[发明专利]改进的铜熔炼方法

说明书

公开了一种从二次原材料中回收铜的方法，包括在一个进料批次中，在熔炉中熔炼(100)包含铜氧化物和单质铁的给料(1，2)，以形成浓缩铜中间体(3)，其中通过氧化还原反应产生热量，该氧化还原反应将铁转化为氧化物而将铜氧化物转化为铜，其中铜收集在熔融液态金属相中，而铁氧化物收集在上层液态炉渣相中，其中，在该批次结束时，液态相分离并且可作为冶炼炉渣(5)和浓缩铜中间体(3)从熔炉中移出，其特征在于，在该熔炼步骤中相对于完成氧化还原反应所需的量，在熔炉内保持过量的单质铁，并且通过注入含氧气体以氧化过量的铁来提供进一步的热量输入。

技术领域

本发明涉及通过火法冶金工艺步骤主要从二次给料中回收铜(Cu)和其他有色金属例如锡(Sn)、铅(Pb)、镍(Ni)和锌(Zn)。本发明优选地涉及二次给料，也称为可回收材料。举例来说，可回收材料可以是金属生产者的副产品、废料和报废材料。

背景技术

本发明主要涉及铜生产中众所周知的火法冶金步骤，即熔炼步骤。根据给料的来源，熔炼步骤可以进一步规定为一次或二次熔炼步骤。

熔炼是一种对金属矿石施加热量和化学试剂以提取贱金属的过程，最通常地是在一次熔炼中对金属矿石施加热量和化学试剂。在更多的技术细节中，熔炼是一个通过化学反应将含金属的固体液化，结果得到金属的过程。它用于从矿石的惰性脉石组分中提取许多金属，包括银、铁、铜和其他贱金属。它是一种萃取冶金的形式，其中，采用化学反应将其他元素作为气体或炉渣驱离，留下含有金属的液态熔浴，该金属为单质或为化学结合的形式，例如与硫结合，称为“铜锍”的形式。单质金属在单独的熔融金属相中被回收。此外，铜锍通常形成单独的液态相。大多数矿石是不纯的，通常需要使用诸如石灰石或二氧化硅等助熔剂，以去除伴随的岩脉石，其作为其他单独的液态相的一部分，形成典型的称为“炉渣”的副产品。

在从二次材料中回收铜的过程中，熔炼也可以作为第一步，从二次原材料中回收浓缩的铜相，二次原材料可能受到太多污染和/或其中铜含量太低而不适合直接用作精炼成阳极铜品质的给料。这些二次原材料通常比一次铜源(例如铜矿石或者甚至是铜浓缩中间体)更富含铜，该铜浓缩中间体通常是通过例如在熔炼步骤的上游进行的矿物浮选首先得自于矿石中。二次材料中的铜的一部分也可能已经以单质形式存在，因此不是化学结合的。由于这些原因，对二次原材料进行的铜熔炼步骤的操作条件与对铜浓缩物或偶尔对铜矿石进行的一次铜熔炼步骤的操作条件明显不同。

在一次铜熔炼中，通常的起始材料是含铜硫化物，例如黄铜矿(CuFeS₂)、斑铜矿(Cu₅FeS₄)和辉铜矿(Cu₂S)。它们与氧气的反应(氧化)以尾气中的SO₂的形式去除S，并形成“铜锍”相(Cu₂S.FeS)和炉渣相(FeO.SiO₂)，后者是通过与添加的二氧化硅反应而形成的。在第二步骤中，通常也是在熔炼炉中，通过与氧气和二氧化硅的进一步反应去除FeS，以形成更多的炉渣和更多的SO₂气体，留下所谓的“白锍”(Cu₂S)，该白锍通常具有少于1％的残余铁。然后根据以下反应用含氧气体，优选地空气将后者氧化。

Cu₂S+O₂→2Cu+SO₂，

Cu₂S+3/2O₂→Cu₂O+SO₂

Cu₂S+2Cu₂O→6Cu+SO₂)