利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法
2023-06-06 02:18:31 1
利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法，包括按照銅精煉爐渣的含銅量、黃鐵礦的含銅量、斑銅礦尾礦的含銅量的質量比為1∶0.006～0.01∶0.02～0.09進行配料，將銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦加入到熔煉爐中，並向熔煉爐中加入佔銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦的總質量5％～19％的無煙煤，在富氧空氣下熔煉生成白冰銅。本發明的方法投資規模小、能耗低、連續作業、可實現銅資源的循環利用。
【專利說明】利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰 銅的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於重有色冶金【技術領域】，涉及一種利用低品位銅礦熔煉白冰銅的方法， 具體涉及一種利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法。
【背景技術】
[0002] 金屬銅的冶煉技術已有幾千年的歷史，發展至今日，銅已成為當今工業中僅次於 鋼鐵、鋁的第三大金屬必需品。在現代銅冶煉工藝技術中，受經濟指標、技術指標、環境指標 等因素的影響，銅冶煉企業一方面要考慮以最少的生產成本最大限度的提高產量，另一方 面，也要力求對環境的零汙染。因此，其對銅冶煉工藝又提出了新的要求。
[0003] 在銅冶煉過程中，白冰銅的生產是主要的冶煉工藝之一。提高白冰銅的品位，可以 降低單位生產能耗，提高銅產出率，進而降低企業的生產成本。迄今為止，國內外很多企業 已在富氧條件下生產出高品位的白冰銅。如美國猶他銅礦採用諾蘭達法冶煉製得的白冰銅 品位可達65 %?70 %，奧斯麥特和艾薩法所產白冰銅品位在56 %?62 %之間，湖南水口山 冶煉廠冶煉得到的白冰銅品位在67%以上等。然而，採用上述方法存在一定的缺陷：製得 的白冰銅還渣量較高，部分生產工藝的煙塵率較高，設備比較複雜。
[0004] 隨著社會經濟的發展，世界對於銅產品的需求日益加大，有限的資源使得銅礦石 的供應日趨緊張，價格不斷上漲。鑑於此，利用已有尾礦進行銅冶煉，從而實現資源循環利 用已成為該行業發展的趨勢。國內根據原料中含銅品位高低將冶煉方法分為三種：對於銅 含量大於98%的高品位銅採用一步法直接加工成銅材；對於銅含量90%?98%的較高品 位的原料採用火法熔煉-精煉處理。而對於銅含量小於90%的原料則採用熔煉-火法熔 煉-精煉處理。除一步法處理高品位尾礦的工藝和技術比較成熟外，其他較低品位的含銅 原料處理技術都比較落後。特別是對於尾礦等銅含量只有百分之幾到百分之十幾的低品位 銅礦，大多還採用鼓風爐等淘汰落後的工藝設備進行處理。這樣能耗高、投資成本大，而且 會對環境產生嚴重的汙染。
[0005] 對於低品位銅礦的處理至今還沒有一個有效的辦法。國外有少數幾家公司嘗試對 低品位銅礦的進行處理，如德國的凱撒冶煉廠、美國柯麥柯廠、南阿斯頓廠等，但由於投資 較大、能耗偏高、間歇作業、操作頻繁、冶煉爐壽命短、渣含銅量高等缺點，這些處理技術至 今還沒有獲得大範圍的推廣。因此，亟需尋求一種新的方法來處理低品位的銅礦。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種投資規模小、能耗低、 連續作業、可實現銅資源循環利用的利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出 白冰銅的方法。
[0007 ]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為一種利用銅精煉爐渣-黃鐵 礦一斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法，包括以下步驟：按照銅精煉爐渣的含銅量、 黃鐵礦的含銅量、斑銅礦尾礦的含銅量的質量比為1 : 0.006?0.01 : 0.02?0·〇9進行 配料，將銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦加入到熔煉爐中，並向熔煉爐中加入佔銅精煉爐 渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦的總質量5%?19%的無煙煤，在富氧空氣下熔煉生成白冰銅。
[0008] 上述的方法中，優選的，所述銅精煉爐渣的含銅量、黃鐵礦的含銅量、斑銅礦尾礦 的含銅量的質量比為1 : 0.006?0.007 : 0.02?0.09。
[0009] 上述的方法中，優選的，所述熔煉過程中，所述熔煉爐的爐溫控制在1130-- 12KTC。
[0010] 上述的方法中，優選的，所述富氧空氣中氧氣的體積濃度為60%?95%。
[0011] 上述的方法中，優選的，所述斑銅礦尾礦的銅含量（即銅的質量分數，下同）為 5. 5%?20%。
[0012] 上述的方法中，優選的，所述斑銅礦尾礦的粒度控制在55mm?100mm。
