喷枪的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，所述铜锍底吹吹炼炉的渣层区域设有第二冷却水套。由此可以进一步延长铜锍底吹吹炼炉的使用寿命。
根据本发明的一个实施例，所述第一和第二冷却水套为铜水套。铜水套具有冷却效果好、使用寿命长等优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的铜锍底吹吹炼炉的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的铜锍底吹吹炼炉的炉体的横向剖视图；
图3是根据本发明另一个实施例的铜锍底吹吹炼炉的炉体的横向剖视图；
图4是根据本发明一个实施例的铜锍底吹吹炼炉的在竖直平面上的投影的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的铜锍底吹吹炼工艺的流程图。
铜锍底吹吹炼炉1、炉体10、炉腔101、加料口102、排渣口103、粗铜排放口104、出烟口105、喷枪插孔106、底吹喷枪20、托座30、托圈40、齿圈50、驱动装置60、粗铜层C1、铜锍层C2、吹炼渣层C3、L1粗铜液线、L2铜锍液线、L3吹炼渣液线。
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，旨在用于解释本发明，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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考首先参考图1-5描述根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉和铜锍底吹吹炼工艺。根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉可以用于执行根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺，需要理解的是，根据本发明实施例的铜锍底吹熔炼工艺并不限于使用根据本发明实施例的描述的铜锍底吹吹炼炉。
如图1所示，根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉1包括炉体10和底吹喷枪20。
炉体10内具有炉腔101，炉体10具有用于向炉腔101内加入包含铜锍的物料的加料口102、用于排放吹炼渣的排渣口103、用于排出粗铜的粗铜排放口104、用于排出烟气的出烟口105和设在炉体10底部的喷枪插孔106。底吹喷枪20***到喷枪插孔106内，用于向炉腔101内的熔体内连续地吹入含氧气体。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉，可以通过底吹含氧气体对铜锍进行吹炼，环保性能好，污染降低，产生的烟气量少，浓度稳定，粗铜品质高，吹炼渣含铜少，可以对各种熔炼炉产出的铜锍进行处理，可以连续化吹炼，效率提高，可以吹炼液态和固态铜锍，适用性高。
向炉腔101内加入的物料可以是铜锍和熔剂，优选地，还可以通过加料口102加入残极铜和/或废杂铜，从而无需配备熔化废杂铜和残极铜的设备，降低了投资、能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。
可选地，加料口102可以分为用于向炉腔101内加入铜锍和熔剂的第一加料口和用于向炉腔101内加入残极铜和/或废杂铜的第二加料口。更具体地，第一加料口可以再分成铜锍加料口和熔剂加料口，第二加料口可以再分成残极加料口和废杂铜加料口。优选地，加料口102可以与出烟口105为同一个开口，由此减少炉体10的开口数量，降低制造成本。可选地，出烟口105可以与第一和第二加料口中任何一个共用一个开口，或者出烟口105可以与铜锍加料口、熔剂加料口、残极加料口和废杂铜加料口中任何一个或多个共用一个开口。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，喷枪插孔106可以是多个且多个喷枪插孔106可以间隔开地形成在炉体10底部，需要理解的是，这里的术语“底部”应作广义理解，包括炉体10的水平中心线X以下的任何合适的位置，优选地，喷枪靠近炉体10的正下方，下面将会更详细描述。底吹喷枪20可以是多个且多个底吹喷枪20可以分别对应地***到多个喷枪插孔106内，即，一个底吹喷枪20可以***到一个喷枪插孔106内。由此可以将含氧气体更加均匀地吹入粗铜层C1内，从而进一步提高粗铜的质量。这里，含氧气体应做广义理解，例如包括纯氧，富氧气体和含氧空气等。优选地，含氧气体为富氧空气，例如氧气浓度在70%以上的富氧空气。底吹喷枪20可以设在铜锍底吹吹炼炉1的炉体10的水平中心线X以下。
具体地，所述含氧气体的炉前压力可以是0.2MPa-0.8MPa。进一步地，所述含氧气体的炉前压力可以是0.4MPa-0.6MPa。
所述含氧气体的氧气浓度可以是20%-99.6%。进一步地，所述含氧气体的氧气浓度可以是30%-75%。
在本发明的一个优选实施例中，炉体10可以是可转动的圆筒形卧式容器。通过转动炉体10，可以方便地更换和维修底吹喷枪20，以及在需要维修时间排空炉腔101内的熔体。
