CN113981240B - 一种富氧底吹炼铜工艺及其炼铜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一种富氧底吹炼铜工艺及其炼铜装置，涉及冶金技术领域。该工艺包括首期吹炼、中期吹炼、后期吹炼、放铜这四个步骤，该工艺通过控制各吹炼阶段吹入炼铜装置内底吹气体的氧含量，配合各吹炼阶段不同的炼铜熔剂，以及不同的吹炼温度，使铜浮渣熔炼炉后期渣中的杂质能够充分和底吹气体中的氧相互接触，充分反应，实现较好的氧化除杂效果。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种富氧底吹炼铜工艺及其炼铜装置。
背景技术
铜的冶炼技术至今仍以火法冶炼为主，火法冶炼一般是将含铜物料在密闭鼓风炉、电炉或闪速炉中进行造锍熔炼，产出的熔锍接着送入转炉进行吹炼，制成粗铜。当冶炼原料是含铜物料时，可通过燃烧柴油的铜转炉、小鼓风炉或底吹炉多种形式进行冶炼。其中，燃烧柴油的铜转炉，采用的是柴油提供能源，通过端头燃烧进行炼铜，鼓风机和钢管输入空气，吹炼过程中，通过工人在炉口将通有压缩空气的钢管***铜液，由上至下，将空气送入铜液，从而将铜液中的杂质氧化造渣。在此过程中，需要人工调整空气压缩管的角度，以尽量较快地将铜液中的杂质都氧化造渣除去。但此操作过程，不仅因高温而危险，且通过人工来调整空气压缩管，对于氧化去除铜液中的杂质并不理想，吹炼效率较低。不仅如此，空气压缩管因铜液中的高温，损耗较严重，增加企业生产成本。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种富氧底吹炼铜工艺，该工艺通过控制各吹炼阶段吹入炼铜装置内底吹气体的氧含量，配合各吹炼阶段不同的炼铜熔剂，以及不同的吹炼温度，使铜浮渣熔炼炉后期渣中的杂质能够充分和底吹气体中的氧相互接触，充分反应，实现较好的氧化除杂效果。
本发明提供了一种富氧底吹炼铜工艺，包括以下步骤：
首期吹炼：将待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为首期物料，加入到炼铜装置内，加入石英砂，点火升温至第一预定熔化温度，将所述首期物料熔化成熔融液体，待所述熔融液体的液面高度达到预定值，调节所述熔化温度至第一预定吹炼温度，利用氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第一底吹气体，进行首期吹炼，排出吹炼渣；
中期吹炼：另取待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为中期物料，加入到所述炼铜装置内，加入石英砂，将所述吹炼温度调节至第二预定吹炼温度，将所述中期物料熔化成熔融液体，利用所述氧枪从所述吹炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第二底吹气体，进行中期吹炼，排出吹炼渣；重复所述中期吹炼步骤，至预定吹炼物料投料完毕；
后期吹炼：将氧化钙和碳酸钠加入到所述炼铜装置内，将所述吹炼温度调节至第三预定吹炼温度，利用所述氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第三底吹气体，进行后期吹炼，排出吹炼渣；
放铜：后期吹炼排出吹炼渣时，取所述炼铜装置内的所述熔融液体，监控所述熔融液体中的铜品位，当所述熔融液体中的铜品位达到95％以上时，将所述吹炼温度调节至预定放铜温度，排出熔融液体，即为熔融铜液。
在其中一个实施例中，所述石英砂、所述氧化钙和所述碳酸钠的重量份比为：
石英砂8-10份
氧化钙1-2份
碳酸钠6-8份；
所述石英砂、所述氧化钙和所述碳酸钠的重量份数之和，与所述预定吹炼物料的比值为1:9-165。
在其中一个实施例中，所述第一底吹气体的氧含量为1％-40％，所述第二底吹气体的氧含量为25％-40％，所述第三底吹气体的氧含量为20％-25％。
在其中一个实施例中，所述第一底吹气体的氧含量为25％-30％，所述第二底吹气体的氧含量为25％-30％，所述第三底吹气体的氧含量为20％-25％。
