一種燃氣熔分處理銅渣的系統和方法與流程
2023-04-24 01:11:51 5
本發明屬於冶煉技術領域，尤其涉及一種燃氣熔分處理銅渣的系統和方法。
背景技術：
貴金屬資源稀少，價格昂貴，越來越受到世界各國的普遍重視，貴金屬工業廢料是當今世界日益緊缺的貴金屬資源中很貴重的二次資源，對這些工業廢料有效的處理和利用，具有可觀的經濟價值。
銅渣是煉銅過程中產生的渣，屬有色金屬渣的一種。採用反射爐法煉銅排出的廢渣為反射爐銅渣，採用鼓風爐煉銅排出的為鼓風爐銅渣。我國的銅產量已經位居世界第一，在銅的生產過程中，產生了大量的銅渣，銅渣堆存在渣場，既佔用土地又汙染環境，更是資源的巨大浪費。銅渣中含有大量的可利用的資源，銅渣的化學組成為SiO2：30～40％、Fe：27～35％，Zn：2～3％。
銅渣的利用技術主要包括選礦法、火法以及溼法三種。選礦法處理銅渣能夠回收一定的鐵精礦，但所得鐵精礦品位低，大部分的尾渣無法利用，整體資源化利用水平低。火法處理銅渣由於高溫處理能耗高、工藝設備複雜，運行成本高等缺點。溼法處理銅渣流程中涉及大量的酸鹼溶液，存在二次汙染，環保成本高。
技術實現要素：
本發明意在提出一種燃氣熔分處理銅渣的系統和方法，將銅渣製備球團後在轉底爐進行預還原和還原，還原效果更好，球團金屬化率高，燃氣熔分爐熔分後獲得的鐵水品位高。
本發明的目的之一是提供一種燃氣熔分處理銅渣的系統，包括：轉底爐和燃氣熔分爐，
所述轉底爐包括入料口、出料口、煙氣出口、預還原層和還原層，
所述預還原層安裝在所述轉底爐的爐體內，位於所述還原層的上方，所述預還原層為開環結構，設有頭端和尾端，所述頭端和所述尾端之間在水平方向設有間隙，
所述還原層為耐火材料砌築而成，鋪設在所述轉底爐的爐底上；
所述燃氣熔分爐包括入料口；
所述轉底爐出料口連接所述燃氣熔分爐入料口。
轉底爐用於球團的預還原和還原，經過轉底爐處理的球團金屬化率更高。燃氣熔分爐用於熔分金屬化球團，獲得鐵水。
作為優選的方案，轉底爐入料口設置在預還原層頭端的上方爐頂上，便於物料的進入。轉底爐出料口設置在預還原層頭端的下方，還原層的上方，便於物料的排出。轉底爐的煙氣出口用於收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵。
本發明中，所述系統進一步包括細磨機、潤磨機和造球機，所述細磨機包括出料口，所述潤磨機包括入料口和出料口，所述造球機包括入料口和出料口；所述細磨機出料口連接所述潤磨機入料口，所述潤磨機出料口連接造球機入料口，所述造球機出料口連接所述轉底爐入料口。
細磨機用於將銅渣、還原劑、添加劑細磨至後續處理所需的粒度。潤磨機用於將細磨後的混合料加入粘結劑並混合均勻。造球機用於將混勻的混合料造球。
本發明中，所述轉底爐進一步包括擋牆，所述擋牆豎直固定於所述轉底爐的爐體內，所述擋牆位於所述頭端和所述尾端之間，將所述頭端、所述尾端隔開。擋牆設置在頭端和尾端中間，可以防止預還原層落下的球團落在出料口附近，防止球團未被還原就排出轉底爐。
具體的，所述擋牆底部距離所述還原層10～20cm。擋牆底部到還原層上表面的距離於要保證物料能夠順利通過。
進一步的。所述預還原層的上表面轉動方向與所述還原層的轉動方向相反。預還原層的上表面轉動方向與所述還原層的轉動方向相反，使得物料在預還原層和還原層的運動方向相反，提高物料的還原效果。
本發明的另一目的是提供一種利用上述系統處理銅渣的方法，包括如下步驟：
A、將100份銅渣、20～30份還原劑、5～10份添加劑細磨，然後和5～10份粘結劑混勻造球，獲得球團；
B、將所述球團送入所述轉底爐進行預還原和深度還原，獲得金屬化球團，收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵；
C、將所述金屬化球團配加生石灰送入燃氣熔分爐熔化後精煉，獲得鐵水，所述金屬化球團和生石灰的質量比＝1:0.05～0.1。
作為優選的方案，步驟A中細磨後所述銅渣、還原劑、添加劑中粒度≤200目的質量百分比在85％以上。
本發明中，所述還原劑中碳的質量分成不低於80％；所述添加劑為石灰石、消石灰、碳酸鈉中的一種或多種；所述粘結劑為澱粉溶液。
