從有色金屬氧化礦或其精礦和/或從細顆粒有色金屬硫化礦或其精礦回收各種金屬的熔...的製作方法

2023-05-20 11:38:06 7

專利名稱:從有色金屬氧化礦或其精礦和/或從細顆粒有色金屬硫化礦或其精礦回收各種金屬的熔 ...的製作方法
本發明述及一種從有色金屬氧化礦或其精礦和/或從細顆粒有色金屬硫化礦其精礦，特別是從有色重金屬硫化礦或其精礦(其中硫化礦首先用空氣和/或氧進行氧化處理)回收金屬的熔煉方法及實施這種方法的裝置。
這種有色金屬氧化礦可供使用的形態是粒狀或塊狀，通常，由硫化礦經氧化焙燒而製得。焙燒的結果產生大量的二氧化硫(SO2)，必須對它單獨進行處理，例如生產硫酸。以塊狀氧化礦為原料的火法冶金過程早已出現，過去常常用矮高爐生產粗銅或黑銅。在還原條件下，矮高爐中生成的氣體通常包含氮、二氧化碳和各種硫的化合物，如SO2、H2S、COS及CS2。在大多數情況下，這種排出的廢氣中的CO含量較低，因此此種廢氣的發熱值亦較低。通常，有色重金屬氧化礦的還原比氧化鐵礦的還原容易得多。
美國專利3，948，639敘述了一種冶煉硫化礦或其精礦的方法和設備，該法是將熔煉爐排出的氣體和硫化礦或其精礦一起加入到預處理段，冷卻後的氣體再從預處理段供給熔煉爐反應段的上端以回收硫及經預處理的硫化礦或其精礦。
法國專利2，128，053敘述了一種從礦石中回收金屬(特別是鎳)的方法和設備。在該法中，通過用空氣和低氫燃料(如焦炭)燃燒，在流化床中離析出金屬。
為了利用廉價的燃料還原鐵礦石，曾經有人建議把經預還原的海綿鐵狀的鐵礦石直接加入熔鍊氣化器，其中保持一個低品位煤的流化床，用來分解殘餘的氧化物和產生熔煉所需的熱量。
在銅的冶煉方面，已經提出了許多方法。在這類方法中，硫化物精礦在一個熔煉燃燒器中，直接被氧化，同時高速產生熱量。這種固體燃料燃燒器可以用來同時進行硫化物精礦的焙燒和熔煉以形成冰銅。在隨後的沉降爐膛中，冰銅和爐渣得以分離。這種方法的一個缺點是作為氣體燃燒產物的SO2必須加以利用，例如建廠生產硫酸。此外，在熔煉器中佔主導的氧化條件下，由於大部分金屬以Cu2O的形態溶解於爐渣，因而造成金屬大量地損失到渣中，其它的一些處理有色金屬礦的方法都要求氧化礦為原料，而在還原條件下操作的矮高爐是為此目的極廣泛地採用的熔煉設備。
也有人曾經提出，繼懸浮熔煉過程之後再加上一個還原過程階段。但是，這樣的裝置會使廢氣的流程變得複雜，因為由旋風收塵器排出的氧化性廢氣和由相繼各熔煉室或熔煉爐排出的還原性廢氣必須用不同的管道分別進行排放。
本發明的一個目的就是改進現有的冶煉工藝，使其應用於處理有色金屬礦，特別是有色重金屬礦也格外有利。
本發明的另一個目的是以較低的能耗和爐渣中最少的金屬損失從有色金屬硫化礦中生產元素硫和高品位的熔融金屬。
按照本發明，這一目的基本上是這樣實現的即把塊狀和/或顆粒的礦石或精礦加入到熔鍊氣化器的煤的流化床中。按照本發明，若原料礦石起初就是細顆粒狀或塊狀，本法通常要求進行適當的團塊化處理，例如，這可以通過制粒、團塊或燒結等方法來實現。當使用這些原料時，可以很容易地控制處理過程，使之適應於所處理的礦石的種類及其濃度和組成的變化。所加入的礦石或精礦的粒度通常為1～50毫米，最好為3-30毫米，在鐵礦石的處理過程中，和已知處理方法的區別在於氧化物原料可以直接加入熔鍊氣化器中，同時由於存在煤的流化床，空氣或氧和煤的供給速率可以迅速地加以控制，以適應被還原的礦石。按照本發明，在本法所採用的熔鍊氣化器的前面，可以安裝一個還原豎爐或不同的還原裝置(如迴轉窯)，而一部分由熔鍊氣化器爐排出的廢氣可以直接供給這種還原裝置。本發明所用的設備和已有設備不同之點在於熔鍊氣化器中生成的氣體是強還原性的，並且具有高的熱值，因而它非常適合於進行預還原。此外，可以控制熔鍊氣化器中的爐內氣氛條件，使得所述氣化器也能用來將二氧化硫(SO2)還原成元素硫。此後，通過冷凝的方法從廢氣中將它回收。
