[發明專利]一種銅冶煉渣的貧化方法

有效

• 申請號: 201610144793.3
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105779778B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 張廷安;牛麗萍;豆志河;劉燕;張子木;呂國志;趙秋月;張保敬;傅大學
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B15/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種銅冶煉渣的貧化方法。

背景技術

隨著銅冶煉技術的不斷發展，熔煉強度、銅锍品味不斷提高，一次熔煉渣含銅也不斷提高，冶煉過程中產出的棄渣含銅高達0.4%-0.8%，富氧底吹渣含銅有時高達3-4%，遠高于目前0.3%的銅礦開采品位。目前生產1噸銅約產生2.2噸銅渣，我國銅渣累計堆存已高達2.5億噸左右。

工業上銅渣貧化的方法有兩類：選礦法和火法貧化法。選礦法可以通過磁選回收渣中磁性鐵礦，且回收率較高，因此，在煉銅工業渣處理方面已廣泛應用，但處理過程渣緩冷周期長、對渣包數量和緩冷場占地面積的要求高，以及會造成巨大能源浪費，且工藝需要大量水，其環境效益亦較低。

火法貧化法是將熱態爐渣直接電熱貧化進行沉降和還原，能夠將銅渣中的含銅量降低到渣-锍平衡水平。但目前火法貧化法經電爐沉清分離貧化后的棄渣中銅含量一般在0.6%以上，棄渣含銅仍然較高，對銅的回收率遠未達到工業需求，主要問題在于普遍采用的固體碳質還原劑粉料容易浮于熔池表面，液-固反應界面傳輸條件不理想，導致反應不充分產生大量有害氣體，并使銅渣中的含銅量達不到降低指標。

申請號為201310311055.X的專利公開了一種銅冶煉熔融爐渣貧化的方法及貧化裝置，該專利中涉及采用的還原劑為含有FeS和Cu₂S的銅精礦，通過流槽由加料口引到貧化裝置中，雖采用惰性氣體側吹攪拌熔池，但頂部加還原劑的加入方式仍難以避免還原劑的燃燒損失，污染環境，且還原劑與整個熔池的混合效果仍有限，難以達到貧化的效果。申請號為201510261859.2的專利提出了一種銅冶煉渣處理裝置及其方法，涉及的還原劑從位于爐頂部的輔料加入口加入，還原劑的組分為：煙粉煤10-15%、無煙煤粉50-60%、炭焦粉2-30%，底部通入天然氣和氧氣，通過氣體的噴吹對物料進行攪動混合，這種加料方式從一定程度上改善了混合效果，但仍存在以下兩點問題：1.固體粉料的還原劑由頂部加料口加入過程中同樣難以避免還原劑的燒損，并且污染環境；2.底部通入氣體對物料進行攪動的方式容易導致體系受熱不均，產生噴濺；3. 通入氧氣會產生大量CO氣體，容易發生爆炸，增加了生產安全性的控制難度，并且如果不經處理還會對環境造成嚴重污染。

發明內容

針對現有固相碳質還原劑利用率低、污染環境的問題，本發明提出了一種新的銅冶煉渣的貧化方法。在熔融銅冶煉渣貧化爐中引入偏心攪拌設備，將天然氣經貧化爐底部或側部的透氣轉噴吹到熔融銅渣熔池中，在機械攪拌和氣體噴吹的雙重作用下，天然氣將熔渣中的Fe₃O₄充分還原，降低渣的粘度，提高了熔池的流動性，使彌散在熔渣中的冰銅并聚沉降到熔池底部，達到銅渣貧化的目的，貧化后銅渣中銅含量降至0.35%以下，本發明結合物理化學方法，安全性高，天然氣用量少，尾氣產生量較低且均經過回收處理，對環境污染極低。本發明的技術方案為：

一種銅冶煉渣的貧化方法，按照以下工藝步驟進行：

（1）在貧化爐中引入偏心機械攪拌設備，將1150~1350℃的高溫熔融態銅冶煉渣導入貧化爐中，調整攪拌槳伸入至銅冶煉渣液面高度的1/3至1/2處，開啟加熱和攪拌，控制銅冶煉渣的溫度為1150~1350℃，攪拌速度為50~200r/min；

（2）在貧化爐的底部或側部設置用于吹入氣體的透氣轉，將天然氣經透氣磚底吹或側吹入熔融銅渣中，控制噴吹壓力為0.1~1.5MPa，噴吹流量為1.6~20m³/h，噴吹天然氣并保溫反應30~180min；

（3）靜置分層，分別收集下層冰銅和上層貧化后渣。

上述方法中，所述下層冰銅的品位在70%以上，上層貧化后渣中含銅量在0.35%以下。

上述方法中，銅冶煉渣在貧化過程產生的高溫煙氣通過鍋爐回收余熱以及旋風除塵，回收煙氣中的鋅、鉛、鉬和砷易揮發有價組分，最后通過洗滌裝置除去煙氣中所含的二氧化硫氣體，達到排空要求后排入大氣。

本發明采用天然氣貧化銅渣的原理為：在對溫度和攪拌速度進行控制的前提下，使天然氣（包括熱解產生的C和H₂）將Fe₃O₄還原成FeO進而與SiO₂形成硅酸鹽，該造渣過程可降低銅渣的粘度，促進銅渣中夾帶的冰銅顆粒聚并和沉降，將銅渣的含銅量降低到0.35%以下。本發明涉及的反應方程式如下：