介绍一种高砷硫化铜矿的熔炼方法与流程

这里介绍的介绍一种高砷硫化铜矿的熔炼方法与流程,以下便是小编为大家带来的。

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本发明属于有色金属火法冶炼技术领域,具体涉及一种高砷硫化铜矿的熔炼方法。



背景技术:

铜的火法冶炼分熔炼、吹炼、阳极精炼和电解精炼四个部分。在熔炼过程中主要脱去大量的硫和铁外,还要尽可能脱除砷、锑、铋、铅、锌等杂质元素。金属的冶炼过程中,造渣是非常重要的一个环节,可以说造铜过程就是造渣过程,使较多的砷、锑等杂质进入渣,以降低锍的杂质含量,且冶炼渣还必须具有流动性好、与金属(锍)易分离等特点。

随着资源的枯竭,贫矿越来越多,相应的杂质含量尤其是砷含量越来越高,当砷的含量超出工艺设计范围时,熔炼产生的铜锍含砷量就会升高,相应的阳极铜含砷量也会升高,这就加重了电解工序净液的压力,严重时影响阴极铜的质量。目前针对高砷矿的处理主要通过配入少量高砷矿,使配料后的含砷量达到工艺设计范围进行生产,这种方法不适合大规模高砷矿的处理。

而闪速熔炼技术作为目前世界上最先进、处理能力最大的技术,占世界火法铜产量的60%以上,是世界上公认的“吃细粮”的冶炼技术,一般要求铜精矿杂质含量低,如砷一般要低于0.3%,否则产生的粗铜以及阳极铜砷含量较高,影响电解生产。而现在的铜精矿一般很难满足这个设计要求,造成阳极铜砷含量超标,影响电解生产,如何开发一种能够处理高杂质特别是高砷铜精矿的铜冶炼技术,成为目前技术人员关注问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种高砷硫化铜精矿的熔炼方法,本发明提供的熔炼方法可以处理含砷量高的硫化铜精矿,产出的冰铜品位高,并且含砷量低。

本发明提供了一种高砷硫化铜精矿的熔炼方法,包括以下步骤:

(A)将高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料;

(B)将所述混合物料与含氧反应气体加入冶炼炉,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。

优选的,所述步骤(B)具体为:

(B1)所述混合物料,经过倾角为10°~40°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

(B2)所述混合物料和所述含氧反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下混合进入闪速炉反应塔(4)中进行反应,得到冰铜、渣和含含SO2的烟气。

优选的,所述高砷硫化铜精矿含砷0.3wt%~1.8wt%。

优选的,所述含CaO物料选自生石灰、石灰石或石膏。

优选的,所述含CaO物料的加入量为所述混合物料质量的1wt%~10wt%。

优选的,所述混合物料中含水量低于0.3wt%。

优选的,所述含氧反应气体的氧含量为50%~95%。

优选的,所述冰铜的品位为50%~70%。

优选的,所述冰铜中含砷0.2wt%~0.6wt%。

与现有技术相比,本发明提供了一种高砷硫化铜精矿的熔炼方法,包括以下步骤:将高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料;将所述混合物料与含氧反应气体加入冶炼炉,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。本发明通过在冶炼的过程中加入CaO和SiO2,使精矿物料、CaO和SiO2在高温状态下反应,精矿中的砷的硫化物先被氧化,后与造渣熔剂CaO发生化学反应,生成以砷的钙基化合物、砷酸铁等形式进入渣相,降低铜锍中砷的含量。

结果表明,本发明提供的熔炼方法产出的冰铜的品位为50%~70%,冰铜中含砷0.2wt%~0.6wt%,砷的入渣率大于70%。

附图说明

图1为本发明提供的高砷硫化铜精矿熔炼装置的结构示意图。

其中:1为铜精矿喷嘴,2为硫化给料装置,3为输料管,4为闪速炉反应塔。

具体实施方式

本发明提供了一种高砷硫化铜矿的熔炼方法,包括以下步骤:

将高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料;

将所述混合物料与含氧反应气体混合加热,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。

本发明提供的硫化铜精矿为高砷硫化铜精矿,在本发明中,所述高砷硫化铜精矿中含砷0.3wt%~1.8wt%,优选为0.4wt%~1.6wt%,在本发明的一些具体实施方式中,所述高砷硫化铜精矿中含砷0.4wt%,在本发明的另一些具体实施方式中,所述高砷硫化铜精矿中含砷0.6wt%,在本发明的另一些具体实施方式中,所述高砷硫化铜精矿中含砷0.8wt%,在本发明的另一些具体实施方式中,所述高砷硫化铜精矿中含砷1.0wt%,在本发明的另一些具体实施方式中,所述高砷硫化铜精矿中含砷1.6wt%。

