[发明专利]在铜火法精炼操作中利用天然气与蒸汽混合还原工艺

说明书

(一)技术领域：

本发明属于冶炼行业精炼炉还原工艺，具体是在铜火法精炼操作中利用天然气与蒸汽混合还原工艺。

(二)背景技术：

目前在冶炼行业的铜火法精炼操作还原工艺中，所使用的还原剂种类很多，如树木、木炭粉、重(柴)油、液化石油气、城市煤气、天然气等。出于环保的原因，树木、木炭粉已不再使用，而重(柴)油由于价格昂贵，环境污染大也逐渐不被采用。国内外各大铜冶炼厂较多采用液化石油气、城市煤气作为还原剂，但仍存在利用率低、污染环境等弊端，因此，部分厂家采用液化石油气掺氮气进行还原操作以提高气体还原剂的利用率；但由于此工艺需要较大投入，且操作时铜水的温度难以保证，而一旦铜水温度低就无法进行换氧作业，因此，难以实施推广。

(三)发明内容：

本发明的目的就是提供一种新的还原工艺，即在铜火法精炼操作中利用天然气与蒸汽混合还原工艺，本工艺能有效地提高天然气的利用率，缩短还原时间，减轻环保危害，显著提高阳极板质量。

本发明是将蒸汽与天然气预混合后再通入铜水中进行还原，其中蒸汽的压力控制在0.2-0.35Mpa，天然气压力控制在0.32-0.4Mpa。所述的蒸汽是来自于精炼炉尾部的余热锅炉所产生的蒸汽。

本发明中的还原操作是利用还原剂中的碳氢化合物与Cu₂O反应脱去铜水中的氧，即

Cu₂O+H₂＝2Cu+H₂O

Cu₂O+C＝2Cu+CO↑

Cu₂O+CO＝2Cu+CO₂↑

天然气的主要成份是甲烷，甲烷到1000℃几乎完全分解并放出氢气；若直接将天然气鼓入铜液中，则甲烷在高温下迅速分解放出氢气，生成很大压力的氢气泡，被铜液吸附，在还原初期可将氧化亚铜还原，但到还原后期这些氢气则被铜液吸收，出现“氢”病，恶化阳极板质量。此外，由于还原作业时，还原风管只能插入铜水中300-350mm深，天然气鼓入铜水后，只有少部分天然气能与铜水接触并与铜水中的氧化亚铜发生反应，而大部分天然气从铜水中逸出，不仅利用率低而且严重污染环境。本发明将天然气与水蒸汽混合后再鼓入铜水中，由于水蒸汽的存在，降低了天然气的浓度，并能加强对铜水的搅拌作用，改善了天然气的动力学性能，增加了它与铜水中氧化亚铜的接触机会，从而提高了天然气的利用率，减轻了环境污染，同时，由于高温铜水对水蒸汽的溶解度很小，而对H₂、SO₂等气体的溶解度很大，当蒸汽在铜水中的溶解度达到饱和状态时，铜水对H₂、SO₂等有害气体的溶解度亦减少。这样可减少铜水凝固时，H₂、SO₂等气体从阳极板板面逸出时产生的气孔和蜂孔，从而提高阳极板的质量。

下面给出的是单独使用天然气与天然气和蒸汽混合后进行还原操作的结果对比情况：