在其中一个实施例中，所述第一预定熔化温度为1100℃-1400℃，所述第一预定吹炼温度为1050℃-1250℃，所述第二预定吹炼温度为1100℃-1350℃，所述第三预定吹炼温度为1050℃-1250℃，所述预定放铜温度为1000℃-1200℃。
在其中一个实施例中，所述首期吹炼步骤中，所述氧枪的喷气轴向和水平方向的夹角为底吹角度，所述底吹角度为15°-75°，所述底吹角度的变化速度为每半小时增加3°-8°。
在其中一个实施例中，所述底吹角度的变化速度为每半小时增加5°。
在其中一个实施例中，所述首期物料量与所述中期物料的单次进料量的质量比为2-8:1。
本发明还提供了一种炼铜装置，包括：
炉体，该炉体内具有炉腔，所述炉体上设有烧嘴组件、料口、排烟口、喉口和设于所述炉体上的若干个氧枪孔，所述炉体与转动机构通过齿轮相连接，所述转动机构用于驱动所述炉体转动，所述喉口连接沉降室；以及
氧枪，该氧枪***所述氧枪孔，用于向所述炉腔内连续吹入底吹气体。
在其中一个实施例中，所述炉体为圆柱形容器，所述排烟口上方设有烟罩，所述料口下方设有排铜排渣流槽，所述烟罩、所述排铜排渣流槽均由冷却器进行冷却。
在其中一个实施例中，所述烧嘴组件包括：烧嘴口、烧嘴和烧嘴水套，所述烧嘴设于所述烧嘴口内部，所述烧嘴和所述烧嘴口可拆卸式连接，所述烧嘴和水平方向的夹角为10°-20°，所述烧嘴水套外套于所述烧嘴口，所述烧嘴水套由冷却器进行冷却。
在其中一个实施例中，所述冷却器由冷却循环水进行冷却。
在其中一个实施例中，所述氧枪的喷气轴向与竖直方向之间的夹角为15°-110°。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种富氧底吹炼铜工艺，该工艺通过控制各吹炼阶段吹入炼铜装置内底吹气体的氧含量，配合各吹炼阶段不同的炼铜熔剂，以及不同的吹炼温度，使铜浮渣熔炼炉后期渣中的杂质能够充分和底吹气体中的氧相互接触，充分反应。本发明还提供了一种炼铜装置，通过氧枪将富含氧气的气体从下至上加入炼铜装置中，通过小且分布均匀的富氧气泡，充分和铜液中的杂质相互接触，实现较好的氧化除杂效果。
附图说明
图1为实施例1中炼铜装置的俯视图；其中，100为炉体、200为转动机构、300为沉降室、400为氧枪、500为排铜排渣流槽、111为烧嘴口、120为料口、130为喉口、140为氧枪孔。
图2为实施例1中炼铜装置的横剖面结构图，其中400为氧枪。
图3为实施例1中炼铜装置的左视图，其中，120为料口、130为喉口、400为氧枪、500为排铜排渣流槽、600为烟罩。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
定义：
本发明所述的吹炼：指火法冶金的一项过程，通常在转炉中进行。
石英砂：是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。
熔融液体：指两种或两种以上的金属形成的熔体。
吹炼渣：指转炉吹炼时产出的炉渣。
品位：指矿石(或选矿产品)中有用成分或有用矿物的含量。
烧嘴：指环形管进气喷燃器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合(或混合喷出)燃烧的装置统称。
铜浮渣熔炼炉后期渣：为铜浮渣经过浮渣熔炼炉处理后静置分层，含铜物料则因密度居于前期渣和粗铅之间生成的后期渣。
本实施例所用试剂、材料、设备如无特殊说明，均为市售来源；实验方法如无特殊说明，均为本领域的常规实验方法。
实施例1
一种富氧底吹炼铜工艺。
所述富氧底吹炼铜工艺，包括以下步骤：
首期吹炼：将待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为首期物料，加入到炼铜装置内，加入石英砂，点火升温至第一预定熔化温度，将所述首期物料熔化成熔融液体，待所述熔融液体的液面高度达到预定值，调节所述熔化温度至第一预定吹炼温度，利用氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第一底吹气体，进行首期吹炼，排出吹炼渣；