流化床中的煤，合適的粒度為1～50毫米。最好為1～25毫米。
一種適宜的做法是在氧化礦石被送到煤的流化床以前，或是先預熱到500～900℃的溫度，或是在700～900℃溫度下進行焙燒(必要時)。如果原料礦石具有較高的硫化物含量時，焙燒處理尤為必要。在進行焙燒處理時，細顆粒礦石必須予以團塊化。
當塊狀礦石通過流化床時，流化床中產生的熱氣體及煤顆粒就和金屬氧化物進行反應，金屬氧化物與煤或一氧化碳反應生成金屬、一氧化碳和/或二氧化碳。在流化床可能產生的高溫條件下，由方程CO2+C＝2CO所表示的化學平衡可以向生成CO的方向移動，因而形成還原性廢氣。在實踐中，碳的流化床保持在1200～1800℃的溫度是適宜的，最好為1300～1700℃，從而保證了大多數重要的有色重金屬得到可靠的熔煉。這一方法的實施方案特別適合於回收銅、鉛、鉀、鎳、鈷和錫礦石以及它們的複雜化合物。在這些處理過程中，一部分在低溫下汽化或揮發的元素可能被轉移到氣相中。
可以從熔鍊氣化器中抽取部分還原性氣體用於預還原和原料的預熱來改善能量平衡。在這種情況下，煤的流化床的溫度，可以通過在熔鍊氣化器的風口平面上，有控制地注入熱空氣和/或氧氣進行特別的控制。
在熔鍊氣化器中生成的氣體反應產物通常具有較高的熱值，可在高溫旋風收塵器中予以淨化。
如果已經用氧化焙燒法從硫化礦中得到了氧化物原料，按照本發明的方法，允許把從焙燒爐排出的氣體和氧化物礦一起供給熔鍊氣化器。在熔鍊氣化器中，已生成的含SO2的氣體與熔鍊氣化器中所包含的還原氣氛和碳相接觸，生成元素硫。同樣，由焙燒產生的氣體可以和熔鍊氣化器中通過反應所生成的廢氣相混和。由於通過反應所產生的廢氣處於如此高的溫度下，以致生成元素硫所需要的反應仍然能夠發生。
在熔鍊氣化器中，供給煤的流化床的煤的適宜粒度範圍為1～20毫米。在氣化器中，煤在高溫下受到突然的乾燥和脫氣而焦化。揮發出來的產物和碳進行反應生成一氧化碳和氫氣，氫氣和一氧化碳相混和而離開流化床，並從氣化器中排出。大部分焦化了煤粒成了流化床的組成部分。極細的焦粒緩慢地被氣體帶走。助燃劑通過裝在熔鍊氣化器下部的風口注入流化床。通常，流化床風口平面的溫度比其它部位的溫度高，熾熱的細粒焦炭在流化床中燃燒，與氧結合生成CO2，火焰的溫度明顯地超過2000℃。除了熱鼓風中的氮氣以外，一氧化碳也會流過流化床。一氧化碳氣體是由在風口附近所生成的CO2與C進行反應生成的。氣體將自身的部分熱量傳遞給焦炭顆粒而使流化床加熱。流化床的高度約為2-4米，通常構成溫度為1400～1700℃的熾熱細粒焦炭的劇烈攪拌層。有色金屬氧化礦石直接從熔鍊氣化器的頂部加入，下降穿過流化床而從得到還原和熔煉。礦石在熔鍊氣化器中所形成的液態和糊狀的組份均勻分布在焦炭床層和渣池的界面上，並在界面處生成爐渣。爐渣是由礦石、煤灰及各種助熔劑組成的。熔煉成的金屬液滴當穿過渣層時又吸收部分熱量。氧化礦石可以被熱焦炭以及上升的氣體還原，同時生成一氧化碳和二氧化碳。但是這種還原過程僅當礦石容易還原時才能實現。對於某些有色金屬礦石或有色重金屬礦石，通常就是這樣，而還原鐵礦石卻需要極高的能量消耗。
