[发明专利]连续吹炼含镍的硫化铜材料的方法

说明书

本方法可用于吹炼含镍的硫化铜材料。一种将含镍的硫化铜材料连续吹炼为泡铜、废渣和铜镍合金的方法，包括将材料与含SiO₂和含CaO的助熔剂和煤一起在瓦纽科夫吹炼炉中熔炼以生产泡铜、具有高浓度SO₂的气体和SiO₂/CaO浓度比为3:1至1:1的熔渣，其中铁、镍和钴浓度之和不大于30wt％，单位耗氧量在150‑240nm³/吨用于吹炼的干硫化物材料的范围内；以及在单独的单元即瓦纽科夫还原炉中、使用含氧气体和烃类燃料的混合物、以在0.5至0.9的范围内的耗氧系数(α)、连同煤一起消耗该熔渣以生产废渣和铜镍合金。技术结果是使用连续方法生产泡铜、废渣和铜镍合金，其中将吹炼和回收过程在单独的单元中即两个单区瓦纽科夫炉中分开。

技术领域

本发明涉及有色金属冶金领域，特别涉及吹炼(converting)含镍的硫化铜材料的方法。

该方法可用于吹炼含镍的硫化铜材料以生产泡铜(blister copper)、废渣和铜镍合金。

背景技术

连续吹炼含镍的硫化铜材料的方法需要复合设备(complex)，其由两个熔炉组成，例如两个瓦纽科夫(Vanyukov)炉。在瓦纽科夫吹炼炉中与含SiO₂和CaO的助熔剂(flux)一起进行含镍的硫化铜材料的氧化熔炼以生产泡铜、含有高浓度SiO₂的气体以及富含铜和镍氧化物的熔渣，熔渣通过溢流槽连续进入连续吹炼复合设备的第二熔炉，也就是进入瓦纽科夫还原炉，在那里，使用含氧气体、烃类燃料和煤的混合物，在0.5-0.9的范围内的耗氧系数(α)下利用还原气体混合物处理熔渣以生产废渣和铜镍合金。除了含镍的硫化铜材料，将含铜和含镍的副产物也加入到瓦纽科夫吹炼炉和还原炉中。

由两个瓦纽科夫炉组成的连续吹炼复合设备的主产物是泡铜、含有高浓度SiO₂的气体、废渣以及铜镍合金。废渣的化学组成允许将其用于建筑行业或充填矿山，铜镍合金的组成是用于生产商业产品的基础。

用于连续吹炼液态和固态硫化物材料的已知方法(RU No2071982)包括将硫化物材料输入到熔炉中，通过均匀设置在熔炉侧壁的水平吹风设备将含氧高炉煤气供给到物质-金属-熔渣乳液中，以及将液态吹炼产物从熔炉中移出。前述方法的缺点是可能在熔渣层和铜层之间周期性形成中间物质层。中间物质层的出现不可避免地形成半泡铜而不是泡铜。因为允许周期性生产半泡铜，连续吹炼的给定技术还提供了这种情况下所需要的最终吹炼的操作。这种吹炼方法的缺点是最终吹炼操作时裹入的镍熔渣的形成以及硫的不当利用。在炉中生产半泡铜而不是泡铜的情况下，应该考虑这种技术的缺点，如较低的铜直接回收为泡铜，因为该方法没有提供消耗氧化熔炼期间形成的熔渣的操作。

还已知一种将铜精矿吹炼为泡铜的方法(RU№2169202)，包括装料、清除熔体并形成熔渣和泡铜，以及排出熔炼产物。进行精矿的氧化熔炼时，装载的精矿和含氧气体进料的比例为1.0-1.3，该比例是在理论上将全部的硫和杂质(Fe、Ni、Co)氧化为氧化物所需要的，并且在排出熔渣之前，周期性进行氧化熔炼，在消耗熔渣时，装载的精矿和含氧气体进料的比例变为0.3-1.0，该比例是在理论上将全部的硫和杂质(Fe、Ni、Co)氧化为氧化物所需要的，与此同时熔渣中铜氧化物从35％降到22％。这种泡铜生产方法的缺点是消耗工艺后在熔渣中残留相当高含量的铜。这是因为在熔渣的还原中铁、钴和镍被硫化物精矿通过交换反应从精矿中转移到熔渣中，这导致在铜的浓度降低的背景下熔渣中铁和镍的浓度大幅地增加。当试图进一步降低熔渣中的铜时，熔渣中铁和镍的浓度甚至会进一步增加，由于均匀的硅酸盐熔体的饱和，会发生固态镍-铁尖晶石的沉降。熔渣中出现大量固态尖晶石的后果是不可避免的熔渣起泡和发生意外事件。

将两个过程(氧化和还原)合并在一个熔炉空间中导致熔炼产物组成(铜、熔渣和废气)的易变性，这使得很难自动控制这种技术。

熔渣和铜水平的易变性意味着熔渣与耐火炉衬的周期性接触，熔渣由于高浓度的铜氧化物(在氧化阶段铜的浓度达到35wt％)而具有侵蚀性，这会导致后者的快速磨损。