[發明專利]一種低品位銅冶煉上引電工銅桿的環保方法

有效

• 申請號: 201410603604.5
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104313344A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉新才;楊夢琳;潘晶;周暾
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C22B15/00
• 分類號: C22B15/00;F27D17/00
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1.一種低品位銅冶煉上引電工銅桿的環保方法，冶煉裝備包括一臺豎爐、至少兩臺中間包、中間包保溫套、至少兩臺氧化爐、至少兩臺還原爐及上引設備、一套煙塵綜合處理系統，其特征是：

1)低品位銅原料中總的銅含量60wt％及以上，低品位銅為下列原料的至少一種：紫雜銅、廢雜銅、由廢雜銅冶煉的次粗銅、由銅锍冶煉的粗銅；

2)控制豎爐的燃氣為還原性、中間包的燃燒器為還原性、還原爐燃氣為還原性、氧化爐的燃氣為氧化性，豎爐煙塵通過其保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐；還原爐煙塵分別通過其保溫管道、高溫鼓風機部分進入豎爐底部，部分進入與之相配套的氧化爐；氧化爐煙塵通過其保溫管道、進入煙塵主管道、煙塵綜合處理系統后達標排放；該煙塵主管道外焊氣管，氣管外裝有良好的保溫材料，至少兩種氣管利用該煙塵主管道內流過的高溫煙塵分別對空氣、空分的氮氣進行加熱，預熱空氣通過控制分配給豎爐燃燒器助燃、氧化爐燃燒器助燃、還原爐燃燒器助燃，預熱氮氣通過安全電磁閥通入正在還原過程的還原爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快銅熔液的還原；含空分氧氣的富氧氣體通過安全電磁閥通入正在氧化過程的氧化爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快低品位銅熔液的氧化過程；

3)豎爐熔化低品位銅，通過傳感器從下到上監測整個豎爐料柱的溫度，考慮還原爐燃氣進入豎爐底部的影響，通過多個豎爐燃燒器的空氣和燃料量供應的調節、實現整個料柱從下到上溫度遞減、并只在料柱底部熔化，在豎爐負責料柱底部熔化的燃燒器形成循環高溫燃氣流，該循環高溫燃氣流為還原性，不斷熔化低品位銅料柱底部，料柱不斷下行、在豎爐的頂部根據低品位銅冶煉進程要求加入新的低品位銅打包料塊、維持整個料柱高度基本不變，而且該循環高溫燃氣流裹挾低品位銅熔液斜下行一程、然后在銅熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃氣離開循環高溫燃氣流、繼而沿豎爐料柱上行一段、并通過豎爐保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐，該部分折返燃氣的量由豎爐負責料柱底部熔化的燃燒器不斷向循環高溫燃氣流補充；另一方面低品位銅熔液與循環高溫燃氣流分離后借助慣性經過最短的高溫的路徑、進入預熱的中間包，在豎爐最下排燃燒器負責中間包預熱、接力循環高溫燃氣流對豎爐熔化的銅熔液保溫，控制該循環高溫燃氣流的溫度、中間包的還原性燃氣的溫度在1120～1400℃，且兩個溫度隨著原料中銅含量的降低而增高；中間包外有中間包保溫套；當該中間包中的銅熔液達到其額定容量時，減小循環高溫燃氣流的燃燒器的燃料和空氣的供應量，使該循環高溫燃氣流降溫、暫停豎爐料柱底部的熔化，提高中間包銅熔液的溫度，打開中間包保溫套，分離中間包與豎爐底部，移動中間包到氧化爐旁、扒渣，并將中間包中的銅熔液倒入氧化爐，之后清理中間包底部的渣，在氧化爐中低品位熔液通入干燥富氧氣體氧化，噴炭粒蒸鋅，磷銅脫鉛，螢石和石灰脫砷、銻和錫，完成氧化過程，然后通過氧化爐預留的排銅口、加蓋保溫溜槽將氧化銅熔液轉運至還原爐，銅熔液通入干燥氮氣、炭粒完成還原過程，之后保溫并上引電工銅桿；同時，在該中間包與豎爐分離后，將另一中間包與豎爐底部接合，在中間包外合上中間包保溫套，當中間包內溫度在1120～1400℃范圍達到要求時，控制該循環高溫燃氣流，重新開始熔化豎爐料柱底部，直至該中間包達到其額定銅熔液量，再暫停豎爐低品位銅料柱的熔化，提高該中間包銅熔液的溫度、移走該中間包，如此連續熔化低品位銅原料料柱的底部，分別在不同氧化爐氧化低品位銅熔液，分別在不同的還原爐還原、保溫上引電工銅桿；氧化爐燃燒器、還原爐燃燒器采取無焰燃燒方式；氧化爐燃燒器、還原爐燃燒器采取無焰燃燒方式。控制豎爐鼓風機、還原爐鼓風機、煙塵綜合處理系統調頻風機杜絕豎爐煙塵、還原爐煙塵、氧化爐煙塵無組織排放和逃逸；

4)煙塵綜合處理系統由旋風急冷除塵器、煙塵溫度調節器、布袋除塵器、濕法脫硫脫硝塔、雨淋過濾器、調頻風機、污水絮凝沉淀池組成；

5)豎爐煙塵保溫管道與豎爐相接處距豎爐底部的高度占整個豎爐高度的一半到三分之二，在該相接處以上、豎爐內壁與從頂部加入的低品位銅原料之間的間隙小于該相接處以下豎爐內壁與豎爐料柱之間的間隙，通過對豎爐高溫鼓風機的控制杜絕豎爐煙塵從豎爐頂部逃逸；豎爐煙塵自進入還原爐燃燒器燃燒、部分原豎爐煙塵進入氧化爐燃燒器燃燒然后進入煙塵綜合綜合處理系統，部分原豎爐煙塵還隨還原爐煙塵重新進入豎爐、重新進入還原爐、重新進入氧化爐等，在該過程中豎爐煙塵至少經歷高于850℃、6s以上，其中經歷1120℃以上溫度4s以上；

6)控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為500℃～550℃，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.2s內降到195℃～200℃；另一方面，煙塵混合氣體中大的顆粒物在離心力的作用下邊旋轉邊向下進入旋風急冷除塵器的料斗，通過觀察窗當大的顆粒物達到一定量時被自動清除；旋風急冷除塵器內的通冷卻水管道外壁通過低頻聲波吹灰器保持清潔、高效高速與煙塵混合氣體交換熱量；

7)隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點；

8)煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少50％以上，雨淋過濾器噴淋雨滴量至少為200mm/h，噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達1.0m/s～5.0m/s；雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180°改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理至少10min，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對PM2.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留；最終排入大氣的粉塵低于0.500mg/m³，沒能檢測到二噁英；

9)雨淋過濾器的雨水循環使用，定期補水，定期污水泵入污水絮凝沉淀池，收集的泥漿沒能檢測到二噁英，泥漿隨后集中進行重金屬提取；

10)中間包、氧化爐、還原爐的爐渣水淬冷卻，之后球磨和物理分選、濕法處理、冶金處理，回收有價金屬。