一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法

1.本发明属于粗铜冶炼技术领域，具体涉及一种转炉吹炼高品位冰铜的方法。


背景技术：

2.高品位冰铜是指铜含量在65～78wt％之间的冰铜，其吹炼过程基本省略了造渣期，直接进行造铜期作业，单炉吹炼时间短，渣量小。然而高品位冰铜中铁所占比例更低，使得氧化反应热减少，炉温过低，炉况不稳，残极和冷料在吹炼过程中难以再次添加，导致单炉产量过低；同时高品位冰铜的低铁特性，导致氧化反应进行迅速，石英熔剂的加入量和加入点难以控制。此外，大量石英的加入还会导致反应动力学条件差，使造渣反应难以正常进行，且很容易造成喷炉等生产事故。
3.转炉(pierce-smith)吹炼是冶炼领域常用的吹炼技术，其具有操作简单、处理量大、反应速度快的优点，被广泛应用于冰铜吹炼中。然而，转炉吹炼技术通常以吹炼低品位冰铜为主，高品位冰铜中铁和硫含量低，氧化放热量小，利用转炉吹炼高品位冰铜时通常由于放热量小、转炉内温度低，加入冷料和熔剂进行转炉吹炼过程中容易导致温度过低而“死炉”(即熔池温度迅速降低，熔池表面大面积结壳的现象)。而且，转炉常规吹炼需要多次(4～5次)转动炉体加入冰铜和排渣，吹炼总时间约为7～8h，吹炼时间过长。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的在于提供一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法。本发明提供的方法解决了高品位冰铜在转炉吹炼过程中存在的冷料和熔剂添加困难的问题，吹炼过程炉况稳定，吹炼时间短。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，包括以下步骤：
7.(1)将部分高品位冰铜、第一冷料和第一熔剂置于转炉中，喷吹第一富氧空气，进行第一转炉吹炼，得到第一熔体；
8.(2)在所述第一熔体中分次加入第二熔剂混合，喷吹第二富氧空气，进行第二转炉吹炼，得到第二熔体；每次加入第二熔剂时所述转炉的温度为1180～1200℃；
9.(3)待所述第二熔体中的高品位冰铜全部转化为白冰铜后，加入剩余高品位冰铜、第二冷料和第三熔剂，喷吹第三富氧空气，进行第三转炉吹炼，得到第三熔体；
10.(4)向所述第三熔体中加入煤粉，进行放热处理后排渣，得到粗铜；
11.步骤(1)～(4)的总时间为3～4h。
12.优选的，所述部分高品位冰铜的质量为高品位冰铜总质量的60～80％。
13.优选的，所述第一冷料的质量为所述部分高品位冰铜质量的4～6％；
14.所述第二冷料的质量为所述剩余高品位冰铜质量的4～6％。
15.优选的，所述第一转炉吹炼、第二转炉吹炼和第三转炉吹炼的温度独立地为1150～1200℃。
16.优选的，所述分次加入的次数为6～9次；所述第二熔剂的单次加入质量为高品位冰铜总质量的0.3～2.0％。
17.优选的，所述第一熔剂、第二熔剂和第三熔剂独立地包括氧化钙、二氧化硅和石英石中的一种或几种；
18.所述第一冷料和第二冷料独立地包括冷冰铜和/或废杂铜。
19.优选的，所述煤粉的质量为所述粗铜质量的0.05～2.0％。
20.优选的，所述第一富氧空气、第二富氧空气和第三富氧空气的氧含量独立地为22～26v/v％，流量独立地为26000～30000nm3/h。
21.优选的，所述放热处理的温度为1190～1210℃，时间为5～30min。
22.优选的，所述高品位冰铜的铜含量为65～78wt％；
23.所述白冰铜的铜含量≥79wt％。
24.本发明提供了一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，与传统冰铜吹炼工艺相比，本发明通过分次加入冰铜和冷料，多次少量加入熔剂，并增大冷料的利用量，吹炼过程无需多次排渣，仅需在两次加料和出铜过程时摇炉，减少了摇炉次数，在缩短吹炼时间、降低能耗的同时，减少so2低空污染，促进吹炼过程节能减排；而且，本发明提供的方法吹炼温度低，可提高能源利用效率，增加企业生产效益。另外，本发明分批次加入熔剂，吹炼温度波动小，炉温波动范围小，炉况平稳，提高了转炉的工作效率，延长了炉体寿命。
附图说明
25.图1为实施例1高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法的工艺流程图。
