[发明专利]从精矿制备成阳极铜的两步炼铜方法及装置

说明书

本发明提供一种从精矿制备成阳极铜的两步炼铜方法及装置，属于有色冶金领域，两步炼铜装置包括多元炉、火精炉和导锍管，多元炉正常运行时，炉体内从上往下分为上层气相区，中层渣相区，和底层冰铜区，在加料口下方主要为熔炼反应区，在靠近排烟口下方设有侧吹贫化反应区。多元炉内喷枪的特殊设计使得熔炼和贫化能够在一个炉内同时进行，可有效提高效率、降低成本。两步炼铜方法包括多元炉内和火精炉内两个反应过程，通过调控原料配比并对火精炉内通入气体进行实时切换，即可实现两步炼铜，可大大缩短炼铜工艺流程，降低铜锍运输的成本和有害烟气逸散。

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，具体涉及从精矿制备成阳极铜的两步炼铜方法及装置。

背景技术

现有技术下的炼铜工艺，从精矿到阳极板都是由熔炼、吹炼、精炼三段完成，如闪速熔炼、顶吹熔炼、诺兰达侧吹熔炼、瓦纽科夫熔炼等。这些冶炼技术，都没有突破有色冶金领域的局限性和不足，主要表现在：生产规模大、流程长、投资大、系统直收率低，造成部分资源的损失和浪费。同时由于吹炼、精炼是在不同的炉中分开进行的，硫的利用率低，热损失多，SO₂烟气低空逸散，操作环境差。因此有待进一步研究和开发新的装备，克服以上不足，缩短生产流程，降低生产成本、投资成本，实现高效生产。现在有两种用于工业生产的连续吹炼工艺，一种是日木研发的三菱法，采用顶吹炉熔炼，电炉沉降铜锍，并对渣进行贫化，再用顶吹炉连续将铜锍吹炼至粗铜，三个炉子用两个溜槽连接，实现了连续炼铜。另一种是美国犹他Kennecott冶炼厂的炼铜工艺，采用闪速炉熔炼、炉渣选矿、铜梳水碎、干燥、磨矿再用闪速炉吹炼成粗铜。上述两种连续炼铜工艺，虽然解决了吹炼作业的环保问题，但还都有不足之处，需要进一步改进提高。

在铜冶炼技术中，处于最重要地位的是铜冶炼的工艺和相关设备，现有的炼铜装置多是由熔炼炉、吹炼炉和精炼炉三个炉子构成，大量文献已经对此进行了报道，如中国专利文献CN101165196A公开的一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置，但是该方案所用设备和工艺都比较复杂，且产出的铜品位不高。因此，提供一种冶炼流程更短、工艺更加简化的铜冶炼方法，对于炼铜工业具有重要意义。据此，中国专利文献CN103382528B公开了一种两步炼铜法工艺及装置，该装置包括一台底吹熔炼炉和两台吹炼炉，呈“品”字形摆布；三台设备均为可回转的卧式圆筒形炉，外壳为钢板，内衬耐火材料，炉体由两个托辊支承于基础上，其中一个托辊一端配有电机，齿轮传动，炉体设置成沿轴心转动；三台设备之间采用溜槽连接；熔炼炉和吹炼炉底部均设有喷枪。该专利首次提出了两步炼铜装置，即通过熔炼炉进行熔炼步骤，通过吹炼炉进行吹炼和精炼步骤，能够有效缩短铜冶炼时间，降低设备成本。但是该专利仍有不足之处，如未考虑到对于尾气处理和炉渣处理的问题，如何减弱高温熔体对炉体内侧耐火材料的冲刷严重，缩减耐火材料使用寿命的问题，如何降低渣含铜量的问题，加料口位置设计不合理等问题。

中国专利文献CN104988332A公开了一种一步炼铜工艺及装置，包括具有封闭炉腔(11)的炉体(1)，封闭炉腔自底部由下至上依次设有精炼区(111)、吹炼区(112)和熔炼区(113)，精炼区四周的炉壁上设有多个第一喷枪(2)，吹炼区四周的炉壁上设有多个第二喷枪(3)，熔炼区四周的炉壁上设有多个第三喷枪(4)，精炼区四周的炉壁和/或底部还设有多个位于第一喷枪下方的第四喷枪(5)，熔炼区上方的炉壁上设有排渣口(12)，封闭炉腔的顶部设有加料口(13)和烟道口(14)，封闭炉腔的底部设有排铜口(15)。该专利炉体为竖式炉，且将熔炼、吹炼、精炼三个分区设在同一炉内，虽然解决了SO₂的低空逸散问题，但是将三个分区设在一个炉内，必然导致炉体过大，操作多有不便，也不便于维修。并且竖式炉操作时和普通的卧式结构回转炉不同，需要假设更高的辅助加料设备、操作设备等，也会提高成本和操作难度。类似地，中国专利文献CN102181661A公开了一种炼铜装置及工艺，其同样是将三个分区设在一个炉内，同样存在操作不便和维修困难等问题。

可见，现有技术中的两步炼铜工艺仍然存在很多不足之处，且和其它现有技术一样，均不能在一个炉内同时实现熔炼和熔炼渣处理的问题。

发明内容