一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，該方法具體過程為：以石英砂和工業(yè)生產(chǎn)中尾氣脫硫處理產(chǎn)生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻后投入富氧側(cè)吹熔池熔煉爐中進(jìn)行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進(jìn)行升溫，爐膛溫度升高到1100℃以上后熄滅燃燒器，使?fàn)t內(nèi)物料進(jìn)行自熱熔煉。本發(fā)明的利用能夠大幅降低造锍熔煉渣的含銅量，最低能使渣含銅低于0.4%，并縮短了造锍熔煉工藝流程，有效延長了現(xiàn)有熔煉爐運(yùn)行壽命，同時大幅降低燃料用量。
【專利說明】一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)火法煉銅造锍生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的爐渣平均渣含銅高于1%;引進(jìn)或引進(jìn)改造的冶煉爐與同行業(yè)相似爐型相比，爐壽命明顯偏低。這些都與造锍冶煉過程采用的渣型有很大的關(guān)系。被廣泛采用的單一二氧化硅熔劑大部分情況下產(chǎn)出酸性造锍渣，爐渣渾濁發(fā)粘，不利于冰銅分離，造成渣含銅升高；同時酸性熔劑造成爐壁掛渣困難，對堿性爐壁的侵蝕比較嚴(yán)重，因而縮短了爐壽命。另外，采用單一二氧化硅體系熔劑的造锍熔煉方法生產(chǎn)時形成的S12-FeO二元系渣型，該渣型最低共熔點(diǎn)為1200°C，且共熔點(diǎn)附近爐渣溫度曲線比較陡峭，渣型鐵硅比偏高，對于熔池較大的爐型來說很容易形成Fe3O4爐結(jié)。爐結(jié)一旦形成，熱量損失加快，造锍熔煉會產(chǎn)出含銅高達(dá)3~7%事故性爐渣。實(shí)際生產(chǎn)中一般控制鐵硅質(zhì)量比不大于2.8，其共熔溫度約1470°C，處于共溶溫度急劇上升的位置，供熱不足的情況下很容易形成固態(tài)渣，夾雜有價金屬。針對造锍渣含銅過高的問題，目前主要采用兩種方式進(jìn)一步處理:
1、與熔煉爐配套增設(shè)貧化爐，使用電熱或燃料供熱的貧化爐對造锍渣進(jìn)一步處理，以降低渣含銅量；
2、與熔煉爐配套設(shè) 置渣選礦工藝流程，對造锍渣進(jìn)行重新選礦，富集有價金屬后再熔煉。
[0003]這兩種方式不僅需要增加投資，而且增加了單位產(chǎn)品成本，延長了工藝流程，不利于提高有價金屬回收率。而且隨著各冶煉廠產(chǎn)能的逐漸擴(kuò)大，造锍熔煉產(chǎn)出大量的爐渣，用于爐渣處理的成本也非?？捎^，從而制約了銅冶煉企業(yè)的發(fā)展。綜上可知，渣型的選擇是火法煉銅工藝生產(chǎn)成本較高的重要原因之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，利用該方法能夠顯著降低渣含銅品位、提高造锍熔煉速度、縮短銅冶煉工藝流程、延長熔煉爐壽命。
[0005]為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，其具體過程為:以石英砂和工業(yè)生產(chǎn)中尾氣脫硫處理產(chǎn)生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻后投入富氧側(cè)吹熔池熔煉爐中進(jìn)行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進(jìn)行升溫，爐膛溫度升高到1100°c以上后熄滅燃燒器，使?fàn)t內(nèi)物料進(jìn)行自熱熔煉。
