[發明專利]一種采用氮氣攪拌和富氧氣體精煉廢雜銅的工藝及其設備

有效

• 申請號: 200910168628.1
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101638724A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 姚素平;袁劍平;劉慶華;葉薇;黃文華;程海帆;方建中;陸軍
• 申請（專利權）人: 中國瑞林工程技術有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B15/14;F27B7/06;F27B7/02;F27B7/28;F27B7/32;F27B7/33;F27B7/34;F27B7/36
• 代理公司: 江西省專利事務所
• 代理人: 胡里程

技術領域

本發明屬于再生銅冶金技術領域，涉及一種廢雜銅精煉工藝及其設備。在固體廢雜銅精煉過程中采用氮氣攪拌和富氧空氣氧化精煉的方法最終得到高品質火法精煉銅或陽極銅。

背景技術

廢雜銅精煉過程有別于從銅礦料-熔煉-吹煉產出液態粗銅的精煉過程，其差別主要是由于進入精煉工序的廢雜銅是固體冷料，含雜質量高，一般在4-20％，且成分復雜，而液態粗銅含雜質一般在0.5-2％，所以廢雜銅精煉過程具有熔化、氧化時間長，造渣次數多，渣量大等特點。

目前國內大多數廢雜銅精煉廠都是采用固定式反射爐精煉工藝。這種爐型爐體固定不動，整個精煉過程爐內，除氧化還原吹入介質時對熔體發生攪動外，熔體基本處于靜止狀態；在氧化還原期間，采用人工手持風管的操作方式，向爐內噴吹空氣和還原劑，存在攪動范圍小、氣體停留時間短，傳熱傳質效果差，氧和還原劑利用率低、自動化程度不高、工人勞動強度大、操作環境惡劣、人工操作安全隱患、黑煙污染以及環保不達標等諸多問題。

國外大都采用傾動爐技術處理廢雜銅。傾動爐爐子本體能夠根據作業需要在一定范圍內傾轉，具有節能、環保、安全、自動化程度高等特點。從爐型結構上來說，傾動爐斷面類同固定式反射爐型，即爐頂、爐底均為拱形，兩側為垂線或斜線。但是，由于傾動爐沒有裝配熔體攪動裝置，熔體在精煉過程中傳熱傳質能力較低；再則，由于采用普通空氣作為氧化劑，對雜質的氧化脫除效果差，所以對爐料的適應性差，只能處理雜質含量低的廢雜銅。

發明內容

該發明是提供一種采用氮氣攪拌和富氧氣體精煉廢雜銅的工藝及其設備，可強化精煉過程反應的傳熱傳質動力學條件，并對廢雜銅中雜質進行高強度的氧化，最終得到高品質的火法精煉銅或陽極銅。該發明具有精煉效率高、節能、無黑煙污染、環保效果好、操作安全的特點。

本發明技術方案為：一種采用氮氣攪拌和富氧氣體精煉廢雜銅的工藝，其步驟為：a裝料：用加料設備將固體廢雜銅物料從側開爐門添加裝入到可轉動冶金爐內；b熔化：采用燃料燃燒來供熱，加熱熔化物料；當熔化了五分之一物料時，可在爐位角度+30°～-30°之間緩慢轉動爐體，使爐料受熱均勻；c氧化：當物料量80％～100％熔化后，將21～50％氧氣濃度的富氧空氣作為氧化劑，通過“氧化還原爐前控制閥組”來調節和控制爐體受氣接口處壓力為0.15～0.4MPa(表壓)、富氧空氣總流量為1800～3500Nm³/h，最終經爐體上的氧化還原口送入爐內銅液中，對廢雜銅中的雜質進行氧化，并加入造渣劑反復造渣；d排渣：將氧化過程產出的渣(氧化渣)可一次或多次地從爐內排出；e還原：將天然氣或液化石油氣作為還原劑，通過“氧化還原爐前控制閥組”來調節和控制爐體受氣接口處壓力為0.15～0.4MPa(表壓)、還原劑總流量為1500～3000Nm³/h，最終經爐體上的氧化還原口送入爐內銅液中，進行還原作業；f鑄型：最后將精煉銅液澆鑄成型，氮氣攪拌：在前述的幾個步驟中，除a裝料外，均伴隨進行氮氣攪拌的過程，將工業氮氣(含氮量＞95％)作為熔融體系的攪拌介質，當供氣壓力為0.8～1.0MPa的氮氣經爐前氮氣控制裝置來控制氮氣供給流量和穩定壓力、再經過連接管線和設置在爐體上的微孔裝置連續地向爐內熔體中鼓入氮氣，對爐內熔體實施攪拌。每一個微孔裝置對應一條供氣支路，其流量可獨立控制，流量范圍為0.6～25Nm³/h。

一種采用氮氣攪拌和富氧氣體精煉廢雜銅的設備，該設備采用的可轉動的精煉爐，在爐體水平方向的一側設有1～2個加料口，通過該口可采用加料車向爐內裝入固體廢雜銅和固體粗銅等物料；在與進料口同側的爐體上開有出渣口；在與加料口相對應的另一側開有一個出銅口和4-8個氧化還原口；氧化還原口連接有氧化還原爐前控制閥組，在爐體底部沿軸線設置6-12個微孔裝置；在爐頂端部向上沿徑向開有一個圓形排煙口；爐體下部設有支撐及傳動和驅動機構，作業過程中爐體可在+30度～-30度的范圍內進行傾轉。

在熔化后固體廢雜銅的精煉過程中采用氮氣攪拌爐內熔體，在固體廢雜銅熔化后期，在氧化、還原及澆鑄(保溫)等作業期間，通過設置在爐體底部的微孔裝置，向爐內熔融廢銅液中鼓入氮氣。其作用和效果有：氮氣進入熔體中將形成大量微小氣泡，且呈彌散低速向上流動狀態，造成對廢雜銅液的攪拌作用，極大地加快了鼓入的氧和還原氣體在廢雜銅熔融液體中的擴散速度，從而強化傳熱傳質過程。