專利名稱：一種銅精礦閃速-熔池復(fù)合熔煉方法及奧托昆普閃速爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于奧托昆普閃速爐的銅精礦熔煉方法及實(shí)現(xiàn)該方法的奧托昆普閃速爐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代先進(jìn)的硫化銅精礦冶煉工藝包括閃速熔煉和熔池熔煉，閃速熔煉主要有奧托昆普閃速熔煉(Outokumpu)和因柯(Inco)閃速熔煉工藝，熔池熔煉包括富氧底吹工藝(水口山法)、富氧側(cè)吹(諾蘭達(dá)法、瓦紐科夫法、金峰法、白銀法等)、富氧頂吹(三菱法等)、浸沒頂吹法(艾薩法、奧斯麥特法等)。奧托昆普閃速爐由反應(yīng)塔、沉淀池、上升煙道三部分組成，銅精礦由反應(yīng)塔頂部的精礦噴嘴噴入，在反應(yīng)塔中完成氧化反應(yīng)過程和部分冰銅、爐渣的生成過程，在沉淀池中完成冰銅、爐渣的生成過程，并進(jìn)行澄清分離。目前，閃速爐的年精礦處理量達(dá)到了 160萬(wàn)噸，進(jìn)一步提高產(chǎn)能已經(jīng)受到精礦計(jì)量加料系統(tǒng)、精礦噴嘴、反應(yīng)塔熱負(fù)荷等能力的限制。沉淀池面積很大，冰銅和爐渣的生成過程在很短的時(shí)間內(nèi)即可完成，冰銅和爐渣的澄清分離也可在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較低的渣含銅，進(jìn)一步降低渣含銅需要采取強(qiáng)化措施，包括還原和攪拌。目前的沉淀池雖然面積很大，但冶金過程的強(qiáng)度很低，爐床面積沒有得到充分的利用，如果能夠利用沉淀池進(jìn)行熔池熔煉，則在提高閃速爐生產(chǎn)能力、降低爐渣含銅等方面仍有很大的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種銅精礦閃速-熔池復(fù)合熔煉方法及奧托昆普閃速爐，充分利用沉淀池進(jìn)行熔池熔煉，提高閃速爐生產(chǎn)能力、降低爐渣含銅。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種銅精礦閃速-熔池復(fù)合熔煉方法，它是在奧托昆普閃速爐中進(jìn)行熔煉，它包括以下步驟
(1)將干燥銅精礦、石英砂、返塵及富氧空氣、天然氣由奧托昆普閃速爐精礦噴嘴和燃料燒嘴注入奧托昆普閃速爐的反應(yīng)塔進(jìn)行閃速熔煉，部分生成冰銅、爐渣的物料進(jìn)入奧托昆普閃速爐的沉淀池；
(2)在沉淀池中進(jìn)一步完成冰銅、爐渣的生成，并進(jìn)行澄清分離；熔體上面的爐渣通過沉淀壁上的溢流口排出沉淀池，完成閃速熔煉；
其特征是所述的步驟2的完成冰銅、爐渣的生成過程中用空氣或富氧空氣高速向熔體表面噴射固體還原劑。所述的固體還原劑為入爐原料相同的干燥銅精礦、返塵、石英熔劑、煤混合物。采用上述技術(shù)方案，部分銅精礦過氧化生成Fe3O4,部分銅精礦欠氧化，少部分銅精礦未氧化，呈生料狀態(tài)落入沉淀池。過氧化精礦顆粒與欠氧化精礦顆粒及少量的生料在反應(yīng)塔下方的沉淀池中混合，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，過氧化顆粒被欠氧化和生料還原，使Fe3O4含量降低，并進(jìn)一步脫硫。