[发明专利]一种铜精矿闪速-熔池复合熔炼方法及奥托昆普闪速炉

说明书

技术领域

本发明涉及用于奥托昆普闪速炉的铜精矿熔炼方法及实现该方法的奥托昆普闪速炉。

背景技术

现代先进的硫化铜精矿冶炼工艺包括闪速熔炼和熔池熔炼，闪速熔炼主要有奥托昆普闪速熔炼（Outokumpu）和因柯（Inco）闪速熔炼工艺，熔池熔炼包括富氧底吹工艺（水口山法）、富氧侧吹（诺兰达法、瓦纽科夫法、金峰法、白银法等）、富氧顶吹（三菱法等）、浸没顶吹法（艾萨法、奥斯麦特法等）。奥托昆普闪速炉由反应塔、沉淀池、上升烟道三部分组成，铜精矿由反应塔顶部的精矿喷嘴喷入，在反应塔中完成氧化反应过程和部分冰铜、炉渣的生成过程，在沉淀池中完成冰铜、炉渣的生成过程，并进行澄清分离。目前，闪速炉的年精矿处理量达到了160万吨，进一步提高产能已经受到精矿计量加料系统、精矿喷嘴、反应塔热负荷等能力的限制。沉淀池面积很大，冰铜和炉渣的生成过程在很短的时间内即可完成，冰铜和炉渣的澄清分离也可在较短的时间内达到较低的渣含铜，进一步降低渣含铜需要采取强化措施，包括还原和搅拌。目前的沉淀池虽然面积很大，但冶金过程的强度很低，炉床面积没有得到充分的利用，如果能够利用沉淀池进行熔池熔炼，则在提高闪速炉生产能力、降低炉渣含铜等方面仍有很大的提高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种铜精矿闪速-熔池复合熔炼方法及奥托昆普闪速炉，充分利用沉淀池进行熔池熔炼，提高闪速炉生产能力、降低炉渣含铜。

本发明采用的技术方案是：一种铜精矿闪速-熔池复合熔炼方法，它是在奥托昆普闪速炉中进行熔炼，它包括以下步骤：

（1）将干燥铜精矿、石英砂、返尘及富氧空气、天然气由奥托昆普闪速炉精矿喷嘴和燃料烧嘴注入奥托昆普闪速炉的反应塔进行闪速熔炼，部分生成冰铜、炉渣的物料进入奥托昆普闪速炉的沉淀池；

（2）在沉淀池中进一步完成冰铜、炉渣的生成，并进行澄清分离；熔体上面的炉渣通过沉淀壁上的溢流口排出沉淀池，完成闪速熔炼；

其特征是所述的步骤2的完成冰铜、炉渣的生成过程中用空气或富氧空气高速向熔体表面喷射固体还原剂。所述的固体还原剂为入炉原料相同的干燥铜精矿、返尘、石英熔剂、煤混合物。

采用上述技术方案，部分铜精矿过氧化生成Fe₃O₄，部分铜精矿欠氧化，少部分铜精矿未氧化，呈生料状态落入沉淀池。过氧化精矿颗粒与欠氧化精矿颗粒及少量的生料在反应塔下方的沉淀池中混合，发生氧化还原反应，过氧化颗粒被欠氧化和生料还原，使Fe₃O₄含量降低，并进一步脱硫。在反应塔中的反应正常的情况下，从反应塔中下落到沉淀池熔体表面的Fe₃O₄、生料、欠氧化的精矿能够交互发生氧化还原反应，使生料氧化熔化，使Fe₃O₄含量降低至较低的水平，使欠氧化的物料氧化，达到量的平衡而产生均匀的沉淀池熔体，不会有生料的堆积，也不会出现Fe₃O₄高的粘渣层。但是，如果反应塔中反应状况恶化，就会出现生料堆，炉渣中有较厚的粘渣层，渣流动性变差，冰铜炉渣分离困难造成渣含铜升高，大量生料进入排烟系统，造成烟尘率升高，排烟系统堵塞等工艺故障。用富氧空气高速向熔体表面喷射干燥铜精矿、返尘、石英熔剂、煤等。固体物料在喷枪内与高速富氧空气混合，与富氧空气一起高速地喷向下方的熔体表面，在熔体中形成激烈的搅拌区。搅拌的熔体与喷入的富氧空气、固体物料形成了气-渣-冰铜泡沫和乳状液，固体物料在高温、强氧化气氛下迅速发生热分解、氧化、熔化等冶金反应，完成造渣、造冰铜的过程，并产生SO2烟气和少量烟尘。由于熔体激烈的翻动，并形成了气-渣-冰铜泡沫和乳状液，铜精矿与熔体和富氧空气的热量、质量传递非常迅速，熔化和冶金反应在很短的时间内完成，生成的冰铜、炉渣熔体向上升烟道侧的渣口方向流动，离开熔体搅拌区后，在沉淀池的后部进行澄清分离。