如图1所示，铜锍底吹吹炼炉1进一步包括托座30、托圈40、齿圈50和驱动装置60。托圈40套设在炉体10上且可旋转地被支撑在托座30上。齿圈50套设在炉体10的外表面上。驱动装置60与齿圈50相连，以通过驱动齿圈50转动而驱动炉体10转动。驱动装置60例如可以包括电机，与电机相连的减速器，减速器的输出轴上可以安装齿轮，齿轮与齿圈50啮合以驱动齿圈50转动。炉体10在齿圈50的带动下，在托座30上转动，由于炉体10可以转动，便于更换底吹喷枪20以及其他操作。
如图2和3所示，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-120度至+120度的范围内，即-120度≤α≤+120度。换言之，底吹喷枪20的喷出方向与竖直向上的方向之间的夹角在-120度至+120度的范围内。如图2和3所示，从底吹喷枪20的喷吹方向沿逆时针方向到竖直向上的方向的夹角α为正，从底吹喷枪20的喷吹方向沿顺时针方向到竖直向上的方向的夹角α为负。
更具体地，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-60度至+60度的范围内，即-60度≤α≤+60度。有利地，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角在-30度至+30度的范围内，即-30度≤α≤+30度。优选的，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角在-20度至+20度的范围内，即-20度≤α≤+20度。由此可以提高吹炼效果。
在本发明可选的实施例中，底吹喷枪20与正交于炉体10的轴向的方向（即图4中的竖直方向）之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。更优选地，夹角β为0度，即底吹喷枪20沿竖直方向定向。
为了提高底吹喷枪20的寿命，底吹喷枪20的外周与炉体10之间设有透气砖或第一冷却水套。透气砖可以对底吹喷枪20进行冷却并且可以改善炉腔101内的熔体的流动性，提高吹炼效果。可选的，可以通过透气砖向炉腔101内喷射氮气，则可以更好地冷却底吹喷枪20并且更好地搅动炉腔101内的熔体。当设置冷却水套时，冷却水套通冷却水，对底吹喷枪20进行冷却。
优选地，炉腔101的渣层区域设有第二冷却水套。由此可以进一步延长炉体10的使用寿命。优选地，第一和第二冷却水套为铜水套。相比于传统的钢水套，铜水套具有冷却效果好、使用寿命长等优点。
根据本发明优选实施例，底吹喷枪20将含氧气体连续吹入熔体的铜锍层C2内，更优选地，底吹喷枪20将含氧气体连续吹入熔体的粗铜层C1内，下面会详细描述有益的技术效果。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉，可以用于处理各种熔炼炉熔炼得到的铜锍。有利地，根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉处理固态铜锍。
下面参照图5结合图1-4描述根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺。如图5所示，根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：
将铜锍和熔剂加入到炉腔101内；利用底吹喷枪20从炉体10的底部向炉腔101内的熔体内连续吹入含氧气体；和从炉腔101内分别排出粗铜和吹炼渣。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺，通过利用底吹喷枪从所述铜锍底吹吹炼炉的底部向铜锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体，可以实现连续吹炼，提高效率，降低成本，而且烟气量少，烟气浓度稳定，烟气逸出少，环保性能好，降低了污染，粗铜品质高，吹炼渣中含铜量降低。
需要理解的是，向炉腔101内连续吹入含氧气体是指：正常生产时，不间断连续吹送含氧气体，可以避免损坏底吹喷枪20，当然，当铜锍底吹吹炼炉出现失误或正常维修时，底吹喷枪20也需要停止吹送。
与传统PS转炉周期性侧吹氧气相比，单位时间送风量减小，单位时间烟气量小，热稳定性好，成本和能耗低，效率高。
在本发明的一些实施例中，底吹喷枪20将含氧气体从炉体10的底部连续吹入到炉腔101内的铜锍层C2内。通过向铜锍层C2内连续吹入含氧气体，可以减小炉体10的倾转角度，提高炉体10的容积利用率，便于维护底吹喷枪20。
有利地，底吹喷枪20将含氧气体从炉体10的底部连续吹入炉腔101内的粗铜层C1内。
如图1所示，在炉腔101内，熔体可以分为三部分（三相）：粗铜层C1、铜锍层（或称白铜锍层）C2和吹炼渣层C3，L1，L2和L3分别是粗铜液面线，铜锍液面线和渣层液面线，在三相共存的情况下，有利于降低渣含铜且安全性提高。
向粗铜层内吹送含氧气体的有益效果在于：在所述铜锍底吹吹炼炉内，粗铜层C1位于铜锍层C2下方，通过将含氧气体连续地吹入粗铜层C1，所述底吹喷枪无需穿过粗铜层C1，这样可以提高所述底吹喷枪的寿命。换言之，通过向粗铜层C1内连续吹入含氧气体，可以使所述底吹喷枪无需伸入所述炉体内太多（例如所述底吹喷枪伸入所述炉体内的长度可以小于50毫米），减少了所述底吹喷枪的损耗，延长所述铜锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低所述铜锍底吹吹炼炉的运行成本。此外，含氧气体进入渣层的量减少，避免由于铜锍层C2较薄，所述底吹喷枪喷出的含氧气体很容易穿过铜锍层C2进入渣层，从而造成含氧气体浪费，可以减小含氧气体的用量，进一步降低成本。