[0006]所述熔劑與銅精礦的配料計算以銅精礦中的鐵元素含量為標(biāo)準(zhǔn)，配料質(zhì)量比為，石膏:石英砂所含二氧化硅:銅精礦所含鐵元素=0.4~0.45:0.38~0.44:1。[0007]所述石膏由煤炭發(fā)電、集中供熱以及冶金行業(yè)中采用石灰石或熟石灰進(jìn)行尾氣脫硫處理后產(chǎn)生的石膏廢棄物提供。尾氣脫硫石膏(主要成分為CaSO3和CaSO4)廉價易得，而在本發(fā)明中，大部分銅冶煉企業(yè)自產(chǎn)的尾氣脫硫石膏即可就地用于配料。工業(yè)尾氣脫硫處理產(chǎn)出石膏的反應(yīng)原理如下:
Ca (OH) 2 + SO2 = CaSO3 + H2O -(I)
2CaS03 + O2 = 2CaS04 -(2)
CaCO3 + SO2 = CaSO4 + CO2 -(3)
由上可知，本發(fā)明實(shí)際是使用亞硫酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅作為熔劑參與造锍熔煉，熔煉反應(yīng)最終生成CaO — S12-FeO三元系渣型。該渣型熔點(diǎn)約1100°C，穩(wěn)定性好，具有一系列良好的熔煉特性，產(chǎn)出爐渣型共溶溫度低、渣型清亮，粘度小、與冰銅分離充分。
[0008]本發(fā)明中，作為入爐物料的石膏廢棄物受熱易分解，其中的亞硫酸鈣600°C即開始分解，硫酸鈣1100°c開始分解:
CaSO3 = CaO + SO2 ?-(4)
2CaS04 = 2Ca0 + 2S02 丨 + O2 丨-(5)
分解生成的CaO與爐料參與造锍造渣反應(yīng)；S02與熔煉尾氣一起進(jìn)入煙道，用于制備工業(yè)濃硫酸；產(chǎn)生的氧氣參與造锍熔煉反應(yīng)。反應(yīng)過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。
[0009]所述脫硫石膏用量可以根據(jù)熱工方式和爐況進(jìn)行調(diào)整，使造锍渣中CaO的含量保持在1~19%區(qū)間。當(dāng)爐渣溫度在1100-1200°C之間擺動時，說明當(dāng)前爐渣中的CaO在10%附近，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加入爐物料中的脫硫石膏含量；當(dāng)入爐物料的配料方式?jīng)]有明顯的調(diào)整，但爐渣溫度從1100°C開始有緩慢上升的現(xiàn)象時，說明爐料中的鐵元素有Fe3O4生成，致使產(chǎn)出渣中的鈣含量升高。實(shí)際生產(chǎn)中可能達(dá)到了 16%以上，此時需要降低入爐物料中脫硫石骨的配入量，增加石英石的配入量。
[0010]依據(jù)造锍熔煉渣CaO — FeO — S12三元系相圖(參見李洪貴編《冶金原理》)可以看出本發(fā)明所采用熔劑能大幅降低入爐物料的熔點(diǎn)，反應(yīng)吸熱遠(yuǎn)低于S12或S12 + CaO熔劑熔融潛熱。依據(jù)銅精礦成份控制入爐物料中石膏、石英砂的用量，可以使?fàn)t渣共溶溫度控制在1100°C附近，使渣熔融溫度較傳統(tǒng)二元系渣型熔煉造锍熔煉溫度降低370°C，從而大幅降低了燃料消耗，使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)正常后即可進(jìn)行自熱熔煉，不再需要燃燒器提供熱量。
[0011]本發(fā)明生成的三元系渣型性質(zhì)穩(wěn)定，共熔點(diǎn)溫度曲線比較平坦，不會因?yàn)闇囟鹊妮p微波動而結(jié)晶。進(jìn)一步綜合分析發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在采用石膏和石英砂混合熔劑后，入爐物料的溶解溫度、熔煉渣粘度、熔體擴(kuò)散系數(shù)、冰銅與爐渣界面性質(zhì)等特性均優(yōu)于原有單一二氧化硅熔劑。