在反應(yīng)塔中的反應(yīng)正常的情況下，從反應(yīng)塔中下落到沉淀池熔體表面的Fe3O4、生料、欠氧化的精礦能夠交互發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使生料氧化熔化，使Fe3O4含量降低至較低的水平，使欠氧化的物料氧化，達(dá)到量的平衡而產(chǎn)生均勻的沉淀池熔體，不會(huì)有生料的堆積，也不會(huì)出現(xiàn)Fe3O4高的粘渣層。但是，如果反應(yīng)塔中反應(yīng)狀況惡化，就會(huì)出現(xiàn)生料堆，爐渣中有較厚的粘渣層，渣流動(dòng)性變差，冰銅爐渣分離困難造成渣含銅升高，大量生料進(jìn)入排煙系統(tǒng)，造成煙塵率升高，排煙系統(tǒng)堵塞等工藝故障。用富氧空氣高速向熔體表面噴射干燥銅精礦、返塵、石英熔劑、煤等。固體物料在噴槍內(nèi)與高速富氧空氣混合，與富氧空氣一起高速地噴向下方的熔體表面，在熔體中形成激烈的攪拌區(qū)。攪拌的熔體與噴入的富氧空氣、固體物料形成了氣-渣-冰銅泡沫和乳狀液，固體物料在高溫、強(qiáng)氧化氣氛下迅速發(fā)生熱分解、氧化、熔化等冶金反應(yīng)，完成造渣、造冰銅的過程，并產(chǎn)生S02煙氣和少量煙塵。由于熔體激烈的翻動(dòng)，并形 成了氣-渣-冰銅泡沫和乳狀液，銅精礦與熔體和富氧空氣的熱量、質(zhì)量傳遞非常迅速，熔化和冶金反應(yīng)在很短的時(shí)間內(nèi)完成，生成的冰銅、爐渣熔體向上升煙道側(cè)的渣口方向流動(dòng)，離開熔體攪拌區(qū)后，在沉淀池的后部進(jìn)行澄清分離。從反應(yīng)塔落入沉淀池的反應(yīng)產(chǎn)物，其反應(yīng)程度和熔化程度是不均勻的，其中含有大量的Fe3O4和未反應(yīng)完全的硫化物，以及少量的生料，在沉淀池中這些反應(yīng)產(chǎn)物混合后發(fā)生交互反應(yīng)，大部分Fe3O4被未反應(yīng)完全的硫化物和生料還原，并與石英熔劑造渣，放熱并釋放SO2氣體。在反應(yīng)狀況不正常時(shí)，過量的Fe3O4和生料將造成反應(yīng)塔下生料堆的出現(xiàn)，或者爐渣含F(xiàn)e3O4過高而流動(dòng)性差，冰銅-爐渣無(wú)法澄清分離。在反應(yīng)塔出口安裝高速噴槍，用富氧空氣向熔體表面高速噴射銅精礦、煤等還原劑，將熔體激烈的攪動(dòng)，使反應(yīng)塔的產(chǎn)物更好地進(jìn)行熱、質(zhì)的傳遞，從而使Fe3O4與未反應(yīng)完全的硫化物充分地接觸反應(yīng)，加速氧化還原過程；熔體的攪動(dòng)將生料卷入熔體，作為Fe3O4的還原劑，氧化放熱而熔化；噴入的煤既作為燃料，補(bǔ)充銅精礦反應(yīng)的熱量，又作為還原劑，還原Fe3O4和Cu2O,改善渣的流動(dòng)性，加速與冰銅的澄清分離，降低渣含銅。因此本發(fā)明采用的技術(shù)方案不但提高閃速爐的生產(chǎn)能力，也可以改善閃速爐爐渣的性質(zhì)，降低爐渣含銅。一種用于上述閃速-熔池復(fù)合熔煉方法的奧托昆普閃速爐，它包括反應(yīng)塔、沉淀池和上升煙道，沉淀池上設(shè)有溢流口，其特征是所述的沉淀池的上方固定有噴槍，所述的噴槍與干礦風(fēng)力輸送壓力罐管連接，干礦風(fēng)力輸送壓力罐上方設(shè)有干礦倉(cāng)，干礦倉(cāng)出料口與干礦風(fēng)力輸送壓力罐入口管連接。所述噴槍為6至10個(gè)。


