在悬浮熔炼炉生产有色金属的过程中减小炉渣中有色金属含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，该方法通过将尺寸在１－２５ｍｍ范围内的冶金焦送入悬浮熔炼炉，从而减小在该悬浮熔炼炉中生产有色金属例如铜或镍的过程中所产生炉渣的有色金属含量。挡板能从该熔炼炉的顶部向下布置，利用该挡板，可防止包含铜或镍的小颗粒飘到熔炼炉的后部并与炉渣一起流出。上述挡板使小颗粒沉积在熔炼炉的还原区。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法，该方法通过将尺寸在1-25mm范围内的冶金焦送入悬浮熔炼炉，从而减小在该悬浮熔炼炉中生产有色金属例如铜或镍的过程中所产生炉渣的有色金属含量。有利的是将挡板从该熔炼炉的顶部向下布置，利用该挡板，可防止包含铜或镍的小颗粒飘浮到熔炼炉的后部并与炉渣一起流走。上述挡板使小颗粒沉积在熔炼炉的还原区。以前已经知道当固定焦或一些其它含碳物质用于还原炉渣和溶解在炉渣中的氧化铜，特别是磁铁矿时，该磁铁矿增加了炉渣的粘性并减慢了对因沉淀而包含在炉渣中的熔融锍颗粒的分离，这时例如闪速熔炼炉等悬浮熔炼炉会生产出具有低含量铜的炉渣。美国专利5662370公开了一种方法，其中主要是使供入反应竖炉的含碳材料的碳含量至少为80％，至少65％的材料颗粒小于100μm，至少25％的材料颗粒在44-100μm。颗粒尺寸被很精确地限定，因为，根据该专利技术，利用未燃焦还原磁铁矿是在两个机构下进行的，颗粒尺寸对于该机构具有决定性的重要性。如果焦炭粉的大致尺寸大约为100μm甚至更高时，未燃烧部分的颗粒尺寸同样较大，因此焦仍然在炉渣表面上漂浮，反应也仍然慢。当颗粒尺寸减小时，焦炭粉进入炉渣，随后与要还原的磁铁矿直接接触，这将加快反应速度。在日本申请专利58221241中公开了一种方法，其中焦粉或者是焦粉和煤粉一起通过精矿燃烧器而送入闪速熔炼炉的反应竖井中。焦进入炉中，这样在下部炉内熔体的整个表面均匀地覆盖有未燃烧的焦炭粉。根据该申请，在颗粒尺寸极其细小时会减小磁铁矿的还原程度，因此所使用的颗粒尺寸最好是从44μm到1mm。被未燃焦所覆盖的渣层仍停留在熔渣池上，极大地减小了氧气的部分压力。由焦层所产生的高度还原气氛例如会对炉子的内衬造成损害。在日本专利90-24898中公开了一种方法，其中颗粒尺寸小于40mm的焦粉或煤粉被送入闪速熔炼炉中，来代替用作附加燃料的油，并在炉子内维持所需的温度。日本专利申请9-316562申请了与上述美国专利5662370相同的方法，其中不同点在于含碳材料送入闪速熔炼炉中反应竖井的下部，以便防止该含碳材料在到达炉渣和其内需要还原的磁铁矿之前就燃烧。该含碳材料的颗粒尺寸本质上与该美国专利所述的分布相同。在一些前述方法中，小颗粒尺寸的焦表现出一个缺点，即小颗粒焦完全不会从气相沉积下，但会继续作为还原剂与气相到达上升道和废热锅炉。在该锅炉中，焦炭在错误的地方发生反应并产生不必要的能量，这样因为减小废热锅炉的容量，甚至可能会限制整个工序能力。在悬浮熔炼炉中，不仅粉末材料(例如氧化亚铜)会与气相漂到熔炼炉后部和上升道，而且铜锍也会到达熔炼炉后部和上升道。当这些小颗粒在熔炼炉后部与气流分离并沉积在渣相表面上时，这个现象恰恰由于小的颗粒尺寸而变得很慢。因为炉渣要从熔炼炉的后部和侧面流出，这些颗粒不能从渣相中沉积，但是它们会与炉渣一起流出熔炼炉，并增加炉渣中的铜含量。为了解决上述问题，已经提出了一种能避免以上方法所存在问题的方法。在该新方法中，其目的是减小在悬浮熔炼炉生产有色金属例如铜或镍的过程中所产生炉渣的有色金属含量，这样炉渣可直接丢弃而无需再处理。在该方法中，尺寸在1-25mm范围内的冶金焦用来还原炉渣，其中大部分装入反应竖井的焦在悬浮熔炼炉的下部炉内从气相分离出并沉积在炉渣相的表面，在该处还原炉渣是发生在大部分产品(所获得的是锍)和炉渣相互分离的区域。本专利技术的主要特征在所附权利要求中更加明显。在该方法中，最好使用冶金焦，因为在此获得的挥发性物质数量很小。因此，所述原材料的大部分还原电位能用于还原，而在还原剂内的挥发性物质燃烧时不会产生多余的额外热量。