[0012]另外，在煤炭發(fā)電、集中供熱以及冶金行業(yè)中普遍采用石灰石或熟石灰脫硫處理尾氣，脫硫產(chǎn)生大量的石膏廢棄物。這些石膏廢棄物中含有高達(dá)40~70%的亞硫酸鈣，以及少量的氧化鈣和碳酸鈣，很難回收再利用。脫硫石膏直接廢棄，其中的亞硫酸鈣可能分解釋放SO2，對環(huán)境造成污染。本發(fā)明采用這些石膏廢棄物作為一種新型造锍熔煉熔劑，不需要提純，能在大部分冶煉廠實(shí)現(xiàn)零石膏廢料排放的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
[0013]綜上所述，本發(fā)明的有益效果在于:
1、大幅降低造锍熔煉渣的含銅量，最低能使渣含銅低于0.4%，達(dá)到棄渣標(biāo)準(zhǔn)；
2、縮短了造锍熔煉工藝流程，并有效延長現(xiàn)有熔煉爐運(yùn)行壽命；3、本發(fā)明在不改變現(xiàn)有爐型以及熱工方式的情況下實(shí)現(xiàn)三元系渣型熔煉，解決了二元系渣型造渣緩慢，共熔溫度高的問題，從而大幅降低燃料用量；
4、所使用的原料為尾氣脫硫系統(tǒng)固體廢料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，避免了固體廢棄物的排放。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下述實(shí)施例所處理銅精礦成分如下:Cu:20.9%，F(xiàn)e:28.5%，S:30%，S12:6.3%，銅精礦中含A1203、CaO組分之和不超過2%。
[0015]實(shí)施例1
一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，其具體過程為:以石英砂和工業(yè)生產(chǎn)中
尾氣脫硫產(chǎn)生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻后投入富氧側(cè)吹熔池熔煉爐中進(jìn)行
熔煉。入爐物料的配料標(biāo)準(zhǔn)為，石膏:石英砂所含二氧化硅:銅精礦所含鐵元素=0.4:0.4:
1，所用石膏水分含量〈9% ;本實(shí)施例技術(shù)方案可應(yīng)用于一種包括熔煉區(qū)和沉淀區(qū)的雙室熔
池熔煉爐。熔煉過程中向熔體不斷充入37%富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進(jìn)
行升溫，爐膛溫度升高到1100°C以上后熄滅熔煉室燃燒器，使?fàn)t內(nèi)物料進(jìn)行自熱熔煉。本實(shí)
施例產(chǎn)出渣溫度為1100°C，成份如下所示:
表1實(shí)施例1產(chǎn)出爐渣成份(％)
【權(quán)利要求】
1.一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，其特征在于，該方法具體過程為:以石英砂和工業(yè)生產(chǎn)中尾氣脫硫處理產(chǎn)生的石膏為熔劑，將銅精礦與熔劑混合均勻后投入富氧側(cè)吹熔池熔煉爐中進(jìn)行熔煉；熔煉過程中向熔體不斷充入富氧空氣，熔煉初始時通過燃燒器對熔煉爐進(jìn)行升溫，爐膛溫度升高到1100°C以上后熄滅燃燒器，使?fàn)t內(nèi)物料進(jìn)行自熱熔煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，其特征在于，所述熔劑與銅精礦的配料計算以銅精礦中的鐵元素含量為標(biāo)準(zhǔn)，配料質(zhì)量比為，石膏:石英砂所含二氧化硅:銅精礦所含鐵元素=0.4~0.45:0.38~0.44:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍造渣方法，其特征在于，所述石膏由煤炭發(fā)電、集中供熱以及冶金行業(yè)中采用石灰石或熟石灰進(jìn)行尾氣脫硫處理后產(chǎn)生的石膏廢棄物提供。
【文檔編號】C22B15/00GK104032148SQ201410248650
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】張建斌, 梁富明, 侯福祖, 張龍軍 申請人:白銀有色集團(tuán)股份有限公司