具体实施方式
26.本发明提供了一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，包括以下步骤：
27.(1)将部分高品位冰铜、第一冷料和第一熔剂置于转炉中，喷吹第一富氧空气，进行第一转炉吹炼，得到第一熔体；
28.(2)在所述第一熔体中分次加入第二熔剂混合，喷吹第二富氧空气，进行第二转炉吹炼，得到第二熔体；每次加入第二熔剂时所述转炉的温度为1180～1200℃；
29.(3)待所述第二熔体中的高品位冰铜全部转化为白冰铜后，加入剩余高品位冰铜、第二冷料和第三熔剂，喷吹第三富氧空气，进行第三转炉吹炼，得到第三熔体；
30.(4)向所述第三熔体中加入煤粉，进行还原反应后排渣，得到粗铜；
31.步骤(1)～(4)的总时间为3～4h。
32.在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
33.本发明将部分高品位冰铜、第一冷料和第一熔剂置于转炉中，喷吹第一富氧空气，进行第一转炉吹炼，得到第一熔体。
34.在本发明中，所述高品位冰铜的铜含量优选为65～78wt％，更优选为68～75wt％，最优选为69～72wt％。在本发明中，所述部分高品位冰铜的质量优选为高品位冰铜总质量的60～80％，更优选为60～65％，最优选为60～63％。
35.在本发明中，所述第一冷料优选包括冷冰铜和/或废杂铜，更优选包括冷冰铜、废
杂铜和废旧含铜阴极；所述第一冷料的质量优选为所述部分高品位冰铜质量的4～6％，更优选为4～5％，最优选为4.5～5％。
36.在本发明中，所述第一熔剂优选包括氧化钙、二氧化硅和石英石中的一种或几种，更优选为氧化钙、二氧化硅或石英石；所述第一熔剂的质量优选为部分高品位冰铜质量的0.6～1.5％，更优选为0.8～1.2％，最优选为0.9～1.0％。
37.在本发明中，所述第一转炉吹炼的温度优选为1150～1200℃，更优选为1160～1190℃，最优选为1170～1180℃；所述第一转炉吹炼的时间优选为40～60min，更优选为45～55min，最优选为48～52min。在本发明中，所述第一富氧空气的氧含量优选为22～26v/v％，更优选为23～25v/v％，最优选为23.5～24v/v％；所述第一富氧空气的流量优选为26000～30000nm3/h，更优选为27000～29000nm3/h，最优选为28000～28500nm3/h。
38.得到第一熔体后，本发明在所述第一熔体中分次加入第二熔剂混合，喷吹第二富氧空气，进行第二转炉吹炼，得到第二熔体。在本发明中，每次加入第二熔剂时所述转炉的温度为1180～1200℃，优选为1185～1195℃，更优选为1190～1193℃。
39.在本发明中，所述第二熔剂的可选种类优选与所述第一熔剂的可选种类相同，在此不再赘述；所述分次加入的次数优选为4～6次，更优选为4～5次，最优选为4次；所述第二熔剂的单次加入质量优选为高品位冰铜总质量的0.3～2.0％，更优选为0.5～1.5％，最优选为0.8～1.0％。
40.在本发明中，所述第二转炉吹炼的温度优选为1150～1200℃，更优选为1160～1190℃，最优选为1170～1180℃；所述第二转炉吹炼的时间优选为80～105min，更优选为85～100min，最优选为90～95min。在本发明中，所述第二富氧空气的氧含量和流量条件优选与所述第一富氧空气相同，在此不再赘述。
41.待所述第二熔体中的高品位冰铜全部转化为白冰铜后，本发明加入剩余高品位冰铜、第二冷料和第三熔剂，喷吹第三富氧空气，进行第三转炉吹炼，得到第三熔体。
42.在本发明中，所述第二冷料的质量优选为所述剩余高品位冰铜质量的4～6％，更优选为4～5％，最优选为4.5～5％；所述第二冷料的可选种类优选与所述第一冷料相同，在此不再赘述。在本发明中，所述白冰铜中的铜含量优选≥79wt％，更优选为79～82wt％。最优选为80～81wt％。
43.在本发明中，所述第三熔剂的可选种类优选与所述第一熔剂的可选种类相同，在此不再赘述；所述第三熔剂的质量优选为部分高品位冰铜质量的0.5～2.5％，更优选为0.5～2.0％，最优选为0.9～1.8％；所述第三熔剂的分次加入次数优选为3～5次，更优选为3～4次。
44.本发明根据炉内温度少量分批次加入熔剂，吹炼温度波动小，炉况平稳，生产效率高，延长了炉体寿命；同时确保了造渣反应动力学条件，使造渣反应顺利进行，减少喷炉等生产事故。