具體的，步驟B中所述轉底爐內溫度為1200～1350℃，所述預還原層轉動一周時間為20～50min，所述還原層轉動一周時間為30～60min。
進一步的，步驟C中所述精煉的時間為0.5～1h。
本發明提供的燃氣熔分處理銅渣的系統和方法，將銅渣及配料製作球團後送入轉底爐，在轉底爐的預還原層被預還原，再進入還原層還原，球團金屬化率高；預還原層充分利用還原層煙氣餘熱，降低能耗；燃氣熔分爐熔分後獲得的鐵水品位高，收集產生的煙氣獲得富鋅粉塵，實現銅渣中鐵、鋅同步回收。
附圖說明
圖1是本發明燃氣熔分處理銅渣的系統示意圖；
圖2是本發明轉底爐擋牆的局部視圖；
圖3是本發明的系統處理銅渣的方法流程圖。
圖中：
1-細磨機；2-潤磨機；3-造球機；4-轉底爐；
401-轉底爐入料口；402-轉底爐出料口；403-煙氣出口；
404-預還原層；405-還原層；406-擋牆；
5-燃氣熔分爐。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。
如圖1所示，一方面，本發明實施例提供一種燃氣熔分處理銅渣的系統，包括：細磨機1、潤磨機2、造球機3、轉底爐4和燃氣熔分爐5。
細磨機1包括入料口和出料口。細磨機1用於將銅渣及配料細磨至後續處理所需的粒度。
潤磨機2包括入料口和出料口。潤磨機2用於將細磨後的混合料加入粘結劑混合均勻。
造球機3包括入料口和出料口。造球機3用於將混勻的混合料造球。球狀的物料更利於在轉底爐4中均勻受熱。合適的球團粒度使球團傳熱良好，達到良好的還原效果。
轉底爐4用於球團的預還原和還原。
燃氣熔分爐5包括入料口和出料口。燃氣熔分爐5用於金屬化球團的熔化及精煉，獲得高品位的鐵水。
如圖1和圖2所示，轉底爐4包括入料口401、出料口402、煙氣出口403、預還原層404、還原層405和擋牆406。
轉底爐4由爐體和爐底構成環形空間，爐底可旋轉。預還原層404安裝在轉底爐4的爐體內，位於還原層405的上方。預還原層404為開環結構，設有頭端和尾端，頭端和尾端之間在水平方向設有間隙。還原層405由耐火材料砌築而成，鋪設在轉底爐4的爐底上。
預還原層404包括支架和臺車。支架安裝在爐體上，為開環結構。支架的上表面、下表面設置多個臺車，形成首尾連接的臺車鏈，臺車鏈可沿著支架的表面移動，由安裝在支架上的動力裝置驅動。
作為優選的方案，轉底爐入料口401設置在預還原層404頭端的上方爐頂上，便於物料的進入。轉底爐入料口401的下方設置溜槽，以便球團由轉底爐入料口401進入後，沿著溜槽到達預還原層404的頭端。轉底爐出料口402設置在預還原層404頭端的下方，還原層405的上方，便於物料的排出。轉底爐的煙氣出口403用於收集轉底爐4排出的煙氣獲得富鋅粉塵。
轉底爐的擋牆406豎直固定於轉底爐4的爐體內，連接轉底爐的外側壁、內側壁和爐頂。擋牆406位於頭端和尾端之間，將頭端、尾端隔開。擋牆406設置在頭端和尾端中間，可以防止預還原層404落下的球團落在出料口402附近，防止球團未被還原就排出轉底爐。
作為優選的實施方案，擋牆406底部與還原層405上表面的距離為10～20cm。
轉底爐4採用蓄熱式燃氣燃燒器提供熱量。蓄熱式燃氣燃燒器安裝於轉底爐兩側側壁上，位於預還原層404下方、還原層405上方。
細磨機1出料口連接潤磨機2入料口，潤磨機2出料口連接造球機3入料口，造球機3出料口連接轉底爐入料口401，轉底爐出料口402連接燃氣熔分爐5入料口。
進一步的，預還原層404的上表面轉動方向與還原層405的轉動方向相反。圖1和圖2中，虛線單箭頭代表預還原層404旋轉方向，虛線雙箭頭代表還原層405旋轉方向。預還原層404的上表面轉動方向與還原層405的轉動方向相反，使得物料在預還原層404和還原層405的運動方向相反，提高物料的還原效果。
本發明實施例，首先將銅渣和配料經細磨機1細磨，然後將物料送入潤磨機2中，加入粘結劑混合均勻，之後將物料經造球機3處理，獲得球團。將球團由轉底爐入料口401送入轉底爐，沿溜槽落在預還原層404的頭端，然後球團旋轉至預還原層404的尾端，落在還原層405上。球團在還原層旋轉一周，獲得金屬化球團，經轉底爐出料口402排出。收集轉底爐4內的煙氣獲得富鋅粉。金屬化球團經燃氣熔分爐5熔化後精煉，獲得鐵水。
