專利名稱：一種爐外分離臥式熔池熔煉工藝及其專用設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色冶煉工藝及其專用設備，特別是涉及一種爐外分離臥式熔池熔煉生產(chǎn)銅锍或者其它金屬的冶煉方法及其專用設備，屬于有色金屬火法冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于地理因素和精礦類型等原因，在世界各地形成了多種多樣的銅冶煉工藝。總體上，銅的火法冶煉工藝分為兩類即閃速熔煉和熔池熔煉。
閃速熔煉系芬蘭奧托昆普和加拿大INCO技術(shù)，該技術(shù)先進、處理能力大、環(huán)境保護及勞動條件好。因為要進行精礦深度干燥、渣貧化等過程，致使工序多，工藝流程長。爐體采用銅水套冷卻使爐體結(jié)構(gòu)復雜，能量損失較大。閃速熔煉投資大，當設計規(guī)模低于20 萬t/a時，噸銅建設投資偏高。另外，由于閃速熔煉反應過程是深度干燥的物料在反應塔中于懸浮狀態(tài)下瞬間完成，煙塵率較高(6% 8%)，要求進爐的原料必須經(jīng)過干燥、磨碎等預處理。
熔池熔煉工藝種類較多。有諾蘭達煉銅法、ISA法、Ausmelt法、三菱連續(xù)煉銅法和氧氣底吹煉銅法等，這些熔煉工藝由于爐子的結(jié)構(gòu)不同，氧槍的插入位置不同(分側(cè)吹和頂吹工藝)，各具特色，都具有熔煉強度高、物料處理能力大、環(huán)保好等優(yōu)點。但是側(cè)吹與頂吹工藝都存在不能完全自熱，配煤率2 5%，且噴槍插在渣層有形成泡沫渣的可能，存在安全隱患，氧槍壽命短只有10 20天，爐體都要安裝水套，熱損失大，浪費能源。最主要的缺點是Fe/SiOjg (1.1 1. 4)，渣量大含銅高，銅回收率偏低。
以上幾種熔池熔煉工藝都屬于爐內(nèi)分離，就是物料反應與銅锍和熔煉渣爐的沉降分離在同一爐內(nèi)進行。現(xiàn)代化的熔煉都需要向爐內(nèi)鼓入高壓的富氧，使反應過程熔池劇烈攪動，提高了物料間反應強度和速度。而銅锍與熔煉渣分離過程是需要靜止沉降，才能達到分離的目的。物料之間反應與沉降分離是兩個相反的過程，反應過程中需要攪動，加快物料間的接觸，使反應快速進行，反應后生成的銅锍與熔煉渣分離需要靜止，沉降才能徹底分離。因此，在同一個爐內(nèi)不可能很好地解決劇烈攪動與靜止之間矛盾，產(chǎn)出的熔煉渣含銅都在5% 10%左右。目前，氧氣底吹爐產(chǎn)出的渣含銅較低，最低可降到3%，渣要進行選礦處理回收其中的銅。需要增加幾十個渣包把熔煉渣倒運到緩冷場，倒進渣坑冷卻后再運到選礦場，渣緩冷場及選礦場均需要很大的占地面積，選礦前需要對熔煉渣進行破碎、磨細。由于高溫熔煉出的渣特別難磨碎，磨機材質(zhì)需要特殊材料制成的，延長了工藝流程，額外增加了人工及動力消耗，增加了投資。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，針對現(xiàn)有煉銅工藝熔煉渣含銅都高，以至于不得不采用渣選礦或電爐貧化的二次處理過程的世界級難題，和由此帶來的工藝流程延長、運行成本升高、設備投資增加、占地面積增大等一系列問題，經(jīng)過反復研究和大量實驗，給出了一種爐外分離臥式熔池熔煉生產(chǎn)粗銅的冶煉方法及其專用設備。這種爐外分離臥式熔煉技術(shù)博取眾長，克服了現(xiàn)有煉銅工藝技術(shù)的不足，整個工藝流程短、生產(chǎn)規(guī)模彈性大、投資適當、能耗低、渣含銅低、節(jié)能環(huán)保，是適合我國冶金行業(yè)現(xiàn)狀的最佳熔煉技術(shù)。
為了達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是這種爐外分離臥式熔池熔煉工藝，包括將銅精礦、石英石、石灰石、冷料等混合均勻后，經(jīng)皮帶給料機連續(xù)均勻的加入到熔池熔煉爐中，利用底部插入的氧槍鼓入高壓富氧空氣或/和壓縮空氣，對熔池內(nèi)的熔體形成強烈的攪拌，使熔池內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過程迅速進行，完成系列化學反應，生成銅锍、 熔煉渣和高溫煙氣，其特點是銅锍和熔渣經(jīng)熔池熔煉爐中的調(diào)節(jié)板放出口及熔體溜槽連續(xù)流入電熱前床，所述的高壓富氧空氣的壓強O. 6 O. 7MPa，氧氣濃度70% 75%，壓縮空氣的壓強O. 7 O. 8MPa，銅锍與熔煉渣在電熱前床中進行靜止、沉降、分離，得到銅锍(含銅大于60%)和爐渣(含銅小于O. 5%)，銅锍經(jīng)銅锍出口進入吹煉爐，爐渣經(jīng)爐渣溜槽排出。
