CN105087955A - 一种铜精矿直接生产粗铜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铜精矿直接生产粗铜的方法，包括：将铜精矿、铜锍、造渣溶剂、富氧空气、吸热物料加入反应炉顶上段，在反应炉的下段空间内加入还原剂；将生成的炽热焦炭、液相的炉渣导入电炉中，并加入铜精矿进行反应，生成电炉炉渣和铜锍溶液；将铜锍溶液加入到冰铜池内，开启真空泵抽空真空室，使铜锍由真空室的连管进入真空室；向连管中上升管输送驱动气体，使铜锍溶液通过连管的上升管和下降管在冰铜池和真空室间形成循环流动；关闭真空泵，并停止通入驱动气体，将得到的铜锍溶液粒化。在下段空间加入还原剂，还原剂不燃烧，不增加反应炉的热负荷。

Description

一种铜精矿直接生产粗铜的方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种铜精矿直接生产粗铜的方法。

背景技术

目前，铜冶炼行业的规模程度越来越大，优质精铜矿数量急剧减少，绝大多数的铜冶炼企业面临处理高杂铜精矿的问题。高杂铜精矿中杂质含量高，其经过能够脱硫除铁的熔炼和能够脱硫除铁的吹炼后所获得的粗铜中杂质含量过高，而粗铜精炼主要是除去粗铜中的硫，粗铜精炼对铅、锌、砷、锑、铋等杂质的脱除能力有限，造成粗铜中的铅、锌、砷、锑、铋等杂质转入阳极铜中，高杂质含量的阳极铜造成后续电解精炼出现槽电压过高、阳极大面积钝化、电解液中漂浮阳极泥过多、阴极铜板长粒子的问题，不利于电解精炼顺利进行。

综上所述，如何提供一种适用于高杂铜精矿的冶炼方法，以降低粗铜中铅、锌、砷、锑、铋等杂质的含量，确保粗铜精炼所获得的阳极铜中杂质含量少，进而确保针对阳极铜的电解精炼顺利进行，以及如何提供一种适用于高杂铜精矿的冶炼装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种铜精矿直接生产粗铜的方法，能够处理高Fe、低Cu的低品位铜精矿，减少反应炉的用氧量、热负荷和炉渣量，改善反应炉炉渣的性质。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铜精矿直接生产粗铜的方法，包括如下步骤：

将铜精矿、铜锍、造渣溶剂、富氧空气、吸热物料同时由反应炉顶部加入反应炉中；

在所述反应炉的下段空间内加入还原剂，反应炉底部的熔池内形成炉气、固相的炽热焦炭层、液相的炉渣层、液相的粗铜层；

将生成的炽热焦炭、液相的炉渣导入电炉中，同时在电炉中加入硫化剂进行反应，生成电炉炉渣和铜锍溶液；

预热真空室和冰铜池，再将铜锍熔液加入所述冰铜池内；

开启所述真空泵并抽空与所述真空泵连通的真空室，以使所述冰铜池内的铜锍熔液由所述真空室的连管流入所述真空室内；

由所述连管中上升管的驱动气体接入口输送驱动气体，以带动所述冰铜池内的铜锍熔液不断地由所述上升管喷入所述真空室内，再由所述连管的下降管流回所述冰铜池内，形成循环流动；

在所述冰铜池内提取铜锍熔液样品，并检验该样品内各项杂质含量是否达标：若不达标，则将所述铜锍溶液由所述反应炉顶部回流入反应炉中；若所述杨平内各项杂质含量达标，则关闭所述真空泵并停止通入驱动气体，杂质清除完毕，并将所得的铜锍溶液粒化。

本发明提供一种铜精矿直接生产粗铜的方法，在反应炉的下段无氧的空间内加入还原剂，还原剂无法燃烧，不增加反应炉的热负荷；过氧化的Cu₂O和Fe₃O₄在反应炉内被还原，提高了铜的直收率，降低了渣含Cu₂O和Fe₃O₄，使炉渣的性质得到改善，更为有利的是通过控制炽热焦炭层的厚度，就可以控制炉渣含Cu₂O和Fe₃O₄的量；将炉渣和炽热焦炭导入电炉，再加入硫化剂，得到铜锍溶液，再将铜锍溶液导入到冰铜池和真空室内循环流动，杂质随铜锍熔液被驱动气体带动从而不断地喷入真空室内，由于喷入时铜锍熔液的脱气界面显著增大，使得铅、锌、砷、锑、铋等杂质以单质或硫化物的形态快速挥发并被真空泵抽出真空室，从而达到去除上述各种杂质的效果，降低了冰铜中杂质的含量。相比于现有的铜精矿的冶炼方法，本发明提供的冶炼方法增加了铜锍溶液除杂过程，利于降低吹炼后所获得的粗铜产品中杂质的含量，进而减少粗铜精炼的阳极铜产品中铅、锌、砷、锑、铋等杂质的含量，确保针对阳极铜的电解精炼生产顺利进行，防止电解精炼时出现槽电压过高、阳极大面积钝化、电解液中漂浮阳极泥过多、阴极铜板长粒子的问题。综上，本发明提供的铜精炼的冶炼方法适用于杂质含量高的铜精矿。