而且，通过向粗铜层内连续吹入含氧气体，可以使粗铜层中的氧势最高，并先将夹杂在粗铜层中的杂质元素（S、As、Sb、Bi、Pb等）氧化除去，从而获得品质较高的粗铜。含氧气体还可以将粗铜作为载体，以Cu2O、CuO形态与铜锍层C2中的Cu2S、CuS反应生成Cu和SO2，以及与铜锍层中的FeS反应生成FeO、SO2和Cu。所述铜锍底吹吹炼工艺可以降低Fe3O4的生成量，防止Fe3O4沉淀和泡沫渣的生成。由于吹炼渣中的Fe3O4含量低，吹炼渣的粘度就低，进而可以降低吹炼渣中Cu2O的夹杂量（例如，吹炼渣的含铜量可以小于14%，甚至小于10%）。即通过向所述粗铜层内连续吹入含氧气体，增加了含氧气体反应时间，提高了含氧气体利用率，提高了粗铜品质。此外，通过向粗铜层内连续吹入含氧气体，可以减小单位时间内吹入气体的总量，从而可以降低喷炉的风险。
通过向所述粗铜层内连续吹入含氧气体，可以使炉温稳定，克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点，有利于大幅度提高所述铜锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低了耐火材料消耗和维修工作量，从而降低了炼铜成本。而且所述铜锍底吹吹炼工艺可以使烟气量和烟气中的SO2含量稳定均衡，炉体不需要经常转动，从而使漏风率大幅下降，克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低了酸厂投资和运行成本。
有利地，在一个批次的铜锍加入到炉腔101内吹炼出粗铜后，只将粗铜排出。将新的铜锍加入炉腔101中再次吹炼，可将第一次吹炼渣中的氧化铜还原，从而降低吹炼渣含铜。
在本发明的一些实施例中，所述铜锍可以是固态铜锍。换言之，所述铜锍可以以固体形式加入到炉腔101内。根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺可以处理固态铜锍，而且通过向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，可以更加容易地、精确地对铜锍的加入量进行计量，而且可以更加容易地、精确地控制铜锍与含氧气体（氧量）的用量比。由此可以更加容易地控制吹炼过程，使得吹炼炉内的熔体以粗铜和吹炼渣两相存在，没有或几乎没有铜锍层（或称白铜锍层）。例如在本发明的一些实施例中，通过精确地控制铜锍与含氧气体（氧量）的用量比，炉腔101内的熔体也可以为两部分（两相），粗铜层C1和吹炼渣层C3，即铜锍进入炉腔101内即被吹炼为粗铜和吹炼渣，在两相共存的情况下，粗铜品质高，杂质低。通过这种控制，可以进一步提高吹炼效果，进一步降低粗铜的含硫量和其他杂质（例如砷、锑、铋、铅等）的含量。由于可以精确地控制铜锍与含氧气体的用量比，从而可以避免因含氧气体喷入过多而导致粗铜过氧化以及形成泡沫渣，还可以避免因含氧气体喷入过少而导致粗铜含有较多的杂质（例如砷、锑、铋、铅等）以便于后续处理。而且，通过向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，可以实现间断加料，即可以间断地向所述铜锍底吹吹炼炉内加入固态铜锍，由此可以使所述铜锍底吹吹炼工艺具有更强的适应性和更广的应用范围。
具体地，可以对液态铜锍进行水碎、干法粒化或冷却后破碎以便得到固态铜锍。
所述固态铜锍可以通过加料溜管或加料溜槽加入铜锍底吹吹炼炉1，所述固态铜锍还可以通过气流吹送到铜锍底吹吹炼炉1内。由此可以更加方便地、容易地将所述固态铜锍加入到所述铜锍底吹吹炼炉内。有利地，所述固态铜锍可以连续地加入铜锍底吹吹炼炉1内。由此可以连续化处理铜锍，结合连续吹氧，进一步提高处理效率。
如上所述，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-120度至+120度的范围内。优选地，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-60度至+60度的范围内。有利地，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。优选的，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α在-20度至+20度的范围内。可以理解的是，当铜锍底吹吹炼炉1的容积大时，处理的熔体多，夹角α可以大一些，反之，夹角α可以小一些，以免吹穿，导致含氧气体浪费，影响吹炼效果。
根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪20与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述夹角β为0度。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼工艺还可以包括向炉腔101内加入残极铜和/或废杂铜。通过向铜锍底吹吹炼炉1内加入残极铜和/或废杂铜，无需配备熔化废杂铜和残极铜的设备，由此降低了投资、能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。
