[实用新型]一种硫化铜精矿连续熔炼粗铜的冶炼炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及有色金属冶金设备技术林瑜，具体涉及硫化铜精矿的火法冶炼炉。

背景技术

硫化铜精矿冶炼生产铜的方法一般分为两个主要冶炼生产工艺步骤，第一步是将硫化铜精矿冶炼为冰铜和低铜的炉渣，第二步是将冰铜吹炼成粗铜。传统的铜冶炼工艺为用鼓风炉熔炼铜精矿和用反射炉吹炼冰铜为粗铜，特点是工艺方法简单，规模小、能耗高、劳动强度大，环境污染严重。

围绕着大气污染防控和节能两个中心课题，不同国家发展了许多各具特点的炼铜新工艺，并得到工业应用。其中，将硫化铜精矿熔炼为冰铜的新方法主要包括：(1)诺兰达炼铜法：由加拿大诺兰达矿业公司开发于1967年。所用的诺兰达炉实际上是一座超大尺寸的PS转炉，带有回转驱动装置的炉外壳，内衬铬镁砖。诺兰达炼铜炉既可以直接生产粗铜，也可以生产高品位冰铜，但直接生产粗铜存在粗铜质量较差，硫及稀散元素等杂质含量高、渣含铜高、炉子寿命短等缺点。(2)三菱连续炼铜法：系日本三菱金属公司开发于1974年。该方法是由熔炼炉(S炉)、吹炼炉(C炉)和炉渣贫化电炉(CL炉)三座炉相互独立、但冰铜和炉渣由溜槽相互连通的炉子组成。熔炼炉产出的高品位冰铜和炉渣混合物连续地流入电炉澄清分离，分离出的炉渣连续地流出水淬，冰铜连续地流入吹炼炉。吹炼炉产出的粗铜连续地流出入阳极炉，少量吹炼渣连续地水淬返回熔炼炉。熔炼炉(S炉)、电炉(CL炉)、吹炼炉(C炉)及2台阳极炉必须同时运行，并且紧密关联。该方法的缺点是三座炉子之间关联度太高，互相制约性较大，操作稍有不慎就导致工艺难以连续，因此该工艺目前推广应用少。(3)INCO氧气闪速熔炼法：亦称国际镍公司氧气闪速熔炼。该方法是含水份为0.1％的干燥炉料和含氧95％的工业氧气从炉子两端的精矿喷嘴水平喷入炉内。精矿喷嘴为内衬陶瓷的水冷不锈钢管。生成品位45～55％的冰铜送PS转炉吹炼。含铜约0.7％的炉渣直接水碎废弃。含SO₂为70～80％的烟气自设于炉子中部的上升烟道排出并直接送烟气收尘系统。烟气用以制造液体二氧化硫、元素硫或硫酸。该方法的缺点是铜精矿熔炼辅助配套设施多，物料需要做炉前预处理，冶炼成本高，炉子对入炉前物料性能要求高。(4)特尼恩特转炉熔炼法：是智利国家铜业公司特尼恩特分公司的卡勒托内斯冶炼厂研发的在转炉中吹炼冰铜的同时加入铜精矿进行熔炼的技术。其原理是将普通冰铜吹炼过程大量的剩余热用于熔化铜精矿。所使用的设备基本与PS转炉或诺兰达炉相似。该方法的特点和不足是大量精矿入炉前需干燥处理，对精矿入炉含水控制要求高，炉前处理成本高，熔炼产出的渣含铜较高，还需要配套还原沉降炉渣的回转炉，以便降低渣含铜。(5)顶吹自热熔炼法：该方法是苏联北方镍业公司首先采用，用来处理铜镍精矿。顶吹自热熔炼法的原理类似于瓦纽科夫法。它是一个固定的在炉子顶部设精矿加入口和氧气顶吹喷枪，使用95％浓度的工业氧气。氧枪距液面保持一定高度，靠高压气流的冲击，搅动熔体和氧化精矿。产出品位60％的冰铜送转炉吹炼，炉渣含铜约1.5％送电炉贫化处理。该方法的特点和不足是处理能力小，仅能通过增加炉子来提高产能，熔炼过程产出的渣含铜较高，炉内渣铜分离效果差。(6)IAS/Ausmelt熔炼法：属于熔池熔炼范畴，已广泛用于铜、锡、铅、钢铁等领域。近10年来发展较快，全世界已建或在建的已超过40家。顶吹浸没熔炼法技术具有熔炼浓度高，炉体密封性好，车间环保条件好，结构简单，精矿无需专门干燥，投资相对较低等优点。该方法的缺点是处理能力难以实现突破，目前只能通过增加炉子来实现产量提升。(7)奥托昆普闪速熔炼：奥托昆普闪速炉工业化于1949年，目前世界铜产量的50％左右由奥托昆普闪速炉生产。单台闪速炉最大铜产量超过400kt。因为要设置精矿深度干燥装置、闪速炉安装大量铜水套等原因，当设计规模较小时，存在单位产量的建设投资偏高的问题。将冰铜吹炼成粗铜的工艺方法主要是采用PS转炉。PS转炉是被普遍采用的传统工艺，世界上大约85％的冰铜采用转炉吹炼。PS转炉吹炼技术成熟可靠，但是因PS转炉间断操作、烟气量波动大、炉口漏风率高、SO₂烟气泄漏等原因，导致低空烟气污染等问题难以根治。为此国内外都在研究开发和推广使用连续吹炼新工艺取代PS转炉，或对PS转炉设备进行改良，如闪速吹炼、Ausmelt顶吹浸没吹炼、霍勃肯虹吸转炉等，改良后，工艺吸收了闪速吹炼处理能力大、沉降面积大、产渣率低的优点，吸收了Ausmelt顶吹浸没吹炼对物料性能要求低、无需炉前处理、脱杂能力强的优点，吸收了霍勃肯虹吸转炉冰铜虹吸进吹炼区域，直接吹炼，实现冰铜与熔炼炉渣分离的优点等，摒弃前面所述各炉型缺点。