一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法

劉 剛

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410001）

一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法

劉 剛

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410001）

介紹了一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法，使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，對硫化銅精礦進行閃速熔煉產(chǎn)出銅锍，對銅锍采用空氣吹煉產(chǎn)出粗銅。本方法設(shè)備投資小，工藝流程短，適應(yīng)小規(guī)模銅精礦冶煉粗銅，富集有價金屬的要求。

氧氣頂吹；轉(zhuǎn)爐冶煉；精礦噴槍；空氣噴槍；吹煉

1 引言

從硫化銅精礦生產(chǎn)粗銅的工藝分成二個步驟，第一個步驟是熔煉銅锍，即將銅精礦中的銅熔煉形成含銅、硫、鐵的銅锍，第二個步驟是將銅锍進行吹煉成粗銅，銅精礦中的脈石成分與熔劑形成含銅盡可能低的爐渣，直接廢棄或回收銅后廢棄，熔煉和吹煉產(chǎn)生的SO2煙氣用于制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸［1］。傳統(tǒng)的熔煉工藝如反射爐、鼓風爐和電爐熔煉工藝，因為環(huán)境差，能耗高，已日趨淘汰［2］。而現(xiàn)代化的富氧強化銅锍熔煉工藝已廣泛推廣應(yīng)用在工業(yè)實踐中，歸納起來有二大類：一是懸浮熔煉，如奧托昆普閃速熔煉，INCO氧氣閃速熔煉等，另一類是熔池熔煉，如諾蘭達法，三菱法，瓦紐柯夫法，艾薩法，奧斯麥特法和我國的白銀法，底吹爐法等。懸浮熔煉過程中，爐料通過噴嘴在反應(yīng)塔與富氧空氣發(fā)生快速反應(yīng)，形成的熔體降落在熔池中，通過電熱前床分離銅锍及爐渣；熔池熔煉是將富氧空氣鼓入熔體中，加入的爐料在熔體中激烈地進行氣、液、固三相反應(yīng)，完成熔煉過程；目前銅锍吹煉仍以臥式轉(zhuǎn)爐為主［3］，少數(shù)廠采用連續(xù)吹煉爐，如三菱法吹煉爐、閃速吹煉爐、奧斯麥特吹煉爐和我國的側(cè)吹爐連續(xù)吹煉，底吹爐連續(xù)吹煉等。

綜上所述，從硫化銅精礦生產(chǎn)粗銅工藝的二個步驟，即銅锍熔煉及銅锍吹煉，分別需采用二種裝置，即閃速熔煉爐或熔池熔煉爐作為銅锍熔煉，臥式轉(zhuǎn)爐或連續(xù)吹煉爐作為銅锍吹煉［4］，在國外也有采用閃速熔煉可以從硫化銅精礦直接產(chǎn)出粗銅的工廠，但處理的硫化銅精礦比較特殊，要求原料含鐵低（小于8%），而一般硫化銅精礦含鐵都在18%以上，因此閃速熔煉直接產(chǎn)出粗銅的工廠僅為處理特殊原料的特例，顯而易見，現(xiàn)有技術(shù)采用二種裝置生產(chǎn)粗銅，存在設(shè)備投資大，生產(chǎn)工藝流程長，操作復(fù)雜等問題。

本方法針對以上不足，提供一種從硫化銅精礦連續(xù)熔煉粗銅的方法，將銅锍熔煉及銅锍吹煉這二個步驟在一個爐子中完成，可以減小設(shè)備投資，縮短工藝流程，操作簡便。

2 工藝方法

本方法使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，從硫化銅精礦中冶煉粗銅。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐包括精礦噴槍和空氣噴槍。本方法的技術(shù)方案如下：

（1）將硫化銅精礦、煙塵及熔劑經(jīng)配料后，干燥得干燥爐料，要求干燥爐料水分小于1%；

（2）將干燥爐料和氧氣通過精礦噴槍噴入氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的爐體，熔煉成銅锍，熔煉溫度為1300～1350℃；

（3）熔煉完成后，轉(zhuǎn)動爐體從爐口進行排渣；

（4）采用空氣噴槍通入空氣對爐體內(nèi)的銅锍進行吹煉，吹煉溫度為1200～1250℃；

（5）吹煉完成后，使轉(zhuǎn)動爐體從爐口進行排渣和放銅，得到粗銅；

（6）熔煉和吹煉產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙氣洗滌器后采用SO2部分冷凝系統(tǒng)收集；