根据本发明的实施例，所述熔剂可以是石灰石、石灰、石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。采用石灰石、石灰作为熔剂所造出的熔炼渣是碱性渣，碱性渣流动性好，渣含铜较低，但对炉衬侵蚀严重。为解决该问题，经试验验证，本发明提出采用石英石作为熔剂造出的酸性渣对炉衬的侵蚀较小，能够有效延长连续作业时间和底吹吹炼炉的使用寿命。但试验同时发现酸性渣流动性较差，导致吹炼渣中含铜较高，且容易产生泡沫渣，影响生产安全。为解决酸性渣的问题，本发明又提出采用石英石与石灰的混合物或石英石与石灰石的混合物作为熔剂造渣，本发明将这种吹炼渣称为中性渣。采用中性渣既能减轻对炉衬的侵蚀，又能在一定程度上改善流动性，降低渣含铜，且能降低泡沫渣的风险，是更优选的技术方案。
优选地，所述吹炼渣可以通过溢流方式连续排放。当然，也可以通过溢流方式间断排放，或通过在炉体10上打眼的方式间断排放。
优选地，所述粗铜可以通过虹吸方式连续排放。当然，也可以通过溢流方式间断排放，或通过在炉体10上打眼的方式间断排放。
根据本发明实施例的吹炼工艺，吹炼渣的含铜量可以小于等于20wt%。换言之，所述吹炼渣中的铜与所述吹炼渣的质量百分比小于等于20％。更有利地，所述吹炼渣的含铜量小于等于15wt%，以减少吹炼渣中铜的返回量和机械损失量。
在本发明的一些示例中，铜锍底吹吹炼炉1内的吹炼温度可以是1150摄氏度-1300摄氏度，维持吹炼过程的进行。有利地，铜锍底吹吹炼炉1内的吹炼温度可以是1180摄氏度-1250摄氏度，更安全地维持吹炼过程的进行。此外，根据本发明实施例的吹炼工艺，可以向铜锍底吹吹炼炉1内的粗铜层内喷入氮气，以搅拌熔体，提高吹炼效果和粗铜质量。氮气喷入到粗铜层内，还能提高粗铜品质。
在本发明的一个示例中，可以通过第一冷却水套或透气砖对底吹喷枪20进行冷却。由此，提高底吹喷枪20的寿命。
根据本发明实施例的铜锍底吹吹炼炉和铜锍底吹吹炼工艺，可以实现铜锍的连续吹炼，产生的烟气量少，浓度稳定，环保，粗铜品质提高，吹炼渣中含铜低，效率高，成本低，使用范围广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (40)

1.一种铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将铜锍和熔剂加入到铜锍底吹吹炼炉内；
利用底吹喷枪从所述铜锍底吹吹炼炉的底部向所述铜锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体，所述含氧气体被连续吹入到所述熔体的粗铜层内；和
从所述铜锍底吹吹炼炉内分别排出粗铜和吹炼渣。
2.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述铜锍为固态铜锍。
3.根据权利要求2所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述固态铜锍通过加料溜管或加料溜槽加入到所述铜锍底吹吹炼炉内或通过气流吹送到所述铜锍底吹吹炼炉内。
4.根据权利要求2所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述固态铜锍被连续地加入所述铜锍底吹吹炼炉内。
5.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪设在所述铜锍底吹吹炼炉的炉体的水平中心线以下。
6.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。
7.根据权利要求6所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。
8.根据权利要求7所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。
9.根据权利要求8所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-20度至+20度的范围内。
10.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。
11.根据权利要求10所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述夹角β为0度。
12.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，还包括向所述铜锍底吹吹炼炉内加入残极铜和/或废杂铜。
13.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述熔剂为石灰石、石灰、石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述吹炼渣通过溢流方式连续排放。
15.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述粗铜通过虹吸方式连续排放。