[0013] 本發明的方法中所涉及的主要化學反應如下：
[0014] 2Cu+02 = 2Cu0 Δ G = -211· 132kJ/mol (部分反應） （1)
[0015] 2CuO+C = 2Cu+C02 Δ G =-515· 702kJ/mol (2)
[0016] 2Cu+FeS = Cu2S+Fe Δ G = -21· 62kJ/mol (3)
[0017] Fe+Fe304 = 4FeO AG = -63. 62kJ/mol (4)
[0018] 2Fe0+Si02 = 2Fe0 · Si02 AG = -135.6kJ/mol (5)
[0019] 總反應為：
[0020] 2Cu+02+C+FeS+Fe304+Si0 2 = Cu2S+2Fe0 · Si02+C02+2Fe0
[0021]從上述化學反應關係式看出，首先，一部分單質銅與氧氣發生反應生成氧化銅，同 時，一部分單質銅與硫化亞鐵反應生成白冰銅。之後，生成的氧化銅與斑銅礦尾礦中含有的 氧化銅一起與無煙煤反應生成單質銅。生成的單質銅再次與硫化亞鐵（FeS)反應，生成白 冰銅，並將四氧化三鐵（Fe 304)還原為低價態的氧化亞鐵（FeO)。最後，利用氧化亞鐵與石 英進行造渣，使得渣與白冰銅分離。由此可見，在上述反應過程中，不但可以實現還原白冰 銅中的FeS，提高白冰銅的品位，而且可以回收斑銅礦尾礦等低品位銅礦中的銅元素，實現 了銅元素的資源循環利用。
[0022] 與現有技術相比，本發明的優點在於：
[0023] 1·本發明的白冰銅製造過程中，加入了黃鐵礦和斑銅礦尾礦，利用黃鐵礦提供了 FeS的來源，FeS的充足使得反應（2)生成的Cu轉化成Cu2S的轉化率提高，Cu回收率提高。 本發明將銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦按照一定比例進行混合，可以有效實現斑銅礦 尾礦中低品位銅的回收。
[0024] 2·本發明方法中所加入的低品位斑銅礦尾礦中的銅可以通過碳進行還原，節省了 處理斑銅礦尾礦所需要的設施投資。
[0025] 3.本發明的白冰銅製造過程中所存在的反應均為放熱反應，因此，可以充分利用 反應過程中的反應熱，減少冷銅料熔化所需要的燃料量，從而降低單位生產量的能耗。
[0026] 4·本發明的白冰銅製造過程中的單質銅同時來源於銅精煉爐渣與斑銅礦尾礦， 因此，可以促使單質銅與硫化亞鐵、四氧化二鐵等磁性鐵材料反應，進一步降低渣中的銅含 曰. 裡〇
[0027] 5.在傳統的冶煉過程中，由於鋶與爐渣相互溶解度很小且密度不同，所以需要不 斷地擺動轉爐傾倒爐渣，延長了工作周期，增加了勞動強度。而本發明的方法可以實現一次 造渣，縮短了生產周期，降低了勞動強度。
【具體實施方式】
[0028]以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但並不因此而限制本發明的 保護範圍。
[0029]將銅精煉爐渣、黃鐵礦與斑銅礦尾礦按照一定的含銅比例混合熔煉，同時加入一 定量的無煙煤作為反應物與燃料，在富氧條件下熔煉生成白冰銅。
[0030] 實施例1 :
[0031] 一種本發明的利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方 法，其所用到的銅精煉爐漁、黃鐵礦、斑銅礦尾礦的成分如下，含量均表示該元素的質量分 數：
[0032] 銅精煉爐渣成分為：
[0033]
【權利要求】
1. 一種利用銅精煉爐渣-黃鐵礦-斑銅礦尾礦混合熔煉產出白冰銅的方法，包括 以下步驟：按照銅精煉爐渣的含銅量、黃鐵礦的含銅量、斑銅礦尾礦的含銅量的質量比為 1 : 0.006?0.01 : 0.02?0.09進行配料，將銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦加入到熔 煉爐中，並向熔煉爐中加入佔銅精煉爐渣、黃鐵礦和斑銅礦尾礦的總質量5%?19%的無 煙煤，在富氧空氣下熔煉生成白冰銅。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述銅精煉爐渣的含銅量、黃鐵礦的含銅 量、斑銅礦尾礦的含銅量的質量比為1 : 0.006?0.007 : 0.02?0.09。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述熔煉過程中，所述熔煉爐的爐溫控制 在 113(TC ?12KTC。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述富氧空氣中氧氣的體積濃度為 60%?95%。
5. 根據權利要求1?4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述斑銅礦尾礦的銅含量為 5. 5%?20%。
6. 根據權利要求1?4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述斑銅礦尾礦的粒度控制 在 55mm ?100mm。
【文檔編號】C22B15/00GK104232911SQ201410520296
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】王富源, 張虎, 姚小龍, 李立清, 張曉峰, 曹佐英, 肖克 申請人:濟源市欣欣實業有限公司, 中南大學