一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法
【專利摘要】一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法，屬于銅加工【技術領域】。現有的獨立氧化還原爐及其煙塵處理系統冶煉廢雜銅排放大氣的煙塵中粉塵最優水平達30mg/m3，但粉塵80～95％為PM2.5細顆粒物，且含毒性更大的二噁英，與人們對細顆粒物濃度日益嚴格的要求的變化不相適應。本發明方法使低品位銅原料采用低成本裝備冶煉優質陽極板成為可能，且本發明方法發明由旋風急冷除塵器、煙塵溫度調節器、布袋除塵器、濕法脫硫脫硝塔、雨淋過濾器、調頻風機、污水絮凝沉淀池組成的煙塵綜合處理系統及完整的技術，實現低品位銅原料低成本裝備連續冶煉成優質陽極銅工業廢氣的排放中粉塵濃度低于0.500mg/m3，檢測不到二噁英。
【專利說明】一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法

【背景技術】
[0001]一方面，重金屬冶煉煙塵排放污染治理雖經過大量艱苦卓絕的努力，取得了長足的進步，銅反射爐冶煉排放煙塵中粉塵濃度達到30mg/m3，優于GB907-1996規定銅冶煉反射爐粉塵低于200mg/m3的標準值。但現有研究結果表明在粉塵濃度達到30mg/m3的煙塵中80?95%為PM2.5細顆粒物。
[0002]另一方面，近二十多年以來，銅加工在我國每年以兩位數的速度增長，銅加工產品在我國國民經濟及高【技術領域】發揮越來越重要的作用，但制約我國銅加工行業發展的瓶頸是高純度銅原材料的短缺，我國銅精礦資源貧乏，從廢雜銅、紫雜銅中再生高純度的銅材是必然的選擇，但入爐的廢雜銅、紫雜銅中難免混含塑料、含溴芳烴的阻燃物等，因此冶煉廢雜銅、紫雜銅會產生二噁英。二噁英的生成要借助含Cu等金屬離子細顆粒物的催化，二噁英傳播依附在PM2.5細顆粒物上。到目前為止，還未見銅反射爐冶煉煙塵中二噁英的減排技術的研發。
[0003]眾所周知PM2.5直接進入肺部深處，對人體生命健康產生重要的危害。關于PM2.5，國家標準《環境空氣質量標準》GB3095-2012顆粒物(粒徑小于等于2.5 μ m)規定24小時平均濃度35 μ g/m3為一級，75 μ g/m3為二級，標準從2016年1月1日開始實施。但我國現有的空氣質量形勢嚴峻，高于75 μ g/m3輕度污染、中度污染、重度污染、嚴重污染的天氣時有發生。二噁英是劇毒物質，對人體的危害更大。因此，相對于現有低品位銅反射爐冶煉煙塵處理的最佳水平，對含紫雜銅、廢雜銅之一的低品位銅原料采用低成本裝備冶煉技術、進一步研發大幅度降低煙塵中PM2.5排放的濃度、同時大幅度削減二噁英濃度甚至消除二噁英產生的方法，具有重大的社會效益。
[0004]冶煉純度更高的陽極板對于減少電解工藝成本和時間，節能減排具有積極作用。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有技術采用反射爐加煙塵處理系統最優的大氣排放粉塵含量30mg/m3但其中80?95%為PM2.5細顆粒物、且熔化含廢雜銅低品位銅原料煙塵中存在二噁英的現狀，發明一種方法使得采用低成本裝備冶煉優質陽極板成為可能，而且大幅度削減排放的廢氣中細顆粒物的濃度、消除二噁英。
[0006]本發明一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法，低成本裝備包括一臺豎爐、至少兩臺氧化爐、至少兩臺還原爐、一套煙塵綜合處理系統，本發明的技術特征為:
[0007]銅含量60wt%及以上低品位銅原料能正常且連續冶煉成銅含量大于99.10wt%優質陽極板，低品位銅原料為下列原料的至少一種:紫雜銅、廢雜銅、由廢雜銅冶煉的次粗銅、由銅锍冶煉的粗銅；豎爐和氧化爐之間通過至少兩個預留排銅口及其加蓋保溫溜槽相連，豎爐連續熔化低品位銅，至少兩臺氧化爐輪流接受豎爐的銅熔液至其額定容量，分別氧化銅熔液；再將氧化銅熔液通過氧化爐預留的排銅口和加蓋保溫溜槽轉運至還原爐，在還原爐中還原，然后保溫，最后澆鑄成優質陽極板；