45.在本发明中，所述第三转炉吹炼的温度优选为1150～1200℃，1160～1190℃，最优选为1170～1180℃；所述第三转炉吹炼的时间优选为60～90min，更优选为70～85min，最优选为75～80min。在本发明中，所述第三富氧空气的氧含量和流量条件优选与所述第一富氧空气相同，在此不再赘述。
46.得到第三熔体后，本发明向所述第三熔体中加入煤粉，进行放热处理后排渣，得到
粗铜。
47.在本发明中，所述煤粉的质量优选为粗铜质量的0.05～2.0％，更优选为0.1～1.0％，最优选为0.2～0.5％；所述煤粉的加入方式优选为喷吹。在本发明中，所述放热处理的温度优选为1190～1210℃，更优选为1195～1205℃，最优选为1200～1202℃；所述放热处理的时间优选为5～30min，更优选为5～20min，最优选为5～10min。
48.传统高品位冰铜的吹炼方式中，冰铜加入之后直接加入熔剂，而本发明采用“一吹到底”的模式，即吹炼过程不排渣，也不频繁转动炉体，高品位冰铜仅分两次加入，所以烟气so2低空污染得到了很好的控制，同时降低了能耗。
49.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.实施例1
51.高品位冰铜及冷料成分如表1所示。冷料的粒径为8cm，熔剂的粒径为4cm。
52.表1实施例1采用的高品位冰铜及冷料成分
53.组分cufessio2其他高品位冰铜成分/wt％70.344.1723.560.221.71冷料成分/wt％82.278.196.32-3.22
54.图1为本实施例提供的高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法的工艺流程图，具体步骤如下：
55.(1)将75t高品位冰铜、3.75t冷料、500kg石英石转运至转炉中，通过风口向转炉中以28000nm3/h流速喷吹富氧空气，富氧空气中氧气浓度22v/v％，吹炼40min；
56.(2)步骤(1)完成后，转炉温度为1160℃，炉温上升35℃，通过进料口添加120kg石英石，温度稳定在1190℃左右，继续喷吹富氧空气，每当炉温上升至1200℃后，添加石英石100kg，共添加5次，吹炼90min；
57.(3)待转炉内高品位冰铜全部转化为白冰铜后，加入剩余的50t高品位冰铜和2.5t冷料和600kg石英石，继续喷吹富氧空气，同时继续添加石英石以调节温度，吹炼过程共分3次添加800kg石英石，吹炼80min；
58.(4)向转炉内喷吹160kg煤粉，熔体温度升至1200℃，保温5min，使粗铜与熔渣发生分离并沉降，转动炉体，完成排渣和出铜，得到粗铜92.6t。
59.本实施例提供的高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，步骤(1)～(4)总时间为225min即可一次性排渣出铜，远低于现有转炉吹炼周期，工艺简单，更适于工业化生产。
60.对实施例1制备过程中产生的熔渣含铜量进行检测，经检测，排渣中含铜9.56wt％，说明本发明提供的高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法吹炼过程控制较好，熔剂加入之后形成的熔渣性质和温度控制较好。
61.实施例2
62.高品位冰铜及冷料成分如表2所示。冷料的粒径为10cm，熔剂的粒径为5cm。
63.表2实施例2采用的高品位冰铜及冷料成分
64.组分cufessio2其他
高品位冰铜成分75.052.3420.680.421.51冷料成分/wt％78.5110.747.52-3.23
65.(1)将100t高品位冰铜、5t冷料、1t石英石转运至转炉中，通过风口向转炉中以30000nm3/h流速喷吹富氧空气，富氧空气中氧气浓度23v/v％，吹炼50min；
66.(2)步骤(1)完成后，转炉温度为1150℃，炉温上升40℃，通过进料口添加100kg石英石，温度稳定在1180℃左右，继续喷吹富氧空气，每当炉温上升至1200℃后，添加石英石90kg，共添加4次，吹炼90min；
67.(3)待转炉内高品位冰铜全部转化为白冰铜后，加入剩余的25t高品位冰铜、1.25t冷料和300kg石英石，继续喷吹富氧空气，同时继续添加石英石以调节温度，吹炼过程共分2次添加600kg石英石，吹炼90min；