圖I為本發(fā)明奧托昆普閃速爐示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例銅精礦的閃速-熔池復(fù)合熔煉方法，本實(shí)施例的冶煉過程是在一臺(tái)奧托昆普閃速爐中進(jìn)行的，本實(shí)施例的奧托昆普閃速爐如圖I所示，反應(yīng)塔的爐體設(shè)計(jì)、固體物料的計(jì)量加入系統(tǒng)配置、精礦噴嘴設(shè)計(jì)、燃料槍的配置等均保持閃速熔煉的原有設(shè)計(jì)不變；反應(yīng)塔處理的銅精礦、返塵、熔劑等固體物料及其處理量不變；熱平衡、物料平衡的工藝控制方式不變。在反應(yīng)塔出口沉淀池頂安裝6 10只風(fēng)-料高速噴槍，從沉淀池頂插入沉淀池內(nèi)，距離沉淀池熔體面30(T500mm。每根噴槍由兩根穿過爐頂?shù)耐墓軜?gòu)成，內(nèi)管直徑5cm，外管直徑10cm，外管距熔體面30(T500mm，內(nèi)管在爐頂或爐頂之上。精礦和石英砂干燥至含水小于1%，輸送至爐頂?shù)母傻V倉(cāng)，與煤、返塵等一起加入風(fēng)力輸送壓力罐，用風(fēng)力輸送并用氣動(dòng)給料器加入噴槍的內(nèi)管，在內(nèi)管出口與高速富氧空氣混合，以13(Tl50m/s的速度噴向熔體表面，強(qiáng)烈地?cái)嚢枞垠w，完成銅精礦的冶金反應(yīng)過程，并達(dá)到還原Fe3O4、改善爐渣性質(zhì)的目的。反應(yīng)塔閃速冶煉產(chǎn)出的爐渣、冰銅熔體向噴槍頂吹熔池熔煉區(qū)流動(dòng)，被噴槍射流激烈地翻動(dòng)，形成氣-冰銅-爐渣-精礦的泡沫和乳狀液，卷入銅精礦，使其熱分解、氧化、熔化，同時(shí)使熔體的Fe3O4還原。噴槍也使反應(yīng)塔下的熔體攪動(dòng)，加速熱、質(zhì)的傳遞而使反應(yīng)塔下的物料交互反應(yīng)加速，難以形成生料堆。通過噴槍熔池熔煉的熔體繼續(xù)向上升煙道側(cè)的渣口流動(dòng)，進(jìn)入相對(duì)平靜的澄清區(qū)，進(jìn)行冰銅和爐渣的分離。爐渣流入貧化電爐進(jìn)一步貧化，降低渣含銅后水淬?；蛘咧苯右缌髋欧诺皆?，進(jìn)行緩冷、浮選。
閃速-熔池復(fù)合熔煉的反應(yīng)塔閃速反應(yīng)和沉淀池熔池熔煉分別進(jìn)行獨(dú)立的工藝控制，以相同的目標(biāo)冰銅品位、溫度和爐渣組成，分別進(jìn)行各自的熱平衡和質(zhì)量平衡計(jì)算，各自控制干礦投料量、富氧送風(fēng)量和富氧濃度、燃料量。由于沉淀池中噴槍的下方熔體激烈攪拌，噴槍下方的爐底不會(huì)有爐結(jié)的生成，爐底需要增加耐火磚的厚度。由于沉淀池的熱負(fù)荷增加，特別是噴槍附近的熱負(fù)荷增加，需要改進(jìn)噴槍附近爐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，增加特殊設(shè)計(jì)的冷卻銅水套，加強(qiáng)爐體冷卻。反應(yīng)塔閃速冶煉的精礦處理量可以到達(dá)200t/h，沉淀池富氧頂吹熔池熔煉的精礦處理量可以到100t/h，單套閃速-熔池復(fù)合熔煉工藝的生產(chǎn)能力可以提高50%。