一种铜吹炼渣还原贫化的方法和设备技术

本发明专利技术是一种铜吹炼渣贫化处理方法和设备。将P-S转炉改造为具有将燃料喷射进炉膛保温和还原剂喷入熔池的还原转炉，熔融吹炼渣从还原转炉的炉口装入炉内，从还原转炉端墙上设置的燃烧喷枪将空气与燃料的混合物喷入炉内进行温度调节，控制炉温在1200℃～1300℃，将含硫的煤基还原剂从还原转炉的风口喷入炉内，控制渣中的Fe/SiO2比值在1.3～1.8，将渣中Cu2O物相转变为Cu2S，还原到终点，熔渣从炉口排出，将低含铜炉渣进行渣锍分离，高含铜熔体返回转炉吹炼。渣中的铜物相变为冰铜，熔点和粘度得到改善，利于冰铜从渣中沉降分离，提高吹炼工序铜的直收率及铜火法冶炼的回收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铜吹炼渣还原贫化的方法和设备，属于有色金属冶金

技术介绍
硫化铜精矿目前的火法冶炼工艺是铜精矿熔炼产出铜锍一铜锍吹炼产出粗铜一粗铜火法精炼、电解产出精铜(Cu > 99.95%)。铜锍吹炼成粗铜所用的设备有P-S转炉、闪速炉、顶吹炉、连吹反射炉、三菱连吹炉等，无论用那种吹炼方式，在产出粗铜的同时还要产出吹炼渣。吹炼渣含铜较高(Cu > 2%)，含磁性氧化铁(Fe3O4)通常在20% 50%，且铜大多数是以氧化物的形式化学溶解于渣中。吹炼渣回收铜的工艺目前有3种缓冷浮选法、电炉贫化法、水淬返熔炼配料法。缓冷浮选工艺要求有足够的场地建缓冷场和磨浮生产线，如果渣中的铜以化学溶解的比例大，铜的回收率不高，通常渣精矿的含铜品位不高，又将大量的脉石成份带回流程，并且尾矿的粒度细、比表面积大，有害金属在尾矿中的活性高，无害化堆存成本较高；电炉贫化法是将吹炼渣投入电炉里，再同时投入还原剂、硫化剂对Fe3O4进行还原造渣反应和铜的硫化反应。在电炉里无论采用的还原剂是固态、液态或气态，还原的动力学条件都不好，因此Fe3O4的还原率低，炉底冻结层较厚，恶化炉况；水淬返熔炼配料法是将吹炼渣水淬为小颗粒料与铜精矿、熔剂一起配料，投入到熔炼炉达到回收铜的目的，这种方法增加的设备少，过程简单，主要缺点是导致熔炼工序的燃料率增加幅度大，配入的吹炼渣在正常熔炼过程中难以熔化，熔炼渣性质恶化，并形成机械夹杂，导致熔炼渣的弃渣含铜过高及后续处理困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是改变现有吹炼渣贫化处理技术的缺陷，提供提出一种将P-S转炉改造成具有调温功能、固体还原剂喷入熔池功能的还原贫化方法及(转炉)设备。鉴于现行吹炼渣贫化方法尚存不足，鉴于不少的炼铜厂由于产量的调整或是吹炼工艺的改变，用P-S转炉通过改造或新建侧吹贫化炉贫化吹炼渣，具有投资省、改造费用低、贫化效果好、作业费不高的优势。本专利技术为吹炼渣的贫化处理提供了一种行之有效的方法的设备。本专利技术方法是将铜锍吹炼成粗铜过程中所产出的炉渣一吹炼渣投入还原转炉，控制炉温在1200°C 1300°C，在煤基还原剂和熔剂SiO2的作用下主要发生如下反应2Fe304 + 3Si02 + C=3 (2 FeO · SiO2)+CO2 2Fe304 + 3Si02 +2C0=3 (2 FeO · SiO2)+2C02 C+H20=C0+H2 C02+C=2C02Cu20+2FeS+Si02=2Cu3S + 2Fe0 · SiO2由于上述反应的存在，消除了吹炼渣中熔点高比重大的Fe3O4，使渣的粘度、熔点降低， 利于渣锍分离，铜的物相转变为与渣互不相溶的Cu2S,将经过渣型调整的吹炼渣放入电热前床或沉降电炉进行沉清分离，可得到含铜低于0. 4%的弃渣。本专利技术通过对P-S转炉进行了改进来完成。原P-S转炉的风口的是水平的，压缩空气的射流在熔池中的分布只适应铜锍的吹炼，无论是吹炼第一周期还是吹炼第二周期，吹炼的产物比重均大于待反应物的比重，所以随着吹炼的进行反应物上浮进入喷射区，无吹炼“死区”。如果采用原来的风口作为固体还原剂的喷入口，则在吹炼渣的贫化过程中由于反应物比重大于产物的比重，底部的吹炼渣不能上浮进到喷射区，必然存在贫化“死区”，因此还原剂喷射口要下移。为了节省改造费用，留用原来的工艺风管道设施，采用风口外壁的位置不变，以向下倾斜10° 30°的角度从耐火砖内壁上形成出口，这样还原剂随压缩风喷入熔池形成的喷射区接近炉体底部， 贫化过程中不会出现无搅动的静止区。本专利技术将传统的具有氧化造渣(第一周期)、交互反应造铜(第二周期)功能的P-S转炉改造为具有将燃料喷射进炉膛保温和固体还原剂从风口喷入熔池功能的还原转炉。