CN107287442A - 一种连续炼铜装置及炼铜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续炼铜装置及炼铜方法，炉腔分造渣区和造铜区，分区冶炼，控制氧气喷枪角度范围和粉煤喷枪角度范围，实现冰铜一步得到粗铜粉煤是从炉体侧部和下部直接喷入熔体中参与直接反应，极大地提高了反应效率。工艺简单、投资省。环境污染小：产生的烟气量S02浓度高，有利于制酸。建设投资省、产品成本低、资源综合利用水平高，综合能耗低。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，具体地说涉及一种连续炼铜的冶炼方法。
背景技术
目前，国内外铜冶炼企业都朝着清洁生产的连续吹炼工艺技术方向发展，就铜的吹炼而言,当今世界上90%以上都是采用PS转炉，该工艺是间断作业,过程中铜锍包在车间内进行转运，容易造成SO2烟气低空逸散,加上加料及吹炼过程,烟气难以完全密封,也存在不同程度的逸散现象，使SP转炉吹炼作业的操作环境很差。这是当今铜冶炼面临的世界性技术瓶颈,都在力图解决这一问题。因此，积极寻求或开发产能大、投资和运行费用低、操作连续、有利于环保的吹炼工艺是势在必行。目前，国内外应用的连续吹炼铜的工艺有日本研发的三菱法和闪速炉连续吹炼，采用三炉溜槽连接实现连续炼铜，但是其弃渣含铜量过高，资源利用率低；连续闪速吹炼是上世纪70年代末美国Kennecott公司提出了冰铜连续吹炼的“固体冰铜氧气吹炼法”，取代P-S转炉的工艺，1995年实现工业化。2007年8月第二台闪速吹炼炉在中国阳谷祥光冶炼厂投产，2008年10月开始达到设计能力，但是该工艺成本高，冰铜需要降温球磨后再进入闪速吹炼炉进行，也消耗一部分能源，现场环境也不是太好，热能利用不合理。
近年，随着对冶炼企业环保要求的日益提高和有色金属行业的持续低迷，迫使企业从工艺的优化降低成本，提高核心竞争力方面做了大量的工作。专利-“双炉多枪顶吹连续吹炼炉”（CN103276223），通过对转炉的优化，连接造渣炉和造铜炉，实现了实现连续进冰铜、连续鼓风、连续造渣、连续出渣、连续或间断放出粗铜的连续吹炼过程，但是需要在两台炉子中实现连续吹炼，存在一定的环境污染。专利-“一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置”（CN101165196），提出了利用氧气底吹炉进行连续炼铜的工艺及装置，但是其需要前段造出高品位冰铜，需要***改变炼铜企业工艺，投资较大。
发明内容
本发明提出一种连续炼铜的工艺和装置，过程清洁环保，易于实现工业化生产，采用底侧吹-分区域吹炼工艺，实现冰铜在一个炉子内得到粗铜。
本发明采用的技术方案是：一种连续炼铜装置，炉型为卧式圆形，炉内设置隔墙把炉腔分为两个室，即氧化气氛造渣区和还原气氛造铜区，隔墙下部设一近椭圆形孔洞将两个室连通，形成金属相和渣相的对流，氧化气氛造渣区有排渣口、还原气氛造铜区有放铜口，粗铜从放铜口连续排放，渣通过排渣口连续排放，在实际生产过程中亦可根据实际情况间断排放，在炉体的造渣区、造铜区的侧部、底部都设有多对氧气喷入口和多对粉煤还原剂喷入口，氧气喷入口装有氧气喷枪，单支氧气喷枪安装角度与垂直方向夹角是5～26°，多对粉煤还原剂喷入口装有粉煤喷枪，支粉煤喷枪安装角度与垂直方向夹角是2～18°，根据位置不同角度大小不同，每支粉煤喷枪夹角的大小与放铜口的位置距离成反比。
所述氧化气氛造渣区内径为2.6-4.5m，长度为6m-12m，还原气氛造铜区内径为2.2m-3.5m，炉体总长为30m-45m。具体数据应根据产能规模及物料特性来确定计算炉体尺寸。
炉体为一体化密封可倾动结构，满足***热修的条件。
炉体冷却体系为有机离子液***，不存在泄露***危险，换热装置采用钢制，进一步降低投资。
使用该连续炼铜装置的炼铜方法，具体包括以下步骤：
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为5-25°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为2-15°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石和石灰石，控制吹炼温度1200-1350℃；
（2）连续炼铜装置产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
根据冰铜品位和其中铁赋存状态的变化，粉煤以50～200kg/h、氮气以15～45m3/h为保护气体、冷却水以10～38m3/h由喷枪喷入，实现四氧化三铁含量的降低，优化渣的流动性。
炉渣经磨矿、选矿后返回连续炼铜装置。
本发明的连续炼铜装置，冰铜直接入炉，完全能够处理复杂低品位冰铜，有利于资源高效利用，处理能力可达60-100t/h。
由于本发明工艺单元在一台装置内完成，氧浓度高，烟气SO2浓度高，烟气量小，硫回收利用率高，还原剂不用焦炭直接用粉煤，粉煤是从炉体侧部和下部直接喷入熔体中参与直接反应，极大地提高了反应效率。
本发明与现有技术相比较有如下特点或有益效果：
（1）工艺简单、投资省：该工艺实现冰铜一步得到粗铜，流程简短，所需设备及劳动力不多，生产费用和建设投资分别比三菱法和闪速吹炼约低40%和30%～40%。
（2）作业率高：炉体寿命长，可达2.5-3年以上；氧枪寿命长，一般为20～40天，最长达2个月，更换一批氧枪需时不超过6小时；
（3）环境污染小：富氧熔炼产生的烟气量为传统炼铅法的l/4～1/5，S02浓度高，有利于制酸。 “三废”排放达到环保要求。
上述特点或效果保证了本发明具有***与现有铜冶炼熔炼***的衔接性好，建设规模可调节性强，建设投资省、金属回收率高、产品成本低、资源综合利用水平高，综合能耗低、作业环境优良等优点，为未来行业发展的先进炼铜工艺。
附图说明
图1为连续炼铜装置图；
图2为图1的A-A向、B-B向、C-C向的剖面图；
图3为本发明工艺流程图；
图中，1-造铜区，2-造渣区，3-隔墙，4-粉煤喷枪，5-辐射烟道，6-放铜口。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明冰铜成份范围为Cu40-75%
实施例1：
冰铜10t，品位40%。