（7）所述干燥爐料的水分低于1%。

本方法的基本原理和工藝流程圖如下：

銅锍熔煉基本原理如下［5］：

銅锍吹煉基本原理如下：

3 主要裝置和設(shè)備

本方法采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，爐體能沿軸向轉(zhuǎn)動，使爐口可以朝下排渣和放銅，根據(jù)冶煉過程中加料、熔煉、排渣、吹煉、放銅的需要，爐體能進行360°翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)爐備用二根噴槍，一根噴槍用于噴精礦及氧氣，另一根噴槍用于噴空氣，由于銅锍熔煉產(chǎn)出的煙氣SO2濃度較高，而銅锍吹煉產(chǎn)出的煙氣SO2濃度較低，為此，采用SO2部分冷凝系統(tǒng)（也可采用離子液吸收法），將濃度變化的SO2煙氣變成濃度相對穩(wěn)定的SO2煙氣，以供制酸使用。本方法裝置包括：

（1）配料倉；

（2）干燥窯；

（3）精礦給料器；

（4）頂吹轉(zhuǎn)爐；

（5）煙氣洗滌器；

（6）SO2部分冷凝系統(tǒng)。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是煉鋼的一種常用設(shè)備，煉鋼的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是利用噴槍噴入氧氣［6］。本方法使用的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐需要使用至少兩根噴槍，一根噴入精礦與氧氣用于熔煉，另一根噴入空氣，用于吹煉。同時，煉銅行業(yè)中使用臥式轉(zhuǎn)爐用于吹煉，臥式轉(zhuǎn)爐與氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)差別較大，沒有噴槍，而是設(shè)有多個噴嘴。

4 本方法的主要優(yōu)點

（1）在一個爐子中實現(xiàn)了銅锍熔煉及銅銃吹煉二個工藝步驟，采用氧氣（氧濃＞98%）進行銅锍熔煉，熔煉強度大；

（2）由于銅锍熔煉的煙氣SO2濃度較高，而銅锍吹煉的煙氣SO2濃度較低，采用SO2部分冷凝系統(tǒng)，將濃度變化的SO2煙氣變成濃度相對穩(wěn)定的SO2煙氣，以滿足制酸要求的連續(xù)穩(wěn)定含SO2煙氣；

（3）本發(fā)明的裝置設(shè)備投資小，生產(chǎn)工藝流程短，操作簡便；

（4）此煉銅方法可以用于富集有價金屬。

5 實施例

（1）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/d計，其中精礦含Cu19%、Fe31%、S31%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業(yè)后，再進行銅锍吹煉作業(yè)，吹煉溫度1200～1250℃，產(chǎn)出粗銅（含Cu98.0%）51.04t/d，銅回收率97.5%，產(chǎn)出硫酸（折100%H2SO4）246.08t/d，硫回收率96%；

（2）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/ d計，其中精礦含Cu21%，F(xiàn)e29%，S32%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業(yè)后，再進行銅锍吹煉作業(yè)，吹煉溫度1200～1250℃，產(chǎn)出粗銅（含Cu98.5%）56.41t/d，銅回收率98%，產(chǎn)出硫酸（折100% H2SO4）255.34t/d，硫回收率96.5%；

（3）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/d計，其中精礦含Cu23%，F(xiàn)e27%，S33%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業(yè)后，再進行銅锍吹煉作業(yè)，吹煉溫度1200～1250℃，產(chǎn)出粗銅（含Cu99.0%）61.79t/d，銅回收率98.5%，產(chǎn)出硫酸（析100% H2SO4）264.68t/d，硫回收率97%。

6 結(jié)語

利用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)粗銅，根據(jù)冶煉過程中加料、熔煉、排渣、吹煉、放銅的需要，爐體能進行360°翻轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)爐備用二根噴槍，一根噴槍用于噴精礦及氧氣，另一根噴槍用于噴空氣，將銅锍熔煉及銅锍吹煉這二個步驟在一個爐子中完成?？梢詼p小銅冶煉企業(yè)設(shè)備投資，縮短工藝流程，操作簡便。

［1］明揚， 黃羽飛. 我國銅冶煉廢氣治理技術(shù)研究［J］. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015， 35（18）：230.

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The Smelting Method of Blister Copperout of Copper Sulfide Concentrate

LIU Gang
（Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.， Ltd.， Changsha 410011， Hunan， China）

This paper introduces the smelting method of blister copper from copper sulfide concentrate by using oxygen top-blown converter. It uses oxygen top blown converter to smelt， and flash smelts the copper sulphide concentrate to produce copper matte， and then air blows copper matte to produce blister. This method is suitable for small scale blister-smelting out of copper concentrate and meets with the requirement of enriching valuable metal， in which the equipment investment is small， and the process is short.

oxygen top-blown；converter；concentrate spray gun；air gun；blowing

TF811

B

1009-3842（2016）05-0048-03

2016-03-25

劉剛（1983-），男，湖南常德人，工程師，主要從事有色金屬冶煉設(shè)計及工程總承包工作。E-mail： 272259179@qq.com