在流化床上部表面逸出的氣體對加進流化床的碳質物料的焦化提供熱量。這一脫氣作用導致煤的溫度升高、水分的蒸發以及揮發性組份的釋放。與此同時，脫氣作用還導致揮發組份和蒸發的水分起反應，生成一氧化碳和氫。這種高級氣體燃料和氣態的反應產物一起從熔鍊氣化器逸出。這一氣體的成分和煤的揮發份含量有關，通常是CO 50～90%，H210～40%，CO2的含量隨溫度而變，當氣體溫度升高時，CO2含量降低。
和鐵的火法冶金相比較，在銅礦石的處理過程中的優點在於，銅的熔煉可以在較低的溫度下進行，而且所需的能耗較小。
為了處理硫化礦或其精礦，安裝了一個前置熔煉燃燒器，並把該懸浮燃燒器的火焰噴射流對準煤的流化床，而熔融產物在煤床底部抽出，在熔煉燃燒器中所生成的液態或糊狀的產物落入煤的流化床中。可以把細顆粒硫化物精礦、造渣物料和返回的物料連同經預熱的空氣、空氣和氧氣的混和物或純氧一道加入到熔煉燃燒器中。燃燒空氣的溫度通常選定在300～1000℃的範圍，因此硫化物精礦至少部分被氧化。在銅的回收過程中所發生的化學反應可以由下列方程表示
由於放熱過程佔優勢，所產生的熱量對於細顆粒硫化物精礦的熔煉是足夠的。這一過程通常是在1000℃以上的溫度下進行。在熔煉燃燒器中進行反應以後，所生成的反應產物被噴射進煤的流化床，射流直接衝擊煤的流化床的上部表面，這種把熔煉燃燒器中進行的過程和在煤的流化床中進行的還原過程直接耦合，從能源的角度考慮也具有顯著的優點。在熔煉燃燒器中所生成的熔融產物主要是金屬硫化物，氧化物和爐渣產物;它們是以液滴形態進入細顆粒煤的床層，通過注入氧和熱空氣的混和氣體或熱的氧和空氣的混和氣體使煤床流化。在煤的流化床層中，氧和碳的燃燒首先成CO2，然後生成CO。氣體以氣泡的形式上升穿過細顆粒煤床，以增進床層的攪動。用控制加煤速率的方法使碳的流化床的床層高度維持恆定。在熔煉燃燒器中生成的熔融產物和含SO2的氣體直接衝擊流化床的上部表面，熔解的物料成滴地經流化床而被收集在熔煉器的底部，形成一個由金屬和/或冰銅及爐渣組成的熔融物料的熔池。按照反應式
，含SO2的氣體或是和流化床中的碳進行反應，或是和從流化床層離開的CO進行反應，或是和被氣流夾帶的微細炭粒進行反應，結果只是二氧化硫中的硫被還原成元素硫，並且可用冷凝的方法從氣相中分離出來。
自流化床出來的氣體和由熔煉燃燒器中出來的氣體進行反應，主要生成硫蒸氣、一氧化碳、氫和氮。廢氣的顯熱可以用來預熱硫化物精礦。在這種情況下，最好是從煤的硫化床上部將熱的氣態反應產物抽出，用以預熱熔煉燃燒器的原料。
為了保證有一個劇烈的反應，按照本發明，處理過程最好用這樣的方式進行，即在熔鍊氣化器中形成一個煤的流態化床，並通過供給熱空氣和/或氧及煤粒加以保持。煤粒的粒度為1～50毫米，最好是3～20毫米。
為了保證在氣相中產生元素硫的定量反應，最好通過控制熱空氣的溫度來控制碳的流化床的溫度，並通過控制熱空氣的流率來控制還原性氣體的流率。在熔鍊氣化器中產生還原性氣體的速率最好用這樣的方式進行控制，即既能保證SO2完全反應成S，又能通過冷凝使硫從氣相中完全分離出來。
