一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法技术

一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法，属于铜加工技术领域。现有的独立氧化还原炉及其烟尘综合处理系统冶炼废杂铜排放大气的粉尘达30mg/m3，但粉尘80～95％为PM2.5细颗粒物，且含毒性更大的二噁英，与对细颗粒物浓度日益严格要求极其适应。本发明专利技术方法使低品位铜原料采用含竖炉的装备冶炼优质阳极板成为可能，且充分发挥竖炉高效率的优点、提高低品位铜冶炼优质阳极板的产能，且本发明专利技术方法发明专利技术烟尘综合处理系统，实现低品位铜原料连续冶炼成优质阳极铜工业废气排放中粉尘浓度低于0.500mg/m3，检测不到二噁英。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于铜加工
。现有的独立氧化还原炉及其烟尘综合处理系统冶炼废杂铜排放大气的粉尘达30mg/m3，但粉尘80～95％为PM2.5细颗粒物，且含毒性更大的二噁英，与对细颗粒物浓度日益严格要求极其适应。本专利技术方法使低品位铜原料采用含竖炉的装备冶炼优质阳极板成为可能，且充分发挥竖炉高效率的优点、提高低品位铜冶炼优质阳极板的产能，且本专利技术方法专利技术烟尘综合处理系统，实现低品位铜原料连续冶炼成优质阳极铜工业废气排放中粉尘浓度低于0.500mg/m3，检测不到二噁英。【专利说明】
本专利技术涉及铜加工
，是。
技术介绍
一方面，重金属冶炼烟尘排放污染治理虽经过大量艰苦卓绝的努力，取得了长足的进步，铜反射炉冶炼烟尘中粉尘浓度达到30mg/m3，优于GB907-1996规定铜冶炼反射炉粉尘低于200mg/m3的标准值。但现有研究结果表明在粉尘浓度达到30mg/m3的烟尘中80?95%为PM2.5细颗粒物。 另一方面，近二十多年以来，铜加工在我国每年以两位数的速度增长，铜加工产品在我国国民经济及高
发挥越来越重要的作用，但制约我国铜加工行业发展的瓶颈是高纯度铜原材料的短缺，我国铜精矿资源贫乏，从废杂铜、紫杂铜中再生高纯度的铜材是必然的选择，但入炉的废杂铜、紫杂铜中难免混含塑料、含溴芳烃的阻燃物等，因此冶炼废杂铜、紫杂铜会产生二噁英。二噁英的生成要借助含Cu等金属离子细颗粒物的催化，二噁英传播依附在PM2.5细颗粒物上。到目前为止，还未见铜反射炉冶炼烟尘中二噁英的减排技术的研发。 众所周知PM2.5直接进入肺部深处，对人体生命健康产生重要的危害。关于PM2.5，国家标准《环境空气质量标准》GB3095-2012颗粒物(粒径小于等于2.5 μ m)规定24小时平均浓度35 μ g/m3为一级，75 μ g/m3为二级，标准从2016年1月1日开始实施。但我国现有的空气质量形势严峻，高于75 μ g/m3轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染的天气时有发生。二噁英是剧毒物质，对人体的危害更大。因此，相对于现有低品位铜反射炉冶炼烟尘处理的最佳水平，对含紫杂铜、废杂铜之一的低品位铜原料，提高冶炼优质阳极板的产能、减少阳极板电解工艺成本和时间，对节能减排具有积极作用，而且研发大幅度降低烟尘中PM2.5排放的浓度、同时大幅度削减二噁英浓度甚至消除二噁英产生的方法，具有重大的社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术采用反射炉加烟尘处理系统最优的大气排放粉尘含量30mg/m3但其中80?95%为PM2.5细颗粒物、且熔化含废杂铜低品位铜原料烟尘中存在二噁英的现状，专利技术一种方法使得采用低成本装备冶炼优质阳极板成为可能，提高冶炼高纯度阳极板的生产能力，缓解我国铜加工发展的瓶颈，同时大幅度削减排放的废气中细颗粒物的浓度、消除二噁英。 ，冶炼装备包括一台竖炉、至少两台中间包、中间包保温套、至少两台氧化炉、至少两台还原炉、一套烟尘综合处理系统，本专利技术的特征是: 低品位铜原料中总的铜含量60wt%及以上，低品位铜为下列原料的至少一种:紫杂铜、废杂铜、由废杂铜冶炼的次粗铜、由铜锍冶炼的粗铜；竖炉连续熔化低品位铜，中间包收集低品位铜熔液至额定容量，然后暂停竖炉的熔化，打开中间包保温套，分离中间包与竖炉底部，移动中间包到氧化炉旁，扒渣，并将中间包中的铜熔液倒入氧化炉，清理中间包底部的渣；铜熔液在氧化炉中完成氧化过程，然后通过氧化炉预留的排铜口、加盖保温溜槽将铜熔液转运至还原炉，在还原炉中完成还原过程，之后保温并浇铸出优质阳极板；同时，在该中间包与竖炉分离后，将另一中间包与竖炉底部接合，在中间包外合上中间包保温套，重新竖炉的熔化；低品位铜原料连续冶炼成铜含量大于99.10wt%优质阳极板； 