附图说明

图1为本发明实施例提供的铜精矿直接生产粗铜的方法的流程图

图2为本发明实施例提供的铜精矿直接生产粗铜的方法的冶炼装置的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其步骤请参考图1，图2为本发明一种具体实施方式所提供的提取粗铜的冶炼装置结构示意图。

本发明的反应炉采用空间旋浮反应炉1，将铜精矿、铜锍、造渣溶剂、富氧空气、吸热物料同时由空间旋浮反应炉1的顶部通过旋流喷嘴加入到空间旋浮反应炉的内部，铜精矿与铜锍、造渣溶剂、吸热物料的加入质量比例为7～9∶1～2∶1，造渣溶剂为本领域常用，比如SiO₂，富氧空气相对于铜精矿的加入量为300Nm³/t～700Nm³/t，富氧空气中氧的体积浓度≥45％，吸热物料可为空间旋浮反应炉1排出的炉气中收集的烟尘

在空间旋浮反应炉内，由铜精矿生产粗铜时实际上由Cu₂S直接氧化生成粗铜的比例很小，不到10％wt，主要是通过过氧化的Cu₂O和Fe₃O₄与欠氧化的Cu₂S的交互反应生成粗铜，所以要增强过氧化物与欠氧化物的碰撞结合几率。在空间旋浮反应炉的上段空间11内富氧空气中的氧与铜精矿中的硫和铁反应将氧耗尽，产生部分粗铜、过氧化物和欠氧化物，在接下来空间旋浮反应炉的中段空间12内过氧化物和欠氧化物碰撞、聚合并交互反应脱除欠氧化物中的硫，同时产生大部分粗铜。

反应完成后仍然有大量的Cu₂O和Fe₃O₄存在，炉渣中通常Cu₂O要超过20％wt，Fe₃O₄要超过30％wt。为消除这两种物质不利影响，本发明提出在空间旋浮反应炉的下段空间13内导入铜精矿重量3％～5的粒状的还原剂，还原剂优选为粒状的焦炭，粒度为2mm～25mm，焦炭可通过简单的下料溜管或喷枪加入到空间旋浮反应炉的下段空间13内。在下段空间13内，由顶部加入的富氧空气中的氧已被消耗，粒状的焦炭还原剂进入炉内后不会燃烧而增加反应炉的热负荷，而是要吸收热量加热自身，有一定的冷却作用。当加入的焦炭吸热后自身温度升高，因焦炭颗粒度较大不会被气流带走，而是沉降于空间旋浮反应炉1底部的熔池14内，因其比重小，最终在熔池14内的表层形成固相的炽热焦炭层21。当Cu₂O和Fe₃O₄下落穿过炽热焦炭层21时，Cu₂O被C还原成粗铜，Fe₃O₄被C还原成FeO，改善了渣性又提高了粗铜的直收率。因此最后熔池内形成分开的相，即含有SO₂的炉气、固相的炽热焦炭层21，液相的炉渣层22和铜锍熔液层23。铜锍熔液是通过铜精矿和铜锍中的Cu₂S直接氧化、Cu₂S与过氧化物的交互反应、过氧化的Cu₂O被炽热焦炭还原所得。

空间旋浮反应炉1生成的含有SO₂的炉气通过反应炉的上升烟道15经过降温、除尘后可引入到酸厂制酸，而反应过程会有一定量的CO产生并混于炉气中，为保证炉气由反应炉排出时不含有CO，避免对后续制酸***的影响，优选还向上升烟道15中供入使CO燃烧的富氧空气，还可消除上升烟道出口处的粘结。

预热真空室101和冰铜池103，再将铜锍熔液加入冰铜池103内；最底部的铜锍熔液层可通过流槽导入冰铜池103，进行粗铜精炼。

预热真空室101能够避免后续步骤中冰铜受真空室101温度影响而发生温度降低，确保杂质能够在后续步骤中随冰铜喷入真空室101时顺利挥发。

开启真空泵并抽空与真空泵连通的真空室101，以使冰铜池103内的铜锍熔液由真空室101的连管流入真空室101内。

真空室101的连管伸入冰铜池103内铜锍熔液的液面以下，开启真空泵后，真空室101内气体逐渐减小、气压逐渐降低，冰铜在大气压的作用下通过连管流入真空室101。

由连管中上升管112的驱动气体接入口输送驱动气体，以带动冰铜池103内的铜锍熔液不断地由上升管112喷入真空室101内，再由连管的下降管111流回冰铜池103内，形成循环流动。