本發明的方法具有明顯的特色，即重要的參數可以準確地控制，和現有的懸浮熔煉過程相比較，銅的損失可以大大地減少。特別是保持煤的流化床的溫度在1200～1600℃，最好在1400℃左右，就有可能回收到不含硫化鐵的熔融態的冰銅或含銅80%左右的冰銅，甚至可以回收到幾乎不含硫化銅的粗銅。同樣，本發明的方法也可以用來處理其他的金屬硫化物礦和它們的複雜化合物，例如鎳、鉛、鋅和鈷的硫化物精礦。
為了實施本發明，所提出的裝置包括一個熔煉燃燒器，其主要特徵在於這一燃燒器直接連接在熔鍊氣化器的頂部，注入熱空氣的管道、向熔鍊氣化器供給碳粒的管道和從該氣化器抽取氣態反應產物的管道都與氣化器連接。上述的氣態反應產物宜於用來預熱欲被氧化的原料。為此目的，最好在熔煉燃燒器的上方安裝一個氣密性的容器，它由一個離心收塵器組成。熱的氣態反應產物沿切向引入該容器，形成一個旋轉的氣流，礦石顆粒加入到該氣流中，在和熱氣體的接觸過程中被加熱，礦粒又被離心力拋向容器壁而收集在旋風收塵器的底部，再通過裝在熔煉燃燒器下面的一個計量裝置將它從旋風收塵器的底部取出。氣態反應產物經過預熱礦料後可以簡便地用一個插入容器內的管子把它由容器中引出，然後再送到乾法氣體淨化器。預熱礦料的過程無論如何只能進行到這樣的程度，即氣態反應產物的溫度不能被冷卻到硫蒸氣冷凝的溫度。氣體經過淨化後，用冷凝的方法從廢氣中除去硫，在此過程中廢氣被冷卻。
由金屬、冰銅和爐渣組成的熔融態產物可以連續地或間歇地由熔煉器中排放出來。
當只有鐵礦石補充加入時，本發明的熔煉方法也可以簡單地直接應用於回收含碳量低的鐵合金。用此種方法可以從鉻鐵礦中得到鉻鐵。鉻鐵礦的成分為46.40% Cr2O320.52% FeO0.26% Fe2O30.30% CaO9.58% MgO14.58% Al2O34.10% SiO20.002% SO30.023% P2O5其餘為氧化物雜質及鹼類。由印度的錳礦石也可以生產錳鐵。印度錳礦的成分為78～85% MnO22-4% Ee
≤6% Mn3O41～4% SiO21～5% Al2O3≤0.2% P下面，將根據解說性的具體裝置、一個實例和熱平衡對本發明的方法更詳細地進行說明。這些裝置特別適合於本方法的實施，如附圖所示。
圖1是表示熔煉燃燒器和熔鍊氣化器聯合的示意圖。圖2表示一個回收元素硫的擴展裝置。圖3表示一個特別適合於處理氧化礦石的裝置。
根據圖1熔煉燃燒器(2)安裝在熔鍊氣化器(1)的頂部並沿爐子的縱軸延伸。精礦經加料器(5)由一個密封的料倉(3)加入，在料倉(3)中被經管道線(4)由反應器排出的熱廢氣預熱。在熔鍊氣化器(1)中生成的熱的氣態反應產物沿切向引入料倉(3)，在流經料倉的同時，預熱待燃燒處理的物料，並經插管(6)輸送到熱氣旋風收塵器(7)。在熔煉燃燒(2)的點火空間，預熱後的原料礦被懸浮在沿切向流入的氧氣中，或沿切向流入的氧和熱空氣的混和物中，並在那裡點火。在燃燒產生的高溫下，精礦迅速地形成小的熔融液滴，與SO2火焰一起噴射到碳的流化床的上部表面。在這一操作中，煤是間斷加入的，最好是把煤粉連續地加入。
煤的流化床(8)的溫度可通過熱空氣的熱容量或熱空氣和氧的混和物的熱容量進行控制。空氣和氧通過風咀(9)注入。煤的流化床可以用來使Cu2O和Fe3O4還原成Cu及FeO，使煤脫氣，調整熔融產物的溫度，使之達到最終要求的值。還可用來把部分的SO2還原成元素硫，同時也能把離開流化床的含氮和CO的氣體加熱到1400℃左右。除了還原SO2以外，上述所有的物理過程和化學過程所需的熱量都很小，因而進行上述過程所需的燃料消耗都不很高。大部分煤是用於還原SO2。