16.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述铜锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1150-1300摄氏度。
17.根据权利要求16所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述吹炼温度为1180-1250摄氏度。
18.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的炉前压力为0.2-0.8MPa。
19.根据权利要求18所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的炉前压力为0.4-0.6MPa。
20.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的氧气浓度为20-99.6%。
21.根据权利要求20所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的氧气浓度为30-75%。
22.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪还向所述铜锍底吹吹炼炉内的熔体内喷入氮气。
23.根据权利要求1所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，还包括通过设在所述底吹喷枪的外周与所述铜锍底吹吹炼炉的炉体之间的透气砖或第一冷却水套冷却所述底吹喷枪。
24.根据权利要求23所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述铜锍底吹吹炼炉的渣层区域设有第二冷却水套。
25.根据权利要求24所述的铜锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述第一和第二冷却水套为铜水套。
26.一种铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，包括：
炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有用于向所述炉腔内加入包括铜锍的物料的加料口、用于排放吹炼渣的排渣口、用于排出粗铜的粗铜排放口、用于排出烟气的出烟口和设在所述炉体的底部的喷枪插孔；和
底吹喷枪，所述底吹喷枪***到所述喷枪插孔内，用于向所述炉腔内的熔体内连续地吹入含氧气体，所述底吹喷枪将所述含氧气体连续吹入所述熔体的粗铜层内。
27.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述加料口包括用于向所述炉腔内加入铜锍和熔剂的第一加料口和用于向所述炉腔内加入残极铜和/或废杂铜的第二加料口。
28.根据权利要求26或27所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述加料口与所述出烟口共用一个开口。
29.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述铜锍为固态。
30.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述炉体为可转动的圆筒形卧式容器。
31.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪设在所述炉体的水平中心线以下。
32.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。
33.根据权利要求32所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。
34.根据权利要求33所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。
35.根据权利要求34所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-20度至+20度的范围内。
36.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。
37.根据权利要求36所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述铜锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β为0度。
38.根据权利要求26所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪的外周与所述炉体之间设有第一冷却水套或透气砖。
39.根据权利要求38所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述铜锍底吹吹炼炉的渣层区域设有第二冷却水套。
40.根据权利要求39所述的铜锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述第一和第二冷却水套为铜水套。
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