一种火法炼铜工艺制造技术

本发明专利技术公开一种火法炼铜工艺，(S1)将造渣剂、硫化铜精矿和固体燃料分别通过节能造锍熔炼炉的第一进料分斗、第二进料分斗和第三进料分斗加入，物料在混料室内经研磨混合后进入到预热室进行预热，预热后的物料进入节能造锍熔炼炉内；(S2)自节能造锍熔炼炉排出的铜锍进入到复合式吹炼精炼炉内进行吹炼和精炼；(S3)自节能造锍熔炼炉排出的阳极铜制成阳极铜板供电解精炼使用。本发明专利技术实现了在不增大炉体体积的情况下实现吹炼工序和精炼工序真正的合二为一；可以在不改变现有的吹炼炉或熔炼炉体积大小的情况下进行升级改造，节约投资成本。

【技术实现步骤摘要】
一种火法炼铜工艺
本专利技术涉及铜冶炼
具体地说是火法炼铜工艺。
技术介绍
目前火法炼铜工艺在造锍熔炼环节采用向炉体内添加焦炭、石英砂以及铜原料混合熔炼获得铜锍。但目前的炉体结构使得焦炭、石英砂与铜原料混合物在炉内熔炼时间较长，而且炉渣内还夹带有较多的未被熔炼的铜原料，这些铜原料需要进行分离再回炉熔炼，提高了造锍熔炼的能耗，并且焦炭、石英砂和铜原料组成的混合料混合程度一致性较差，导致了出锍量有较大的波动。现有技术中为了解决造锍熔炼、吹炼和精炼分炉进行而导致的生产过程不连续、占地面积大、能耗高、以及二氧化硫烟气污染等缺点，开发了造锍熔炼、吹炼和精炼一体化炼铜工艺及设备，如中国专利文献CN103952571A和CN104988332A。中国专利文献CN103952571A实质上相当于把造锍熔炼炉、铜锍吹炼炉和精炼炉三者做成一个整体的大炉子，造锍熔炼区、吹炼区和精炼区相互之间用挡墙隔离开，其并没有从根本上减小炼铜设备的占地面积，而且在同样产量的情况下，这种回转炉的整体体积及工作时的重量非常大，实现炉体转动需要托辊、电机、齿轮等部件的可靠性极高，不仅设备初期投资的成本大大增加，而且运营及维护的成本也很高。中国专利文献CN104988332A中的一体化炉是自上而下分为造锍熔炼区、吹炼区和精炼区，造锍熔炼区、吹炼区和精炼区相互之间没有挡墙进行隔离，为了使得铜锍从熔炼区自然沉降至吹炼区、粗铜从吹炼区自然沉降值精炼区并最终生产出符合要求的阳极铜，必须将炉子的纵向高度做得足够大，否则根本无法实现分区冶炼，这会使得炉体比较高大，不仅设备投资成本高、而且生产过程中具有一定的安全隐患；从火法炼铜的工艺角度考虑，造锍熔炼工序耗氧量最大、反应最剧烈、出渣量最大，而吹炼和精炼工序出渣量相对要小很多、并且反应剧烈程度远远低于造锍熔炼工序，如果造锍熔炼区与吹炼区、精炼区不进行物理隔离，造锍熔炼过程中的物料及产生的渣会在剧烈反应过程中进入到吹炼区和精炼区，并且吹炼区和精炼区产生的渣上浮必须要通过造锍熔炼区，这就使得吹炼区和精炼区的渣上浮难度加大，在连续生产过程中为了确保阳极铜的质量，必须要加大吹炼区和精炼区的供气量、加高炉体高度、延长物料在炉体中的停留时间以便促进渣上浮。此外，火法冶炼铜工艺的电解精炼环节的电极通常需要提前制备，而且依靠单一阴极来沉积析出的铜不仅耗时长而且耗能多，并且单一槽腔使得粗铜中析出的杂质比较容易沉积在阴极，使得精炼铜的质量下降。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种在不增大炉体体积的情况下实现吹炼工序和精炼工序合二为一的火法炼铜工艺。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种火法炼铜工艺，其特征在于，包括如下步骤：(S1)将造渣剂、硫化铜精矿和固体燃料分别通过节能造锍熔炼炉的第一进料分斗、第二进料分斗和第三进料分斗加入，物料在混料室内经研磨混合后进入到预热室进行预热，预热后的物料进入节能造锍熔炼炉内，向节能造锍熔炼炉内鼓入的富氧气体中氧气的体积分数为60-80％、进气压力为0.3-1.0Mpa,炉内温度为1150-1250℃；造渣剂为石灰石和石英砂，石灰石、石英砂、硫化铜精矿所含铁元素三者的质量比为(0.4-0.5)：(0.55-0.65)：1；(S2)自节能造锍熔炼炉排出的铜锍进入到复合式吹炼精炼炉内进行吹炼和精炼；