[发明专利]一种铜冶炼炉渣连续贫化的装置及方法

说明书

本发明公开了一种铜冶炼炉渣连续贫化的装置及方法。本发明的铜渣贫化流程分为两部分，第一部分为熔渣缓冲过程，第二部分为熔渣流动贫化过程。将从铜熔炼炉出来的高温熔融铜渣直接导入缓冲装置，经再次升温和加热，使其具有良好的流动性；再引入到槽式贫化装置中；通过调节电场强度、进料温度和熔渣停留时间控制熔渣中铜及其它有用金属的含量。本发明具有缩短贫化时间，提高贫化效率，降低能耗等优点。

技术领域

本发明属于铜渣贫化技术领域，特别是涉及一种铜冶炼炉渣连续贫化的装置及方法。

背景技术

铜冶炼炉渣是铜火法冶金过程中重要的副产品，其中含有相当数量的Cu、Ni、Co等有价金属资源，现有工艺追求高品位铜锍的同时也增加了渣中铜的含量，铜渣贫化和综合应用已成为一个必不可少的过程。随着我国矿产资源的不断消耗，开发新型的铜渣贫化工艺和技术，拓展铜冶炼过程的产业链，对促进循环经济的不断进行、节能减排、可持续发展及环境保护等具有重要的战略意义。

铜熔炼炉渣中的铜元素主要以铜硫或单纯的辉铜矿(Cu₂S)形式存在，铜的硫化物呈细小珠滴的形式不连续分布在铁橄榄石和玻璃相间，而吹炼渣中的铜元素主要以金属单质的形式存在。现阶段铜渣贫化的主要方法为电炉强化贫化法，其过程重要分为两部分：还原和沉降，通过电炉中静态的渣锍平衡过程，使熔渣中铜或其它有色金属含量降到一定的水平。但目前通过电炉强化贫化澄清后的弃渣含铜量在0.6％以上，对铜的回收率远远没有达到工业化的要求，此外，渣中Ni、Co等有用金属没有得到有效的回收；另一方面，电炉贫化中熔渣需要很长的停留时间，造成了大量的电能和电极的消耗。

近几年来，国内外对铜渣火法贫化过程进行了不同程度的研究，其主要集中在以下几个方面：(1)通过强还原过程，释放物理和化学夹杂的冰铜颗粒；(2)以流槽形式使铜渣直接进入到贫化炉中，通过喷吹惰性或还原性气体搅拌，加快铜锍颗粒的聚集和长大。尽管这些方法取得了一定的效果，但渣停留时间长、炉渣综合利用效率低、污染气体排出多和连续处理性差的情况本没有实质的改变。现阶段铜渣贫化处理的发展方向为低能耗和高效率，研究者普遍认为缩短铜渣贫化时间，提高铜渣处理效率，从而减小渣中铜的含量，降低能量消耗。

发明内容

为了解决传统铜渣贫化工艺炉内停留时间长和连续能力差等问题，本发明提供了一种铜冶炼炉渣连续贫化的装置及方法。本发明具有缩短贫化时间，提高贫化效率，降低能耗等优点。

为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：

一种铜冶炼炉渣连续贫化的装置，该装置由熔化缓冲装置和贫化装置两部分组成；

所述熔化缓冲装置，用于直接接收从铜熔炼炉出来的高温熔融铜渣，并对所述铜渣进行加热，使所述铜渣保持流动性；

所述贫化装置为槽式反应器，包括加热装置、进料口、阴极、阳极、出渣口和出锍口；所述加热装置用于加热所述槽式反应器；所述进料口用于加入熔化缓冲装置处理后的铜渣；所述阴极和阳极垂直方向相对设置，用于对槽式反应器中的铜渣施加直流电场；所述出渣口用于排出贫化处理后的铜渣；所述出锍口用于排出铜锍。

本发明采取上述技术方案，从铜熔炼炉出来的高温熔融铜渣直接导入熔化缓冲装置，经再次升温和加热，使其具有良好的流动性，同时熔炼炉出渣直接进行熔化缓冲装置，并连续贫化，能够有效利用熔渣余热。

本发明采用直流电场进行铜渣贫化的原理为：

(1)外加电场使离子在双电层中的扩散层重新排列，沿着液滴表面形成电荷密度梯度，电极表面离子的相互作用改变其表面张力，表面或界面张力随外加电势改变的现象称为电毛细现象；

(2)电场下，熔渣和铜锍液滴的界面张力发生改变，形成一个张力梯度，铜锍液滴表面从低界面张力区向高界面张力区流动，促使铜锍液滴向一定的方向迁移，铜锍在电场作用下往阴极方向迁移；