[发明专利]从精矿制备成阳极铜的两步炼铜方法及装置

权利要求书

1.一种从精矿制备成阳极铜的两步炼铜方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将混合炉料通过加料口加入多元炉内，所述混合炉料包括混合铜精矿和熔剂；

利用底吹喷枪和侧吹喷枪分别从所述多元炉的底部和侧部向所述多元炉内的熔体内连续喷入含氧气体；

所述多元炉中包括主排烟口和副排烟口，主排烟口位于炉体顶部靠近多元炉排渣口的一侧，副排烟口位于炉体顶部靠近铜锍出口的一侧；所述多元炉内侧吹喷枪位于多元炉侧部靠近多元炉主排烟口的一侧，侧吹喷枪设为水平方向，与多元炉炉体径向方向平行；所述多元炉的炉体内从上至下分为上层气相区和下层液相区，所述下层液相区内介质为熔体，所述下层液相区从上至下分为中层渣相区和底层铜锍区；混合炉料经过气相区后落入熔体；多元炉加料口位于多元炉炉体顶部靠近铜锍出口的一侧，在加料口下方因底吹喷枪喷入气体形成熔炼反应区，在靠近主排烟口下方因侧吹喷枪喷入气体形成贫化反应区；所述侧吹喷枪喷入的含氧气体中包括还原气体，侧吹喷枪喷入的含氧气体被连续吹入熔体的渣相层内，供多元炉内发生贫化反应；

从所述多元炉内分别排出铜锍和熔炼渣；

步骤二：从所述多元炉内排出的铜锍经密闭导锍管连续加入火精炉内，利用底吹喷枪从所述火精炉的底部向所述火精炉内的熔体内连续喷入含氧气体，所述含氧气体包括氧气和还原气体，利用底吹喷枪实现切换向所述火精炉内喷入的含氧气体中的氧气和还原气体的含量，所述还原气体包括天然气、煤粉、液化气、煤气、焦粉中的一种或几种；

火精炉排渣口位于火精炉炉体上靠近阳极铜放出口的一侧，包括生产排渣口和安全排渣口，生产排渣口位于火精炉炉体侧部，生产排渣口用于根据火精炉内液位高低，实时转动排出炉渣；安全排渣口位于炉体上部，当火精炉转出至安全位时，安全排渣口正处于水平位置，安全排渣口用于在火精炉脱硫期结束后，排出炉渣；

火精炉内设有冷料及熔剂入口，所述冷料及熔剂入口设置于火精炉内排烟口的上升烟道侧壁，用于向火精炉内加入冷料和熔剂；

过程结束后将阳极铜从阳极铜放出口排出并直接浇注阳极板，矿渣从火精炉排渣口排出；

所述火精炉内利用底吹喷枪实现含氧气体中氧气和还原气体的含量切换的具体过程包括：

(1)当检测到火精炉内熔体中硫含量大于0.3％时，底吹喷枪向火精炉内喷入富氧气体，富氧气体中O₂体积含量为20.5-60％；

(2)当检测到火精炉内熔体中硫含量小于0.3％时，底吹喷枪开始向所述火精炉内逐步喷入还原气体，底吹喷枪喷入的含氧气体中O₂与还原气体的体积比为2.8-3.2；

(3)当检测到火精炉内熔体中氧含量≥0.6％时，底吹喷枪开始加大向所述火精炉内喷入的还原气体量，底吹喷枪喷入的含氧气体中O₂与还原气体的体积比为1.1-1.3；

所述混合铜精矿中S与Cu的质量比为0.9-1.2，所述混合铜精矿中Cu与Fe的质量差占所述混合铜精矿总质量的3％-5％；所述混合炉料中Fe与SiO₂的质量比为1.7；