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的富氧空气中氧气的体积分数为70-80％、进气压力为0.5-1Mpa；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的还原气体为天然气、进气压力为0.2-0.4Mpa；复合式吹炼精炼炉内的温度为1220-1250℃，同时向复合式吹炼精炼炉内加入石灰石和石英砂作为造渣剂，以铜锍中的铁元素含量为标准，配料质量比为，石灰石：石英砂：铜锍所含铁元素＝(0.45-0.8)：(0.18-0.85)：1；复合式吹炼精炼炉，所述复合式吹炼精炼炉包括吹炼精炼炉体、第一吹气元件、第二吹气元件、吹炼精炼炉底和吹炼精炼炉盖，所述吹炼精炼炉盖安装在所述吹炼精炼炉体的顶端开口处，所述吹炼精炼炉底安装在所述吹炼精炼炉体的底部，所述第一吹气元件和所述第二吹气元件分别位于所述吹炼精炼炉底的上表面上，并且所述第一吹气元件环绕所述第二吹气元件设置；(S3)自节能造锍熔炼炉排出的阳极铜制成阳极铜板供电解精炼使用，电解质溶液中无水硫酸铜的加入量为70-170g/L、98wt％浓硫酸的加入量为60-120mL/L，并且每吨阳极铜向电解液中加入硫脲20-50g、聚丙烯酰胺20-30g、明胶50-100g、干酪素30-70g、以及25wt％的盐酸200-300mL；电解液温度为60-70℃，电流密度为200-255A/m2。上述火法炼铜工艺，所述第二吹气元件由圆柱形供气本体和半球形吹气端头组成，所述吹炼精炼炉底中心开设有安装中心孔，所述圆柱形供气本体位于在所述安装中心孔内并与所述安装中心孔过盈配合，并且所述圆柱形供气本体的上表面与所述吹炼精炼炉底的上表面平齐，所述半球形吹气端头的球直径与所述圆柱形供气本体的底面直径相等；所述圆柱形供气本体的轴向中心设置有互不导通的第二氧化供气通道和第二还原供气通道，所述第二氧化供气通道和所述第二还原供气通道同轴且所述第二还原供气通道环绕所述第二氧化供气通道；所述半球形吹气端头上开设有第二氧化吹气通道和第二还原吹气通道，所述第二氧化吹气通道和所述第二还原吹气通道均沿所述半球形吹气端头的球体半径方向设置，所述第二氧化吹气通道的直径随着所述第二氧化吹气通道与所述吹炼精炼炉体轴线夹角的变大而逐渐变大，所述第二还原吹气通道的直径随着所述第二还原吹气通道与所述吹炼精炼炉体轴线夹角的变大而逐渐变大；所述第二氧化吹气通道与所述吹炼精炼炉底的上表面的夹角B大于或等于45°、所述第二还原吹气通道与所述吹炼精炼炉底的上表面的夹角A大于或等于15°且小于45°；所述第二氧化吹气通道与所述第二氧化供气通道流体导通，所述第二还原吹气通道与所述第二还原供气通道流体导通。上述火法炼铜工艺，所述第一吹气元件的厚度自所述吹炼精炼炉体内壁至所述半球形吹气端头线性变薄，并且所述第一吹气元件上分别设置有互不导通的第一氧化吹气通道和第一还原吹气通道，所述第一氧化吹气通道占据所述第一吹气元件径向外侧半区，所述第一还原吹气通道占据所述第一吹气元件径向内侧半区；所述第一氧化吹气通道的直径沿所述第一吹气元件径向由外至内依次变大，所述第一还原吹气通道的直径沿所述第一吹气元件径向由外至内也依次变大；所述第一氧化吹气通道下方的所述吹炼精炼炉底上设置有氧化供气室，第一还原吹气通道下方的所述吹炼精炼炉底上设置有还原供气室；所述第一氧化吹气通道依次通过所述氧化供气室、所述吹炼精炼炉底上的氧化气体通道与所述第二氧化供气通道流体导通，所述第二还原吹气通道依次通过所述还原供气室、所述吹炼精炼炉底上的还原气体通道与所述第二还原供气通道流体导通；所述第二还原供气通道与外部还原气体供气总管流体导通，所述第二氧化供气通道与外部氧化气体供气总管流体导通。上述火法炼铜工艺，所述第一吹气元件为圆环形，并且其沿所述吹炼精炼炉体轴向的横截面为直角三角形，所述直角三角形邻近所述半球形吹气端头的角C为20～45°。