在本发明中,所述高砷硫化铜精矿在进行熔炼之前需要干燥,经干燥水分低于0.3wt%。

将干燥的高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料。

为了降低渣量和保证一定的脱杂率,在硫化铜矿熔炼过程中加入了含氧化钙物料,所述含CaO物料选自生石灰、石灰石或石膏。

所述含CaO物料的加入量为所述混合物料质量的1wt%~10wt%,优选为2wt%~8wt%,更优选为4wt%~6wt%。

得到的混合物料中含水量低于0.3wt%。

将所述混合物料与含氧反应气体加入冶炼炉,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。

本发明在对高砷硫化铜精矿进行熔炼所用的冶炼炉并没有特殊限制,本领域技术人员公知的冶炼炉即可,可以为闪速炉,也可以为熔池炉。根据熔炼设备的不同,在进行熔炼时,选用与设备相匹配的熔炼时间与熔炼温度。

在本发明中,优选采用具有图1结构的熔炼装置,图1为本发明提供的高砷硫化铜精矿熔炼装置的结构示意图。

图1中,1为铜精矿喷嘴,2为硫化给料装置,3为输料管,4为闪速炉反应塔。

本发明提供的高砷硫化铜精矿熔炼装置主要包括输料管3、闪速炉反应塔4、连通输料管3和闪速炉反应塔4的铜精矿喷嘴1,铜精矿喷嘴1与输料管3连通的部位设置有流化给料装置2。

如图1所示。本实施例中,增设流化给料装置2的作用,是为了使混合物料均匀能够更加均匀的进入到铜精矿喷嘴1的物料通道中,进而更加均匀的进入到反应塔中,从而最大程度的防止偏析现象的发生,令反应效果更加突出。

在得到混合物料后,本发明优选将所述混合物料输送至具有图1结构的熔炼装置中进行熔炼反应。

(B1)所述混合物料,经过倾角为10°~40°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

(B2)所述混合物料和所述含氧反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下混合进入闪速炉反应塔(4)中进行反应,得到冰铜、渣和含含SO2的烟气。

具体的,本发明在采用闪速冶炼时,将混合物料,经过倾角为10°-40°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用均匀的进入铜精矿喷嘴(1);同时含氧反应气体经管道进入铜精矿喷嘴(1);混合物料和含氧反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下进入闪速炉反应塔(4)中进行反应,产生冰铜、渣和含SO2的烟气。

为了提高烟气浓度和反应效率,以及保证反应的热量平衡,在冶炼过程中一般通入的含氧反应气体氧含量为50%~95%,这样也有利于铜精矿中杂质的氧化进入熔炼渣中,降低冰铜中杂质含量。在本发明中,所述含氧反应气体的氧含量为50%~95%,优选为60%~90%,更优选为70%~80%。

混合物料与反应气体在冶炼炉反应塔内进一步混合,并随温度的升高发生分解和氧化后进入沉淀池进行造渣反应,生成冰铜、渣和含SO2的烟气,其中,冰铜和渣进入反应塔底部的沉降池进行沉降分离,含SO2的烟气经过冶炼炉上升烟道排出。按照上述熔炼方法,得到的冰铜的品位为50%~70%。所述冰铜中含砷0.2wt%~0.6wt%。

在熔炼设备中发生的化学反应如下:

分解反应:

2FeS2→2FeS+S2

4CuFeS2→2Cu2S+2FeS+S2

CaCO3→CaO+CO2

氧化反应:

4CuFeS2+5O2→2Cu2S·FeS+2FeO+4SO2

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

3FeS2+8O2→2Fe3O4+6SO2

CuS+O2→Cu2S+SO2

2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2

2As2S2+7O2→2As2O3+4SO2

造锍反应:

FeS+Cu2O→FeO+Cu2S

造渣反应:

2FeO+SiO2→2FeO·SiO2

As2O3+3CaO+O2→Ca3(AsO4)2

通过在冶炼的过程中加入CaO和SiO2,使精矿物料、CaO和SiO2进入炉内,在高温状态下反应。精矿中的砷的硫化物先被氧化,后与造渣熔剂CaO发生化学反应,生成以砷的钙基化合物、砷酸铁等形式进入渣相,降低铜锍中砷的含量。

所述高砷硫化铜矿中含有Fe元素,本发明在入炉物料配制时,按混合物料中Fe的质量与SiO2的质量比为1:(0.6~0.9)加入石英砂,使反应过程中生产的FeO形成熔渣,及发生2FeO+SiO2→2FeO·SiO2反应,保证熔炼渣的粘度较低,具有较好的流动性,有利于熔炼渣与铜锍的分离,降低熔炼渣中铜的含量。通过控制炉渣中Fe/SiO2的比值,调节炉渣整体流动性,利于排放。

具体反应如下:

CaCO3→CaO+CO2

2As2S2+7O2→2As2O3+4SO2

As2O3+3CaO+O2→Ca3(AsO4)2

还有少量的As2O3会与精矿氧化生成的Fe2O3,生成砷酸铁。反应如下:

As2O3+3Fe2O3+O2→FeAsO4

本发明提供的熔炼方法可以处理含砷0.3%~1.8%的铜精矿,产出的冰铜含砷低于0.4%;并且,得到的渣流动性好,渣含铜稳定且含铜量低;该熔炼方法处理高砷硫化铜矿能力大,适合大型工业化生产。

结果表明,本发明提供的熔炼方法产出的冰铜的品位为50%~70%,冰铜中含砷0.2wt%~0.6wt%,砷的入渣率大于70%。

为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的高砷硫化铜矿的熔炼方法进行说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

含砷0.4%的硫化铜精矿100t,配入18t石英砂和2.5t生石灰粉,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为15°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和富氧浓度为80%的反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下混合一起进入温度为1280℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出36.7t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu68%,含As0.25%,砷的入渣率为71.2%。

实施例2

含砷0.6%的流化铜精矿100t,配入16t石英砂和4t生石灰粉,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为20°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为86%的反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下混合一起进入温度为1300℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出35.7t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu67.2%,含As0.32%,砷的入渣率为77.9%。

实施例3

含砷0.8%的流化铜精矿100t,配入17t石英砂和6t生石灰粉,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为30°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为84%的反应气体一起进入温度为1300℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出36t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu65.2%,含As0.38%,砷的入渣率为70.2%。

实施例4

含砷0.4%的硫化铜精矿100t,配入18t石英砂、2.5t生石灰粉及少量烟尘,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为35°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为80%的反应气体一起进入温度为1260℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出36.7t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu68%,含As0.25%,砷的入渣率为71.2%。

实施例5

含砷0.6%的流化铜精矿100t,配入16t石英砂、4.5t石灰石粉及少量烟尘,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为30°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为58%的反应气体一起进入温度为1300℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出35.7t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu67.2%,含As0.29%,砷的入渣率为77.9%。

实施例6

含砷1%的流化铜精矿100t,配入17t石英砂、7.5t石灰石粉及少量烟尘,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为25°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为88%的反应气体一起进入温度为1240℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出36t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu65.2%,含As0.33%,砷的入渣率为79.2%。

实施例7

含砷1.6%的流化铜精矿100t,配入15.5t石英砂和9.5t生石灰粉,经过混合,得到混合物料,所述混合物料经过倾角为40°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

混合物料和与富氧浓度为95%的反应气体一起进入温度为1250℃的闪速炉反应塔,随着混合物料和反应气体温度的升高开始发生分解、氧化反应,最后进入底部沉淀池,产出36t冰铜,以及渣和含SO2的烟气,其中冰铜含Cu68%,含As0.43%,砷的入渣率为84.7%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征:

1.一种高砷硫化铜精矿的熔炼方法,其特征在于,包括以下步骤:

(A)将高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料;

(B)将所述混合物料与含氧反应气体加入冶炼炉,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。

2.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述步骤(B)具体为:

(B1)所述混合物料,经过倾角为10°~40°输料管(3)进入流化给料装置(2),经流化给料装置(2)的流化作用进入铜精矿喷嘴(1);

(B2)所述混合物料和所述含氧反应气体在铜精矿喷嘴(1)的作用下混合进入闪速炉反应塔(4)中进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。

3.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述高砷硫化铜精矿含砷0.3wt%~1.8wt%。

4.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述含CaO物料选自生石灰、石灰石或石膏。

5.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述含CaO物料的加入量为所述混合物料质量的1wt%~10wt%。

6.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述混合物料中含水量低于0.3wt%。

7.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述含氧反应气体的氧含量为50%~95%。

8.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述冰铜的品位为50%~70%。

9.根据权利要求1所述的熔炼方法,其特征在于,所述冰铜中含砷0.2wt%~0.6wt%。

技术总结
本发明提供了一种高砷硫化铜精矿的熔炼方法,包括以下步骤:将高砷硫化铜精矿、石英砂和含CaO物料混合,得到混合物料;将所述混合物料与含氧反应气体混合加热,进行反应,得到冰铜、渣和含SO2的烟气。本发明通过在冶炼的过程中加入CaO和SiO2,使精矿物料、CaO和SiO2在高温状态下反应,精矿中的砷的硫化物先被氧化,后与造渣熔剂CaO发生化学反应,生成以砷的钙基化合物、砷酸铁等形式进入渣相,降低铜锍中砷的含量。

技术研发人员:周松林;葛哲令;董广刚
受保护的技术使用者:阳谷祥光铜业有限公司
文档号码:201610950115
技术研发日:2016.11.02
技术公布日:2017.03.22

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