[发明专利]一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法

摘要

一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法，属于铜加工技术领域。现有的独立氧化还原炉及其烟尘综合处理系统冶炼废杂铜排放大气的粉尘达30mg/m³，但粉尘80～95％为PM2.5细颗粒物，且含毒性更大的二噁英，与对细颗粒物浓度日益严格要求极其适应。本发明方法使低品位铜原料采用含竖炉的装备冶炼优质阳极板成为可能，且充分发挥竖炉高效率的优点、提高低品位铜冶炼优质阳极板的产能，且本发明方法发明烟尘综合处理系统，实现低品位铜原料连续冶炼成优质阳极铜工业废气排放中粉尘浓度低于0.500mg/m³，检测不到二噁英。

主权项

一种低品位铜冶炼优质阳极板的环保方法，冶炼装备包括一台竖炉、至少两台中间包、中间包保温套、至少两台氧化炉、至少两台还原炉、一套烟尘综合处理系统，其特征是：1)低品位铜原料中总的铜含量60wt％及以上，低品位铜为下列原料的至少一种：紫杂铜、废杂铜、由废杂铜冶炼的次粗铜、由铜锍冶炼的粗铜；竖炉连续熔化低品位铜，中间包收集低品位铜熔液至额定容量，然后暂停竖炉的熔化，打开中间包保温套，分离中间包与竖炉底部，移动中间包到氧化炉旁，扒渣，并将中间包中的铜熔液倒入氧化炉，清理中间包底部的渣；铜熔液在氧化炉中完成氧化过程，然后通过氧化炉预留的排铜口、加盖保温溜槽将铜熔液转运至还原炉，在还原炉中完成还原过程，之后保温并浇铸出优质阳极板；同时，在该中间包与竖炉分离后，将另一中间包与竖炉底部接合，在中间包外合上中间包保温套，重新竖炉的熔化；低品位铜原料连续冶炼成铜含量大于99.10wt％优质阳极板；2)竖炉熔化低品位铜，考虑还原炉烟尘进入竖炉底部的影响，通过多个竖炉燃烧器的空气和燃料量供应的调节、实现整个料柱从下到上温度递减、并只在料柱底部熔化，在竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器形成循环高温燃气流，该循环高温燃气流为还原性，不断熔化低品位铜料柱底部，料柱不断下行、在竖炉的顶部根据低品位铜冶炼进程要求加入经除湿的低品位铜打包料块、维持整个料柱高度基本不变，而且该循环高温燃气流裹挟低品位铜熔液斜下行一程、然后在铜熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃气离开循环高温燃气流、继而沿竖炉料柱上行一段、并通过竖炉保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉，该部分折返燃气的量由竖炉负责料柱底部熔化的燃烧器不断向循环高温燃气流补充；另一方面低品位铜熔液与循环高温燃气流分离后借助惯性经过最短的高温的路径、进入预热的中间包，在竖炉最下排燃烧器负责中间包预热、接力循环高温燃气流对竖炉熔化的铜熔液保温，控制该循环高温燃气流的温度、中间包还原性燃气的温度在1120～1400℃，且两个温度随着原料中铜含量的降低而增高；当该中间包中的铜熔液达到其额定容量时，减小循环高温燃气流的燃烧器的燃料和空气的供应量，使该循环高温燃气流降温、暂停竖炉料柱底部的熔化，提高中间包铜熔液的温度，打开中间包保温套，移走该中间包；将另一中间包与竖炉底部接合，当中间包内温度在1120～1400℃范围达到要求时，控制该循环高温燃气流，重新开始熔化竖炉料柱底部，直至该中间包达到其额定铜熔液量，再暂停竖炉低品位铜料柱的熔化，提高该中间包铜熔液的温度、移走该中间包，如此连续熔化低品位铜原料料柱的底部，分别在不同氧化炉氧化低品位铜熔液，分别在不同的还原炉还原、保温浇铸优质阳极板；氧化炉燃烧器、还原炉燃烧器采取无焰燃烧方式；3)控制竖炉的燃气为还原性、还原炉燃气为还原性、氧化炉的燃气为氧化性，竖炉烟尘通过其保温管道、高温鼓风机分别进入还原炉；还原炉烟尘分别通过其保温管道、高温鼓风机部分进入竖炉底部、部分进入与之配套的氧化炉；氧化炉