上述火法炼铜工艺，所述吹炼精炼炉盖中心开设有进料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火法炼铜工艺，其特征在于，包括如下步骤：(S1)将造渣剂、硫化铜精矿和固体燃料分别通过节能造锍熔炼炉的第一进料分斗、第二进料分斗和第三进料分斗加入，物料在混料室(1‑3)内经研磨混合后进入到预热室(1‑4)进行预热，预热后的物料进入节能造锍熔炼炉内，向节能造锍熔炼炉内鼓入的富氧气体中氧气的体积分数为60‑80％、进气压力为0.3‑1.0Mpa,炉内温度为1150‑1250℃；造渣剂为石灰石和石英砂，石灰石、石英砂、硫化铜精矿所含铁元素三者的质量比为(0.4‑0.5)：(0.55‑0.65)：1；(S2)自节能造锍熔炼炉排出的铜锍进入到复合式吹炼精炼炉内进行吹炼和精炼；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的富氧空气中氧气的体积分数为70‑80％、进气压力为0.5‑1Mpa；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的还原气体为天然气、进气压力为0.2‑0.4Mpa；复合式吹炼精炼炉内的温度为1220‑1250℃，同时向复合式吹炼精炼炉内加入石灰石和石英砂作为造渣剂，以铜锍中的铁元素含量为标准，配料质量比为，石灰石：石英砂：铜锍所含铁元素＝(0.45‑0.8)：(0.18‑0.85)：1；复合式吹炼精炼炉，所述复合式吹炼精炼炉包括吹炼精炼炉体(2‑1)、第一吹气元件、第二吹气元件、吹炼精炼炉底(2‑2)和吹炼精炼炉盖(2‑3)，所述吹炼精炼炉盖(2‑3)安装在所述吹炼精炼炉体(2‑1)的顶端开口处，所述吹炼精炼炉底(2‑2)安装在所述吹炼精炼炉体(2‑1)的底部，所述第一吹气元件(2‑4)和所述第二吹气元件(2‑5)分别位于所述吹炼精炼炉底(2‑2)的上表面上，并且所述第一吹气元件(2‑4)环绕所述第二吹气元件(2‑5)设置；(S3)自节能造锍熔炼炉排出的阳极铜制成阳极铜板供电解精炼使用，电解质溶液中无水硫酸铜的加入量为70‑170g/L、98wt％浓硫酸的加入量为60‑120mL/L，并且每吨阳极铜向电解液中加入硫脲20‑50g、聚丙烯酰胺20‑30g、明胶50‑100g、干酪素30‑70g、以及25wt％的盐酸200‑300mL；电解液温度为60‑70℃，电流密度为200‑255A/m2。...

【技术特征摘要】
1.一种火法炼铜工艺，其特征在于，包括如下步骤：(S1)将造渣剂、硫化铜精矿和固体燃料分别通过节能造锍熔炼炉的第一进料分斗、第二进料分斗和第三进料分斗加入，物料在混料室(1-3)内经研磨混合后进入到预热室(1-4)进行预热，预热后的物料进入节能造锍熔炼炉内，向节能造锍熔炼炉内鼓入的富氧气体中氧气的体积分数为60-80％、进气压力为0.3-1.0Mpa,炉内温度为1150-1250℃；造渣剂为石灰石和石英砂，石灰石、石英砂、硫化铜精矿所含铁元素三者的质量比为(0.4-0.5)：(0.55-0.65)：1；(S2)自节能造锍熔炼炉排出的铜锍进入到复合式吹炼精炼炉内进行吹炼和精炼；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的富氧空气中氧气的体积分数为70-80％、进气压力为0.5-1Mpa；向复合式吹炼精炼炉内鼓入的还原气体为天然气、进气压力为0.2-0.4Mpa；复合式吹炼精炼炉内的温度为1220-1250℃，同时向复合式吹炼精炼炉内加入石灰石和石英砂作为造渣剂，以铜锍中的铁元素含量为标准，配料质量比为，石灰石：石英砂：铜锍所含铁元素＝(0.45-0.8)：(0.18-0.85)：1；复合式吹炼精炼炉，所述复合式吹炼精炼炉包括吹炼精炼炉体(2-1)、第一吹气元件、第二吹气元件、吹炼精炼炉底(2-2)和吹炼精炼炉盖(2-3)，所述吹炼精炼炉盖(2-3)安装在所述吹炼精炼炉体(2-1)的顶端开口处，所述吹炼精炼炉底(2-2)安装在所述吹炼精炼炉体(2-1)的底部，所述第一吹气元件(2-4)和所述第二吹气元件(2-5)分别位于所述吹炼精炼炉底(2-2)的上表面上，并且所述第一吹气元件(2-4)环绕所述第二吹气元件(2-5)设置；(S3)自节能造锍熔炼炉排出的阳极铜制成阳极铜板供电解精炼使用，电解质溶液中无水硫酸铜的加入量为70-170g/L、98wt％浓硫酸的加入量为60-120mL/L，并且每吨阳极铜向电解液中加入硫脲20-50g、聚丙烯酰胺20-30g、明胶50-100g、干酪素30-70g、以及25wt％的盐酸200-300mL；电解液温度为60-70℃，电流密度为200-255A/m2。