用流化床中冒出的氣泡在流化床的上方一個靜止空間(10)中爆裂呈噴泉狀，在靜止空間中，來自熔煉燃燒器的懸浮體和含SO2的熔融產物被逆向流動的CO或N2氣減速、加熱和還原，這就導致了氣體、固體和粉煤的最佳混和，而熔融的液滴僅受到輕微的阻礙就進入流化床。在靜止空間(10)和廢氣管道中，大部分SO2將被CO和從流化床中帶出來的焦炭塵中的碳還原而變為可利用的。氣體的溫度一般為1300℃左右，這對於SO2的還原是足夠的。氣體的還原能力可以通過控制細焦粒在流化床中的燃燒速率加以控制。在廢氣管道中，SO2和碳進行反應，從而大大減少碳損失在氣流所帶出的焦炭塵中。而且由於反應是吸熱的，結果使氣體的溫度下降。
由上述的反應所得到的氣體的顯熱可以用於預熱硫精礦。
被氣體所夾帶的固體在一個由熱氣旋風收塵器所構成的氣體淨化段被收集起來，而後作為返塵經由管道(11)再加到熔煉燃燒器中。對熔煉燃燒器供給熱空氣和氧的管道用(12)表示。
粗銅或冰銅及渣(14)可以由熔鍊氣化器下部的排放口(13)排出。
在本過程中，由於反應條件的變化，特別是由於在流化床中SO2和C反應生成CO和S2，氣體的成分也連續地變化。在流化床上部的空間中，所生成的氣氛主要由硫、一氧化碳、氫、懸浮的碳塵、SO2和氮組成。由於在廢氣管道中，殘餘的SO2與CO，H2和碳的完全反應，結果生成含S2、CO、H2和N2的氣體。氣體冷卻得越強烈，就越有可能生成H2S、COS和CS2。由上述諸化合物生產元素硫的工藝是眾所周知的。在分離出元素硫後，廢氣中主要含有CO，H2和N2，以及少量的CO2，因此這種廢氣具有較高的熱值，可以用於預熱空氣或作為一種高級的能量傳輸介質(即作為高質量的煤氣使用)。
懸浮熔煉(又稱閃速熔煉)和煤的流化床還原熔煉的聯合提供了一個獨特的優點，即把一個氧化過程和一個還原過程組合在一單體設備中，而且同時生產高能煤氣。在銅的生產中，還有一個特殊的優點，就是可以生產出從冰銅到粗銅整個系列的產品而沒有較高的銅損失於渣中的危險。由於可以通過熔煉燃燒器和在煤的流化床下部安置的空氣進風口來控制能量的供給，所以硫精礦的品位對過程的影響很小。可以用來作為可控制的變量的操作參數有，供氧速率，熱空氣的溫度和流率，流化床層高度，冰銅的純度以及燃料消耗。原材料的品位即精礦和煤的品位無需滿足特別高的標準。不需要的伴生元素，例如鉛、鋅、銻等等，在高的反應溫度下可以揮發並且從氣相中分離出來。
由於本過程使用低級硬煤，同時能夠生產得出元素銅，高品位冰銅或粗銅和高能煤氣，使得生產成本大大降低。
圖2更詳細地表示了回收元素硫所需的附加設備。熔鍊氣化器仍用(1)表示，熔煉燃燒器(2)和熔鍊氣化器(1)在同一軸線上。加料倉仍用(3)表示。在這種情況下，氧和空氣分開的管道(15)和(16)供給熔煉燃燒器(2)。在預熱器(17)中，以廢氣作為預熱空氣的能源，由預熱加料倉(3)排出來的氣體，經管道(6)流進1＃高溫旋風收塵器(7)，將固體收集於其中。所收集到的固體，經由管道(11)再返回到熔煉燃燒器(2)。同時還裝置了一個2＃高溫旋風收塵器(18)。由2＃高溫旋風收塵器出來的氣體，又被引進一個換熱器(19)以回收過程中的廢熱。由管線(20)引入冷卻氣體，而硫在冷凝單元(21)被冷凝。在冷凝室(21)後面接上一個Claus處理車間(22)，在其後又接上一個洗氣塔(23)。在Claus處理車間(22)中，硫化氫被氧化成硫。為此目的，在Claus處理車間(22)之前設一個燃燒室(24)。Claus處理爐中進行的反應可表示如下