本發(fā)明給出的這種爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，包括有爐外分離臥式熔池熔煉爐主體和電熱前床，其特點是爐外分離臥式熔池熔煉爐主體內(nèi)襯有耐火磚并且不設水套，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體的頂部設有進料口和上升煙道，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體靠近進料口的側(cè)壁上設有主燒嘴，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體的底部設有氧槍，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體靠近上升煙道的側(cè)壁上設有放出口經(jīng)熔體溜槽與電熱前床相連接，電熱前床的側(cè)壁上設有銅锍出口和尾端設有爐渣溜槽。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述熔體溜槽上設有加熱裝置。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述熔體溜槽上的加熱裝置為等離子爐或感應線圈。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述爐外分離臥式熔池熔煉爐主體底部設置的氧槍插入角度為與垂直線夾角15 25°，最佳插入角度為與垂直線夾角20°。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述電熱前床(含熔體溜槽)采用等離子爐或感應線圈或交直流電極混合的加熱方式。其中等離子爐或感應線圈設置在熔體溜槽上，交直流電極設置在電熱前床，當電熱前床的加熱裝置為交直流電極時，其中交流電極設在電熱前床內(nèi)的加熱端，直流電極設在電熱前床內(nèi)的放出端。該加熱方式可以迅速、均勻、可控的提高渣溫，減少電熱前床的渣溫梯度問題，有利于銅锍與爐渣的分離，達到降低渣含銅量，提高銅收率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、原料適應性強，設備處理能力彈性靈活。
本發(fā)明對原料適應性強，精礦中銅的品位可以在10% 35%之間波動，可處理含金、銀、砷較高的精礦，不用干燥，濕精礦可以直接入爐，不用磨碎，可以是塊礦亦可以是粉料，煙塵率低。
銅锍生產(chǎn)能力可從1. 6萬t/a到33萬t/a。根據(jù)原料情況，爐外分離熔煉爐處理原料量可以從5萬t/a到110萬t/a。即可以小規(guī)模生產(chǎn)，也可以大規(guī)模生產(chǎn)。
2、爐外分離，設備結(jié)構(gòu)緊湊。
本發(fā)明使銅锍和熔渣在爐外進行分離，徹底解決了攪動與靜止之間的矛盾。本發(fā)明的熔煉爐體積小，與前床之間結(jié)構(gòu)緊湊，占地占空間小，便于布局、節(jié)省投資。對于生產(chǎn)規(guī)模小、沒有擴建場地、需要技術(shù)改造的企業(yè)非常有利。
3、熱能利用率高，能耗低。
本發(fā)明在熔煉時不添加任何燃料，反應過程全部靠化學反應放出的熱量，爐體沒有水套，熱能利用率高。
4、多種加熱方式。
本發(fā)明的電熱前床內(nèi)部構(gòu)造設計有利于降低爐渣含銅量，電熱前床的加熱系統(tǒng)為多種加熱方式，使熔體加熱更快更直接有效，在電熱前床內(nèi)銅锍與爐渣分離徹底，渣流動性好，易放出。
5、環(huán)保效果好。
本發(fā)明采用氧槍的氧氣濃度高，氧氣濃度高70 75%，壓強O. 6-0. 80MPa，壓縮空氣的壓強O. 6-0. 8MPa。產(chǎn)生的煙氣量小，煙氣SO2濃度高達10% 15%，從熔煉爐到電熱前床用溜槽實現(xiàn)熔體的密閉轉(zhuǎn)運，環(huán)境保護好。
6、棄渣含銅低、綜合回收率高。
本發(fā)明實現(xiàn)了銅锍與熔煉渣的爐外分離，使爐渣含銅量小于O. 5%，不需再進行渣選礦等二次處理，克服了緩冷渣包多，占地大，投資大的缺點。
產(chǎn)出的銅锍含銅高(60%以上)，爐渣含銅底(低于O. 5%)，徹底解決了銅熔煉渣的再處理難題。
7、機械化程度高、操作簡單。
采用機械化連續(xù)加料，連續(xù)出銅锍和爐渣，操作穩(wěn)定，勞動強度低。
8、氧槍壽命長，更換方便。
氧槍位于爐子底部，最佳插入角度為與垂直線夾角20°，可以在±5°范圍內(nèi)變動。氧槍4 8個,單排排列效果最好。
氧槍的位置決定了氧槍的壽命比其它設備的使用壽命長，正常使用壽命為300天 /枝。氧槍是普通的通用設備，采購容易，更換方便。