竖炉熔化低品位铜，考虑还原炉烟尘进入竖炉底部的影响，通过多个竖炉燃烧器的空气和燃料量供应的调节、实现整个料柱从下到上温度递减、并只在料柱底部熔化，在竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器形成循环高温燃气流，该循环高温燃气流为还原性，不断熔化低品位铜料柱底部，料柱不断下行、在竖炉的顶部根据低品位铜冶炼进程要求加入经除湿的低品位铜打包料块、维持整个料柱高度基本不变，而且该循环高温燃气流裹挟低品位铜熔液斜下行一程、然后在铜熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃气离开循环高温燃气流、继而沿竖炉料柱上行一段、并通过竖炉保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉，该部分折返燃气的量由竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器不断向循环高温燃气流补充；另一方面低品位铜熔液与循环高温燃气流分离后借助惯性经过最短的高温的路径、进入预热的中间包，在竖炉最下排燃烧器负责中间包预热、接力循环高温燃气流对竖炉熔化的铜熔液保温，控制该循环高温燃气流的温度、中间包还原性燃气的温度在1120?1400°C，且两个温度随着原料中铜含量的降低而增高；当该中间包中的铜熔液达到其额定容量时，减小循环高温燃气流的燃烧器的燃料和空气的供应量，使该循环高温燃气流降温、暂停竖炉料柱底部的熔化，提高中间包铜熔液的温度，打开中间包保温套，移走该中间包；将另一中间包与竖炉底部接合，当中间包内温度在1120?1400°C范围达到要求时，控制该循环高温燃气流，重新开始熔化竖炉料柱底部，直至该中间包达到其额定铜熔液量，再暂停竖炉低品位铜料柱的熔化，提高该中间包铜熔液的温度、移走该中间包，如此连续熔化低品位铜原料料柱的底部，分别在不同氧化炉氧化低品位铜熔液，分别在不同的还原炉还原、保温浇铸优质阳极板；氧化炉燃烧器、还原炉燃烧器采取无焰燃烧方式； 控制竖炉的燃气为还原性、还原炉燃气为还原性、氧化炉的燃气为氧化性，竖炉烟尘通过其保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉；还原炉烟尘分别通过其保温管道、高温鼓风机部分进入竖炉底部、部分进入与之配套的氧化炉；氧化炉烟尘通过其保温管道、进入烟尘主管道、烟尘综合处理系统后达标排放；该烟尘主管道外焊气管，气管外装有良好的保温材料，至少两种气管利用该烟尘主管道内流过的高温烟尘分别对干燥空气、空分的干燥氮气进行加热，预热空气通过控制分配给竖炉燃烧器助燃、氧化炉燃烧器助燃、还原炉燃烧器助燃、烟尘综合处理系统的烟尘温度调节器按需使用，预热干燥氮气通过安全电磁阀通入正在还原过程的还原炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快铜熔液的还原；含空分干燥氧气的富氧气体通过安全电磁阀通入正在氧化过程的氧化炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快低品位铜熔液的氧化过程；控制竖炉鼓风机、还原炉鼓风机、烟尘综合处理系统调频风机杜绝竖炉烟尘、还原炉烟尘、氧化炉烟尘无组织排放和逃逸； 烟尘综合处理系统由旋风急冷除尘器、烟尘温度调节器、布袋除尘器、湿法脱硫脱硝塔、雨淋过滤器、调频风机、污水絮凝沉淀池组成； 竖炉烟尘保温管道与竖炉相接处距竖炉底部的高度占整个竖炉高度的一半到三分之二，在该相接处以上、竖炉内壁与从顶部加入的低品位铜原料之间的间隙小于该相接处以下竖炉内壁与竖炉料柱之间的间隙，通过对竖炉高温鼓风机的控制杜绝竖炉烟尘从竖炉顶部逃逸；竖炉烟尘自进入还原炉燃烧器燃烧、部分原竖炉烟尘进入氧化炉燃烧器燃烧然后进入烟尘综合综合处理系统，部分原竖炉烟尘还随还原炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法，冶炼装备包括一台竖炉、至少两台中间包、中间包保温套、至少两台氧化炉、至少两台还原炉、一套烟尘综合处理系统，其特征是：1)低品位铜原料中总的铜含量60wt％及以上，低品位铜为下列原料的至少一种：紫杂铜、废杂铜、由废杂铜冶炼的次粗铜、由铜锍冶炼的粗铜；竖炉连续熔化低品位铜，中间包收集低品位铜熔液至额定容量，然后暂停竖炉的熔化，打开中间包保温套，分离中间包与竖炉底部，移动中间包到氧化炉旁，扒渣，并将中间包中的铜熔液倒入氧化炉，清理中间包底部的渣；铜熔液在氧化炉中完成氧化过程，然后通过氧化炉预留的排铜口、加盖保温溜槽将铜熔液转运至还原炉，在还原炉中完成还原过程，之后保温并浇铸出优质阳极板；同时，在该中间包与竖炉分离后，将另一中间包与竖炉底部接合，在中