[0008]豎爐熔化低品位銅，考慮還原爐煙塵進入豎爐底部的影響，通過多個豎爐燃燒器的空氣和燃料量供應的調節、實現整個料柱從下到上溫度遞減、并只在料柱底部熔化，在豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器形成循環高溫燃氣流，該循環高溫燃氣流為還原性，不斷熔化低品位銅料柱底部，料柱不斷下行、在豎爐的頂部根據低品位銅冶煉進程要求加入干燥的低品位銅打包料塊、維持整個料柱高度基本不變，而且該循環高溫燃氣流裹挾低品位銅熔液斜下行一程、然后在銅熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃氣離開循環高溫燃氣流、繼而沿豎爐料柱上行一段、并通過豎爐保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐，該部分折返燃氣的量由豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器向循環高溫燃氣流補充；另一方面低品位銅熔液與循環高溫燃氣流分離后借助慣性經過最短的最順暢的高溫的路徑、通過排銅口、加蓋保溫溜槽、進入預熱的氧化爐，加蓋保溫溜槽有還原性燃氣協同、保證低品位銅熔液的正常流動，該循環高溫燃氣流、該加蓋保溫溜槽的還原性燃氣1120?1400°C，且分別控制兩個溫度隨著原料中銅含量的降低而增高；當通過其中一個排銅口和加蓋保溫溜槽流入一個氧化爐的銅熔液達到該氧化爐的額定容量時，減小與該排銅口相對應的豎爐燃燒器的燃料和空氣的供應量，使該循環高溫燃氣流降溫、暫停豎爐料柱底部的熔化，封堵該排銅口，然后在該氧化爐內進行銅熔液的氧化；同時打開豎爐預留的與另一預熱的氧化爐相連的排銅口，控制與該排銅口相對的豎爐燃燒器形成另一循環高溫燃氣流，重新開始熔化豎爐料柱底部，通過該排銅口和與之相通的加蓋保溫溜槽向后一氧化爐排銅熔液，直至達到該氧化爐的額定銅熔液量，再暫停豎爐低品位銅料柱的熔化；在正常連續冶煉過程中，如此連續熔化低品位銅原料料柱的底部，分別在不同氧化爐氧化低品位銅熔液，分別在不同的還原爐還原、保溫澆鑄優質陽極板；氧化爐燃燒器、還原爐燃燒器采取無焰燃燒方式；
[0009]控制豎爐的燃氣為還原性、還原爐燃氣為還原性、氧化爐的燃氣為氧化性，豎爐煙塵通過其保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐；還原爐煙塵分別通過其保溫管道、高溫鼓風機部分進入豎爐底部、部分進入與之相配套的氧化爐；氧化爐煙塵通過其保溫管道、進入煙塵主管道、煙塵綜合處理系統后排放；該煙塵主管道外焊氣管，氣管外裝有良好的保溫材料，至少兩種氣管利用該煙塵主管道內流過的高溫煙塵分別對干燥空氣、干燥的空分氮氣進行加熱，預熱空氣通過控制分配給豎爐燃燒器助燃、氧化爐燃燒器助燃、還原爐燃燒器助燃、煙塵溫度調節器按需使用，預熱氮氣通過安全電磁閥通入正在還原過程的還原爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快銅熔液的還原；含干燥空分氧氣的富氧氣體通過安全電磁閥通入正在氧化過程的氧化爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快低品位銅熔液的氧化過程；控制豎爐鼓風機、還原爐鼓風機、煙塵綜合處理系統調頻風機杜絕豎爐煙塵、還原爐煙塵、氧化爐煙塵無組織排放和逃逸；
[0010]煙塵綜合處理系統由旋風急冷除塵器、煙塵溫度調節器、布袋除塵器、濕法脫硫脫硝塔、雨淋過濾器、調頻風機、污水絮凝沉淀池組成；
[0011]豎爐煙塵保溫管道與豎爐相接處距豎爐底部的高度占整個豎爐高度的一半到三分之二，在該相接處以上、豎爐內壁與從頂部加入的低品位銅原料之間的間隙小于該相接處以下豎爐內壁與豎爐料柱之間的間隙，通過對豎爐高溫鼓風機的控制杜絕豎爐煙塵從豎爐頂部逃逸；豎爐煙塵自進入還原爐燃燒器燃燒、部分原豎爐煙塵進入氧化爐燃燒器燃燒然后進入煙塵綜合綜合處理系統，部分原豎爐煙塵還隨還原爐煙塵重新進入豎爐、重新進入還原爐、重新進入氧化爐等，在該過程中豎爐煙塵至少經歷高于850°C、6s以上，其中經歷1120°C以上溫度4s以上；
[0012]控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為500°C?550°C，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.2s內降到195°C?200°C ;另一方面，煙塵混合氣體中大的顆粒物在離心力的作用下邊旋轉邊向下進入旋風急冷除塵器的料斗，通過觀察窗當大的顆粒物達到一定量時被自動清除；旋風急冷除塵器內的通冷卻水管道外壁通過低頻聲波吹灰器保持清潔、高效高速與煙塵混合氣體交換熱量；
