[发明专利]一种基于新型熔剂的火法炼铜造锍造渣方法

说明书

技术领域

本发明属于有色冶金技术领域，涉及一种基于新型熔剂的火法炼铜造锍造渣方法。

背景技术

目前国内火法炼铜造锍生产过程中产出的炉渣平均渣含铜高于1%；引进或引进改造的冶炼炉与同行业相似炉型相比，炉寿命明显偏低。这些都与造锍冶炼过程采用的渣型有很大的关系。被广泛采用的单一二氧化硅熔剂大部分情况下产出酸性造锍渣，炉渣浑浊发粘，不利于冰铜分离，造成渣含铜升高；同时酸性熔剂造成炉壁挂渣困难，对碱性炉壁的侵蚀比较严重，因而缩短了炉寿命。另外，采用单一二氧化硅体系熔剂的造锍熔炼方法生产时形成的SiO₂—FeO二元系渣型，该渣型最低共熔点为1200℃，且共熔点附近炉渣温度曲线比较陡峭，渣型铁硅比偏高，对于熔池较大的炉型来说很容易形成Fe₃O₄炉结。炉结一旦形成，热量损失加快，造锍熔炼会产出含铜高达3～7%事故性炉渣。实际生产中一般控制铁硅质量比不大于2.8，其共熔温度约1470℃，处于共溶温度急剧上升的位置，供热不足的情况下很容易形成固态渣，夹杂有价金属。针对造锍渣含铜过高的问题，目前主要采用两种方式进一步处理：

1、与熔炼炉配套增设贫化炉，使用电热或燃料供热的贫化炉对造锍渣进一步处理，以降低渣含铜量；

2、与熔炼炉配套设置渣选矿工艺流程，对造锍渣进行重新选矿，富集有价金属后再熔炼。

这两种方式不仅需要增加投资，而且增加了单位产品成本，延长了工艺流程，不利于提高有价金属回收率。而且随着各冶炼厂产能的逐渐扩大，造锍熔炼产出大量的炉渣，用于炉渣处理的成本也非常可观，从而制约了铜冶炼企业的发展。综上可知，渣型的选择是火法炼铜工艺生产成本较高的重要原因之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于新型熔剂的火法炼铜造锍造渣方法，利用该方法能够显著降低渣含铜品位、提高造锍熔炼速度、缩短铜冶炼工艺流程、延长熔炼炉寿命。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种基于新型熔剂的火法炼铜造锍造渣方法，其具体过程为：以石英砂和工业生产中尾气脱硫处理产生的石膏为熔剂，将铜精矿与熔剂混合均匀后投入富氧侧吹熔池熔炼炉中进行熔炼；熔炼过程中向熔体不断充入富氧空气，熔炼初始时通过燃烧器对熔炼炉进行升温，炉膛温度升高到1100℃以上后熄灭燃烧器，使炉内物料进行自热熔炼。

所述熔剂与铜精矿的配料计算以铜精矿中的铁元素含量为标准，配料质量比为，石膏：石英砂所含二氧化硅：铜精矿所含铁元素 = 0.4～0.45：0.38～0.44：1。

所述石膏由煤炭发电、集中供热以及冶金行业中采用石灰石或熟石灰进行尾气脱硫处理后产生的石膏废弃物提供。尾气脱硫石膏（主要成分为CaSO₃和CaSO₄）廉价易得，而在本发明中，大部分铜冶炼企业自产的尾气脱硫石膏即可就地用于配料。工业尾气脱硫处理产出石膏的反应原理如下：

Ca(OH)₂ + SO₂ = CaSO₃ + H₂O    ——(1)

2CaSO₃ + O₂ = 2CaSO₄          ——(2)

CaCO₃ + SO₂ = CaSO₄ + CO₂      ——(3)

由上可知，本发明实际是使用亚硫酸钙、硫酸钙、二氧化硅作为熔剂参与造锍熔炼，熔炼反应最终生成CaO—SiO₂—FeO三元系渣型。该渣型熔点约1100℃，稳定性好，具有一系列良好的熔炼特性，产出炉渣型共溶温度低、渣型清亮，粘度小、与冰铜分离充分。

本发明中，作为入炉物料的石膏废弃物受热易分解，其中的亚硫酸钙600℃即开始分解，硫酸钙1100℃开始分解：

CaSO₃ = CaO + SO₂↑            ——(4)

2CaSO₄ = 2CaO + 2SO₂↑ + O₂↑  ——(5)

分解生成的CaO与炉料参与造锍造渣反应；SO₂与熔炼尾气一起进入烟道，用于制备工业浓硫酸；产生的氧气参与造锍熔炼反应。反应过程中不产生有害物质。