间包外合上中间包保温套，重新竖炉的熔化；低品位铜原料连续冶炼成铜含量大于99.10wt％优质阳极板；2)竖炉熔化低品位铜，考虑还原炉烟尘进入竖炉底部的影响，通过多个竖炉燃烧器的空气和燃料量供应的调节、实现整个料柱从下到上温度递减、并只在料柱底部熔化，在竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器形成循环高温燃气流，该循环高温燃气流为还原性，不断熔化低品位铜料柱底部，料柱不断下行、在竖炉的顶部根据低品位铜冶炼进程要求加入经除湿的低品位铜打包料块、维持整个料柱高度基本不变，而且该循环高温燃气流裹挟低品位铜熔液斜下行一程、然后在铜熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃气离开循环高温燃气流、继而沿竖炉料柱上行一段、并通过竖炉保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉，该部分折返燃气的量由竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器不断向循环高温燃气流补充；另一方面低品位铜熔液与循环高温燃气流分离后借助惯性经过最短的高温的路径、进入预热的中间包，在竖炉最下排燃烧器负责中间包预热、接力循环高温燃气流对竖炉熔化的铜熔液保温，控制该循环高温燃气流的温度、中间包还原性燃气的温度在1120～1400℃，且两个温度随着原料中铜含量的降低而增高；当该中间包中的铜熔液达到其额定容量时，减小循环高温燃气流的燃烧器的燃料和空气的供应量，使该循环高温燃气流降温、暂停竖炉料柱底部的熔化，提高中间包铜熔液的温度，打开中间包保温套，移走该中间包；将另一中间包与竖炉底部接合，当中间包内温度在1120～1400℃范围达到要求时，控制该循环高温燃气流，重新开始熔化竖炉料柱底部，直至该中间包达到其额定铜熔液量，再暂停竖炉低品位铜料柱的熔化，提高该中间包铜熔液的温度、移走该中间包，如此连续熔化低品位铜原料料柱的底部，分别在不同氧化炉氧化低品位铜熔液，分别在不同的还原炉还原、保温浇铸优质阳极板；氧化炉燃烧器、还原炉燃烧器采取无焰燃烧方式；3)控制竖炉的燃气为还原性、还原炉燃气为还原性、氧化炉的燃气为氧化性，竖炉烟尘通过其保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉；还原炉烟尘分别通过其保温管道、高温鼓风机部分进入竖炉底部、部分进入与之配套的氧化炉；氧化炉烟尘通过其保温管道、进入烟尘主管道、烟尘综合处理系统后达标排放；该烟尘主管道外焊气管，气管外装有良好的保温材料，至少两种气管利用该烟尘主管道内流过的高温烟尘分别对干燥空气、空分的干燥氮气进行加热，预热空气通过控制分配给竖炉燃烧器助燃、氧化炉燃烧器助燃、还原炉燃烧器助燃、烟尘综合处理系统的烟尘温度调节器按需使用，预热干燥氮气通过安全电磁阀通入正在还原过程的还原炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快铜熔液的还原；含空分干燥氧气的富氧气体通过安全电磁阀通入正在氧化过程的氧化炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快低品位铜熔液的氧化过程；控制竖炉鼓风机、还原炉鼓风机、烟尘综合处理系统调频风机杜绝竖炉烟尘、还原炉烟尘、氧化炉烟尘无组织排放和逃逸；4)烟尘综合处理系统由旋风急冷除尘器、烟尘温度调节器、布袋除尘器、湿法脱硫脱硝塔、雨淋过滤器、调频风机、污水絮凝沉淀池组成；5)竖炉烟尘保温管道与竖炉相接处距竖炉底部的高度占整个竖炉高度的一半到三分之二，在该相接处以上、竖炉内壁与从顶部加入的低品位铜原料之间的间隙小于该相接处以下竖炉内壁与竖炉料柱之间的间隙，通过对竖炉高温鼓风机的控制杜绝竖炉烟尘从竖炉顶部逃逸；竖炉烟尘自进入还原炉燃烧器燃烧、部分原竖炉烟尘进入氧化炉燃烧器燃烧然后进入烟尘综合综合处理系统，部分原竖炉烟尘还随还原炉烟尘重新进入竖炉、重新进入还原炉、重新进入氧化炉等，在该过程中竖炉烟尘至少经历高于850℃、6s以上，其中经历1120℃以上温度4s以上；6)控制从氧化炉排出的烟尘在进入旋风急冷除尘器时温度为500℃～550℃，一方面，该旋风急冷除尘器的烟尘入口旁通入高压干燥冷空气，与烟尘急速充分混合冷却，同时带动烟尘混合气体高速旋转，在边旋转边向上的运动过程中、烟尘混合气体又与旋风急冷除尘器内通冷却水的金...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新才，王艳，潘晶，周暾，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33