中期吹炼：另取待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为中期物料，加入到所述炼铜装置内，加入石英砂，将所述吹炼温度调节至第二预定吹炼温度，将所述中期物料熔化成熔融液体，利用所述氧枪从所述吹炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第二底吹气体，进行中期吹炼，排出吹炼渣；重复所述中期吹炼步骤，至预定吹炼物料投料完毕；
后期吹炼：将氧化钙和碳酸钠加入到所述炼铜装置内，将所述吹炼温度调节至第三预定吹炼温度，利用所述氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第三底吹气体，进行后期吹炼，排出吹炼渣；
放铜：后期吹炼排出吹炼渣时，取所述炼铜装置内的所述熔融液体，监控所述熔融液体中的铜品位，当所述熔融液体中的铜品位达到95％以上时，将所述吹炼温度调节至预定放铜温度，排出熔融液体，即为熔融铜液。
所述预定吹炼物料为所述首期物料、所述中期物料之和，所述预定吹炼物料的投料量根据炼铜装置的尺寸进行调节。
所述炼铜装置的俯视图如图1所示，横剖面如图2所示，左视图如图3所示，该炼铜装置包括：
炉体100，该炉体100内具有炉腔，所述炉体上设有烧嘴组件、料口120、排烟口、喉口130和设于所述炉体上的若干个氧枪孔140，所述炉体与转动机构200通过齿轮相连接，所述转动机构200用于驱动所述炉体转动，所述喉口130连接沉降室300；以及
氧枪400，该氧枪***所述氧枪孔140，用于向所述炉腔内连续吹入底吹气体。
所述炉体100为圆柱形容器，所述排烟口上方设有烟罩600，所述料口120下方设有排铜排渣流槽500，所述烟罩600、所述排铜排渣流槽500均由冷却器进行冷却。所述烧嘴组件包括：烧嘴口111、烧嘴和烧嘴水套，所述烧嘴设于所述烧嘴口111内部，所述烧嘴和所述烧嘴口111可拆卸式连接，所述烧嘴和水平方向的夹角为10°-20°，所述烧嘴水套外套于所述烧嘴口，所述烧嘴水套由冷却器进行冷却。所述氧枪的喷气轴向与竖直方向之间的夹角为15°-110°。
在本实施例中，所述首期吹炼步骤中，取26-28t的待处理铜浮渣熔炼炉后期渣，通过传送皮带送入炼铜装置，加入石英砂300-500kg，加料完成后，将转炉炉口转平至水平角度，点火熔料，将温度升至1150-1350℃，将铜浮渣熔炼炉后期渣熔化成熔融液体，待所述熔融液体的液面高度达到预定值10cm，将温度调节至1100-1200℃，利用氧枪将富含氧的底吹气体从炼铜装置的底部向装置内连续吹入，控制底吹气体的氧浓度为26％-29％。氧枪的喷气轴向和水平方向的夹角为底吹角度，在本实施例中，开始吹炼时，调整氧枪的方向，使底吹角度为45°，在吹炼过程中根据熔融液体的液面高度变化而逐渐加大底吹角度，每半小时增加5°，搅拌炉底尚未熔化的物料，直至所有物料全部熔化，进行首期吹炼，然后转动炉体至炉口水平，静置溶液10-15min，转动炉体至炉口向下倾斜一定角度，对准流槽后，排出吹炼渣；
所述中期吹炼步骤中，每次取待处理铜浮渣熔炼炉后期渣3-5t，通过传送皮带送入炼铜装置，单炉加料量根据炉内熔体液面高度而定，一般控制熔体液面高度不超过90cm左右，单炉加料总量控制在85t-90t即可完成全部加料，加入石英砂100-150kg，加料的同时进行中期吹炼，将温度调节至1150-1300℃，利用氧枪将富含氧的底吹气体从炼铜装置的底部向装置内连续吹入，控制底吹气体的氧浓度为26％-29％。经常观察炼铜装置，检查是否有液体流出，如果有需要立即停止加料，并在其凝固前及时清理，同时进行中期吹炼，然后转动炉体至炉口水平，静置溶液10-15min，转动炉体至炉口向下倾斜一定角度，对准流槽后，排出吹炼渣；
所述后期吹炼步骤中，在炉口加入氧化钙75kg-125kg和碳酸钠50kg-150kg，将温度调节至1100-1200℃，利用氧枪将富含氧的底吹气体从炼铜装置的底部向装置内连续吹入，控制底吹气体的氧浓度在21％左右。进行后期吹炼，然后转动炉体至炉口水平，静置溶液10-15min，转动炉体至炉口向下倾斜一定角度，对准流槽后，排出吹炼渣；