68.(4)向转炉内喷吹160kg煤粉，熔体温度升至1210℃，保温5min，使粗铜与熔渣发生分离并沉降，转动炉体，完成排渣和出铜，得到粗铜98.6t。
69.本实施例提供的高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，步骤(1)～(4)总时间为238min即可一次性排渣出铜，远低于现有转炉吹炼周期，工艺简单，更适于工业化生产。
70.对实施例2制备过程中产生的熔渣含铜量进行检测，经检测，渣含铜为11.25wt％，说明本发明提供的高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法吹炼过程控制较好，熔剂加入之后形成的熔渣性质和温度控制较好。
71.尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

技术特征：
1.一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将部分高品位冰铜、第一冷料和第一熔剂置于转炉中，喷吹第一富氧空气，进行第一转炉吹炼，得到第一熔体；(2)在所述第一熔体中分次加入第二熔剂混合，喷吹第二富氧空气，进行第二转炉吹炼，得到第二熔体；每次加入第二熔剂时所述转炉的温度为1180～1200℃；(3)待所述第二熔体中的高品位冰铜全部转化为白冰铜后，加入剩余高品位冰铜、第二冷料和第三熔剂，喷吹第三富氧空气，进行第三转炉吹炼，得到第三熔体；(4)向所述第三熔体中加入煤粉，进行放热处理后排渣，得到粗铜；步骤(1)～(4)的总时间为3～4h。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部分高品位冰铜的质量为高品位冰铜总质量的60～80％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷料的质量为所述部分高品位冰铜质量的4～6％；所述第二冷料的质量为所述剩余高品位冰铜质量的4～6％。4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一转炉吹炼、第二转炉吹炼和第三转炉吹炼的温度独立地为1150～1200℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分次加入的次数为4～6次；所述第二熔剂的单次加入质量为高品位冰铜总质量的0.3～2.0％。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一熔剂、第二熔剂和第三熔剂独立地包括氧化钙、二氧化硅和石英石中的一种或几种；所述第一冷料和第二冷料独立地包括冷冰铜和/或废杂铜。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤粉的质量为所述粗铜质量的0.05～2.0％。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一富氧空气、第二富氧空气和第三富氧空气的氧含量独立地为22～26v/v％，流量独立地为26000～30000nm3/h。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放热处理的温度为1190～1210℃，时间为5～30min。10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高品位冰铜的铜含量为65～78wt％；所述白冰铜的铜含量≥79wt％。

技术总结
本发明提供了一种高品位冰铜转炉吹炼生产粗铜的方法，属于粗铜冶炼技术领域。本发明通过分次加入冰铜和冷料，多次少量加入熔剂，吹炼过程无需多次排渣，仅需在两次加料和出铜过程时摇炉，减少了摇炉次数，在缩短吹炼时间、降低能耗的同时，减少SO2低空污染，促进吹炼过程节能减排；而且，本发明提供的方法吹炼温度低，可提高能源利用效率，增加企业生产效益。另外，本发明提供的方法炉温波动范围小，炉况平稳，提高了转炉的工作效率，延长了炉体寿命。延长了炉体寿命。延长了炉体寿命。


技术研发人员：周世伟 魏永刚 李博 王华
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/13