[发明专利]一种熔融铜渣综合利用工艺及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶金及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种熔融铜渣综合利用工艺及其系统。

背景技术

铜渣是火法冶炼过程中回收铜后的剩余物。在火法炼铜中每生产1t 铜产出约2~3t铜渣，渣中含有大量的有价值的组分, 其中含铜1.5%左右，含铁40%左右，同时还含有少量的锌、镍、钴等贵重金属。

当前铜渣回收铜主要采用火法贫化法和浮选法，火法贫化后渣含铜量在0.5%左右，而浮选法在0.4%左右，铜的回收率均不高。铜渣中的铁主要以铁橄榄石、四氧化三铁的形式存在，二者互相嵌布，粒度都较小，回收难度大，成本高。目前铜渣中铁的回收提取研究较少，尚处在初步研究阶段。主要研究路线是向装有液态铜渣的渣包中鼓吹富氧，使渣中的氧化亚铁氧化成四氧化三铁，然后通过磁选方式进行回收，但铁的回收率及品位均不高。

传统铜渣贫化都是对冷态渣进行的处理，对热态熔融铜渣综合利用的研究较少，铜渣中的热量没有得到充分利用，渣中的大部分热量都被白白浪费，存在着成本高、能源浪费严重等问题。

目前铜渣的贫化形式比较单一，主要集中在单纯地回收铜或铁的技术方面，而作为耐候钢原料的铜铁合金，相关回收技术却鲜见报道。耐候钢因其良好的耐候性和优良的力学、焊接性能，目前广泛应用于轨道交通、桥梁工程和集装箱等领域，所以可以断言可作为耐候钢原料的铜铁合金具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明为克服上述铜渣中有价金属资源化存在的不足，研发了一种熔融铜渣综合利用工艺及其系统，解决上述方法处理铜渣存在的有价金属提取率低、提取成本高、提取形式单一、能源浪费严重等问题，该熔融铜渣综合利用工艺具有提取率高、成本低、节约能源等特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种熔融铜渣综合利用工艺，它包括低温提铜工序、高温提铜铁合金工序以及余热回收工序；其中，

低温提铜为将炼铜炉排出的1270℃—1370℃的熔融热态铜渣送入提铜炉；随后加入过量的还原剂I活性炭和CaO；然后向提铜炉内喷入20kpa—30kpa的加压惰性气体，并利用惰性气体喷枪喷出的气体对熔池产生搅拌作用；还原后铜水收集，炉渣送入高温提铜铁合金工序；

提提铜铁合金工序，来自提铜炉的炉渣送入提铜铁合金炉中，将过量还原剂II水蒸汽送过喷枪送入炉内，喷枪一端浸入熔池中，对熔池产生搅拌作用，使炉渣与还原剂混合均匀；纯氧从提铜铁合金炉底吹入，同样对熔池产生搅拌作用；熔池温度在1500℃-1600℃之间，产生的1600℃-1700℃的高温煤气一部分为送入提铜炉保温，另一部分送余热回收工序。

所述余热回收工序将高温烟气送入预热锅炉进行热交换，热交换后产生的蒸汽送入蒸汽轮机发电，电能供给用户；热交换后的低温煤气经除尘后，分别作为提铜和提铜铁中需要的辅料分解热源；剩余部分也送去汽轮机发电；除尘后收集的灰尘送入灰尘回收系统。

所述CaO预热温度为650℃-750℃之间。

所述还原剂I为活性炭；还原剂II为水蒸汽。

一种熔融铜渣综合利用工艺用系统，它包括提铜炉，提铜炉进料端与熔融热态铜渣连接，同时提铜炉还设有还原剂I和惰性气体喷枪，喷枪末端浸入熔池内；提铜炉下部设有铜水出口，提铜炉炉渣出口通过送料装置与提铜铁合金炉进料端连接，CaO通过料罐加入提铜炉；提铜铁合金炉设有还原剂II添加喷枪，该喷枪末端浸入熔池内，提铜铁合金炉底部设有纯氧吹枪；提铜铁合金炉设有铜铁合金排出口和弃渣排出口，弃渣排出口与造粒装置连接；提铜铁合金炉的高温烟气一部分通过管道送入提铜炉，另一部分高温烟气送入余热利用系统；余热利用系统包括换热装置，换热装置与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与用户连接；同时换热装置还与除尘装置连接，除尘装置与灰尘回收系统连接，收集的烟气一部分作为辅料分解热源，另一部分送入汽轮机发电。

所述换热装置为余热锅炉；所述除尘装置为布袋除尘器。

所述造粒装置为粒化器。

本发明的工艺分多个部分：低温阶段提铜，高温阶段提铜铁合金，高温渣余热回收。