[0013]隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點；
[0014]煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少50%以上，雨淋過濾器噴淋雨滴量至少為200mm/h，噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達1.0m/s?5.0m/s雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180°改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理至少lOmin，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對PM2.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留?’最終排入大氣的粉塵低于0.500mg/m3，沒能檢測到二噁英；
[0015]雨淋過濾器的雨水循環使用，定期補水，定期污水泵入污水絮凝沉淀池，收集的泥漿沒能檢測到二噁英，泥漿隨后集中進行重金屬提取；
[0016]氧化爐、還原爐的爐渣水淬冷卻，之后球磨和物理分選、濕法處理、冶金處理，回收有價金屬。
[0017]本發明一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法，該煙塵綜合處理系統應用在除含豎爐之外的低成本裝備上低品位銅原料冶煉優質陽極板的煙塵處理、在除含豎爐之外的低成本裝備上高品位銅原料冶煉優質陽極板的煙塵處理，處理后排入大氣的粉塵低于0.500mg/m3，不會檢測到二噁英。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下的顯著優越性:
[0019]1.對低品位銅，現有的反射爐冶煉最優的大氣排放水平為30mg/m3的，但本發明專利采用含煙塵綜合處理系統的低成本冶煉裝備，煙塵大氣排放粉塵濃度低于0.500mg/m3 ；對低品位銅，現有的含豎爐的發明技術還不能工業冶煉，因此還未見現有的銅冶煉中對粉塵處理的技術報道；
[0020]2.當低品位銅中含廢雜銅、紫雜銅時，因易混入塑料、含溴芳烴的阻燃物等，現有冶煉及煙塵處理技術肯定在煙塵中產生二噁英，本發明技術使得經本發明煙塵綜合處理系統處理的排放到大氣的煙塵中消除了二噁英的存在，檢測不到二噁英，具有重大的社會效.、/■
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【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]原料銅含量60.0wt%的廢雜銅與銅锍冶煉的粗銅；低成本裝備的配置為1臺豎爐、2臺氧化爐、2臺還原爐、1套煙塵綜合處理系統；燃油用重油；控制豎爐的燃氣為還原性、還原爐燃氣為還原性、氧化爐的燃氣為氧化性，豎爐煙塵通過其保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐；還原爐煙塵分別通過其保溫管道、高溫鼓風機部分進入豎爐底部、部分進入與之相配套的氧化爐；氧化爐煙塵通過其保溫管道、進入煙塵主管道、煙塵綜合處理系統后排放；該煙塵主管道外焊氣管，氣管外裝有良好的保溫材料，至少兩種氣管利用該煙塵主管道內流過的高溫煙塵分別對干燥空氣、干燥的空分氮氣進行加熱，預熱空氣通過控制分配給豎爐燃燒器助燃、氧化爐燃燒器助燃、還原爐燃燒器助燃、煙塵溫度調節器按需使用，預熱氮氣通過安全電磁閥通入正在還原過程的還原爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快銅熔液的還原；含干燥空分氧氣的富氧氣體通過安全電磁閥通入正在氧化過程的氧化爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快低品位銅熔液的氧化過程；控制豎