一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法
2023-05-12 06:09:46 3
一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，該方法具體過程為：以石英砂和工業生產中尾氣脫硫處理產生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻後投入富氧側吹熔池熔煉爐中進行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進行升溫，爐膛溫度升高到1100℃以上後熄滅燃燒器，使爐內物料進行自熱熔煉。本發明的利用能夠大幅降低造鋶熔煉渣的含銅量，最低能使渣含銅低於0.4%，並縮短了造鋶熔煉工藝流程，有效延長了現有熔煉爐運行壽命，同時大幅降低燃料用量。
【專利說明】一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於有色冶金【技術領域】，涉及一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法。
【背景技術】
[0002]目前國內火法煉銅造鋶生產過程中產出的爐渣平均渣含銅高於1%;引進或引進改造的冶煉爐與同行業相似爐型相比，爐壽命明顯偏低。這些都與造鋶冶煉過程採用的渣型有很大的關係。被廣泛採用的單一二氧化矽熔劑大部分情況下產出酸性造鋶渣，爐渣渾濁發粘，不利於冰銅分離，造成渣含銅升高；同時酸性熔劑造成爐壁掛渣困難，對鹼性爐壁的侵蝕比較嚴重，因而縮短了爐壽命。另外，採用單一二氧化矽體系熔劑的造鋶熔煉方法生產時形成的S12-FeO二元系渣型，該渣型最低共熔點為1200°C，且共熔點附近爐渣溫度曲線比較陡峭，渣型鐵矽比偏高，對於熔池較大的爐型來說很容易形成Fe3O4爐結。爐結一旦形成，熱量損失加快，造鋶熔煉會產出含銅高達3~7%事故性爐渣。實際生產中一般控制鐵矽質量比不大於2.8，其共熔溫度約1470°C，處於共溶溫度急劇上升的位置，供熱不足的情況下很容易形成固態渣，夾雜有價金屬。針對造鋶渣含銅過高的問題，目前主要採用兩種方式進一步處理:
1、與熔煉爐配套增設貧化爐，使用電熱或燃料供熱的貧化爐對造鋶渣進一步處理，以降低渣含銅量；
2、與熔煉爐配套設 置渣選礦工藝流程，對造鋶渣進行重新選礦，富集有價金屬後再熔煉。
[0003]這兩種方式不僅需要增加投資，而且增加了單位產品成本，延長了工藝流程，不利於提高有價金屬回收率。而且隨著各冶煉廠產能的逐漸擴大，造鋶熔煉產出大量的爐渣，用於爐渣處理的成本也非常可觀，從而制約了銅冶煉企業的發展。綜上可知，渣型的選擇是火法煉銅工藝生產成本較高的重要原因之一。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於針對現有技術存在的問題，提供一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，利用該方法能夠顯著降低渣含銅品位、提高造鋶熔煉速度、縮短銅冶煉工藝流程、延長熔煉爐壽命。
[0005]為此，本發明採用如下技術方案:
一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，其具體過程為:以石英砂和工業生產中尾氣脫硫處理產生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻後投入富氧側吹熔池熔煉爐中進行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進行升溫，爐膛溫度升高到1100°c以上後熄滅燃燒器，使爐內物料進行自熱熔煉。
[0006]所述熔劑與銅精礦的配料計算以銅精礦中的鐵元素含量為標準，配料質量比為，石膏:石英砂所含二氧化矽:銅精礦所含鐵元素=0.4~0.45:0.38~0.44:1。[0007]所述石膏由煤炭發電、集中供熱以及冶金行業中採用石灰石或熟石灰進行尾氣脫硫處理後產生的石膏廢棄物提供。尾氣脫硫石膏(主要成分為CaSO3和CaSO4)廉價易得，而在本發明中，大部分銅冶煉企業自產的尾氣脫硫石膏即可就地用於配料。工業尾氣脫硫處理產出石膏的反應原理如下:
Ca (OH) 2 + SO2 = CaSO3 + H2O -(I)
2CaS03 + O2 = 2CaS04 -(2)
CaCO3 + SO2 = CaSO4 + CO2 -(3)
由上可知，本發明實際是使用亞硫酸鈣、硫酸鈣、二氧化矽作為熔劑參與造鋶熔煉，熔煉反應最終生成CaO — S12-FeO三元系渣型。該渣型熔點約1100°C，穩定性好，具有一系列良好的熔煉特性，產出爐渣型共溶溫度低、渣型清亮，粘度小、與冰銅分離充分。
[0008]本發明中，作為入爐物料的石膏廢棄物受熱易分解，其中的亞硫酸鈣600°C即開始分解，硫酸鈣1100°c開始分解:
CaSO3 = CaO + SO2 ?-(4)
2CaS04 = 2Ca0 + 2S02 丨 + O2 丨-(5)