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为5°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为2°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石和石灰石，控制吹炼温度1200℃；
（2）连续炼铜炉产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
计算的综合收率为：粗铜：Cu：98.5%，S：0.8%，吹炼渣含铜：3.2%，综合能耗（冰铜-粗铜）：235kgce/t。
实施例2：
冰铜15t，品位45%。
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为10°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为5°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石和石灰石，控制吹炼温度1200℃；
（2）连续炼铜炉产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
计算的综合收率为：粗铜：Cu：98.7%，S：0.6%，吹炼渣含铜：3.1%，综合能耗（冰铜-粗铜）：225kgce/t。
实施例3：
冰铜15t，品位70%。
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为15°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为10°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石，控制吹炼温度1250℃；
（2）连续炼铜炉产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
计算的综合收率为：粗铜：Cu：99.1%，S：0.6%，吹炼渣含铜：3.8%，综合能耗（冰铜-粗铜）：232kgce/t。
实施例4：
冰铜10t，品位65%。
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为20°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为15°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石和石灰石，控制吹炼温度1350℃；
（2）连续炼铜炉产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
计算的综合收率为：粗铜：Cu：98.5%，S：0.8%，吹炼渣含铜：3.2%，综合能耗（冰铜-粗铜）：235kgce/t。
实施例5：
冰铜10t，品位60%。
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为25°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为15°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续定量的加入石英石，控制吹炼温度1300℃；
（2）连续炼铜炉产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
计算的综合收率为：粗铜：Cu：98.7%，S：0.7%，吹炼渣含铜：3.4%，综合能耗（冰铜-粗铜）：238kgce/t。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述实施例说明本装置及方法可以与现有铜冶炼企业的熔炼***实现无缝衔接，可以处理不同品位的冰铜，利用粉煤降低了渣含铜，合理优化炉体结构，实现了熔池合理隔断与炉渣分流。本工艺和装置建设投资省，炉型可大可小，根据铜资源量进行调整，适合5万t-20万t/a不同铜冶炼规模的建设，金属回收率高、产品成本低、资源综合利用水平高，综合能耗低、作业环境优良等优点，为未来行业发展的先进炼铜工艺。
Claims (7)
1.一种连续炼铜装置，其特征在于：炉型为卧式圆形，炉内设置隔墙把炉腔分为两个室，即氧化气氛造渣区和还原气氛造铜区，隔墙下部设一孔洞将两个室连通，氧化气氛造渣区有排渣口、还原气氛造铜区有放铜口，在炉体装置侧部、底部设有多对氧气喷入口和多对粉煤还原剂喷入口，氧气喷入口装有氧气喷枪，单支氧气喷枪安装角度与垂直方向夹角是5～26°，多对粉煤还原剂喷入口装有粉煤喷枪，支粉煤喷枪安装角度与垂直方向夹角是2～18°，根据位置不同角度大小不同，每支粉煤喷枪夹角的大小与放铜口的位置距离成反比。
2. 根据权利要求1所述的一种连续炼铜装置，其特征在于：所述氧化气氛造渣区内径为2.6- 4.5m，长度为6m-12m，还原气氛造铜区内径为2.2m-3.5m，炉体总长为30m-45m。
3.根据权利要求1所述的一种连续炼铜装置，其特征在于：炉体为一体化密封可倾动结构。
4.根据权利要求1所述的一种连续炼铜装置，其特征在于：炉体冷却体系为有机离子液***，换热装置为钢制。
5.一种利用权利要求1或2所述连续炼铜装置的炼铜方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）将冰铜通过连续炼铜装置加料口加入炉内，通过氧气喷枪送入氧气进行吹炼，氧气喷枪角度控制范围为5-25°；通过粉煤喷枪喷入粉煤进行还原，粉煤喷枪角度控制范围为2-15°，将冰铜连续吹炼成粗铜和炉渣；吹炼的同时，按造渣要求量连续的加入石英石和石灰石，控制吹炼温度1200-1350℃；
（2）连续炼铜装置产出的粗铜，通过虹吸式放铜口放出，经过溜槽送至阳极工段，按阳极工段常规作业，铸造成铜阳极板送电解槽电解。
6.根据权利要求5所述利用连续炼铜装置的炼铜方法，其特征在于：粉煤以50～200kg/h、氮气以15～45m3/h为保护气体、冷却水以10～38m3/h由喷枪喷入。
7.根据权利要求5所述利用连续炼铜装置的炼铜方法，其特征在于：炉渣经磨矿、选矿后返回连续炼铜装置。
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