同时，反应竖井内焦炭所发生的与氧结合的反应数量会减小，这样就能对所获得的锍质量进行控制。传统地，这种控制已经通过调整该过程中的空气系数(氧/精矿量，Nm3/t)而实现。在本专利技术的方法中，所使用的冶金焦具有一定的颗粒尺寸，这样大部分送入反应竖井的焦在悬浮熔炼炉的下部炉内从气相分离出并沉积在炉渣相的表面，在该处还原炉渣是发生在作为主要产品的锍和炉渣同样从气相分离的区域。还原发生在最佳热能节约的地方还原所需的热量来自反应竖井中产品的热含量，而在还原过程中无需其它额外的能量。冶金焦的颗粒尺寸最好是1-25mm。较大尺寸的焦具有一个非常小的特定地方，以至于它将不会与炉渣有效反应。如果所使用的颗粒尺寸较小，例如前述的1-25mm，焦将会在反应竖井中积极反应，并且大部分将随气相漂浮到上升道，那么所需的与炉渣接触以及还原效果都很差。当细颗粒焦随气相漂浮到上升道和/或废热锅炉，它将在不需要的一个阶段内产生热量，由此将减小燃烧器的能力。输送焦是以如下的方式进行控制的，即相当数量的焦不会在炉子内集聚，最多仅到几个厘米，但是所有的焦都是在还原反应中消耗的。同样在本专利技术的方法中，将粉碎的锍材料放置在渣相表面上在一定程度上仍然会导致如上所述的问题包含铜或镍的小颗粒不会穿过渣相沉积，而会停留在炉渣内，由此提高了所排出炉渣的铜或镍含量。在本专利技术的方法中，这个问题最好通过如下所述的方法来克服通过从悬浮熔炼炉的下部炉段的顶部向下布置挡板。这些挡板将阻止细颗粒随气相飘到熔炼炉靠近排放口的后部。该挡板从炉顶部向下布置，这样在下部，它们将达到熔渣池或是靠近熔渣池的表面。这些挡板最好由水冷铜元件构造成，这些水冷铜元件被一种耐火材料例如耐火砖或炉料保护。由于挡板，包含大部分细颗粒铜或镍的锍会沉积在还原区。这样，在排放区的炉渣不再包含形成有色金属颗粒的物质，这些物质会缓慢沉积并增加炉渣的铜含量。从排放口排出的炉渣相比不进行焦还原和没有挡板的操作下的炉渣具有较低的铜或镍。以下将结合所述附图更详细地描述本专利技术的炉子构造。附图说明图1示出一个悬浮熔炼炉的横截面；图2示出焦的供给量对悬浮熔炼炉所获得最终产品的影响。在图1中，悬浮熔炼炉1包括一个反应竖井2、一个下部炉3和上升道4。冶金焦通过一个设在反应竖井2顶部的精矿燃烧器5而与铜精矿、一种熔剂(flux)以及含氧气体一起进入炉中。在反应竖井内，供入的材料除焦外一起反应，并在下部炉的底面上形成锍层6，在该锍层6上是渣层7。在反应竖井内冶金焦和其它已供入的材料之间发生的反应由于所选择的颗粒尺寸从而较小，焦作为一层8沉积在渣层顶部上，在该处发生所需的还原反应。下部炉顶部9装配有或者一个或者几个挡板10A和10B，该挡板从上述顶部向下悬置并达到熔渣层7(10B)内或者达到熔渣表面(10A)附近。在图中能够看到，这些挡板最好设置在位于排渣口前方的上升道的前方或者后方。反应竖井内反应所产生的气体通过上升道4进入废热锅炉11。在下部炉内的炉渣和铜锍通过设在炉子后部的排渣口12和13而排出。实施例在小型闪速熔炼炉(MFSF)中，通过以100-150千克/每小时(kg/h)的定量将精矿供入该炉内，来说明冶金焦的作用。分析精矿大约为25.7％的铜、29.4％的铁、33.9％的S以及转炉炉渣和必须的硅石熔剂。装入的硅石熔剂和转炉炉渣相当于精矿量的26-33％。所制成的锍的铜含量为63-76％的铜。在包括焦的给料的测试点，焦批是2-6kg/h或者是精矿供给量的1.0％和3.1％之间。使用80％的Cfix焦，含灰量为16.3％，挥发物质含量为3.3％。测试中使用了两种不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过将冶金焦与精矿、含氧气体以及熔剂一起供入悬浮熔炼炉以便减小矿渣，从而减小在该熔炼炉中生产有色金属时所产生炉渣的有色金属含量的方法，其特征在于，供入上述炉中的焦是冶金焦，其颗粒尺寸在１－２５ｍｍ范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佩卡汉尼拉，伊尔卡科乔，里斯托萨里宁，
申请(专利权)人：奥托库姆普联合股份公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]