所述放铜步骤中，在后期锤炼排出吹炼渣时，对炉内金属取样观察，后期吹炼要求吹炼至粗铜品位达到96％以上，即可进行放铜操作，将温度调节至1000-1150℃，将炉内的熔融液体排出，得到熔融铜液。
在本实施例中，所述冷却器由冷却循环水进行冷却。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种富氧底吹炼铜工艺，其特征在于，包括以下步骤：
首期吹炼：将待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为首期物料，加入到炼铜装置内，加入石英砂，点火升温至第一预定熔化温度，将所述首期物料熔化成熔融液体，待所述熔融液体的液面高度达到预定值，调节所述熔化温度至第一预定吹炼温度，利用氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第一底吹气体，进行首期吹炼，排出吹炼渣；所述第一底吹气体的氧含量为1％-40％，所述第一预定熔化温度为1100℃-1400℃，所述第一预定吹炼温度为1050℃-1250℃；
中期吹炼：另取待处理铜浮渣熔炼炉后期渣作为中期物料，加入到所述炼铜装置内，加入石英砂，将所述吹炼温度调节至第二预定吹炼温度，将所述中期物料熔化成熔融液体，利用所述氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第二底吹气体，进行中期吹炼，排出吹炼渣；重复所述中期吹炼步骤，至预定吹炼物料投料完毕；所述第二底吹气体的氧含量为25％-40％，所述第二预定吹炼温度为1100℃-1350℃，所述首期物料量与所述中期物料的单次进料量的质量比为2-8:1；
后期吹炼：将氧化钙和碳酸钠加入到所述炼铜装置内，将所述吹炼温度调节至第三预定吹炼温度，利用所述氧枪从所述炼铜装置的底部向所述炼铜装置内连续吹入预定氧含量的第三底吹气体，进行后期吹炼，排出吹炼渣；所述石英砂、所述氧化钙和所述碳酸钠的重量份比为：
石英砂8-10份
氧化钙1-2份
碳酸钠6-8份；
所述石英砂、所述氧化钙和所述碳酸钠的重量份数之和，与所述预定吹炼物料的比值为1:9-165；所述第三底吹气体的氧含量为20％-25％，所述第三预定吹炼温度为1050℃-1250℃；
放铜：后期吹炼排出吹炼渣时，取所述炼铜装置内的所述熔融液体，监控所述熔融液体中的铜品位，当所述熔融液体中的铜品位达到95％以上时，将所述吹炼温度调节至预定放铜温度，排出熔融液体，即为熔融铜液；所述预定放铜温度为1000℃-1200℃。
2.根据权利要求1所述的富氧底吹炼铜工艺，其特征在于，所述首期吹炼步骤中，所述氧枪的喷气轴向和水平方向的夹角为底吹角度，所述底吹角度为15°-75°，所述底吹角度的变化速度为每半小时增加3°-8°。
3.权利要求1-2中任一项所述富氧底吹炼铜工艺中的炼铜装置，其特征在于，包括：
炉体，该炉体内具有炉腔，所述炉体上设有烧嘴组件、料口、排烟口、喉口和设于所述炉体上的若干个氧枪孔，所述炉体与转动机构通过齿轮相连接，所述转动机构用于驱动所述炉体转动，所述喉口连接沉降室；以及
氧枪，该氧枪***所述氧枪孔，用于向所述炉腔内连续吹入底吹气体。
4.根据权利要求3所述的炼铜装置，其特征在于，所述炉体为圆柱形容器，所述排烟口上方设有烟罩，所述料口下方设有排铜排渣流槽，所述烟罩、所述排铜排渣流槽均由冷却器进行冷却。
5.根据权利要求3所述的炼铜装置，其特征在于，所述烧嘴组件包括：烧嘴口、烧嘴和烧嘴水套，所述烧嘴设于所述烧嘴口内部，所述烧嘴和所述烧嘴口可拆卸式连接，所述烧嘴和水平方向的夹角为10°-20°，所述烧嘴水套外套于所述烧嘴口，所述烧嘴水套由冷却器进行冷却。
6.根据权利要求3所述的炼铜装置，其特征在于，所述氧枪的喷气轴向与竖直方向之间的夹角为15°-110°。
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