爐鼓風機、還原爐鼓風機、煙塵綜合處理系統調頻風機杜絕豎爐煙塵、還原爐煙塵、氧化爐煙塵無組織排放和逃逸；豎爐熔化低品位銅，考慮還原爐煙塵進入豎爐底部的影響，通過多個豎爐燃燒器的空氣和燃料量供應的調節、實現整個料柱從下到上溫度遞減、并只在料柱底部熔化，在豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器形成循環高溫燃氣流，該循環高溫燃氣流為還原性，不斷熔化低品位銅料柱底部，料柱不斷下行、在豎爐的頂部根據低品位銅冶煉進程要求加入干燥的低品位銅打包料塊、維持整個料柱高度基本不變，而且該循環高溫燃氣流裹挾低品位銅熔液斜下行一程、然后在銅熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃氣離開循環高溫燃氣流、繼而沿豎爐料柱上行一段、并通過豎爐保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐，該部分折返燃氣的量由豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器向循環高溫燃氣流補充；另一方面低品位銅熔液與循環高溫燃氣流分離后借助慣性經過最短的最順暢的高溫的路徑、通過排銅口、加蓋保溫溜槽、進入預熱的氧化爐，加蓋保溫溜槽有還原性燃氣協同、保證低品位銅熔液的正常流動，該循環高溫燃氣流、該加蓋保溫溜槽的還原性燃氣1400°C ;當通過其中一個排銅口和加蓋保溫溜槽流入一個氧化爐的銅熔液達到該氧化爐的額定容量時，減小與該排銅口相對應的豎爐燃燒器的燃料和空氣的供應量，使該循環高溫燃氣流降溫、暫停豎爐料柱底部的熔化，封堵該排銅口，然后在該氧化爐內進行銅熔液的氧化；在正常連續冶煉過程中，連續熔化低品位銅原料料柱的底部，分別在不同氧化爐氧化低品位銅熔液，分別在不同的還原爐還原、保溫澆鑄優質陽極板；氧化爐燃燒器、還原爐燃燒器采取無焰燃燒方式；煙塵綜合處理系統由旋風急冷除塵器、煙塵溫度調節器、布袋除塵器、濕法脫硫脫硝塔、雨淋過濾器、調頻風機、污水絮凝沉淀池組成；豎爐煙塵保溫管道與豎爐相接處距豎爐底部的高度占整個豎爐高度的60%，在該相接處以上、豎爐內壁與從頂部加入的低品位銅原料之間的間隙小于該相接處以下豎爐內壁與豎爐料柱之間的間隙，通過對豎爐高溫鼓風機的控制杜絕豎爐煙塵從豎爐頂部逃逸；豎爐煙塵自進入還原爐燃燒器燃燒、部分原豎爐煙塵進入氧化爐燃燒器燃燒然后進入煙塵綜合綜合處理系統，部分原豎爐煙塵還隨還原爐煙塵重新進入豎爐、重新進入還原爐、重新進入氧化爐等，在該過程中豎爐煙塵至少經歷855°C、6.5s，其中經歷1130°C以上溫度4.3s以上；控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為500°C，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.2s內降到195°C ;另一方面，煙塵混合氣體中大的顆粒物在離心力的作用下邊旋轉邊向下進入旋風急冷除塵器的料斗，通過觀察窗當大的顆粒物達到一定量時被自動清除；旋風急冷除塵器內的通冷卻水管道外壁通過低頻聲波吹灰器保持清潔、高效高速與煙塵混合氣體交換熱量；隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點；煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少55%，雨淋過濾器噴淋雨滴量至少為200mm/h,噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達1.0m/s ;雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180°改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理lOmin，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對PM2.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留；雨淋過濾器的雨水循環使用，定期補水，定期污水泵入污水絮凝沉淀池，收集的泥漿沒能檢測到二噁英，泥漿隨后集中進行重金屬提取；氧化爐、還原爐的爐渣水淬冷卻，之后球磨和物理分選、濕法處理、冶金處理，回收有價金屬；硫化物和氮化物的排放濃度與現有技術相同；低成本裝備能正常冶煉出優質陽極板，平均銅含量99.15wt% ;最終排入大氣的粉塵低于0.495mg/m3，沒能檢測到二噁英。