分解生成的CaO與爐料參與造鋶造渣反應；S02與熔煉尾氣一起進入煙道，用於製備工業濃硫酸；產生的氧氣參與造鋶熔煉反應。反應過程中不產生有害物質。
[0009]所述脫硫石膏用量可以根據熱工方式和爐況進行調整，使造鋶渣中CaO的含量保持在1~19%區間。當爐渣溫度在1100-1200°C之間擺動時，說明當前爐渣中的CaO在10%附近，應當適當增加入爐物料中的脫硫石膏含量；當入爐物料的配料方式沒有明顯的調整，但爐渣溫度從1100°C開始有緩慢上升的現象時，說明爐料中的鐵元素有Fe3O4生成，致使產出渣中的鈣含量升高。實際生產中可能達到了 16%以上，此時需要降低入爐物料中脫硫石骨的配入量，增加石英石的配入量。
[0010]依據造鋶熔煉渣CaO — FeO — S12三元系相圖(參見李洪貴編《冶金原理》)可以看出本發明所採用熔劑能大幅降低入爐物料的熔點，反應吸熱遠低於S12或S12 + CaO熔劑熔融潛熱。依據銅精礦成份控制入爐物料中石膏、石英砂的用量，可以使爐渣共溶溫度控制在1100°C附近，使渣熔融溫度較傳統二元系渣型熔煉造鋶熔煉溫度降低370°C，從而大幅降低了燃料消耗，使爐內反應正常後即可進行自熱熔煉，不再需要燃燒器提供熱量。
[0011]本發明生成的三元系渣型性質穩定，共熔點溫度曲線比較平坦，不會因為溫度的輕微波動而結晶。進一步綜合分析發現，本發明在採用石膏和石英砂混合熔劑後，入爐物料的溶解溫度、熔煉渣粘度、熔體擴散係數、冰銅與爐渣界面性質等特性均優於原有單一二氧化矽熔劑。
[0012]另外，在煤炭發電、集中供熱以及冶金行業中普遍採用石灰石或熟石灰脫硫處理尾氣，脫硫產生大量的石膏廢棄物。這些石膏廢棄物中含有高達40~70%的亞硫酸鈣，以及少量的氧化鈣和碳酸鈣，很難回收再利用。脫硫石膏直接廢棄，其中的亞硫酸鈣可能分解釋放SO2，對環境造成汙染。本發明採用這些石膏廢棄物作為一種新型造鋶熔煉熔劑，不需要提純，能在大部分冶煉廠實現零石膏廢料排放的循環經濟。
[0013]綜上所述，本發明的有益效果在於:
1、大幅降低造鋶熔煉渣的含銅量，最低能使渣含銅低於0.4%，達到棄渣標準；
2、縮短了造鋶熔煉工藝流程，並有效延長現有熔煉爐運行壽命；3、本發明在不改變現有爐型以及熱工方式的情況下實現三元系渣型熔煉，解決了二元系渣型造渣緩慢，共熔溫度高的問題，從而大幅降低燃料用量；
4、所使用的原料為尾氣脫硫系統固體廢料，實現循環經濟，避免了固體廢棄物的排放。
【具體實施方式】
[0014]下述實施例所處理銅精礦成分如下:Cu:20.9%，Fe:28.5%，S:30%，S12:6.3%，銅精礦中含A1203、CaO組分之和不超過2%。
[0015]實施例1
一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，其具體過程為:以石英砂和工業生產中
尾氣脫硫產生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻後投入富氧側吹熔池熔煉爐中進行
熔煉。入爐物料的配料標準為，石膏:石英砂所含二氧化矽:銅精礦所含鐵元素=0.4:0.4:
1，所用石膏水分含量〈9% ;本實施例技術方案可應用於一種包括熔煉區和沉澱區的雙室熔
池熔煉爐。熔煉過程中向熔體不斷充入37%富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進
行升溫，爐膛溫度升高到1100°C以上後熄滅熔煉室燃燒器，使爐內物料進行自熱熔煉。本實
施例產出渣溫度為1100°C，成份如下所示:
表1實施例1產出爐渣成份(％)
【權利要求】
1.一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，其特徵在於，該方法具體過程為:以石英砂和工業生產中尾氣脫硫處理產生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻後投入富氧側吹熔池熔煉爐中進行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進行升溫，爐膛溫度升高到1100°C以上後熄滅燃燒器，使爐內物料進行自熱熔煉。
2.根據權利要求1所述的一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，其特徵在於，所述熔劑與銅精礦的配料計算以銅精礦中的鐵元素含量為標準，配料質量比為，石膏:石英砂所含二氧化矽:銅精礦所含鐵元素=0.4~0.45:0.38~0.44:1。
3.根據權利要求1所述的一種基於新型熔劑的火法煉銅造鋶造渣方法，其特徵在於，所述石膏由煤炭發電、集中供熱以及冶金行業中採用石灰石或熟石灰進行尾氣脫硫處理後產生的石膏廢棄物提供。
【文檔編號】C22B15/00GK104032148SQ201410248650
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】張建斌, 梁富明, 侯福祖, 張龍軍 申請人:白銀有色集團股份有限公司