圖1為本發(fā)明給出的這種爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為爐外分離臥式熔煉爐主視圖。
圖3為爐外分離臥式熔煉爐側(cè)視圖。
圖4為電熱前床采用等離子加熱方式的示意圖。
圖5為電熱前床采用感應電極加熱方式的示意圖。
圖6為電熱前床采用交/直流混合加熱方式的示意圖。
圖中標記1.爐外分離臥式熔池熔煉爐主體，2.電熱前床，3.進料口，4.氧槍，5. 上升煙道，6.調(diào)節(jié)板放出口，7.熔體溜槽，8.加熱裝置，9.銅锍出口，10.爐渣溜槽，11. 主燒嘴，12.等離子加熱裝置，13.感應加熱裝置，14.交流電極，15.直流電極。
具體實施方式
為使本發(fā)明的優(yōu)點和特點更加容易理解，下面結(jié)合實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。但實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍 。
這種爐外分離臥式熔池熔煉工藝，將銅精礦、石英石、石灰石、冷料等混合均勻后， 經(jīng)皮帶給料機連續(xù)均勻的加入到熔池熔煉爐中，利用底部插入的氧槍鼓入高壓富氧空氣和壓縮空氣，對熔池內(nèi)的熔體形成強烈的攪拌，使熔池內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過程迅速進行，完成系列化學反應，生成銅锍、熔煉渣和高溫煙氣，銅锍及熔渣經(jīng)熔體溜槽連續(xù)流入電熱前床，銅锍和熔渣經(jīng)調(diào)節(jié)板放出口連續(xù)流入電熱前床，所述的高壓富氧空氣的壓強O. 6MPa，氧氣濃度70%%，壓縮空氣的壓強O. 7MPa，銅锍與熔煉渣在電熱前床中進行靜止、沉降、分離，得到含銅大于60%銅锍和含銅小于O. 5%爐渣，銅锍經(jīng)銅锍出口進入吹煉爐，爐渣經(jīng)爐渣溜槽排出。
如圖1 圖3所示，這種爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，包括有爐外分離臥式熔池熔煉爐主體I和電熱前床2，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體I內(nèi)襯有耐火磚并且不設水套，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體I的頂部設有進料口 3和上升煙道5，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體I靠近進料口 3的側(cè)壁上設有主燒嘴11，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體 I的底部設有氧槍4，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體I靠近上升煙道5的側(cè)壁上設有放出口 6經(jīng)熔體溜槽7與電熱前床2相連接，電熱前床2的側(cè)壁上設有銅锍出口 9和爐渣溜槽10， 所述熔體溜槽7上設有加熱裝置8。
爐外分離臥式熔煉爐是熔池熔煉爐的一種，該設備為圓柱形，主視圖見圖2所示、 側(cè)視圖見圖3所示。可以根據(jù)需要處理的原料量確定爐子的直徑和長度，與相應的吹煉設備配置，可年產(chǎn)粗銅I 20萬t。熔體的放出口與電熱前床相連。爐內(nèi)襯耐火磚且爐內(nèi)不設水套，根據(jù)需要進行轉(zhuǎn)動。通過爐子底部的氧槍將氧氣和壓縮空氣鼓入銅锍層，使熔池形成劇烈攪拌，爐料在熔池中完成造銅锍和造渣熔煉過程，產(chǎn)生的銅锍及熔煉渣經(jīng)溜槽進入電熱前床進行靜止沉降、分離過程，徹底分離后，由銅锍口和渣口分別放出銅锍和爐渣。
如圖4所示，本發(fā)明的電熱前床2的加熱系統(tǒng)為等離子加熱裝置12，該等離子加熱裝置12設置在熔體溜槽7上，即熔體溜槽7作為等離子加熱裝置12 (爐)，可以將放出的熔體瞬間加熱到1500°C以上，熾熱的熔體在電熱前床2內(nèi)進行澄清分離，產(chǎn)出的渣含銅<O.5%，從而保證了熔體加熱更快更直接有效，在電熱前床內(nèi)銅锍與爐渣分離徹底，渣流動性好，易放出。
如圖5所示，本發(fā)明的電熱前床2的加熱系統(tǒng)為感應加熱裝置13，該感應加熱裝置13設置在熔體溜槽7上，即熔體溜槽7作為等感應線圈，熔體從線圈內(nèi)通過可以將放出的熔體快速均勻地加熱到1500°C以上，同時石墨電極是消耗電極，在加熱的同時還將渣中的銅還原，熔體在電熱前床2內(nèi)進行澄清分離，渣含銅< O. 5%。