[0023]比較例1
[0024]對原料銅含量60.0wt%的廢雜銅與銅锍冶煉的粗銅，采取現有技術采用反射爐和現有的煙塵處理系統，粉塵大氣排放濃度為30mg/m3，二噁英P⑶Fs毒性當量在0.200ng/g?3.250ng/g。而采取現有技術含豎爐的低成本裝備及現有煙塵處理技術，由于現有技術無法連續冶煉低品位銅原料，所有還沒有相關數據。
[0025]實施例2
[0026]原料為Cu含量72.8wt%廢雜銅及廢雜銅冶煉的次粗銅；燃料為天然氣；干燥富氧氣體含氧85%接勻噴器頂吹，循環高溫燃氣流溫度1360°C、保溫溜槽的還原性燃氣在1250°C ;豎爐煙塵保溫管道與豎爐相接處距豎爐底部的高度占整個豎爐高度的55%，在該相接處以上、豎爐內壁與從頂部加入的低品位銅原料之間的間隙小于該相接處以下豎爐內壁與豎爐料柱之間的間隙，通過豎爐高溫鼓風機的控制杜絕豎爐煙塵從豎爐頂部逃逸；豎爐煙塵自進入還原爐、氧化爐燃燒器燃燒進入煙塵綜合處理系統，部分原豎爐煙塵隨還原爐的部分燃氣重新進入豎爐等，在該過程中豎爐煙塵經歷851°C、6.5S，其中經歷1140°C以上溫度4.8s;控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為550°C，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.18s內降到200°C ;隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點180°C ;煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少78 %，雨淋過濾器噴淋雨滴量為230mm/h，噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達5.0m/s ;雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180°改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理12min，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對PM2.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留；其它與實施例1相同；上述低成本裝備能正常冶煉出陽極板，平均銅含量99.20wt%，最終排入大氣的粉塵低于0.479mg/m3，沒能檢測到二噁英。
[0027]實施例3
[0028]原料為Cu含量88.3wt%廢雜銅及廢雜銅冶煉的次粗銅；燃料為天然氣；干燥富氧氣體含氧75%接勻噴器頂吹和側吹，循環高溫燃氣流溫度1340°C、保溫溜槽的還原性燃氣在1240°C ;豎爐煙塵在該過程中經歷857°C、6.3s，其中經歷1130°C以上溫度4.1s ;控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為530°C，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.17s內降到200°C ;隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點180°C ;煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少90%，雨淋過濾器噴淋雨滴量為240mm/h，噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達5.0m/s ;雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180°改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理llmin，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對PM2.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留；其它與實施例1相同；上述低成本裝備能正常冶煉出陽極板，平均銅含量99.26wt%，最終排入大氣的粉塵低于0.481mg/m3,沒能檢測到二噁英。