SO2+2H2S→3S+2H2O。熱空氣在預熱器(17)中被預熱並經由管道(16)供給燃燒室(24)及熔鍊氣化器(1)的風咀(9)。在廢氣的流程中，加上另外一個換熱器或廢熱鍋爐(25)，餘下的廢氣可以用來在一個固體乾燥爐(26)中乾燥原料。由乾燥爐(26)出來的氣體再一次通過收塵器(27)，所收集到的固體經由管道(28)供給精礦倉(29)。在這種情況下，煤是間斷加入的，但最好是由煤倉(30)連續地加煤。
下文參照一個實例，更詳細地對本發明加以說明，所用的銅精礦含90%黃銅礦(CuFeS2)和10%脈石(SiO2)。精礦被乾燥和預熱到600℃。最終產品為高品位的冰銅，含80%銅和20%硫。還生產出一種含40%FeO的爐渣。原料煤的成分如下H2O 3%灰份 12%揮發成份 25%固定碳 60%O 8.5%H 3.7%N 1.4%S 1.2%總碳量 85.2%淨熱值 6，000千卡＝25，100千焦耳20%的煤作為煤灰損失。
所有未氣化的碳均與SO2起反應。
液態產物的溫度約為1200℃，流化床的平均溫度和由流化床中出來的氣體的溫度約為1400℃。由熔鍊氣化器出來的氣體的溫度為1300℃。熔煉燃燒器中的燃燒助劑為純氧。流化床中的焦炭用500℃的熱空氣氣化。
煤的加料粒度為3～25毫米，可以改變最細的顆粒所佔的比例以保證SO2的完全反應，後面所發表的能量平衡是一個理想化的情況，即假定最終氣體的組成包含CO，H2，N2和S2。
對於本過程的各個階段都作了熱平衡計算，特別是對熔煉燃燒器中的熔煉和SO2在流化床表面的部分還原以及流化床都作了熱平衡計算。同時也建立了靜止空間的氣體平衡、粉煤反應以後的氣體平衡，以及包括靜止空間和精礦預熱爐的這一區域的熱平衡。經考查計算，得出下列各值熔煉燃燒器中的熔煉和流化床中SO2的部分還原1000公斤精礦，其中含900公斤黃銅礦和100公斤脈石。
900公斤黃銅礦轉化為387公斤高品位冰銅。
(Cu2S)，432公斤FeS和81公斤S。
需用222標米3的氧氣將FeS及S2氣化成352公斤FeO和167標米2的SO2。加入428公斤熔劑結果形成880公斤的總渣量。
殘餘的SO2很可能和氫起反應生成S和H2O(SO2+2H2＝S+2H2O)尾氣的成份如下S2CO H2N2H2O標米383.3 478.8 62.6 33.6 83.8硫和水蒸氣被冷凝以後，尾氣的最終成分為
CO H2N2∑標米3478.8 62.2 33.6 877.4% 54.6 7.2 38.3氣體熱值為1870千卡/標米3(＝7835千焦耳/標米3)全部尾氣所含的熱量為1600，000千卡(＝6，700，000千焦耳)。
在上述情況下，每處理1000公斤精礦需要以下數量的原材料317公斤煤(淨熱值＝6000千卡/公斤。
＝25，100千焦耳/公斤。)430公斤熔劑。
222標米3氧氣。
426標米3熱空氣。
總的能量平衡如下熱量輸入 千卡 千焦耳空氣預熱 64，800 271，500317公斤煤 1，902，000 7，969，400(淨熱值為每公斤6000千卡＝25100千焦耳)1000公斤精礦 1，003，200 4，303，400總計 2，970，000 12，444，300