2.根据权利要求1所述的火法炼铜工艺，其特征在于，所述第二吹气元件(2-5)由圆柱形供气本体(2-6)和半球形吹气端头(2-7)组成，所述吹炼精炼炉底(2-2)中心开设有安装中心孔，所述圆柱形供气本体(2-6)位于在所述安装中心孔内并与所述安装中心孔过盈配合，并且所述圆柱形供气本体(2-6)的上表面与所述吹炼精炼炉底(2-2)的上表面平齐，所述半球形吹气端头(2-7)的球直径与所述圆柱形供气本体(2-6)的底面直径相等；所述圆柱形供气本体(2-6)的轴向中心设置有互不导通的第二氧化供气通道(2-15)和第二还原供气通道(3-1)，所述第二氧化供气通道(2-15)和所述第二还原供气通道(3-1)同轴且所述第二还原供气通道(3-1)环绕所述第二氧化供气通道(2-15)；所述半球形吹气端头(2-7)上开设有第二氧化吹气通道(2-8)和第二还原吹气通道(3-2)，所述第二氧化吹气通道(2-8)和所述第二还原吹气通道(3-2)均沿所述半球形吹气端头(2-7)的球体半径方向设置，所述第二氧化吹气通道(2-8)的直径随着所述第二氧化吹气通道(2-8)与所述吹炼精炼炉体(2-1)轴线夹角的变大而逐渐变大，所述第二还原吹气通道(3-2)的直径随着所述第二还原吹气通道(3-2)与所述吹炼精炼炉体(2-1)轴线夹角的变大而逐渐变大；所述第二氧化吹气通道(2-8)与所述吹炼精炼炉底(2-2)的上表面的夹角B大于或等于45°、所述第二还原吹气通道(3-2)与所述吹炼精炼炉底(2-2)的上表面的夹角A大于或等于15°且小于45°；所述第二氧化吹气通道(2-8)与所述第二氧化供气通道(2-15)流体导通，所述第二还原吹气通道(3-2)与所述第二还原供气通道(3-1)流体导通。3.根据权利要求2所述的火法炼铜工艺，其特征在于，所述第一吹气元件(2-4)的厚度自所述吹炼精炼炉体(2-1)内壁至所述半球形吹气端头(2-7)线性变薄，并且所述第一吹气元件(2-4)上分别设置有互不导通的第一氧化吹气通道(2-9)和第一还原吹气通道(3-3)，所述第一氧化吹气通道(2-9)占据所述第一吹气元件(2-4)径向外侧半区，所述第一还原吹气通道(3-3)占据所述第一吹气元件(2-4)径向内侧半区；所述第一氧化吹气通道(2-9)的直径沿所述第一吹气元件(2-4)径向由外至内依次变大，所述第一还原吹气通道(3-3)的直径沿所述第一吹气元件(2-4)径向由外至内也依次变大；所述第一氧化吹气通道(2-9)下方的所述吹炼精炼炉底(2-2)上设置有氧化供气室(2-10)，第一还原吹气通道(3-3)下方的所述吹炼精炼炉底(2-2)上设置有还原供气室(3-4)；所述第一氧化吹气通道(2-9)依次通过所述氧化供气室(2-10)、所述吹炼精炼炉底(2-2)上的氧化气体通道(2-11)与所述第二氧化供气通道(2-15)流体导通，所述第二还原吹气通道(3-3)依次通过所述还原供气室(3-4)、所述吹炼精炼炉底(2-2)上的还原气体通道(3-5)与所述第二还原供气通道(3-1)流体导通；所述第二还原供气通道(3-1)与外部还原气体供气总管流体导通，所述第二氧化供气通道(2-15)与外部氧化气体供气总管流体导通。4.根据权利要求3所述的火法炼铜工艺，其特征在于，所述第一吹气元件(2-4)为圆环形，并且其沿所述吹炼精炼炉体(2-1)轴向的横截面为直角三角形，所述直角三角形邻近所述半球形吹...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜新玲，王红伟，马科友，李荣，杜陶然，郭江，秦凤婷，姚娜，程光辉，徐素鹏，
申请(专利权)人：济源职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南,41