[0029]實施例4
[0030]低品位銅原材料含Cu85wt%，含廢雜銅，采取無豎爐、只有氧化爐、還原爐加本發明的煙塵綜合處理系統冶煉，煙塵排入大氣中粉塵濃度為0.480mg/m3，檢測不到二噁英；陽極板的純度相近，但沒有本發明的技術方法既環保又節能。
[0031]實施例5
[0032]高品位銅原材料含Cu98wt%，含廢雜銅采取只有氧化爐、還原爐加本發明的煙塵綜合處理系統冶煉，煙塵排入大氣中粉塵濃度為0.475mg/m3，檢測不到二噁英；陽極板的純度相近，但沒有本發明的技術方法既環保又節能。
【權利要求】
1.一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法，低成本裝備包括一臺豎爐、至少兩臺氧化爐、至少兩臺還原爐、一套煙塵綜合處理系統，其特征在于: 1)銅含量60被％及以上低品位銅原料能正常且連續冶煉成銅含量大于99.10被％優質陽極板，低品位銅原料為下列原料的至少一種:紫雜銅、廢雜銅、由廢雜銅冶煉的次粗銅、由銅锍冶煉的粗銅；豎爐和氧化爐之間通過至少兩個預留排銅口及其加蓋保溫溜槽相連，豎爐連續熔化低品位銅，至少兩臺氧化爐輪流接受豎爐的銅熔液至其額定容量，分別氧化銅熔液；再將氧化銅熔液通過氧化爐預留的排銅口和加蓋保溫溜槽轉運至還原爐，在還原爐中還原，然后保溫，最后澆鑄成優質陽極板； 2)豎爐熔化低品位銅，考慮還原爐煙塵進入豎爐底部的影響，通過多個豎爐燃燒器的空氣和燃料量供應的調節、實現整個料柱從下到上溫度遞減、并只在料柱底部熔化，在豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器形成循環高溫燃氣流，該循環高溫燃氣流為還原性，不斷熔化低品位銅料柱底部，料柱不斷下行、在豎爐的頂部根據低品位銅冶煉進程要求加入干燥的低品位銅打包料塊、維持整個料柱高度基本不變，而且該循環高溫燃氣流裹挾低品位銅熔液斜下行一程、然后在銅熔液流的上方折返，一方面其中部分折返的燃氣離開循環高溫燃氣流、繼而沿豎爐料柱上行一段、并通過豎爐保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐，該部分折返燃氣的量由豎爐最下排負責料柱底部熔化的燃燒器向循環高溫燃氣流補充；另一方面低品位銅熔液與循環高溫燃氣流分離后借助慣性經過最短的最順暢的高溫的路徑、通過排銅口、加蓋保溫溜槽、進入預熱的氧化爐，加蓋保溫溜槽有還原性燃氣協同、保證低品位銅熔液的正常流動，該循環高溫燃氣流、該加蓋保溫溜槽的還原性燃氣1120?14001，且分別控制兩個溫度隨著原料中銅含量的降低而增高；當通過其中一個排銅口和加蓋保溫溜槽流入一個氧化爐的銅熔液達到該氧化爐的額定容量時，減小與該排銅口相對應的豎爐燃燒器的燃料和空氣的供應量，使該循環高溫燃氣流降溫、暫停豎爐料柱底部的熔化，封堵該排銅口，然后在該氧化爐內進行銅熔液的氧化；同時打開豎爐預留的與另一預熱的氧化爐相連的排銅口，控制與該排銅口相對的豎爐燃燒器形成另一循環高溫燃氣流，重新開始熔化豎爐料柱底部，通過該排銅口和與之相通的加蓋保溫溜槽向后一氧化爐排銅熔液，直至達到該氧化爐的額定銅熔液量，再暫停豎爐低品位銅料柱的熔化；在正常連續冶煉過程中，如此連續熔化低品位銅原料料柱的底部，分別在不同氧化爐氧化低品位銅熔液，分別在不同的還原爐還原、保溫澆鑄優質陽極板；氧化爐燃燒器、還原爐燃燒器采取無焰燃燒方式； 