熱量輸出 千卡 千焦耳冰銅的顯熱 67，800 284，100爐渣的顯熱 288，600 1，269，200氣體的顯熱 215，800 904，200氣體的化學熱 1，600，000 6，704，000元素硫的化學熱 524，000 2，197，700損失 273，300 1，145，100總計 2，970，000 12，444，300由於輸入的能量包含7.97千兆焦耳的礦物能，而輸出的熱量包含1.6千兆卡＝6.7千兆焦耳高質量煤氣的化學熱，所以處理每噸精礦的淨能耗僅為300，000千卡(1.257，000千焦耳)左右。
這就是說，生產1噸金屬銅需要約1千兆卡(＝4.2千兆焦耳)能量的燃料。此外生產O2氣還需要另外的400，000千卡(＝1，676，000千焦耳)的能量，因此，每生產1噸管銅需要的總能量為5-6千兆焦耳。
圖3表示一個流化床焙燒爐(31)，對它供給的礦石和熔劑為顆粒狀。在礦石僅由氧化物組成的情況下(這是很少有的情況)，在此焙燒爐中只需把所加入的物料進行預熱就可以了。當處理硫化礦時，在此焙燒爐中發生氧化反應並生成含SO2的氣體，此含SO2的氣體可以由流化床焙燒爐中抽出或通過管道(32)及適當的加料器(33)和(34)與焙燒過的精礦一起加到熔鍊氣化器(35)。熔鍊氣化器(35)的上部標示為(37)。煤由管道(36)加入到熔鍊氣化器35。可以使用比較廉價的煤來達到這一目的。在熔鍊氣化器的下部形成了一個穩定的煤的流化床(38)，為此，熱空氣和/或氧通過風咀(39)噴射進熔鍊氣化器。在緊靠著熔鍊氣化器的底部裝有一個排料口(40)，渣和金屬可以通過排料口排出。還原反應器的氣體可以經由廢氣管道(41)從熔鍊氣化器中抽出，並且可將經管道(42)由流化床焙燒爐抽出的含SO2的氣體加入其中。由熔鍊氣化器出來的廢氣仍然處於很高的溫度狀態，同時由於自煤的流化床夾帶出細粒物料或炭塵，它的含碳量對於SO2還原成元素硫的反應也是足夠高的。自反應器排出的廢氣被送進高溫旋風收塵器(43)，在此將固體從氣體中收集下來。所收集的粉塵經管道(44)排出，並可和煤一起供給熔鍊氣化器(35)也可以把它摻入焙燒爐出來的焙砂中。淨化後的廢氣通常含有碳、硫、一氧化碳、二氧化碳、氮、COS，CS2，H2S，和少量的SO2。可以在Claus處理車間中進一步處理，通過冷凝從上述氣體中回收硫。
權利要求
1.一個從有色金屬氧化礦或其精礦和/或從細顆粒有色金屬硫化礦或其精礦，特別是從有色重金屬硫化礦或其精礦(其中硫化礦首先用空氣和/或氧氣進行氧化處理)回收金屬的熔煉方法，其特徵在於礦石或精礦以塊狀和/或顆粒狀形態供給熔鍊氣化器(1，35)中的煤的流化床(8，38)。
2.按照權利要求
1中將硫化礦石供給熔煉燃燒器(2)的方法，其特徵在於火焰噴射流直接對準煤的流化床層(8)，熔融的產物由煤的流化床的底部排出。
3.按照權利要求
1的方法，其特徵在於所加入的礦石或精礦的粒度選擇在1毫米到50毫米之間，最好為3毫米到30毫米之間。
4.按照權利要求
1、2或3的方法，其特徵在於流化床層中碳質顆粒的粒度選擇在1毫米到50毫米之間，最好為1毫米到25毫米之間。
5.按照權利要求
1，3或4的方法，其特徵在於礦石被加熱到500℃-900℃的溫度，必要時，礦石被加進煤的流化床(8，38)之前，在700℃～900℃的溫度下進行焙燒處理。
6.按照權利要求
1或3至5中的任何一條的方法，其特徵在於煤的流化床(8，38)的溫度保持在1200℃到1800℃之間，最好為1300℃到1700℃之間。
