专利名称：一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种有色金属冶炼炼铜方法及其装置，更具体地 说，是关于一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置。
背景技术：
我国铜的火法冶炼就熔炼而言，用于工业生产的已有闪速炉熔 炼、诺兰达熔炼、奥斯麦特熔炼、艾萨熔炼、自热熔炼、白银法熔炼 以及传统的鼓风炉熔炼、电炉熔炼、反射炉熔炼等。上述熔炼方法除 后三种传统方法难以达到环境保护所要求的排放标准外，其他都是当 今世界采用的较为先进的熔炼工艺。就铜的吹炼而言，当今世界上 90。/。以上都是采用PS转炉，间断作业，熔炼产出的铜锍需用铜锍包在 车间内进行倒运，造成S02烟气低空逸散，加上转炉加料及吹炼过程， 烟气难以完全密封，存在不同程度的逸散污染，使PS转炉吹炼作业 的操作环境很差。这是当今铜冶炼面临的一道世界性难题，各国都在 力图解决这一问题。目前国外有两种用于工业生产的连续吹炼工艺，解决了铜锍在车 间内倒运等问题。硫的捕集率>99. 5°/ ,较好地解决了铜锍吹炼的低空污染。其中，日本研发的三菱法，采用顶吹炉熔炼，电炉沉降铜锍和炉 渣并对渣进行贫化，顶吹炉连续将铜锍吹炼至粗铜。三个炉子用两个 溜槽连接，实现了连续炼铜。世界上已有四家这样的工厂在进行生产， 是一种投资较少、成本较低的连续炼铜工艺。另一种是美国犹他Kennecott冶炼厂的炼铜工艺，采用闪速炉熔
炼、炉渣选矿、铜锍水碎、干燥、磨矿再用闪速炉吹炼成粗铜。目前 《义有一家在生产。上述两种连续炼铜工艺，虽然解决了吹炼作业的环境保护问题，但还都存在一些不足之处，需要进一步改进提高三菱法由四个炉子(熔炼炉、贫化电炉、吹炼炉、阳极炉)自流 配置，第一道工序的熔炼炉需要配置在较高的楼层位置，建筑成本相 对较高，另外三菱法的炉渣采用电炉贫化，弃渣含铜量达0. 6-0. 7%， 远高于我国多数大型铜矿开采矿石的平均品位，资源没有获得充分利 用。闪速炉连续吹炼，其缺点是铜锍需要先7jc碎，再干燥、磨细后， 才能进行吹炼作业，工序繁杂，且每道工序均难以保证100%的回收 率，都有少量的机械损失。再者液态高温铜锍水碎，其物理热几乎全 部损失，水碎固态铜锍、干燥和吹炼过程需要外供热源，热能利用不 合理。铜锍水碎需用大量水沖，加上干燥、破碎，额外增加了人工及 动力消耗，致^f吏吹炼成本增加，这也许是多年来该工艺没有得到大量 推广的重要原因。另外还有诺兰达连续吹炼法，尚处于工业试验阶段。 发明内容本发明所要解决的技术问题是克服已有技术的缺点，提供一种 采用有效方法，解决目前铜冶炼PS转炉吹炼的低空S02污染问题，同 时提供比世界上现有的三菱法、闪速吹炼法等连续炼铜工艺更先进、 流程更短、投资更省、成本更低、回收率更高、综合利用更好的采用 氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置。本发明的技术方案是通过以下步骤来实现的一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤
(l)硫化铜精矿与熔剂、返回的包括烟尘、渣铜精矿、吹炼炉渣 等中间铜物料，经圆盘制粒机混合制粒后，由皮带给料机送至底吹熔炼炉上部的炉子加料口加入炉内，氧气通过设在炉底与垂线成0-16度角的氧气喷枪送入炉内进行熔炼反应，混合好的入炉粒料经熔炼生 成铜4il和熔炼渣，熔炼温度为1080—1250°C;(2 )底吹熔炼炉生成的铜锍，通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放 出口放至与底吹熔炼炉相连接的溜槽；铜锍经溜槽送至设在底吹吹炼 炉端部中心部位的加料口加入炉内，通过设在底吹吹炼炉底与垂线成 0-16度角的氧气喷枪送入氧气进行吹炼、将铜锍连续吹炼成粗铜和 吹炼炉淦，吹炼温度为1220—1250°C;在送氧吹炼的同时，从设在 底吹吹炼炉上部的开孔按造渣要求量连续定量的加入石灰石或石灰， 造铁钙渣；铁钙渣通过溢流放渣口放出并返回上述底吹熔炼炉；(3)上述底吹吹炼炉生产的粗铜，通过虹吸放出口连续放出；粗 铜经过溜槽，送至阳极炉，在阳极炉内按常规作业，先氧化、后还原 精炼后，合格阳极铜通过溜槽送至阳极浇铸机，铸造成铜阳极板；(4 )上述底吹熔炼炉产出的炉渣，通过与底吹熔炼炉联结的渣溜 槽，溢流连续放入渣包，采用多个渣包循环使用，实现熔炼渣緩冷， 或通过渣包将熔炼渣倒入渣坑进行緩冷；緩冷后的熔炼渣，送选矿工 序处理，选矿产出的渣铜精矿返回上述底吹熔炼炉；(5) 底吹熔炼炉、底吹吹炼炉产出的温度在95(TC — 120(TC的高 温烟气，通过设在其排料端的上部排烟口，进入设有弧形罩的余热锅 炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟气温 度降至400。C或400。C以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生 产硫酸；(6) 底吹熔炼炉和底吹吹炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟 尘，通过埋料刮板运输机、斗式提升机送至底吹熔炼炉顶中间料仓，
经加湿后，送圆盘制粒机混合制粒后返回底吹炉熔炼；所有烟尘被设 置在没有扬尘，保证车间优良环境条件的密闭循环系统中循环地被处理。上述埋料刮板运输机是有色冶炼厂运输高温粉状物料的 一种专 用运输设备，有专门的制造厂生产。这种设备的运输链条埋在粉状物 料中，由链条的循环转动，将物料由供料点输送到下料点(目的位置)。 运输过程全部密闭，不产生扬尘，不污染环境。如以上所述的工艺，其特征在于铜锍吹炼是指产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽连续注 入氧气底吹吹炼炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进 行连续吹炼；同时，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量从炉顶开口连 续加入熔剂石灰或石灰石造渣；或炉顶不开口，将熔剂石灰或石灰石 磨成粉状，通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内造 渣；在炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下部开孔，设置虹吸装 置排放粗铜，实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连续造 渣、连续排渣，并连续放出粗铜，实现吹炼过程连续化的工艺；采用含铜高达68_70°/。铜^1吹炼，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼 负荷小，吹炼渣量较少，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼温度是通过调 节氧气浓度和单位时间的供氧量或吹炼速度来达到合理的吹炼温度， 上述合理的吹炼温度是指控制或调节吹炼温度在12 2 0-12 5 O'C之间； 调节氧氮体积比使供气的氧氮体积比调节范围为5: 5至8: 2，供气 量与气压有关，氧气和氮气压力的调节范围为0. 4MPa至0. 8MPa,以 控制吹炼的反应速度。如以上所述的工艺，其特征在于根据精矿成分确定吹炼渣型和是否添加熔剂铜精矿脉石含铁
高，含钙、镁等碱性元素少，熔炼时要添加熔剂氧化钙；釆用铁钙渣 型，吹炼渣水碎后返熔炼炉，替代熔炼所需添加的石灰石熔剂；处理 含钾量高的铜精矿熔炼时不需要添加石灰石熔剂，可在吹炼炉加石 英石造硅铁渣，经緩冷后送渣选矿车间处理；氧气底吹熔炼炉渣Fe304 含量低，可采用高的铁硅比造渣，上述底吹炉熔炼釆用高铁渣型是指 通过熔剂配入量，熔炼渣的FeO/Si02的重量比控制在2. 0-2. 2之间， 采用高铁钙渣型，可以使加入的石英熔剂量较少，使熔炼物料量减少， 渣率低，渣选矿的物料量少，能耗下降，随渣损失的铜量也减少，熔 炼炉至吹炼炉、吹炼炉至阳极炉之间均设置溜槽，溜槽上部设有使用 燃烧柴油或天然气对溜槽加热保温，防止铜锍或粗铜冻结在溜槽中的 保温烧嘴，在溜槽上方设置环保通风罩，该环保通风罩是将溜槽中铜 锍逸散的S02和保温烧嘴产生的燃烧废气排至脱硫装置进行脱硫处理 后排空，并确保车间内优良的操作环境，保证全系统硫的捕集率 >99. 6%和实现全厂清洁生产的环保通风罩。如以上所述的工t:，其特征在于上述车间配置，采用从熔炼至吹炼至阳极炉精炼至阳极铜板铸造， 自高至低的流水作业法配置的工艺混合料经圆盘制粒后，用加料皮 带送至底吹熔炼炉，铜锍经溜槽自流至底吹吹炼炉、粗铜由吹炼炉经 溜槽自流至阳极炉，阳极铜经溜槽自流浇铸成阳极，完成粗铜冶炼全 过程高温液态熔体全部自流自运的配置布局，从而大幅度提高劳动生 产率，减少包子壳的返回物料，降低能耗，克服高温液态物料倒运时, 无法克服的S02自由逸散的工艺或环保难题；是一种使熔炼、吹炼、 精炼、铸块四道工序紧密连在一起，连续完成，配置紧凑，降低大量 的建设^:资的工艺。如以上所述的工艺，其特征在于吹炼采用铁钾渣型，上述铁钾 渣型是流动性较好的，夹杂的铜和氧化铜易于澄清分离的，可降低渣 含量的，对铬镁砖碱性炉衬的化学腐蚀程度较低的，有利于延长炉衬寿命，提高作业率的铁钙渣型；铁钙渣返回熔炼炉，调节熔炼渣型， 补充熔炼渣中所需的钙量；补充钙量时铁4丐渣成分被控制在Fe/Ca0 的重量比=2. 5—2. 6。如以上所述的工艺，其特征在于该工艺釆用底吹炉吹炼，底吹吹炼是在粗铜、铜4危、炉渣三相共 存的情况下连续吹炼氧气先进入粗铜层，粗铜层氧势最高，夹杂在 粗铜中的V族元素S、 As、 Sb、 Bi先被氧化除去，获得质量较高的 粗铜；接着，氧气通过粗铜作为载体，以Cu20、 CuO形态与铜4充中Cu2S、 CuS反应生成Cu和S02，部分与铜锍中的FeS反应生成FeO、 S02和Cu， 是一种生成并进入炉渣中的FeA含量较少，渣的粘度较低，可降低 吹炼渣中Cu20的夹杂量的工艺；而且渣中较少量的Fe必也部分地被 铜锍中的CuS还原生成FeO，渣中铜含量<10%。一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于该底吹吹炼 炉的炉子结构为加料端直径和排料端直径相同的筒体组成的卧式转 炉；外壳为钢板，内衬耐火材料，筒体由两个托辊支承置于土建基础 上，其中一个托辊一端配有电机，齿轮传动，炉体祐二没置成可沿轴心 来回转动；炉体下部靠近加料端，均布送氧气的喷枪；加料端炉体上 部设有用于加入熔剂造渣的开口 ，端部中心设有用于加入液态铜锍的 开口，排料端炉体上部设有用于排出烟气的开口，端部中心设有用于 连续排渣的吹炼渣溢流口 ，渣口下部设有用于连续排放粗铜的虹吸 口；底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有倾斜度，大而长的炉子倾角 较小，小而短的炉子倾角较大的结构，该结构使铜锍入口端的粗铜层 较薄，从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层，进行吹炼反应，防 止产生过量的Cu20;粗铜放出口一端具有较厚的粗铜层；在该端设置 为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量的部分炉底透气砖； 该底吹吹炼炉还设置有送入少量富氧空气，緩慢进入粗铜，提高其 氧势，控制4且铜含石危量达标的富氧空气加入装置；吹炼炉自下而上形成粗铜、铜锍、吹炼渣三相共存的通过两个支撑托辊的高差配置；粗 铜层厚度被设置成使进料端的氧气大部能直接进入铜锍层进行吹炼 反应的靠近加料端的粗铜层厚度为0-50咖，靠近排料端粗铜层为 300-400mm，上述靠近排料端的粗铜层为300-400mm是指此段不再 送氧搅动，使炉渣和铜锍层夹杂的粗铜有一定的沉淀时间从炉渣和铜 锍中分离，并进入粗铜层，达到降低渣含铜的目的，并使靠近排料端 的粗铜层的厚度，能通过虹吸口顺利排放到阳极炉。如以上所述的用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于炉 体下部靠近加料端，每间隔1. lm—1. 3m均布3—5支与垂线成0-16 度角的送氧气的喷枪，底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有1-3%的 倾斜度；采用降低厂房总高度的底吹喷枪。对以上工艺和装置的几点说明1、 调节氧料比，生产高品位铜锍。铜4;t品位控制在68-70%,以 减少后续铜4il吹炼作业的负荷量，同时产出<70%的铜4危，熔炼渣含铜 处于较低水准，可获得较高的熔炼直收率；2、 熔炼采用高铁渣型通过熔剂配入量，熔炼渣的FeO/Si02的 重量比控制在2. 0-2. 2之间，高于三菱法的1. 4-1. 6的水平，也高于 闪速炉的1.6-1.8 (用于渣选矿的渣型)。之所以能采用高的铁硅比 造渣，是由于底吹熔炼的反应机理是氧气直接作用于铜锍，铜锍作为 氧的载体，生成氧化亚铜与精矿中的硫化铁反应生成FeO，造渣反应 的氧势低，不易生成Fe304,因而炉渣可以采用更高的铁硅比。反之, 三菱法或闪速熔炼法，其反应机理是氧气直接作用于精矿，硫化铁直 接与氧气反应，氧势较高，生成Fe304的趋势大，比例高，炉渣发粘， Cu20在渣中的夹杂量增加，不利于渣铜分离。尤其是三菱法，过高的 铁硅比，渣中Fe304增加，除渣中含铜量升高外，还有产生泡沫渣的 危险。由于氧气底吹熔炼炉渣Fe304含量低，可以采用高的铁硅比造渣， 因此，熔炼加入的石英熔剂量相对较少，熔炼物料量减少，渣率低， 渣选矿的物料量少，能耗也相应下降，随渣损失的铜量也相应减少。3、 熔炼炉渣选矿底吹炉产出的熔炼渣，通过渣包或渣坑，经緩冷后送选矿处理， 选矿过程包括将渣破碎、磨细后，浮选选出渣铜精矿、再遴选选出铁 精矿和尾矿。铜熔炼炉渣选矿，国内外有成熟技术。底吹炉渣与诺兰 达熔炼渣类似。大冶处理诺兰达熔炼渣，可选出渣铜精矿、铁精矿， 产出的尾矿可供水泥配料或制砖，实现了冶炼厂无废渣。尾矿含铜 <0. 35%，较电炉贫化工艺，可提高铜的总回收率0.6-0.7%。电炉贫 化弃渣含铜较好指标为0. 6-0. 7°/ ，我国铜资源奇缺，原矿含铜0. 42% 左右的资源仍在开采。该技术炉渣釆用选矿工艺回收残留铜，铜回收 率高，资源得以充分利用，是符合国情的。更何况，采用选矿方法处 理每吨渣的单位基建投资和运营成本，与电炉贫化基本持平，因此， 从经济角度看，渣选矿也更为有利。4、 铜4危吹炼产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽连续注入氧气底吹吹炼 炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼。与 此同时，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量从炉顶开口连续 加入熔剂石灰或石灰石造渣。(也可炉顶不开口，将熔剂石灰或石灰 石磨成粉状，通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内 造渣。)在炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下部开孔，设置虹 吸装置排放粗铜，见图2。实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入 熔剂、连续造渣、排渣，并连续放出粗铜，实现吹炼过程连续化，这
是本专利的核心技米之所在；其特,吝、有1) 采用底吹炉吹炼。在粗铜、铜锍、炉渣三相共存情况下连续吹炼，氧通过粗铜传递，因此，粗铜的氧势最高，可确保获得比其他 连续吹炼含疏量更低的粗铜，并有利子As、 Sb、 Bi等V族元素的脱 除，提高粗铜质量。同时底吹吹炼可降低Fe304的生成量，防止FeA 沉淀和泡沫渣的生成，炉渣中Fe304含量低，渣的粘度就低，可降低 吹炼渣中Cu20的夹杂量，使渣含铜低于闪速吹炼和三菱法吹炼的渣 含铜量，可降至01<10%;2) 采用高品位铜锍(Cu 68-70%)吹炼，吹炼负荷小，吹炼渣量 相对较少。通过调节氧枪供氧的氧氮比和供氧压力(氧氮体积比调节 范围为5: 5至8: 2，供氧供氮压力调节范围为0. 4 —0.脂Pa )来控 制吹炼的反应速度，从而可控制吹炼温度在1220-1250°C;3) 根据精矿成分确定吹炼渣型 一般情况下铜精矿脉石含铁高， 含4丐、镁等碱性元素少，熔炼时需添加熔剂氧化钾。本专利一般情况 下均采用铁4丐渣型，吹炼渣水碎后返熔炼炉，替代熔炼所需添加的石 灰石熔剂。当特殊情况下处理含钩量高的铜精矿(熔炼时不需要添加 石灰石熔剂)时，本专利亦可在吹炼炉加石英石造硅铁渣，经緩冷后 送渣选矿车间处理；4) 底吹吹炼炉，根据炉子大小，在配制上保持1-3%的倾斜度， 使之铜锍入口端的粗铜层较薄，从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜 锍层，进行吹炼反应，防止产生过量的Cu20。粗铜放出口一端又可保 持较厚的粗铜层，为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量， 在该端设置部分炉底透气砖，送入少量富氧空气，緩慢进入粗铜，提 高其氧势，控制粗铜含辟K量达标，避免了三菱法和闪速连续吹炼法在 阳极炉中需要再脱硫，造成阳极炉烟气需要特殊处理以解决环保问 题；5) 底吹炉连续吹炼，炉温稳定，克服了转炉周期作业温度波动 过大的缺点，有利于大幅度提高吹炼炉的寿命，降低耐火材料消耗和 维修工作量，从而降低炼铜成本。连续吹炼，烟气量和烟气成分(S02 舍量)稳定均銜，炉休不用经常转动，从而漏风率大幅下降，克服了 转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低酸厂投资；6) 熔炼炉至吹炼炉设置铜锍溜槽，铜锍直接从熔炼炉通过溜槽流入吹炼炉。在联接溜槽上设置保温烧嘴加热保温，防止铜锍在溜槽 中冻结。在溜槽一端设置通风烟罩，排除保温烧嘴和溜槽中铜锍逸散的烟气，烟气经脱>5危处理后排空。克服了转炉周期作业时，用吊包在 车间内倒运铜锍，铜锍中S02大量无组织逸散，造成严重的SOz低空污染，恶化车间操作环境。采用底吹炉连续吹炼铜锍，全系统硫的捕集率>99. 6%，可确保全厂清洁生产。 5、车间配置熔炼采用自高至低的流水线布置法，避免高温熔体在车间内倒运， 这有利于连续生产，有利于过程自动化控制和提高劳动生产率。混合料经圆盘制粒后，用加料皮带送至底吹熔炼炉，铜锍经溜槽 自流至底吹吹炼炉、粗铜由吹炼炉经溜槽自流至阳极炉，阳极铜经溜 槽自流浇铸成阳极，完成粗铜冶炼全过程液态熔体全部自流的配置布 局，其主体工艺装置布置示意图如图2。由于采用底吹喷枪而不是顶吹喷枪，另外没有沉降电炉，没有很 高的电炉电极，因此大大降低了厂房高度，比三菱法的厂房高度要低 IO米左右。本发明的 一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置与现有 技术相比较有如下特点或有益效果(1)底吹熔炼能采用高铁硅比渣型，同等规^莫的工厂熔炼物料
量及渣量相对较少；(2) 炉渣采用选矿处理，铜总收率高，炉渣全部综合利用，实 现无废渣冶炼；(3) 采用底吹连续吹炼，粗铜质量高、含硫低，阳极炉烟气不 用脱石克；(4) 采用自流配置，避免了铜4危倒运，车间布局紧凑，能实现 清洁生产。上述特点或效果保证了本发明具有工厂建设投资省、金属回收率 高、产品成本低、资源综合利用水平高，综合能耗低、作业环境优良 等优点，为世界最先进的炼铜工艺。
:图1是采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺流程示意图或底吹连续 炼铜新工艺原理流程示意图；图2是本发明的主体工艺装置的布置示意图或氧气底吹连续炼 铜工艺主体设备布局示意图。图2中1、 底吹熔炼炉；2、 底吹吹炼炉；3、 阳极炉;4、 阳极板浇铸机；5、 15排渣口 ；6、 原料加入口 ；7、 渣；8、 铜锍；9、 排烟口；10、 余热锅炉； 11、 铜锍出口；12、 溜槽；13、 熔剂加入口；14、 粗铜；16、 氧气喷嘴；17、 圆盘制粒机；18、 皮带给料机。具体实施例 实施例1一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于，该工艺包括以 下步骤(l)硫化铜精矿与熔剂、返回的包括烟尘、漆铜精矿、吹炼炉渣 等中间铜物料，经圆盘制粒机混合制粒后，由皮带给料机送至底吹熔 炼炉上部的炉子加料口加入炉内，氧气通过设在炉底与垂线成0°角 的氧气喷冲t送入炉内进行熔炼反应，混合好的入炉粒料经熔炼生成铜 锍和熔炼渣，熔炼温度为1080'C;(2 )底吹熔炼炉生成的铜锍，通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放 出口放至与底吹熔炼炉相连接的溜槽；铜锍经溜槽送至设在底吹吹炼 炉端部中心部位的加料口加入炉内，通过设在底吹吹炼炉底与垂线成 0度角的氧气喷枪送入氧气进行吹炼、将铜锍连续吹炼成粗铜和吹炼 炉渣，吹炼温度为122(TC;在送氧吹炼的同时，从设在底吹吹炼炉 上部的开孔按造渣要求量连续定量的加入石灰石，造铁钓渣；铁钓渣 通过溢流》文渣口》文出并返回上述底吹熔炼炉；(3)上述底吹吹炼炉生产的粗铜，通过虹吸放出口连续放出；粗 铜经过溜槽，送至阳极炉，在阳极炉内按常规作业，先氧化、后还原
精炼后，合格阳极铜通过溜槽送至阳极浇铸机，铸造成铜阳极板； (4 )上述底吹熔炼炉产出的炉渣，通过与底吹熔炼炉联结的渣溜槽，溢流连续放入渣包，通过渣包将熔炼渣倒入渣坑进行緩冷；緩冷 后的熔炼渣，送选矿工序处理，选矿产出的渣铜精矿返回上述底吹炫 炼炉；(5) 底吹熔炼炉、底吹吹炼炉产出的温度在950。C或1050。C的高 温烟气，通过各自设在其排料端的上部排烟口，进入设有弧形罩的余 热锅炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟 气温度降至40(TC以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生产硫 酸；(6) 底吹熔炼炉和底吹吹炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟 尘，通过埋料刮板运输机、斗式提升机送至底吹熔炼炉顶中间料仓， 经加湿后，送圆盘制粒机混合制粒后返回底吹炉熔炼；所有烟尘被设 置在或被密闭在没有扬尘，保证车间优良环境条件的密闭输送系统中 进行处理。实施例2除了氧气通过设在炉底与垂线成16°角的氧气喷枪送入炉内进 行熔炼反应，通过设在底吹吹炼炉底与垂线成16度角的氧气喷枪送 入氧气进行吹炼混合好的入炉粒料经熔炼生成铜4充和熔炼渣，熔炼温 度为IIO(TC，吹炼温度为125(TC，底吹熔炼炉、底吹吹炼炉产出的 温度在IOOO'C和IIO(TC的高温烟气外，其余与实施例1所述的相同。 实施例3一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 铜锍吹炼是指产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽连续注入氧气底吹吹炼炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼； 同时，炉顶不开口，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量 将熔剂石灰粉，通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内造渣；在炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下部开孔，设置虹 吸装置排放粗铜，实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连 续造渣、连续排淦，并连续放出粗铜，实现吹炼过程连续化的工艺； 采用含铜高达68%铜4危吹炼，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼负荷 小，吹炼渣量较少，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼温度是通过调节氧 气浓度和单位时间的供氧量或吹炼速度来达到合理的吹炼温度；调节 氧氮体积比使供气的氧氮体积比为5: 5，供气量与氧压有关，氧气 与氮气压力的调节范围为0. 4MPa至0. 8MPa，来控制吹炼的反应速度， 上述合理的吹炼温度是指控制或调节吹炼温度在12 2 0'C 。 实施例4一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 铜锍吹炼是指产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽连续注入氧气底吹吹炼炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼；同时，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量从炉顶开口连 续加入熔剂石灰石造渣；在炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下 部开孔，没置虹吸装置排放粗铜，实现连续加入铜4乾、连续吹炼、连 续加入熔剂、连续造渣、连续排渣，并连续放出粗铜，实现吹炼过程 连续化的工艺；采用^^铜高达70。/。铜锍吹炼，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼负荷 小，吹炼渣量较少，底吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼温度是通过调节氧气浓度和单位时间的供氧量或吹炼速度来达到合理的吹炼温度；调节氧氮体积比使供气的氧氮体积比为8: 2,供气量与氧压有关，氧气 压力的调节范围为0. 4MPa至0. 8MPa,来控制吹炼的反应速度，上述
合理的吹炼温度是指控制或调节吹炼温度在12 5 or 。
实施例5
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 根据精矿成分确定吹炼渣型和是否添加熔剂铜精矿脉石含铁 高，含钙、镁等碱性元素少，熔炼时要添加熔剂氧化钙；采用铁4丐渣 型，吹炼渣水碎后返熔炼炉，替代熔炼所需添加的石灰石熔剂；处理 含钓量高的铜精矿熔炼时不需要添加石灰石熔剂，可在吹炼炉加石 英石造硅铁渣，经緩冷后送渣选矿车间处理；氧气底吹熔炼炉渣Fe必 含量低，可采用高的铁硅比造渣，上述底吹炉熔炼采用高铁渣型是指 通过熔剂配入量，熔炼渣的FeO/Si02的重量比控制在2. 0，所述的熔 剂还可以是石英，熔炼加入的石英熔剂量较少，熔炼物料量减少，渣 率低，渣选矿的物料量少，能耗相应下降，随渣损失的铜量也相应减 少，.熔炼炉至吹炼炉、吹炼炉至阳极炉之间均设置溜槽，溜槽上部设 有使用燃烧柴油或天然气对溜槽加热保温，防止铜锍或粗铜冻结在溜 槽中的保温烧嘴，在溜槽上方设置环保通风罩，该环保通风罩是将溜 槽中铜锍逸散的S02和保温烧嘴产生的燃烧废气排至脱硫装置进行脱 硫处理后排空，并确保车间内优良的操作环境，保证全系统硫的捕集 率>99. 6%和实现全厂清洁生产的环保通风罩。 实施例6
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 除了熔炼渣的FeO/Si02的重量比控制在2. 2外，其余与实施例5
所述的相同。
实施例7
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 上述车间配置，采用从熔炼至吹炼至阳极炉精炼至阳极铜板铸造， 自高至低的流水作业法配置的工艺混合料经圓盘制粒后，用加料皮
带送至底吹熔炼炉，铜锍经溜槽自流至底吹吹炼炉、粗铜由吹炼炉经 溜槽自流至阳极炉，阳极铜经溜槽自流浇铸成阳极，完成粗铜冶炼全
过程液态熔体全部自流的配置布局，采用对高温液态中间物料进行自
运的，大幅度提高劳动生产率的，减少包于壳的返回物料，降低能耗，
克服高温液态物料倒运时，无法克服的S02自由逸散的工艺；并采用 使熔炼、吹炼、精炼、铸块四道工序紧密连在一起，连续完成，配置 紧凑，降低大量的建设投资的工艺。 实施例8
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 吹炼采用铁钓渣型，上述铁钓渣型是流动性较好的，夹杂的铜和 氧化铜易于澄清分离的，可降低渣含量的，对铬镁砖碱性炉村的化学 腐蚀程度较低的，有利于延长炉衬寿命，提高作业率的4失钓渣型；铁 钓渣返回熔炼炉，调节熔炼渣型，补充熔炼渣中所需的钙量；补充钙 量时铁钙渣成分被控制在Fe/CaO的重量比=2. 5。 实施例9
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 除了补充钙量时铁4丐渣成分被控制在Fe/Ca0的重量比=2. 6外， 其余与实施例8所述的相同。 实施例10
一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于 该工艺采用底吹炉吹炼，底吹吹炼是在粗铜、铜^il、炉渣三相共 存的情况下连续吹炼氧气先进入氧势最高的粗铜层，夹杂在粗铜中 的V族元素S、 As、 Sb、 Bi先被氧化除去.，获得质量较高的粗铜； 接着，氧气通过粗铜作为载体，以Cu20、 CuO形态与铜锍中Cu2S、 CuS 反应生成Cu和S02,部分与铜锍中的FeS反应生成FeO、 S02和Cu, 因此，该工艺中生成并进入炉渣中的Fe304含量较少，渣的粘度较低，
可降低吹炼渣中Cu20的夹杂量；而且渣中较少量的Fe^也部分地被 铜M^中的CuS还原生成FeO，渣中铜含量<10%。
实施例11
一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于该底吹吹炼 炉的炉子结构为加料端直径和排料端直径相同的筒体组合的卧式转 炉；外壳为钢板，内衬耐火材料，筒体由两个托辊支承置于土建基础 上，其中一个托辊一端配有电机，齿轮传动，炉体被设置成沿轴心来 回转动；炉体下部靠近加料端，均布送氧气的喷枪；加料端炉体上部 设有用于加入熔剂造渣的开口 ，端部中心设有用于加入液态铜4充的开 口，排料端炉体上部设有用于排出烟气的开口，端部中心设有用于连 续排渣的吹炼渣溢流口 ，渣口下部设有用于连续排放粗铜的虹吸口 ； 底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有倾斜度，大而长的炉子倾角较 小，小而短的炉子倾角较大的结构，该结构使铜锍入口端的粗铜层较 薄，从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层，进行吹炼反应，防止 产生过量的Cii20;粗铜放出口一端具有较厚的粗铜层；在该端设置 为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量的部分炉底透气砖； 该底吹吹炼炉还设置有送入少量富氧空气，緩慢进入粗铜，提高其 氧势，控制粗铜含碌u量达标的富氧空气加入装置；吹炼炉自下而上形 成粗铜、铜锍、吹炼渣三相共存的通过两个支撑托辊的高差配置；粗
铜层厚度被设置成使进料端的氧气大部能直接进入铜锍层进行吹炼 反应的靠近加料端的粗铜层厚度为10mm,靠近排料端粗铜层为 300mm，上述靠近排料端的粗铜层为300薩是指此处不再大量送氧 搅拌，^使炉渣和铜4危层夹杂的粗铜有一定的沉淀时间从炉渣和铜4il中 分离，并进入粗铜层，达到降低渣含铜的目的，靠近排料端的粗铜层 的厚度较大，有利于虹吸口顺利排放粗铜。 实施例12
一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于 除了粗铜层厚度被设置成使进料端的氧气大部能直接进入铜4充 层进行吹炼反应的靠近加料端的粗铜层厚度为50mm，靠近排料端粗 铜层为400mm，上迷靠近排料端的粗铜层为400鹏是指使炉渣和铜 锍层夹杂的粗铜有一定的沉淀时间从炉渣和铜锍中分离，并进入粗铜 层，达到降低渣含铜的目的，靠近排料端的粗铜层的厚度可增大吹炼 过程热容量，更好地保证过程的热稳定性外，其余与实施例ll所述 的相同。 实施例13
一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于 除了炉体下部靠近加料端，每间隔1. lm均布3支与垂线成0度 角的送氧气的喷枪，底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有3%的倾斜 度；采用降低厂房总高度的底吹喷枪外，其余与实施例ll所述的相 同。
实施例14
一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于
除了炉体下部靠近加料端，每间隔1. 3m均布5支与垂线成0度
角的送氧气的喷枪，底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有1%的倾斜 度；采用降低厂房总高度的底吹喷枪外，其余与实施例ll所述的相 同。
以上实施例和说明只是对本发明作较为详细的描述，不是用来限 定本发明的保护范围的，在不脱离本发明的精神和构思的范围内，本 领域普通技术人员可以进行各种改进或变化,仍然属于本发明的保护 范围。
权利要求
1、一种采用氧气底吹连续炼铜的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤(1)硫化铜精矿与熔剂、返回的包括烟尘、渣铜精矿、吹炼炉渣的中间铜物料，经圆盘制粒机混合制粒后，由皮带给料机送至底吹熔炼炉上部的炉子加料口加入炉内，氧气通过设在炉底与垂线成0-16°角的氧气喷枪送入炉内进行熔炼反应，混合好的入炉粒料经熔炼生成铜锍和熔炼渣，熔炼温度为1080-1250℃；(2)底吹熔炼炉生成的铜锍，通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放出口放至与底吹熔炼炉相连接的溜槽；铜锍经溜槽送至设在底吹吹炼炉端部中心部位的加料口加入炉内，通过设在底吹吹炼炉底与垂线成0-16度角的氧气喷枪送入氧气进行吹炼、将铜锍连续吹炼成粗铜和吹炼炉渣，吹炼温度为1220-1250℃；在送氧吹炼的同时，从设在底吹吹炼炉上部的开孔按造渣要求量连续定量的加入石灰石或石灰，造铁钙渣；铁钙渣通过溢流放渣口放出并返回上述底吹熔炼炉；(3)上述底吹吹炼炉生产的粗铜，通过虹吸放出口连续放出；粗铜经过溜槽，送至阳极炉，在阳极炉内按常规作业，先氧化、后还原精炼后，合格阳极铜通过溜槽送至阳极浇铸机，铸造成铜阳极板；(4)上述底吹熔炼炉产出的炉渣，通过与底吹熔炼炉联结的渣溜槽，溢流连续放入渣包，采用多个渣包循环使用，实现熔炼渣缓冷，或通过渣包将熔炼渣倒入渣坑进行缓冷；缓冷后的熔炼渣，送选矿工序处理，选矿产出的渣铜精矿返回上述底吹熔炼炉；(5)底吹熔炼炉、底吹吹炼炉产出的温度在950℃-1200℃的高温烟气，通过设在其排料端的上部排烟口，进入设有弧形罩的余热锅炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟气温度降至400℃以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生产硫酸；(6)底吹熔炼炉和底吹吹炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟尘，通过埋料刮板运输机、斗式提升机送至底吹熔炼炉顶中间料仓，经加湿后，送圆盘制粒机混合制粒后返回底吹炉熔炼；所有烟尘被密闭在没有扬尘，保证车间优良环境条件的密闭循环系统中循环地被处理。
2、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于 铜锍吹炼是指产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍，经溜槽连续注入氧气底吹吹炼炉，从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连 续吹炼；同时，通过料仓、计量皮带给料机，按计算要求量从炉顶开口连续 加入熔剂石灰或石灰石造渣；或炉顶不开口，将熔剂石灰或石灰石磨成 粉状，通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内造渣；在 炉子一端较上部开孔，排放熔炼渣，较下部开孔，设置虹吸装置排放粗 铜，实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连续造渣、连续排 渣，并连续放出粗铜，实现吹炼过程连续化的工艺；采用含铜高达68—70%铜锍吹炼，吹炼负荷小，吹炼渣量较少，底 吹吹炼采用氧气吹炼，吹炼温度是通过调节氧气浓度和单位时间的供氧 量或吹炼速度来达到合理的吹炼温度，上述合理的吹炼温度是指控制或 调节吹炼温度在1220-125(TC之间；调节氧氮的体积比4吏供气的氧氮体 积比调节范围为5: 5至8: 2，供气量与氧压有关，氧气与氮气压力的 调节范围为0. 4MPa至0. 8MPa，以此控制吹炼的反应速度。
3、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于 根据精矿成分确定吹炼渣型和是否添加熔剂铜精矿脉石含铁高， 含4丐、镁等碱性元素少，熔炼时要添加熔剂氧化钾；采用铁钾渣型，吹 炼渣水碎后返熔炼炉，替代熔炼所需添加的石灰石熔剂；处理含钾量高 的铜精矿熔炼时不需要添加石灰石熔剂，可在吹炼炉加石英石造硅铁 渣，经緩冷后送渣选矿车间处理；氧气底吹熔炼炉渣Fe304含量低，可 采用高的铁硅比造渣，上述底吹炉熔炼采用高铁渣型是指通过熔剂配 入量，熔炼渣的FeO/Si02的重量比控制在2. 0-2. 2之间；所述的熔剂可 以是石英石或含3102>90%以上的河砂，熔炼加入的石英熔剂量较少是 指使熔炼物料量减少，渣率低，渣选矿的物料量少，能耗下降，渣损 失的铜量也减少的石英熔剂量，熔炼炉至吹炼炉、吹炼炉至阳极炉之间 均设置溜槽，溜槽上部设有使用燃烧柴油或天然气对溜槽加热保温，防 止铜锍或粗铜冻结在溜槽中的保温烧嘴，在溜槽上方设置环保通风罩， 该环保通风罩是将溜槽中铜锍逸散的S02和保温烧嘴产生的燃烧废气排至脱硫装置进行脱硫处理后排空，并确保车间内优良的操作环境，保证 全系统;琉的捕集率〉99. 6%和实现全厂清洁生产的环保通风罩。
4、根据权利要求3所述的工艺，其特征在于上述车间配置，采用从熔炼至吹炼至阳极炉精炼至阳极铜板铸造， 自高至低的流水作业法配置的工艺混合料经圓盘制粒后，用加料皮带 送至底吹熔炼炉，铜锍经溜槽自流至底吹吹炼炉、粗铜由吹炼炉经溜槽 自流至阳极炉，阳极铜经溜槽自流浇铸成阳极，完成粗铜冶炼全过程液 态熔体全部自流的配置布局，采用对高温液态中间物料进行自运的，大 幅度提高劳动生产率的，减少包子壳的返回物料，降低能耗，克服高温 液态物料倒运时，无法克服的S02自由逸散的工艺；并采用使熔炼、吹 炼、精炼、铸块四道工序紧密连在一起，连续完成，配置紧凑，降低大 量的建设投资的工艺。
5、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于吹炼采用铁钙渣型， 上述铁钓渣型是流动性较好的，夹杂的铜和氧化铜易于澄清分离的，可 降低渣含铜量的，对铬镁砖碱性炉衬的化学腐蚀程度较低的，有利于延 长炉衬寿命，提高作业率的铁钾渣型；铁钩渣返回熔炼炉，调节熔炼渣 型，补充熔炼渣中所需的钙量；补充钙量时铁钙渣成分被控制在Fe/Ca0 的重量比=2. 5—2. 6。
6、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于 该工艺采用底吹炉吹炼，底吹吹炼是在粗铜、铜^L、炉渣三相共存的情况下连续吹炼氧气先进入氧势最高的粗铜层，夹杂在粗铜中的V 族元素S、 As、 Sb、 Bi先被氧化除去，获得质量较高的粗铜；接着， 氧气通过粗铜作为载体，以Cu20、 CuO形态与铜锍中Cu2S、 CuS反应生 成Cu和S02,部分与铜4il中的FeS反应生成FeO、 302和Cu，该工艺中 采用了使生成并进入炉渣中的FeA含量较少，渣的粘度较低，可降低 吹炼渣中Cu20的夹杂量的、而且渣中较少量的FeA也部分地被铜锍中 的CuS还原生成FeO的工艺，渣中铜含量<10%。
7、 一种用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征在于该底吹吹 炼炉的炉子结构为加料端直径和排料端直径相同的筒体组合的卧式转 炉；外壳为钢板，内衬耐火材料，筒体由两个托辊支承置于土建基础上， 其中一个托辊一端配有电机，齿轮传动，炉体被设置成可沿轴心来回转 动；炉体下部靠近加料端，均布送氧气的喷枪；加料端炉体上部设有用 于加入熔剂造渣的开口 ，端部中心设有用于加入液态铜锍的开口 ，排料 端炉体上部设有用于排出烟气的开口，端部.中心设有用于连续排渣的吹炼渣溢流口，渣口下部设有用于连续排放粗铜的虹吸口；底吹吹炼炉被 设置成使底吹吹炼炉有倾斜度，大而长的炉子倾角较小，小而短的炉子倾角较大的结构，该结构使铜锍入口端的粗铜层较薄，从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层，进行吹炼反应，防止产生过量的0120;粗铜 放出口一端具有较厚的粗铜层；在该端设置为防止与铜锍逆向平衡反 应而提高粗铜的石危含量的部分炉底透气砖，送入少量富氧空气，緩慢进 入粗铜，提高其氧势，控制粗铜含硫量达标的富氧空气加入装置；吹炼 炉自下而上形成粗铜、铜锍、吹炼渣三相共存的通过两个支撑托辊的高 差配置；粗铜层厚度被设置成使进料端的氧气大部能直接进入铜锍层进 行吹炼反应的靠近加料端的粗铜层厚度为0-50mm，靠近排料端粗铜层为 300-400mm，上述靠近排料端的粗铜层为300-400mm是指此处不再送 氧搅动，使炉渣和铜4危层夹杂的粗铜有一定的沉淀时间从炉渣和铜锍中 分离，并进入粗铜层，达到降低渣含铜的目的，同时靠近排料端的粗铜 层的厚度较大，有利于虹吸口顺利排放粗铜。
8、如权利要求7所述的用于底吹连续炼铜的底吹吹炼炉，其特征 在于炉体下部靠近加料端，每间隔l. lm—1. 3m均布3—5支与垂线成 0-16度角的送氧气的喷枪，底吹吹炼炉被设置成使底吹吹炼炉有1-3% 的倾斜度；采用降低厂房总高度的底吹喷枪。
全文摘要
本发明涉及到一种采用氧气底吹炉连续炼铜的工艺及其装置，其特征在于，利用氧气底吹熔炼炉熔炼高品位铜锍，高品位铜锍再用底吹炉或连续吹炼炉吹炼成粗铜。熔炼过程造高铁渣，炉渣经选矿选出铜精矿返回熔炼，选出铁精矿出售，渣尾矿出售。吹炼过程造钙渣，返回熔炼。本工艺流程短，冶炼设施少，投资省，熔剂消耗量少，能耗低，产品成本低，铜锍连续吹炼环境保护好，易于实现过程自动控制，劳动生产率高。所有炉渣都综合利用，无废渣，符合循环经济理念。采用渣选矿方法，铜的总回收率高，符合我国铜资源短缺的国情。
文档编号C22B15/00GK101165196SQ200610113798
公开日2008年4月23日 申请日期2006年10月19日 优先权日2006年10月19日
发明者史学谦, 尉克俭, 张振民, 林晓芳, 蒋继穆 申请人:中国恩菲工程技术有限公司