[發明專利]一種復合氣體噴吹碳還原熔融銅渣的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910040269.5
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109468469B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 張懷偉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B15/00
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明涉及一種銅渣火法還原貧化的裝置及方法，屬于冶金工藝及設備技術領域，裝置包括貧化電爐，氣體發生裝置，貧化電爐的頂部通過頂吹噴槍連接一混合倉，氣體發生裝置包括還原性氣體裝置和惰性氣體裝置，還原性氣體裝置和惰性氣體裝置的出氣口均通過第一管道與混合倉的進氣口連通，還原性氣體與碳粉在混合倉內混合成所需配比的還原劑，在惰性氣體的作用下，經頂吹噴槍送入貧化電爐，貧化電爐側壁設有側吹噴槍，惰性氣體裝置的出氣口還通過第二管道連接側吹噴槍，惰性氣體將還原劑輸送至熔融銅冶煉渣，能夠實現碳還原劑的輸送，有效的平衡各種還原劑的優缺點，工藝流程簡單，適應性較強。

技術領域

本發明涉及一種銅渣火法還原貧化的裝置及方法，屬于冶金工藝及設備技術領域。

背景技術

在銅火法冶金過程中，通常采用的是強氧化吹煉工藝，這有利于提高銅锍產品的品位，但另一方面也相應的增加了渣中銅及其它有用金屬的損失。爐渣是銅冶煉過程中最重要的副產品，其中含有相當數量的Cu、Co、Ni等重要有色資源，爐渣貧化成為煉銅流程中必要的流程之一。隨著能源和資源的不斷消耗，開發節能環保、回收率高的銅渣貧化新工藝對促進循環經濟的可持續發展具有重要的戰略意義。

現有的電爐強化貧化工藝存在貧化時間長、還原效率低、能耗高和污染氣體排放及回收難度大等缺點。為了進一步提高貧化過程中的還原效率和降低污染氣體的排放，近年來，國內外對銅吹煉爐渣的火法還原貧化過程進行了很多的研究，在流程的優化和裝置的改進上取得了一定的成果。申請號為201210364451.4的專利開發了一種使用天然氣作為還原劑，從熔融銅渣中直接還原會后銅和鐵的方法，此流程雖然在碳排放上具有很大的優勢，但具有天然氣消耗量大、成本高和熔渣酸堿度調節難度高等局限，很難進行進一步的推廣和應用。

申請號為201510553961.X的專利發明了一種頂吹吹煉爐內銅渣還原的方法，在冰銅吹煉造銅期接近終點時，提起噴槍槍嘴，投入還原劑和硫化物將銅渣中的部分Cu₂O硫化為Cu₂S，然后將噴槍伸到冰銅層繼續進行吹煉。此發明雖然縮短了后續銅渣貧化過程的步驟，但還原效率低和SO₂等排放困難等問題始終沒有得到解決。

申請號為201611056424.5的專利公開了一種多元氣體分布吹煉實現銅渣深度貧化的方法。其特點為充分利用熔融銅渣余熱，氣化脫硫使銅锍轉化為氧化物，再通過還原劑深度還原得到含銅量較高的銅鐵合金，并產出低硫低銅的貧化渣。此工藝可以實現氣化分離渣中硫，尾渣中銅、硫含量低有利于貧化渣的后續處理，但產品中銅鐵合金的處理難度大和工藝復雜等方面限制了其后續的實際應用。

申請號為201610144809.0的專利公開了一種攪拌卷入煤粉還原銅渣的方法，通過可調整攪拌高度的攪拌槳形成徑高比為0.5～3的漩渦，通過噴嘴將還原劑和造渣劑輸送至漩渦處，提高還原劑與熔渣的接觸面積，加快其還原速率，此方法雖然提高的添加劑的使用效率，但大大提高了對裝置設備的要求，增大了生產過程中的不確定性。

從以上專利中可以看出，銅渣電爐貧化過程中使用最為廣泛的還原劑為固態和氣態還原劑。但是常規的碳質固態還原劑容易漂浮在熔渣表面而導致還原不夠充分，還原效率較低；天然氣等氣態還原劑容易過度還原而導致后續處理難度增加，并且具有較大的安全隱患。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中銅渣火法還原貧化過程中存在的諸多問題，提供了一種復合氣體噴吹碳還原熔融銅渣的方法及其裝置。

為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種復合氣體噴吹碳還原熔融銅渣的裝置，包括貧化電爐，氣體發生裝置，貧化電爐的頂部通過頂吹噴槍連接一混合倉，氣體發生裝置包括還原性氣體裝置和惰性氣體裝置，還原性氣體裝置和惰性氣體裝置的出氣口均通過第一管道與混合倉的進氣口連通，還原性氣體與碳粉在混合倉內混合成所需配比的還原劑，在惰性氣體的作用下，經頂吹噴槍送入貧化電爐。