如圖6所示，本發(fā)明的電熱前床2的加熱系統(tǒng)為交直流電極混合加熱裝置，該交直流電極設置在電熱前床2內(nèi)，其中交流電極設在電熱前床內(nèi)的加熱端，直流電極設在電熱前床內(nèi)的放出端，在電熱前床2內(nèi)的加熱端用交流電極14進行加熱，保證渣的流動性好，銅锍 排放容易。在放出端用直流電極15進行保溫，有利于銅锍與爐渣分離，渣含銅< 0.5%。
權(quán)利要求
1.一種爐外分離臥式熔池熔煉工藝，包括將銅精礦、石英石、石灰石、冷料等混合均勻后，經(jīng)皮帶給料機連續(xù)均勻的加入到爐外分離臥式熔池熔煉爐的熔池中，利用該熔池熔煉爐底部插入的氧槍鼓入高壓富氧空氣或/和壓縮空氣，對熔池內(nèi)的熔體形成強烈的攪拌，使熔池內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過程迅速進行，完成系列化學反應，生成銅锍、熔煉渣和高溫煙氣，其特征在于銅锍和熔渣經(jīng)熔池熔煉爐中的調(diào)節(jié)板放出口及熔體溜槽連續(xù)流入電熱前床，所述的高壓富氧空氣的壓強O. 6 O. 7MPa，氧氣濃度70% 75%，壓縮空氣的壓強O. 7 O. 8MPa，銅锍與熔煉渣在電熱前床中進行靜止、沉降、分離，得到銅锍(含銅大于60%)和爐渣(含銅小于O. 5%)，銅锍經(jīng)銅锍出口進入吹煉爐，爐渣經(jīng)爐渣溜槽排出。
2.權(quán)利要求1所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，包括有爐外分離臥式熔池熔煉爐主體和電熱前床，其特征在于爐外分離臥式熔池熔煉爐主體內(nèi)襯有耐火磚并且不設水套，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體的頂部設有進料口和上升煙道，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體靠近進料口的側(cè)壁上設有主燒嘴，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體的底部設有氧槍，爐外分離臥式熔池熔煉爐主體靠近上升煙道的側(cè)壁上設有放出口經(jīng)熔體溜槽與電熱前床相連接，電熱前床的側(cè)壁上設有銅锍出口和爐渣溜槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，其特征在于熔體溜槽上設有加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，其特征在于熔體溜槽上的加熱裝置為等離子爐或感應線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，其特征在于外分離臥式熔池熔煉爐主體底部設置的氧槍插入角度為與垂直線夾角15 25°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，其特征在于外分離臥式熔池熔煉爐主體底部設置的氧槍最佳插入角度為與垂直線夾角20°。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐外分離臥式熔池熔煉工藝的專用設備，其特征在于電熱前床的加熱裝置為交直流電極，其中交流電極設在電熱前床內(nèi)的加熱端，直流電極設在電熱前床內(nèi)的放出端。
全文摘要
一種爐外分離臥式熔池熔煉工藝及其專用設備，其工藝為將銅精礦、石英石、石灰石、冷料等混合均勻后，連續(xù)加入到熔池熔煉爐中，利用底部插入的氧槍鼓入富氧和壓縮空氣對熔體形成強烈的攪拌，使熔池內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過程迅速完成，生成銅锍、熔煉渣和高溫煙氣，其特點是銅锍及熔渣經(jīng)熔體溜槽連續(xù)流入電熱前床，銅锍與熔煉渣在電熱前床中進行靜止、沉降、分離，得到銅锍和爐渣，銅锍經(jīng)銅锍出口進入吹煉爐，爐渣經(jīng)爐渣溜槽排出；其專用設備包括有爐外分離臥式熔池熔煉爐主體和電熱前床，各設備之間由溜槽連接。本發(fā)明將銅锍與熔煉渣在爐外分離，渣含銅＜0.5%可直接棄掉，可處理多種低品位銅礦例如金精礦、高砷礦等。
文檔編號C22B15/00GK103031447SQ20111029676
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉英杰, 劉志海, 于占海, 張國虎, 王永軍, 廖愛民, 于志偉, 申殿邦 申請人:申殿邦, 劉英杰