[发明专利]一种复合气体喷吹碳还原熔融铜渣的装置及方法

说明书

本发明涉及一种铜渣火法还原贫化的装置及方法，属于冶金工艺及设备技术领域，装置包括贫化电炉，气体发生装置，贫化电炉的顶部通过顶吹喷枪连接一混合仓，气体发生装置包括还原性气体装置和惰性气体装置，还原性气体装置和惰性气体装置的出气口均通过第一管道与混合仓的进气口连通，还原性气体与碳粉在混合仓内混合成所需配比的还原剂，在惰性气体的作用下，经顶吹喷枪送入贫化电炉，贫化电炉侧壁设有侧吹喷枪，惰性气体装置的出气口还通过第二管道连接侧吹喷枪，惰性气体将还原剂输送至熔融铜冶炼渣，能够实现碳还原剂的输送，有效的平衡各种还原剂的优缺点，工艺流程简单，适应性较强。

技术领域

本发明涉及一种铜渣火法还原贫化的装置及方法，属于冶金工艺及设备技术领域。

背景技术

在铜火法冶金过程中，通常采用的是强氧化吹炼工艺，这有利于提高铜锍产品的品位，但另一方面也相应的增加了渣中铜及其它有用金属的损失。炉渣是铜冶炼过程中最重要的副产品，其中含有相当数量的Cu、Co、Ni等重要有色资源，炉渣贫化成为炼铜流程中必要的流程之一。随着能源和资源的不断消耗，开发节能环保、回收率高的铜渣贫化新工艺对促进循环经济的可持续发展具有重要的战略意义。

现有的电炉强化贫化工艺存在贫化时间长、还原效率低、能耗高和污染气体排放及回收难度大等缺点。为了进一步提高贫化过程中的还原效率和降低污染气体的排放，近年来，国内外对铜吹炼炉渣的火法还原贫化过程进行了很多的研究，在流程的优化和装置的改进上取得了一定的成果。申请号为201210364451.4的专利开发了一种使用天然气作为还原剂，从熔融铜渣中直接还原会后铜和铁的方法，此流程虽然在碳排放上具有很大的优势，但具有天然气消耗量大、成本高和熔渣酸碱度调节难度高等局限，很难进行进一步的推广和应用。

申请号为201510553961.X的专利发明了一种顶吹吹炼炉内铜渣还原的方法，在冰铜吹炼造铜期接近终点时，提起喷枪枪嘴，投入还原剂和硫化物将铜渣中的部分Cu₂O硫化为Cu₂S，然后将喷枪伸到冰铜层继续进行吹炼。此发明虽然缩短了后续铜渣贫化过程的步骤，但还原效率低和SO₂等排放困难等问题始终没有得到解决。

申请号为201611056424.5的专利公开了一种多元气体分布吹炼实现铜渣深度贫化的方法。其特点为充分利用熔融铜渣余热，气化脱硫使铜锍转化为氧化物，再通过还原剂深度还原得到含铜量较高的铜铁合金，并产出低硫低铜的贫化渣。此工艺可以实现气化分离渣中硫，尾渣中铜、硫含量低有利于贫化渣的后续处理，但产品中铜铁合金的处理难度大和工艺复杂等方面限制了其后续的实际应用。

申请号为201610144809.0的专利公开了一种搅拌卷入煤粉还原铜渣的方法，通过可调整搅拌高度的搅拌桨形成径高比为0.5～3的漩涡，通过喷嘴将还原剂和造渣剂输送至漩涡处，提高还原剂与熔渣的接触面积，加快其还原速率，此方法虽然提高的添加剂的使用效率，但大大提高了对装置设备的要求，增大了生产过程中的不确定性。

从以上专利中可以看出，铜渣电炉贫化过程中使用最为广泛的还原剂为固态和气态还原剂。但是常规的碳质固态还原剂容易漂浮在熔渣表面而导致还原不够充分，还原效率较低；天然气等气态还原剂容易过度还原而导致后续处理难度增加，并且具有较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中铜渣火法还原贫化过程中存在的诸多问题，提供了一种复合气体喷吹碳还原熔融铜渣的方法及其装置。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种复合气体喷吹碳还原熔融铜渣的装置，包括贫化电炉，气体发生装置，贫化电炉的顶部通过顶吹喷枪连接一混合仓，气体发生装置包括还原性气体装置和惰性气体装置，还原性气体装置和惰性气体装置的出气口均通过第一管道与混合仓的进气口连通，还原性气体与碳粉在混合仓内混合成所需配比的还原剂，在惰性气体的作用下，经顶吹喷枪送入贫化电炉。