7.按照權利要求
1和3至5中的任何一條的方法，其特徵在於由熔鍊氣化器(1，35)排出的還原性氣體用於預還原及原料的預熱。
8.按照權利要求
1和3至5中的任何一條的方法，其特徵在於通過噴射熱空氣和/或氧來控制煤的流化床的溫度。
9.按照權利要求
1和3至8中的任何一條的方法，其特徵在於熔鍊氣化器(1，35)中生成的氣態反應產物在高溫旋風收塵器(7，18，43)中被淨化。
10.按照權利要求
1和3至9中的任何一條的方法，其特徵在於由焙燒爐排出的氣體被加入到在熔鍊氣化器(1，35)內所生成的氣態反應產物中。必要時，上述過程可以在煤的流態化床中實現，所有產生的SO2均被還原成硫(S)。
11.按照權利要求
1或2的方法，其特徵在於熔鍊氣化器(1，35)中所生成的熱的氣態反應產物從碳的流化床(8，38)的上方排出，並用來預熱供給熔煉燃燒器(2)的原料。
12.按照權利要求
1至11中的任何一條的方法，其特徵在於，通過控制熱空氣的溫度來控制煤的流化床的溫度，通過控制熱空氣的流率，空氣一氧的混和氣體的流率以及煤的加料速率來控制還原性氣體的流率。
13.按照權利要求
1、2、11和12中的任一條的方法，其特徵在於煤的流化床的溫度維持在1280℃到1600℃之間，最好維持在1400℃左右。
14.按照權利要求
1、2、11、12和13中的任何一條的方法，其特徵在於熔鍊氣化器(1，35)中生成的還原性氣體的流率和溫度控制到足以保證在熔煉燃燒器(2)中所生成的SO2完全反應成元素硫，特別是通過冷凝的方法能使硫從氣相中分離出來。
15.按照權利要求
1至14中的任何一條的方法，其特徵在於碳質物料和含氧的氣體(必要時氣體先經過預熱)一起噴入。
16.按照權利要求
1至15中的任何一條的方法，其特徵在於允許在有色金屬礦中加入鐵礦石直接熔煉鐵合金，例如鉻鐵或錳鐵。
17.實施按照權利要求
1、2和11至16中的任何一條方法的包括一個熔煉燃燒器(2)的裝置，其特徵在於熔煉燃燒器(2)直接連接在熔鍊氣化器(1)的頂部，而用於供給碳粒和供給含氧氣體(必要時先經過預熱)以及排出氣態反應產物的各個管道(4，9，36，39，41)都和熔鍊氣化器(1)相連接。
18.按照權利要求
17的裝置，其特徵在於熔煉燃燒器(2)安置在一個氣密性的料倉的下部，由熔鍊氣化器(1)中抽出氣態反應產物的管道(4)被連接到該料倉上，最好在切線方向通向料倉，引向氣體淨化器(7，18)的管道(6)也連接到上述料倉上。
19.按照權利要求
17或18的裝置，其特徵在於用於排送固體的管道(11)被連接到氣體淨化器(7，18)和熔煉燃燒器上。
專利摘要
在從有色金屬氧化礦或其精礦和/或從細顆粒有色金屬硫化礦或其精礦，特別是從有色重金屬硫化礦或其精礦中回收金屬的熔煉過程中，任何硫化礦首先都要進行氧化處理，然後把礦石或精礦供給熔鍊氣化器(1)中的煤的硫化床。物料保持一定的粒度，硫化礦被加入到熔煉燃燒器(2)中，該燃燒器把火焰噴射流對準煤的流化床。
文檔編號C22B5/14GK85106114SQ85106114
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月14日
發明者霍斯·芬茲貝徹, 沃納·凱普林格, 埃裡奇·施拉格 申請人:沃斯特-阿爾派因股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan