专利名称：火法精炼铜用的还原剂与连续喷粉装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属铜的冶炼工艺中使用的还原剂，尤其是一种火法精练铜还原作业使用的还原剂，本发明涉及还一种应用该还原剂所使用的连续喷粉装置。
背景技术：
在铜冶炼生产工艺中，火法精炼铜分为氧化过程、还原过程，而国内外铜阳极炉还原作业使用的还原剂主要有重油、柴油、石油液化气、天然气、氢、丙烷、原木、木炭粉等。使用重油、柴油、石油液化气这一类石油产品作为还原剂，生产成本高，且还原过程中因为还原剂利用率低，产生大量黑烟，造成环境污染；使用天然气、氢、丙烷这一类产品作为还原剂，价格昂贵，储存条件要求高，设备投资大；使用原木、木炭粉作为还原剂，受森林资源的限制，不宜大量使用。申请人长期以来使用重油作还原剂，还原时间长，每炉约两小时，每吨重油价格为1900元左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂，使用这种还原剂，生产成本低，可消除黑烟对环境的污染，缩短还原时间，且节约能源。
为了达到所述目的，本发明采用的技术方案如下一种铜阳极炉还原作业使用的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成无烟煤92-99％，石英石或石灰石1-8％；其中无烟煤的技术要求是含固定碳62-82％，灰份8-25％，挥发份5-10％，水份3≤％，硫≤1％；石英石的技术要求是含有SiO2≥90％，Fe2O3≤3％；石灰石的技术要求是含有CaO≥52％，SiO2≤3％；石英石或石灰石是添加剂，添加剂加入量的确定是使本发明的还原剂中灰份造渣的成份达到氧化亚铁的百分比重量与氧化钙的百分比重量之和对于二氧化硅的百分比重量比值为1-1.2，即Fe2O+CaO/SiO2＝1-1.2，从而造出合格的炉渣。如果重量比值小于1或重量比值大于1.2，渣熔点高，排渣困难。
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的制作方法按照灰份造渣的成分确定无烟煤与石英石或石灰石的重量百分比例，使Fe2O+CaO/SiO2＝1-1.2；按照所确定重量百分比例重量的原料和添加剂称取无烟煤与石英石或石灰石后进行混合；使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；或者，将上述原料和添加剂分别使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm，再按上述重量百分比混合；即制备成为本发明的粉末状还原剂。
本发明的一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂，其使用方法是按照还原剂约13公斤还原一吨阳极铜的比率，也就是还原剂用量约是阳极铜量的1.3％；使用连续喷粉装置，将还原剂用压缩空气喷入铜阳极炉内铜的液中去。
使用本发明的还原剂，与重油还原剂比较，具有以下有益效果1、重油还原剂每吨1900元，还原每吨阳极铜需用重油还原剂22公斤，价值为41800元；本发明的还原剂每吨1000元以下(经申请人核算)，还原每吨阳极铜需用本发明的还原剂13公斤，价值为13000元；还原每吨阳极铜可节约28800元，仅为重油还原剂的31.1％，因而，生产成本低。
2、重油还原剂是将重油用蒸汽雾化成极小的液滴后，用压缩空气送入铜液中起反应而发生作用的。由于液滴极小，在短时间内很难完全发生反应，因而大部分逸出液面而未能利用，液滴随烟气进入烟道后不能完全燃烧，产生大量黑烟，造成环境污染并损坏烟道；经申请人实践证明，本发明的还原剂不产生黑烟，大大减轻了环境污染。
3、重油还原剂还原时间是每炉120分钟；本发明的还原剂还原时间是每炉60分钟左右；缩短还原时间约50％，提高生产效率约50％。
4、重油还原剂还原作业后，由于熔池中没有还原剂的存在，有时阳极铜会被氧化，需要二次还原；本发明的还原剂还原作业后，铜液表面浮有少量的还原剂，在阳极铜浇注过程中不仅起到保温作用，而且避免了二次还原，有效的节约了能源。
本发明的另一目的是提供一种应用该粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用作业连续喷粉装置，从而保证铜阳极炉上使用本发明的还原剂能够实现连续还原作业，并且工作可靠、操作简便。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用作业连续喷粉装置，由至少一个料仓、至少两个喷粉罐和喷粉管组成，料仓上部为箱体，箱体的上方设进料口，箱体的下方设置有漏斗；漏斗的出料口连接有喷粉罐，喷粉罐的上、下部为锥形体，中部为柱体；喷粉罐上部装有安全阀、排空阀、充压阀和压力表；喷粉罐进口与出口分别安装有进粉阀与出粉阀，出粉阀的出粉端接有三通管，三通管另一端经喷粉管连接送风阀，三通管第三端经喷粉管连接喷头。
采用上述结构的火法精炼铜还原连续喷粉装置，因有至少一个料仓和至少两个喷粉罐，当在用的喷粉罐没有粉状还原剂时，则可以启动其它喷粉罐，不同喷粉罐交替作业，从而实现在铜阳极炉上使用粉状还原剂的连续还原作业的需要；喷粉罐装有能显示罐内压力的压力表与安全阀，当罐内压力超出安全压力时可打开安全阀泄压；喷粉罐装有排空阀，装粉状还原剂之前可以先排去罐中的空气；喷粉罐装有充压阀，用于喷粉时向罐内充入压缩空气；喷粉罐进口安装有进粉阀，打开进粉阀使料仓内粉状还原剂流入罐内；喷粉罐出口安装有出粉阀，可以控制粉状还原剂入炉速度；喷粉管连接送风阀，用于接入压缩空气，把粉状还原剂吹入铜阳极炉内；所以，本发明的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，工作可靠、操作简便。
该火法精炼铜还原用连续喷粉装置，经实践证明，它运行可靠有效，工艺流程短，投资省，喷粉量可控，节省还原剂，不污染环境，适应各种生产规模。
附图是本发明火法精炼铜还原连续喷粉装置的结构示意图。
图中1-料仓；101-箱体；102-进料口；103-漏斗；2-喷粉罐；3-喷粉管；4-安全阀；5-排空阀；6-充压阀；7-压力表；8-进粉阀；9-出粉阀；10-三通管；11-送风阀；12-喷头；13-伞形托架；14-软管，15-支架。
具体实施例方式
使用粉末状还原剂的火法精炼铜还原用连续喷粉装置的实施例；如图所示一种应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，由一个料仓1、两个喷粉罐2和喷粉管3组成，两个喷粉罐2分别称为A罐与B罐；料仓1上部为箱体101，箱体101的上方设进料口102，箱体101的下方设置有漏斗103；漏斗103的出料口连接有喷粉罐2，喷粉罐2的上、下部为锥形体，中部为柱体；喷粉罐2上部装有安全阀4、排空阀5、充压阀6和压力表7；喷粉罐2进口与出口分别安装有进粉阀8与出粉阀9，出粉阀9的出粉端接有三通管10，三通管10另一端经喷粉管3连接送风阀11，三通管10第三端经喷粉管3连接喷头12，喷粉管3采用胶皮软管，有利于灵活操作，支架15将该装置支撑固定。
作为本发明装置的完善，在喷粉罐2内靠近出粉口处设有伞形托架13，以利于出粉均匀。
作为本发明装置的进一步完善，漏斗103的出料口与喷粉罐2的进粉阀8之间，用软管14连接，便于对喷粉罐2的重量实现精确计量。
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例1按下述重量百分比原料和添加剂配料无烟煤98.32％，石英石1.68％，其中无烟煤的组分是固定碳78％，灰份14％，挥发份5％，水份2％，硫1％；灰份成分为SiO228.38％，Fe2O319.71％，CaO 25.26％，其它26.65％；石英石的组分是含有SiO290％，Fe2O33％；Fe2O+CaO/SiO2＝1.1；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
将制得的粉末状还原剂装入铜阳极炉还原作业连续喷粉装置的料仓，还原剂由料仓进入喷粉罐，还原周期期间，由高压风均匀送入阳极炉铜液中，实现还原作业。
具体工作过程为先使送风阀11处于常开状态，然后，关闭A罐的出粉阀9、充压阀6，打开A罐的进粉阀8和排空阀5，A罐装粉；A罐装满后，关闭其进粉阀8和排空阀5，等待。等到B罐为空罐时打开A罐出粉阀9、充压阀6，开始喷粉。然后，关闭B罐的出粉阀9和充压阀6，打开B罐的进粉阀8和排空阀5，B罐开始装粉；B罐装满后，关闭其进粉阀8和排空阀5，等待。等A罐空后，打开B罐出粉阀9、充压阀6，B罐开始喷粉，A罐重复装粉工序。如此重复交替连续工作，直至还原完毕。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表1；还原周期为61分钟，铜阳极炉铜量150吨，还原剂用量1.96吨，还原剂用量是阳极铜量的1.31％。
表1 重油还原剂试样与实施例1制得阳极铜试样主要成份对照表
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例2按下述重量百分比原料和添加剂配料无烟煤92.2％，石英石7.8％，其中无烟煤的组分是碳62％，灰份25％，挥发份10％，水份2.7％，硫0.3％；灰份成分为SiO218.06％，Fe2O323.58％，CaO 28.71％，其它29.65％；石英石的组分是含有SiO290％，Fe2O32.5％；Fe2O+CaO/SiO2＝1.05；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法与具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表2；还原周期为63分钟，铜阳极炉铜量160吨，还原剂用量2.1吨，还原剂用量是阳极铜量的1.31％。
表2 重油还原剂试样与实施例2制得阳极铜试样主要成份对照表
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例3按下述重量百分比原料和添加剂配料无烟煤97.8％，石灰石2.2％，其中无烟煤的组分是固定碳82％，灰份8％，挥发份7.05％，水份2.6％，硫0.35％；灰份成分为SiO235.3％，Fe2O311.20％，CaO 11.28％，其它42.22％；石灰石的组分是含有CaO 52.5％，SiO22.8％；Fe2O+CaO/SiO2＝1.0；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法于具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表3；还原周期为60分钟，铜阳极炉铜量155吨，还原剂用量2.0吨，还原剂用量是阳极铜量的1.29％。
表3 重油还原剂试样与实施例3制得阳极铜试样主要成份对照表
铜阳极炉还原作业使用的还原剂的实施例4按下述重量百分比原料和添加剂配料无烟煤92.57％，石灰石7.43％，其中无烟煤的组分是固定碳75％，灰份12％，挥发份9.4％，水份3％，硫0.6％；灰份成分为SiO246.57％，Fe2O314.23％，CaO 10.14％，其它29.06％；石灰石的组分是含有CaO 52.8％，SiO22.3％；Fe2O+CaO/SiO2＝1.2；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；制成粉末状还原剂。
使用方法与具体工作过程同于实施例1。
还原过程中无黑烟，阳极铜板质量好，其质量达到或优于技术标准，见表4；还原周期为60分钟，铜阳极炉铜量153吨，还原剂用量1.98吨，还原剂用量是阳极铜量的1.294％。
表4 重油还原剂试样与实施例4制得阳极铜试样主要成份对照表
权利要求
1.一种火法精炼铜使用的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成无烟煤92-99％，石英石或石灰石1-8％；其中无烟煤的技术要求是含固定碳62-82％，灰份8-25％，挥发份5-10％，水份3≤％，硫≤1％；石英石的技术要求是含有SiO2≥90％，Fe2O3≤3％；石灰石的技术要求是含有CaO≥52％，SiO2≤3％；按照灰份造渣的成分确定无烟煤与石英石或石灰石的重量百分比例，使Fe2O+CaO/SiO2＝1-1.2；按照所确定重量百分比例重量的原料和添加剂称取无烟煤与石英石或石灰石后进行混合；使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；或者，将上述原料和添加剂分别使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm，再按上述重量百分比混合；即制备成为本发明的粉末状还原剂。
2.一种应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，其特征在于它由至少一个料仓(1)、两个喷粉罐(2)和喷粉管(3)组成，两个喷粉罐(2)分别称为A罐与B罐；料仓(1)上部为箱体(101)，箱体(101)的上方设进料口(102)，箱体(101)的下方设置有漏斗(103)；漏斗(103)的出料口连接有喷粉罐(2)，喷粉罐(2)的上、下部为锥形体，中部为柱体；喷粉罐(2)上部装有安全阀(4)、排空阀(5)、充压阀(6)和压力表(7)；喷粉罐(2)进口与出口分别安装有进粉阀(8)与出粉阀(9)，出粉阀(9)的出粉端接有三通管(10)，三通管(10)另一端经喷粉管(3)连接送风阀(11)，三通管(10)第三端经喷粉管(3)连接喷头(12)。
3.根据权利要求2所述的应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，其特征在于所述喷粉管(3)采用胶皮软管。
4.根据权利要求2所述的应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，其特征在于所述喷粉罐(2)内靠近出粉口处设有伞形托架(13)。
5.根据权利要求2所述的应用粉末状还原剂所使用的火法精炼铜还原用连续喷粉装置，其特征在于所述漏斗(103)的出料口与所述喷粉罐(2)的所述进粉阀(8)之间，用软管(14)连接。
全文摘要
本发明涉及一种火法精炼铜还原作业使用的还原剂，本发明还涉及一种应用该还原剂所使用的连续喷粉装置。本发明的还原剂，由下述重量百分比的原料和添加剂组成无烟煤92－99％，石英石或石灰石1－8％；将上述重量百分比的原料和添加剂混合后，使用球磨机研磨，使其粒度达到≤0.1mm；即制备成本发明的粉末状还原剂。使用这种还原剂，生产成本低，可消除黑烟对环境的污染，缩短还原时间，且节约能源，本发明的连续喷粉装置能保证铜阳极炉上使用本发明的还原剂实现连续还原作业，并且工作可靠、操作简便。
文档编号C22B15/00GK1629327SQ20031012412
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者余旦新, 石玉泰, 段铭有, 吴克富, 葛洪儒, 刘庆国, 郭树东, 于朝阳, 高岭, 徐忠良, 穆春雷 申请人:白银有色金属公司