[发明专利]一种铜吹炼渣还原贫化的方法和设备

说明书

 

技术领域

本发明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领域。

背景技术

硫化铜精矿目前的火法冶炼工艺是：铜精矿熔炼产出铜锍→铜锍吹炼产出粗铜→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。

发明内容

本发明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。本发明为吹炼渣的贫化处理提供了一种行之有效的方法的设备。

本发明方法是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，控制炉温在1200℃～1300℃，在煤基还原剂和熔剂SiO₂的作用下主要发生如下反应： 

2Fe₃O₄ + 3SiO₂ + C=3(2 FeO·SiO₂)+CO₂

2Fe₃O₄ + 3SiO₂ +2CO=3(2 FeO·SiO₂)+2CO₂

C+H₂O=CO+H₂

CO₂+C=2CO

2Cu₂O+2FeS+SiO₂=2Cu₂S + 2FeO·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。本发明通过对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。本发明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。