本专利技术的P-S转炉保留两个风口(60吨转炉原有36个风口，100吨转炉原有54个风口)，此两风口对称在炉体两侧，分别距离端墙为1. 5 2. 1米(此两个风口就是煤基还原剂的喷入口)，在外壁入口位置的风口向下倾斜10° 30°的角度，从耐火砖内壁上形成出口 ；在转炉端墙上开口，设置燃烧喷枪(将燃油或燃气或燃煤与空气在燃烧器里混合，喷入炉内)；可根据不同的燃料组合设置不同的喷嘴及万向节，保证喷嘴与炉体一起转动；对原转炉的炉口进行收缩，并对砌筑在基础上的耐火材料增加保温层，减少转炉还原作业的热损失。还原熔炼熔融吹炼渣从还原转炉的炉口装入炉内，根据渣中铁与二氧化硅的含量，控制渣中的 Fe/Si02比值在1. 3 1. 8，从炉口补加不够的SiO2量，从还原转炉端墙上设置的燃烧喷枪将空气与燃料混合物喷入炉内，控制熔体温度在1200°C 1300°C，将含硫的煤基还原剂从还原转炉的风口用压缩空气或氮气喷入到熔渣，对吹炼渣中的磁性氧化铁进行还原造渣反应，同时，将渣中Cu2O物相转变为Cu2S。还原到终点，转动炉体熔渣从炉口排出，用渣包将低含铜炉渣送到常规沉降电炉进行渣锍分离，高含铜熔体返回转炉吹炼。所喷入的燃料为固体燃料中的烟煤、无烟煤或焦炭中的一种或几种，或者为气体燃料中的煤气或天燃气中的一种或几种，或者为液体燃料中的重油、柴油、煤焦油中的一种或几种。为满足不同还原阶段的工艺控制要求，还原熔炼过程可自由切换不同的还原剂喷吹气源。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点(1)对P-S转炉做增加燃烧喷枪和风口角度的调整，经济地改造为还原转炉，改造费用低；即使新建一台还原贫化炉投资费用也不高。将煤基还原剂用压缩空气从倾斜侧吹风口喷入熔池，反应的动力学条件好，反应时间短，不易产生炉结和堵塞风口，作业率高。(2)通过还原造渣，消除了吹炼渣中熔点高比重大的Fe3O4，使渣的粘度、熔点降低， 利于渣锍分离，铜的物相转变为与渣互不相溶的Cu2S,将经过渣型调整的吹炼渣放入电热前床或沉降电炉进行沉清分离，可得到含铜低于0. 4%的弃渣；且还原贫化炉底部的熔体含铜较高，可直接返回吹炼炉，提高吹炼炉直收率。(3)贫化作业是一次性投料，一次性放料，无须频繁摇动转炉，烟气逸冒少；煤基还原剂与重油、天然气、液化石油气作还原剂相比较，优点是成本低、还原速率快、还原过程不冒黑烟。附图说明图1是转炉改造前喷枪与风口结构示意图。图2是本专利技术的转炉新增燃烧喷枪及保温层的结构示意图。图3是转炉改造前后炉口结构示意图。图4是图3中的B-B剖视图。图5是本专利技术的转炉还原剂喷枪与炉口结构示意图。图6是图5中的A-A剖视图。图中，1一增加的保温层；2—燃烧喷枪；3—转炉改造后炉口边界；4一转炉改造前炉口边界；5—还原剂喷枪插入口 ；6—改造后的还原剂喷吹通道。具体实施例方式实施例1 对于年产15万吨的炼铜厂，改造一台60吨P-S转炉。在转炉的一侧端墙上开口安装一只燃油喷枪，喷枪燃烧能力按燃油供给量IOOkg 500kg/h设计；转炉炉口的耐火材料增加IOOmm保温层；有两只风口，风口中心距端墙1.6米，出风口在耐火砖内壁上的位置下移，形成14°角度的倾斜下插还原剂喷吹通道。投入50吨含Cu 3. 2%、Fe30446%、Fe/Si02 为1. 63的熔融吹炼渣到还原转炉，喷入柴油使炉温保持在1250°C左右，从风口喷煤基还原剂(固定炭65%、挥发份18%、硫1. 5%、粒度小于5mm)进入熔池，还原剂的喷吹本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铜吹炼渣贫化处理的方法，其特征在于将铜锍吹炼成粗铜过程中所产出的炉渣－吹炼渣投入还原转炉，将空气与燃料混合物喷入炉内，控制炉温在１２００℃～１３００℃，在煤基还原剂和熔剂ＳｉＯ２的作用下进行还原反应；控制渣中的Ｆｅ／ＳｉＯ２比值在１．３～１．８，将渣中Ｃｕ２Ｏ物相转变为Ｃｕ２Ｓ，还原到终点，熔渣从炉口排出，将低含铜炉渣进行渣锍分离，高含铜熔体返回转炉吹炼。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，沈强华，王冲，刘中华，刘大方，谢道庆，陈雯，朱维忠，张邦琪，王世明，吕文帅，代宏坤，蒋鸿，田释龙，何云龙，
申请(专利权)人：云南铜业股份有限公司，昆明理工大学，昆明理工精诚科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：53