[发明专利]底吹熔池炼铜法及其装置

说明书

本发明涉及熔池熔炼炼铜法。

闪速熔炼和熔池熔炼是当今两大类广泛研究和应用的火法炼铜新方法，由于熔池熔炼法的原料无需深度干燥，研究更为活跃，已用于工业生产的新工艺有诺兰达法，瓦纽可夫法（立式铜水套炉），三菱法（固定式炉），白银法（反射炉）等等。诺兰达法的主要设备是一台酷似卧式转炉的圆筒形反应器（图6），沿圆筒的一边设一排风眼[30]，空气或富氧空气从风眼鼓入冰铜层[34]，反应器熔池由渣层[35]、冰铜层[34]、泡铜层[37]组成，接近反应器中部的泡铜沉降坑将反应器分为熔池吹炼区和沉降区，制粒湿精矿和熔剂用气动料枪从加料孔[40]连续抛到炉渣表面，炉渣从放渣口[33]连续排出，泡铜从出铜口[36]间断放出，烟气从沉降坑上方的炉口[31]排出，反应器两端的烧嘴[32]和[39]燃烧天然气或油料，补充熔炼必须的热量（冶金工业出版社出版：“国外铜冶金文集”，1973年，P159-166;“铜提取冶金”，1980年，P178，P182-186）。诺兰达法与反射炉法相比，优点在于熔炼与吹炼在同一反应器中连续进行，燃料消耗减少;可产出含SO₂8-15%的烟气，适宜制酸。但该法也存在明显不足之处，它采用单面侧吹，气液混合不匀，存在熔炼死角，单面侧吹又易对炉内耐火材料，特别是靠近风眼部分产生严重的冲刷损害，降低炉衬寿命，导致富氧程度难于提高（仅可达30%左右），氧的利用率也只96%左右，很难实现自然熔炼，既造成渣含铜高（可达12%），铜直收率低，又造成泡铜含硫高达1-2%，使阳极炉精炼时需耗较多的空气和较长的氧化时间，而且烟气SO₂浓度的进一步提高也受到限制，制酸成本难降低。该法直接产出泡铜，不仅操作上控制要求严，而且金属铜的存在，易于将原料中某些杂质，例如As、Sb、Bi溶解在金属铜中，无疑将妨碍生产出质量适合电解精炼的阳极铜。因此，该法只适合熔炼杂质含量低的铜物料，很难用于杂质含量高，特别是含砷高的铜物料的熔炼。该法所用反应器的排器口接近中部，紧靠熔炼吹炼区，必然造成烟尘率高，工业生产中机械尘率（按返尘计）达3%左右。

本发明的目的是为了提供一种与瓦纽可夫法、三菱法和白银法完成不同的，又克服了上述诺兰达法不足之处的新的熔池熔炼炼铜法。它能实现自热熔炼，能耗低，炉寿长，渣含铜低，烟气中二氧化硫浓度高，工艺参数易于控制，对原料适应性广，既可处理杂质含量低的，又可处理杂质含量高，特别是含砷高的铜物料，既可处理含铜低的，又可处理含铜高的铜物料，而且对物料中金银回收率高的底吹熔池炼铜法及其装置。

为实现上述目的，本发明的炼铜法采用底吹熔池熔炼，它是将含铜物料，或含砷铜物料，或上述两种物料中的一种或两种及含砷金银物料与熔剂、煤粉、返尘混和制粒后，在底部配有射流富氧枪的反应器中进行自热熔炼，完成造锍造渣，并实现渣锍分离，产出二氧化硫含量高的，或同时含有气态三氧化二砷的烟气，经净化后制酸，熔炼渣或经电热贫化后丢弃，或经选矿贫化后作炼铁原料，铜锍经P-S转炉吹炼产出泡铜。

本发明采用的装置是改进的水口山炼铅法装置（CN85105034A）它的反应器是可沿中心轴转动的卧式圆筒形反应器，内衬耐火材料，上部设有加料口、烟气排出口，底部设有插入喷吹氧枪的氧枪孔、虹吸口一端部设有溢流渣口。但本发明将虹吸口、溢流渣口和烟气排出口都设在反应器的远离氧枪区（前端）的扩大端，使铜锍和熔炼渣顺流流动，并将扩大端直径适当放大，使扩大端的长径比比氧枪区长径比小0.2～0.4。扩大端的设置，改进了熔炼炉的熔体状况，改善了熔炼的技术经济指标，促进铜锍与渣的分离，降低渣含铜。克服了水口山炼铅法的反应器将烟气排出口和虹吸口设在氧枪区，溢流渣口设在后端，造成烟气中机械尘量大的缺陷，使底吹熔池熔炼的冶金反应动力学及热力学平衡更合理，为实现自热熔炼创造了条件。本发明还采用双筒管式或单管式射流富氧枪喷吹富氧空气。双筒管式的通工业氧气的中心管外壁为齿轮形状，环缝通以空气保护氧枪，比水口山炼铅法通氮气节约能源，又提高了入炉气体的富氧程度，有利于自热熔炼。本发明用于处理含砷铜物料时，烟气除经余热锅炉和热电收尘器分离出固态烟尘和重金属烟尘的常规净化后，还需经过蒸发骤冷塔和冷电收尘器，将烟气中的气态三氧化二砷以粗白砷形式回收，达到制酸标准的烟气送制酸系统制酸。

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的反应器纵剖面示意图。

图3为本发明的单管式射流富氧枪纵剖面图。

图4为本发明的双筒管式射流富氧枪纵剖面图。

图5为本发明的蒸发骤冷塔主视图。

图6为诺兰达法的反应器纵剖面示意图。