侧吹喷枪喷入的含氧气体中，氧气与还原气体的体积比为1.0-1.7；

所述还原气体为天然气，所述熔剂为石英石；

所述多元炉内底吹喷枪在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，位于多元炉内加料口下方，喷枪与竖直方向夹角在-30度到30度范围内，两排喷枪的喷枪轴线之间夹角大于10度小于20度，单排相邻的两个喷枪间距在0.5-1.5m范围内；

所述多元炉内底吹喷枪喷入的含氧气体中氧气浓度为75-80％，底吹喷枪喷入的含氧气体被连续吹入熔体的铜锍层内，供多元炉内发生熔炼反应；

所述多元炉内排出的铜锍中铜含量为75-79wt％；

火精炉上的铜锍入口位于所述火精炉炉体端部中心区域；

所述检测火精炉内熔体中硫或氧含量的方法为通过烟气在线监测系统对火精炉排烟口排出的烟气成分进行检测从而分析熔体中硫或氧含量，或对火精炉中熔体进行取样检测；

所述火精炉内底吹喷枪在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，两排喷枪与竖直方向夹角在-30度到30°范围内，两排喷枪的之间夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个喷枪间距在0.5-1.5m范围内；

所述火精炉炉体能够绕其轴线旋转，通过旋转实现生产排渣口和安全排渣口的交替工作，且旋转与气体切换相配合；

所述冷料包括包壳、残极铜、废杂铜和固态铜锍中的一种或多种；

所述阳极铜放出口通过阳极铜溜槽与浇铸装置相连，所述浇铸装置为双圆盘浇铸机；

所述多元炉与两台火精炉通过“Y”字形密闭导锍管连通，形成“品”字型结构，所述多元炉连续作业，所述两台火精炉交替作业；

上述制备方法采用从精矿制备成阳极铜的两步炼铜装置，包括多元炉、火精炉、导锍管和烟气在线监测系统，

所述多元炉为卧式圆筒结构，包括多元炉炉体、多元炉加料口、铜锍出口、多元炉喷枪插孔、多元炉温度计插口、多元炉排烟口以及多元炉排渣口，其中，所述多元炉加料口和所述多元炉排烟口均位于所述多元炉炉体的顶部，所述铜锍出口和所述多元炉排渣口分别位于所述多元炉炉体两端，所述多元炉喷枪插孔设于多元炉炉体上，所述多元炉温度计插口包括多个，分别设于多元炉炉体顶部、侧部和底部；

所述多元炉中包括主排烟口和副排烟口，主排烟口位于炉体顶部靠近多元炉排渣口的一侧，副排烟口位于炉体顶部靠近铜锍出口的一侧；多元炉内侧吹喷枪位于多元炉侧部靠近多元炉主排烟口的一侧，侧吹喷枪设为水平方向，与多元炉炉体径向方向平行，侧吹喷枪喷入的含氧气体被连续吹入熔体的渣相层内；所述多元炉的炉体内从上至下分为上层气相区和下层液相区，所述下层液相区内介质为熔体，所述下层液相区从上至下分为中层渣相区和底层铜锍区；混合炉料经过气相区后落入熔体；多元炉加料口位于多元炉炉体顶部靠近铜锍出口的一侧，在加料口下方因底吹喷枪喷入气体形成熔炼反应区，在靠近主排烟口下方因侧吹喷枪喷入气体形成贫化反应区；

所述火精炉为卧式圆筒结构，包括火精炉炉体、铜锍入口、火精炉冷料及熔剂入口、火精炉喷枪插孔、火精炉温度计插口、火精炉排烟口、火精炉排渣口、阳极铜放出口，所述火精炉排烟口位于火精炉炉体顶部，所述铜锍入口和所述阳极铜放出口分别位于所述火精炉炉体两端；

火精炉排渣口位于火精炉炉体上靠近阳极铜放出口的一侧，包括生产排渣口和安全排渣口，生产排渣口位于火精炉炉体侧部，生产排渣口用于根据火精炉内液位高低，实时转动排出炉渣；安全排渣口位于炉体上部，当火精炉转出至安全位时，安全排渣口正处于水平位置，安全排渣口用于在火精炉脱硫期结束后，排出炉渣；