另一方面，如圖3所示，本發明實施例提供一種利用上述系統處理銅渣的方法，包括如下步驟：
A、將100份銅渣、20～30份還原劑、5～10份添加劑細磨，然後和5～10份粘結劑混勻造球，獲得球團；
B、將所述球團送入所述轉底爐進行預還原和深度還原，獲得金屬化球團，收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵；
C、將所述金屬化球團配加生石灰送入燃氣熔分爐熔化後精煉，獲得鐵水，所述金屬化球團和生石灰的質量比＝1:0.05～0.1。
作為優選的方案，步驟A中細磨後所述銅渣、還原劑、添加劑中粒度≤200目的質量百分比在85％以上。
本發明中，所述還原劑中碳的質量分成不低於80％；所述添加劑為石灰石、消石灰、碳酸鈉中的一種或多種；所述粘結劑為澱粉溶液。
具體的，步驟B中所述轉底爐內溫度為1200～1350℃，所述預還原層轉動一周時間為20～50min，所述還原層轉動一周時間為30～60min。
進一步的，步驟C中所述精煉時間為0.5～1h。
本發明提供的燃氣熔分處理銅渣的系統和方法，將銅渣及配料製作球團後送入轉底爐，在轉底爐內進行預還原和還原，球團金屬化率高；預還原層充分利用還原層煙氣餘熱，降低能耗；燃氣熔分爐熔分後獲得的鐵水品位高，收集產生的煙氣獲得富鋅粉塵，實現銅渣中鐵、鋅同步回收；系統簡單，轉底爐的處理量大。
實施例1
將100份銅渣、20份還原煤(C的質量成分：82.06％)、8份添加劑(石灰石)細磨至粒度≤200目的顆粒質量佔比86.35％混勻，和6份粘結劑混勻造球，從轉底爐入料口進入，轉底爐還原溫度1280℃，預還原層轉動一周時間30min，還原層轉動一周時間40min，球團分別經過預還原層和還原層從轉底爐出料口排出，收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵，將轉底爐排出的熱態金屬化球團按照質量比1:0.05配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化後精煉0.6h獲得鐵水和爐渣。
實施例2
將100份銅渣、25份還原煤(C的質量成分：81.58％)、5份添加劑(石灰石)細磨至粒度≤200目的顆粒質量佔比88.59％混勻，和8份粘結劑混勻造球，從轉底爐入料口進入，轉底爐還原溫度1200℃，預還原層轉動一周時間20min，還原層轉動一周時間60min，球團分別經過預還原層和還原層從轉底爐出料口排出，收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵，將轉底爐排出的熱態金屬化球團按照質量比1:0.06配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化後精煉0.7h獲得鐵水和爐渣。
實施例3
將100份銅渣、30份還原煤(C的質量成分：83.58％)、10份添加劑(石灰石)細磨至粒度≤200目的顆粒質量佔比87.46％混勻，和9份粘結劑混勻造球，從轉底爐入料口進入，轉底爐還原溫度1350℃，預還原層轉動一周時間50min，還原層轉動一周時間30min，球團分別經過預還原層和還原層從轉底爐出料口排出，收集轉底爐排出的煙氣獲得富鋅粉塵，將轉底爐排出的熱態金屬化球團按照質量比1:0.09配加生石灰進入燃氣熔分爐熔化後精煉0.9h獲得鐵水和爐渣。
需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的範圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的範圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括複數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那麼任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。