通入驱动气体后，驱动气体接触上升管112内的冰铜后受热并发生等温膨胀，进而产生大量气泡，大量气泡不断地带动冰铜剧烈地喷入真空室101内，使得脱气界面显著增大，从而促使冰铜中的杂质(如铅、锌、砷、锑、铋等)在大脱气界面的作用下快速挥发，使得铜锍熔液净化；随后，已净化的铜锍熔液在自身重力作用下由连管的下降管111回落并大力冲击冰铜池103内的铜锍熔液，达到搅拌效果，使得两者(即由真空室101回流的铜锍熔液与冰铜池103内的铜锍熔液)快速混合，并再次由上升管112进入真空室101内进行净化，如此冰铜在冰铜池103和真空室101之间形成循环流动。另外，在铜锍熔液循环流程过程中真空泵保持开启状态，从而不断地将进入真空室101内的驱动气体以及在真空室101内挥发的气态杂质抽出，确保冰铜能够由上升管112持续地剧烈喷入真空室101内

检验该冰铜池内铜锍熔液样品内各项杂质含量是否达标；若不达标，则将所述铜锍溶液由所述反应炉顶部回流入反应炉中。若所述杨平内各项杂质含量达标，则关闭所述真空泵并停止通入驱动气体，杂质清除完毕。将所得到的铜锍溶液导入到具有干燥功能的磨机1111，例如雷蒙磨机，进行粒化工艺。粒化工艺是指传统的水淬工艺、改进的雾化工艺和干法的无水粒化工艺，优选无水粒化工艺。

以上对本发明所提供的一种铜精矿直接生产粗铜的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S101、将铜精矿、铜锍、造渣溶剂、富氧空气、吸热物料加入反应炉的上段，在反应炉的下段空间内加入还原剂；

步骤S102、将生成的炽热焦炭、液相的炉渣导入电炉中，并加入硫化剂进行反应，生成电炉炉渣和铜锍溶液；

步骤S103、将铜锍溶液加入到冰铜池内，开启真空泵抽空真空室，使冰铜内的铜锍溶液由真空室的连管进入真空室内；

步骤S104、向所述连管的上升管中输送驱动气体，以带动所述冰铜池内的铜锍溶液不断地由所述上升管喷入所述真空室内，再由所述连管的下降管流回所述冰铜池内，形成循环流动；

步骤S105、在所述冰铜池内提取铜锍溶液样品，并检验该样品内各项杂质含量是否达标；若不达标，则将所述铜锍溶液由所述反应炉顶部回流入反应炉中；若达标，则关闭所述真空泵并停止通入驱动气体，杂质清除完毕,将得到的铜锍溶液粒化，最终得到粗铜。

2.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述步骤S101中，铜精矿与铜锍、造渣溶剂、吸热物料的加入质量比例为7～9∶1～2∶1，所述富氧空气相对于铜精矿与铜锍的加入量为300Nm³/t～700Nm³/t，所述富氧空气中氧的体积浓度≥45％。

3.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，在所述步骤S101中反应炉的上升烟道中导入富氧空气燃烧所述反应炉内生成的CO。

4.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述步骤S101中还原剂为粒状的焦炭，粒度为2mm～25mm，加入的量为铜精矿重量的3％～5％。

5.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述步骤S102中硫化剂为硫化物铜精矿，含水4％wt～10％wt，所述硫化物铜精矿与所述液相的炉渣的质量比例为4～6∶1。

6.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述步骤S102中电炉炉渣在粒化后作为其他工业原料。

7.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述铜锍溶液除杂步骤S103中还包括以下步骤：开启真空泵之前，加热铜锍溶液至1100℃-1400℃，并维持铜锍溶液循环流动的温度为1100℃-1400℃。

8.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤S104中：冰铜熔液循环流动的流量为50t/min-100t/min，循环流动的时长为20min-60min；真空室内真空度为10Pa-10000Pa。

9.如权利要求1所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，所述步骤S104中：所述驱动气体为氮气或惰性气体。

10.如权利要求1至9任一项所述的一种铜精矿直接生产粗铜的方法，其特征在于，在所述步骤S101中所述反应炉为控件旋浮反应炉。