火精炉内设有冷料及熔剂入口，所述冷料及熔剂入口设置于火精炉内排烟口的上升烟道侧壁，用于向火精炉内加入冷料和熔剂；

所述火精炉炉喷枪插孔位于炉体底部，利用底吹喷枪从所述火精炉的底部向所述火精炉内的熔体内连续喷入含氧气体，利用底吹喷枪实现含氧气体中氧气和还原气体的含量切换，所述还原气体包括天然气、煤粉、液化气、煤气、焦粉中的一种或几种；

所述多元炉铜锍出口与所述火精炉铜锍入口通过导锍管连通；

所述烟气在线监测系统设置于火精炉排烟口处；

所述火精炉内利用底吹喷枪实现含氧气体中氧气和还原气体的含量切换的具体过程包括：

(1)当检测到火精炉内熔体中硫含量大于0.3％时，底吹喷枪向火精炉内喷入富氧气体，富氧气体中O₂体积含量为20.5-60％；

(2)当检测到火精炉内熔体中硫含量小于0.3％时，底吹喷枪开始向所述火精炉内逐步喷入还原气体，底吹喷枪喷入的含氧气体中O₂与还原气体的体积比为2.8-3.2；

(3)当检测到火精炉内熔体中氧含量≥0.6％时，底吹喷枪开始加大向所述火精炉内喷入的还原气体量，底吹喷枪喷入的含氧气体中O₂与还原气体的体积比为1.1-1.3；

所述混合铜精矿中S与Cu的质量比为0.9-1.2，所述混合铜精矿中Cu与Fe的质量差占所述混合铜精矿总质量的3％-5％；

所述混合炉料中Fe与SiO₂的质量比为1.7；

侧吹喷枪喷入的含氧气体中，氧气与还原气体的体积比为1.0-1.7；

所述还原气体为天然气；

所述多元炉喷枪插孔包括多元炉底部喷枪插孔和多元炉侧部喷枪插孔，其中，所述多元炉底部喷枪插孔位于多元炉炉体底部，用于插入喷枪并向多元炉内铜锍内喷入含氧气体；所述多元炉侧部喷枪插孔位于多元炉炉体上靠近多元炉排渣口的一侧，用于向多元炉内渣层内喷入含氧气体；

多元炉内底吹喷枪在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，位于多元炉内加料口下方，喷枪与竖直方向夹角在-30度到30°范围内，两排喷枪的之间夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个喷枪间距在0.5-1.5m范围内，底吹喷枪喷入的含氧气体被连续吹入熔体的铜锍层内；

火精炉上的铜锍入口位于所述火精炉炉体端部中心区域；

所述火精炉内底吹喷枪在炉体上沿炉体轴向呈双排布置，喷枪与竖直方向夹角在-30度到30°范围内，两排喷枪的之间夹角大于10°小于20°，单排相邻的两个喷枪间距在0.5-1.5m范围内；

火精炉内底吹喷枪从火精炉的底部向火精炉内的熔体内连续喷入含氧气体，利用底吹喷枪实现含氧气体中氧气、空气、氮气和还原气体的切换；

所述火精炉炉体能够绕其轴线旋转，通过旋转实现生产排渣口和安全排渣口的交替工作，且旋转与气体切换相配合；

所述冷料包括包壳、残极铜、废杂铜和固态铜锍中的一种或多种；

所述阳极铜放出口通过阳极铜溜槽与浇铸装置相连，所述浇铸装置为双圆盘浇铸机；

所述导锍管为密闭导锍管，导锍管上配置有补热天然气喷头；

所述多元炉加料口包括三个呈一字形排列的加料口；

所述多元炉与两台火精炉通过“Y”字形密闭导锍管连通，形成“品”字型结构，所述多元炉连续作业，所述两台火精炉交替作业。