如圖I所示，閃速-熔池復(fù)合熔煉方法的奧托昆普閃速爐，它包括反應(yīng)塔、沉淀池和上升煙道，沉淀池上設(shè)有溢流口，其特征是所述的沉淀池的上方固定有噴槍，所述的噴槍與干礦風(fēng)力輸送壓力罐管連接，干礦風(fēng)力輸送壓力罐上方設(shè)有干礦倉(cāng)，干礦倉(cāng)出料口與干礦風(fēng)力輸送壓力罐入口管連接。本實(shí)施例的噴槍為9個(gè)。本發(fā)明方法，申請(qǐng)人認(rèn)為只要用空氣或富氧空氣向沉淀池熔體噴射固體還原劑，攪動(dòng)熔體，以加速反應(yīng)塔下沉淀池中物料的氧化還原反應(yīng)，減少反應(yīng)塔下生料的生成及危害，減少爐渣中粘渣的生成，改善爐渣的流動(dòng)性，應(yīng)落入本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種銅精礦閃速-熔池復(fù)合熔煉方法，它是在奧托昆普閃速爐中進(jìn)行熔煉，它包括以下步驟 (1)將干燥銅精礦、石英砂、返塵及富氧空氣、天然氣由奧托昆普閃速爐精礦噴嘴和燃料燒嘴注入奧托昆普閃速爐的反應(yīng)塔進(jìn)行閃速熔煉，部分生成冰銅、爐渣的物料進(jìn)入奧托昆普閃速爐的沉淀池； (2)在沉淀池中進(jìn)一步完成冰銅、爐渣的生成，并進(jìn)行澄清分離；熔體上面的爐渣通過沉淀壁上的溢流口排出沉淀池，完成閃速熔煉； 其特征是所述的步驟2的完成冰銅、爐渣的生成過程中用空氣或富氧空氣高速向熔體表面噴射固體還原劑，所述的固體還原劑為與入爐原料相同的干燥銅精礦、返塵、石英熔齊U、煤混合物。
2.一種用于權(quán)利要求I所述閃速-熔池復(fù)合熔煉方法的奧托昆普閃速爐，它包括反應(yīng)塔、沉淀池和上升煙道，沉淀池上設(shè)有溢流口，其特征是所述的沉淀池的上方固定有噴槍，所述的噴槍與干礦風(fēng)力輸送壓力罐管連接，干礦風(fēng)力輸送壓力罐上方設(shè)有干礦倉(cāng)，干礦倉(cāng)出料口與干礦風(fēng)力輸送壓力罐入口管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的奧托昆普閃速爐，其特征是所述噴槍為6至10個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅精礦閃速-熔池復(fù)合熔煉方法及奧托昆普閃速爐，復(fù)合熔煉，它包括以下步驟(1)將干燥銅精礦、石英砂、返塵及富氧空氣、天然氣精礦噴嘴和燃料燒嘴注入奧托昆普閃速爐的反應(yīng)塔閃速熔煉，再進(jìn)入奧托昆普閃速爐的沉淀池；(2)在沉淀池中進(jìn)一步完成冰銅、爐渣的生成，并進(jìn)行澄清分離；熔體上面的爐渣通過沉淀壁上的溢流口排出沉淀池，完成閃速熔煉；步驟2中用空氣或富氧空氣高速向熔體表面噴射固體還原劑。本發(fā)明大大提高奧托昆普閃速爐的產(chǎn)量，加速與冰銅的澄清分離，降低渣含銅。
文檔編號(hào)C22B15/00GK102876902SQ20121039669
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者周俊, 陳卓, 張勁松 申請(qǐng)人:銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司