[发明专利]一种消除沉降电炉里炉结的方法

说明书

本发明涉及一种消除沉降电炉里炉结的方法，属于有色冶金技术领域。将铜熔炼过程中产出的熔炼渣和锍的混合熔体送入沉降电炉进行渣锍的澄清分离，控制电炉中的熔体温度在设定范围内进行锍的沉降时，投入铁硫合金进熔池，铁硫合金是单质铁与硫化亚铁构成的合金，其中铁硫合金中铁61％～70％、硫25％～35％；铁硫合金的比重为5.3～7.0克/cm³，熔点为900～1300℃，粒度1～40mm。采用本发明的方法能保证沉降电炉的炉底炉结厚度控制在300mm以下，排渣口、排锍口畅通不堵塞；炉结熔解速度快，整体消除炉结。用生铁来消除炉结，会在炉结层产生深坑，不利整体消除炉结。

技术领域

本发明涉及一种消除沉降电炉里炉结的方法，属于有色冶金技术领域。

背景技术

以硫化铜矿为原料炼铜的化学本质是脱硫除铁和氧化物脉石的汇聚。传统的冶炼方法如电炉、鼓风炉、反射炉熔炼因冶炼强度不大，体系的氧势较低，磁性氧化铁的危害不突出。而现代铜冶金的发展趋势是强氧化熔炼，由于体系氧势高、冶炼强度大、铜锍品位高，熔炼渣中磁性氧化铁的含量升高是导致渣含铜升高和形成炉结的重要原因。经过氧化反应，炉料中铁的一部分形成Fe₃O₄，Fe₃O₄的熔点高(1597℃)在渣中以Fe-O复杂离子状态存在，当其量较多时，会使炉渣熔点升高，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。当熔炼渣送入沉降电炉，熔体中的Fe₃O₄会部分析出沉于炉底形成炉结，炉结的组成除了磁性氧化铁外，还含有镁铝尖晶石和铜镍钴的氧化物。

炉底炉结增厚会危害沉降电炉的正常操作，炉结厚度维持在200mm～300mm对保护炉底有利。如何高效、安全地消除在沉降电炉炉底形成的过厚炉结，是现代铜冶金关注的焦点和技术难题。

用还原硫化技术消除炉结的传统方法是向熔池中加入黄铁矿、高品质铜精矿、生铁、硅铁、碳化硅、焦炭、煤、油类还原剂、天然气、酸性或者碱性熔剂等这些物质的一种或几种，加入的方式分为炉顶撒入、用溜槽随熔炼渣带入、用喷枪插入熔池喷入这几种方式。受限于沉降电炉的结构以及加入物的理化性质，这些方法缺陷明显：

生铁、硅铁比重大能够穿越熔渣层和熔锍层沉到底部炉结，对Fe₃O₄进行还原，但不具对炉结中的铜镍钴氧化物进行造锍的能力。生铁、硅铁熔点高，在沉降电炉的操作温度下熔化缓慢，反应速率低。

碳化硅、焦炭、煤无需熔剂的参与能够对炉结中的Fe₃O₄进行还原，但这三种物质的比重小，在熔体中会浮于上层，难以接触到炉结，为了获得良好的反应动力学条件，需要用气体搅动熔池或者用插入式喷枪将这三种物质送到炉底，但不可避免的是引起熔体喷溅在炉壁炉顶产生严重的结瘤，同时也干扰了渣锍静置沉降分离的环境，导致电炉弃渣含有价金属高。

黄铁矿、高品质铜精矿里的硫化亚铁需要借助硅石熔剂的参与，才能对炉结中的Fe₃O₄进行还原。由于硅石的比重小于熔渣的比重，黄铁矿和铜精矿也沉不到炉底，因此也需要借助压缩风良好地搅动熔池才能利用黄铁矿、铜精矿消除炉结。

用柴油、天然气作为还原剂消除炉结，需要用喷枪将柴油或者天然气送到炉底，生产上出现的问题是熔渣喷溅致使炉壁炉顶结瘤，喷枪烧损严重，枪位控制不准，Fe3O4的还原率低。

生产上也会采用降低熔渣面，尽量让熔渣与炉结接触，同时下移电极提高电炉功率升炉温，依靠过热熔渣来化炉结。这种措施只能消除电极区下方有限区域的炉结，能耗高，熔化物排放比较困难。

周期性停炉，排空熔体，由人工进入电炉内清理炉结被实践证明是更可靠的做法，但这种做法停炉时间长，难以利用机械化设施，人工劳动强度大，清理炉结对炉内衬有损伤。

发明内容

针对上述存在的问题及不足，本发明提供一种消除沉降电炉里炉结的方法。本发明通过以下技术方案实现。