3)控制豎爐的燃氣為還原性、還原爐燃氣為還原性、氧化爐的燃氣為氧化性，豎爐煙塵通過其保溫管道、高溫鼓風機分別進入還原爐；還原爐煙塵分別通過其保溫管道、高溫鼓風機部分進入豎爐底部、部分進入與之相配套的氧化爐；氧化爐煙塵通過其保溫管道、進入煙塵主管道、煙塵綜合處理系統后排放；該煙塵主管道外焊氣管，氣管外裝有良好的保溫材料，至少兩種氣管利用該煙塵主管道內流過的高溫煙塵分別對干燥空氣、干燥的空分氮氣進行加熱，預熱空氣通過控制分配給豎爐燃燒器助燃、氧化爐燃燒器助燃、還原爐燃燒器助燃、煙塵溫度調節器按需使用，預熱氮氣通過安全電磁閥通入正在還原過程的還原爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快銅熔液的還原；含干燥空分氧氣的富氧氣體通過安全電磁閥通入正在氧化過程的氧化爐內的氣體勻噴器，均勻進入銅熔液池，加快低品位銅熔液的氧化過程；控制豎爐鼓風機、還原爐鼓風機、煙塵綜合處理系統調頻風機杜絕豎爐煙塵、還原爐煙塵、氧化爐煙塵無組織排放和逃逸； 4)煙塵綜合處理系統由旋風急冷除塵器、煙塵溫度調節器、布袋除塵器、濕法脫硫脫硝塔、雨淋過濾器、調頻風機、污水絮凝沉淀池組成； 5)豎爐煙塵保溫管道與豎爐相接處距豎爐底部的高度占整個豎爐高度的一半到三分之二，在該相接處以上、豎爐內壁與從頂部加入的低品位銅原料之間的間隙小于該相接處以下豎爐內壁與豎爐料柱之間的間隙，通過對豎爐高溫鼓風機的控制杜絕豎爐煙塵從豎爐頂部逃逸；豎爐煙塵自進入還原爐燃燒器燃燒、部分原豎爐煙塵進入氧化爐燃燒器燃燒然后進入煙塵綜合綜合處理系統，部分原豎爐煙塵還隨還原爐煙塵重新進入豎爐、重新進入還原爐、重新進入氧化爐等，在該過程中豎爐煙塵至少經歷高于8501、68以上，其中經歷11201以上溫度48以上； 6)控制從氧化爐排出的煙塵在進入旋風急冷除塵器時溫度為5001?5501，一方面，該旋風急冷除塵器的煙塵入口旁通入高壓干燥冷空氣，與煙塵急速充分混合冷卻，同時帶動煙塵混合氣體高速旋轉，在邊旋轉邊向上的運動過程中、煙塵混合氣體又與旋風急冷除塵器內通冷卻水的金屬管道強制高速交換熱量，通過調節干燥冷空氣的溫度以及氣流速度、調節通往金屬管道內的冷卻水的溫度以及水流速度，使煙塵混合氣體在0.28內降到1951?2001 ；另一方面，煙塵混合氣體中大的顆粒物在離心力的作用下邊旋轉邊向下進入旋風急冷除塵器的料斗，通過觀察窗當大的顆粒物達到一定量時被自動清除；旋風急冷除塵器內的通冷卻水管道外壁通過低頻聲波吹灰器保持清潔、高效高速與煙塵混合氣體交換熱量； 7)隨后，煙塵混合氣體進入煙塵溫度調節器，通過提前檢測煙塵混合氣體的溫度，采取干燥冷空氣、煙塵主管道預熱的部分干燥空氣來調節煙塵混合氣體的溫度，使其在離開布袋除塵器前溫度高于煙塵混合氣體的露點； 8)煙塵混合氣體經過塔表面密閉的控制煙塵混合氣體出入的濕法脫硫脫硝塔，進入密閉的控制其出入的雨淋過濾器，剛進雨淋過濾器煙塵混合氣體運動速度立即降低至少50%以上，雨淋過濾器噴淋雨滴量至少為200^/1^噴淋雨滴的速度在接觸雨淋器底板前速度達1.0.11/8?5.0.11/8 ；雨淋過濾器由多個格組成，每相鄰兩格之間大部分面積由隔板隔開，在煙塵混合氣體運動的大方向、單個格盡頭設有過濾網，煙塵混合氣體經過過濾網進入下一格，煙塵混合氣體運動大方向180。改變，如此運動、反復改變方向，煙塵混合氣體在雨淋過濾器內被處理至少10-！！，最后被調頻風機排入大氣；煙塵混合氣體在雨淋過濾器內處于紊流，相鄰兩格有煙塵混合氣體交換結構，保證煙塵混合氣體流動的位置相對雨淋過濾器的單格內的上層、中層和下層的位置始終在改變，保證煙塵混合氣體被雨淋過濾器均勻處理；過濾網對？12.5具有良好的過濾功能，過濾網上不停有完整的雨膜帶走截留的細顆粒物；煙塵混合氣體從高溫被雨淋過濾器很快噴淋到低溫、從干燥馬上到彌散的雨滴內達到飽和濕度，處在露點之下的煙塵混合氣體中的細顆粒物凝聚長大，有利被過濾網截留；最終排入大氣的粉塵低于0.500呢?3，沒能檢測到二噁英； 9)雨淋過濾器的雨水循環使用，定期補水，定期污水泵入污水絮凝沉淀池，收集的泥漿沒能檢測到二噁英，泥漿隨后集中進行重金屬提取； 10)氧化爐、還原爐的爐渣水淬冷卻，之后球磨和物理分選、濕法處理、冶金處理，回收有價金屬。
2.根據權利要求1所述的一種低品位銅冶煉優質陽極板低成本裝備的環保方法，其特征是該煙塵綜合處理系統應用在除含豎爐之外的低成本裝備上低品位銅原料冶煉優質陽極板的煙塵處理、在除含豎爐之外的低成本裝備上高品位銅原料冶煉優質陽極板的煙塵處理，處理后排入大氣的粉塵低于0.500呢?3，不會檢測到二噁英。
【文檔編號】C22B15/00GK104388694SQ201410603658
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】劉新才, 董鳴月, 潘晶, 周暾 申請人:寧波大學