烟尘通过其保温管道、进入烟尘主管道、烟尘综合处理系统后达标排放；该烟尘主管道外焊气管，气管外装有良好的保温材料，至少两种气管利用该烟尘主管道内流过的高温烟尘分别对干燥空气、空分的干燥氮气进行加热，预热空气通过控制分配给竖炉燃烧器助燃、氧化炉燃烧器助燃、还原炉燃烧器助燃、烟尘综合处理系统的烟尘温度调节器按需使用，预热干燥氮气通过安全电磁阀通入正在还原过程的还原炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快铜熔液的还原；含空分干燥氧气的富氧气体通过安全电磁阀通入正在氧化过程的氧化炉内的气体匀喷器，均匀进入铜熔液池，加快低品位铜熔液的氧化过程；控制竖炉鼓风机、还原炉鼓风机、烟尘综合处理系统调频风机杜绝竖炉烟尘、还原炉烟尘、氧化炉烟尘无组织排放和逃逸；4)烟尘综合处理系统由旋风急冷除尘器、烟尘温度调节器、布袋除尘器、湿法脱硫脱硝塔、雨淋过滤器、调频风机、污水絮凝沉淀池组成；5)竖炉烟尘保温管道与竖炉相接处距竖炉底部的高度占整个竖炉高度的一半到三分之二，在该相接处以上、竖炉内壁与从顶部加入的低品位铜原料之间的间隙小于该相接处以下竖炉内壁与竖炉料柱之间的间隙，通过对竖炉高温鼓风机的控制杜绝竖炉烟尘从竖炉顶部逃逸；竖炉烟尘自进入还原炉燃烧器燃烧、部分原竖炉烟尘进入氧化炉燃烧器燃烧然后进入烟尘综合综合处理系统，部分原竖炉烟尘还随还原炉烟尘重新进入竖炉、重新进入还原炉、重新进入氧化炉等，在该过程中竖炉烟尘至少经历高于850℃、6s以上，其中经历1120℃以上温度4s以上；6)控制从氧化炉排出的烟尘在进入旋风急冷除尘器时温度为500℃～550℃，一方面，该旋风急冷除尘器的烟尘入口旁通入高压干燥冷空气，与烟尘急速充分混合冷却，同时带动烟尘混合气体高速旋转，在边旋转边向上的运动过程中、烟尘混合气体又与旋风急冷除尘器内通冷却水的金属管道强制高速交换热量，通过调节干燥冷空气的温度以及气流速度、调节通往金属管道内的冷却水的温度以及水流速度，使烟尘混合气体在0.28内降到195℃～200℃；另一方面，烟尘混合气体中大的颗粒物在离心力的作用下边旋转边向下进入旋风急冷除尘器的料斗，通过观察窗当大的颗粒物达到一定量时被自动清除；旋风急冷除尘器内的通冷却水管道外壁通过低频声波吹灰器保持清洁、高效高速与烟尘混合气体交换热量；7)随后，烟尘混合气体进入烟尘温度调节器，通过提前检测烟尘混合气体的温度，采取干燥冷空气、烟尘主管道预热的部分干燥空气来调节烟尘混合气体的温度，使其在离开布袋除尘器前温度高于烟尘混合气体的露点；8)烟尘混合气体经过塔表面密闭的控制烟尘混合气体出入的湿法脱硫脱硝塔，进入密闭的控制其出入的雨淋过滤器，刚进雨淋过滤器烟尘混合气体运动速度立即降低至少50％以上，雨淋过滤器喷淋雨滴量至少为200mm/h，喷淋雨滴的速度在接触雨淋器底板前速度达1.0m/s～5.0m/s；雨淋过滤器由多个格组成，每相邻两格之间大部分面积由隔板隔开，在烟尘混合气体运动的大方向、单个格尽头设有过滤网，烟尘混合气体经过过滤网进入下一格，烟尘混合气体运动大方向180°改变，如此运动、反复改变方向，烟尘混合气体在雨淋过滤器内被处理至少10min，最后被调频风机排入大气；烟尘混合气体在雨淋过滤器内处于紊流，相邻两格有烟尘混合气体交换结构，保证烟尘混合气体流动的位置相对雨淋过滤器的单格内的上层、中层和下层的位置始终在改变，保证烟尘混合气体被雨淋过滤器均匀处理；过滤网对PM2.5具有良好的过滤功能，过滤网上不停有完整的雨膜带走截留的细颗粒物；烟尘混合气体从高温被雨淋过滤器很快喷淋到低温、从干燥马上到弥散的雨滴内达到饱和湿度，处在露点之下的烟尘混合气体中的细颗粒物凝聚长大，有利被过滤网截留；最终排入大气的粉尘低于0.500mg/m³，没能检测到二噁英；9)雨淋过滤器的雨水循环使用，定期补水，定期污水泵入污水絮凝沉淀池，收集的泥浆没能检测到二噁英，泥浆随后集中进行重金属提取；10)中间包、氧化炉、还原炉的炉渣水淬冷却，之后球磨和物理分选、湿法处理、冶金处理，回收有价金属。