专利名称：高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法
技术领域：
本发明属有色冶金领域，涉及一种高砷、锑难去除杂质粗铜在反射精炼炉中 的处理方法。
背景技术：
随着我国有色金属消费需求量的不断加大，使得各类有色金属精矿供应严重 不足，资源已经越来越成为经济发展的制约瓶颈，世界各国都在积极寻求新矿源 的同时，也都在努力加快有色金属工业科学技术的发展，研发新的工艺来处理现 有技术难以适应的复杂多金属矿，特别是高砷、锑低品位铜矿，以缓解资源紧张， 满足生产需要。铜的冶炼过程基本是从选矿一_熔炼一一吹炼一一火法精炼一一 电解精炼等五个环节。粗铜火法精炼的目的是为电解精炼提供表面平整、厚薄均 勾、结构致密以及化学成分符合工艺要求的阳极铜，以保证电解铜质量和低成本 的电解精炼。
从转炉吹炼产出的粗铜，除含硫和氧很高外，视原矿来源的不同，还含有一些 其他杂质,如砷、锑、铅、锡、锌、铁、钴、镍等，此外尚含有硒、碲、金、银等 稀有元素和贵金属。难除杂质较低的铜精矿，所产粗铜杂质总量一般在0.7%~ 2.5%范围内，均符合1 3号国家粗铜标准。目前，我国现有技术的火法精炼工 艺虽然有多种，但大都是釆用上述符合国家标准的粗铜作为精炼原料，产出的阳 极铜才能符合电解精炼要求。然而对高砷、锑难去除杂质粗铜，目前还尚未发现 比较成熟且可产业化的精炼方法。
现有技术对原料的适应性较差，要么要求原料品位高、难除杂质低，要么消耗能源大、生产无效益。本发明高砷、锑铜料火法精炼去除方法，就是一种既能 将低品位难处理杂质降低到电解精炼要求，又能使生产成本控制到盈利范围之内 的一种火法精炼技术。
发明内容
本发明的目的是避免现有技术的不足而提供高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼 方法，利用熔化、氧化还原挥发与复合碱性熔剂造渣相结合的精炼工艺，把粗铜 中较高含量的砷、锑等难除杂质挥发或造渣除去，从而生产出符合下一工序电解 精炼要求的合格阳极铜。
本发明所采用的技术方案是
高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法，主要是一种通过熔化、氧化还原挥发 与复合碱性熔剂造渣相结合的火法精炼方法，通过对砷、锑等杂质含量高的粗铜， 在反射炉中精炼时，先经过熔化挥发与氧化还原挥发，再通过复合碱性熔剂造渣 作用来多级脱除杂质的工艺技术，其精炼主要步骤为
1 )熔化、负压挥发在进料、熔化过程中，炉内保持负压，压力为30—100Pa, 待炉料完全熔化后，立即扒除表面浮渣；
2) 脱硫、氧化还原表面浮渣扒净后，将熔溶铜液转入正常脱硫操作；脱 硫结束后，对铜液加热，温度为1250—130(TC;先后插入焊接风管l一3根进行 吹风，焊接风管的内径一般为45mm,直至铜液试样断面有三分之二氧化紫斑； 加入直径为15—25ram中焦炭颗粒200—500Kg进行还原，持续进行吹风，进一步 挥发砷、锑；
3) 复合碱性熔剂造渣还原结束后，扒净炉渣后，继续吹风，炉内保持强 氧化气氛，炉温控制在1250—130(TC内，待铜液试样断面全部呈现氧化紫斑时, 加入复合碱性熔剂进行造渣精炼；4)若第一次造渣精炼后，铜液中As、 Sb的含量仍高于工艺要求，再进行第 二次或更多次数的造渣精炼，直至铜液组成成分符合阳极板标准要求为止。
以75吨反射精炼炉生产实践为例(粗铜成分铜93.79%、砷3.07%、锑 1.22%),与现有技术相比，本发明所达到的效果主要表现在以下几个方面
1、 砷、锑的脱出率高。As由原来的3. 07%降低到0. 19%，其脱除率为93.81%; Sb由原来的1. 22%降低到0. 13%,其脱除率为89. 34%。
2、 扩大了原料来源渠道，获得了一定的经济效益。由于本发明能有效处理 砷、锑等杂质含量高的粗铜，因此缓解了资源紧张，满足生产需求。再由于处理 砷、锑等杂质含量高的粗铜，其采购单位成本较标准粗铜原料的降低值大于其生 产单位成本的增加值(单位成本以铜的金属量计算)，因此从经济效益来讲是划 算的。
3、 彻底解决了难除砷、锑粗铜在反射炉中火法精炼的工艺技术难题，并完 全满足了电解精炼工序的工艺要求。
图l为本发明的工艺流程图。
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
具体实施例方式
首先，本发明依据化学反应机理，杂质对氧的亲和力，砷、锑的氧化顺序排 在铝、硅、锰、锌、锡、铁、镍之后，即砷、锑较上述元素难于氧化。因此，为 使砷、锑较完全的脱出，必须使铜液中含有较髙浓度的氧化亚铜。依据化学原理 得知，铜液中的含氧量达到1%，即相当于含氧化亚铜9%,此种浓度超过了 1150 'C的铜熔体中氧化亚铜的饱和浓度，故本发明工艺技术 操作过程中熔体温度必 须控制在高于115(TC的条件下进行。其次，杂质的化合和溶解均有一定的限度，否则，即使铜的熔体经受深度的 氧化，也不能完全与熔剂造渣。故本发明生产中涉及的熔剂数量，是随粗铜数量 及其杂质含量高低而变化的，粗铜的数量和杂质含量提高则熔剂的数量随之增 加，粗铜的数量和杂质含量降低则熔剂的数量随之减少。在氧化深度较大、炉温 较高、熔剂数量合理的情况下，高砷、锑粗铜中砷、锑的脱除，往往只需要l一 2次造渣即可完成。反之，若加入熔剂数量太少，则势必将增加造渣次数，引起 炉时的延长，在经济上反而是不合算的。
此外，本发明工艺的操作过程在加入熔剂的时候，不能有还原剂的存在，以 防已被氧化造渣的砷、锑等杂质，重被还原到铜的熔体中去。
本发明的步骤主要有
1、 熔化、负压挥发将高砷、锑铜料用加料机分批加入反射炉内，在进料、 熔化过程中，炉内保持负压操作(30—100Pa),确保砷、锑的有效挥发，待炉料 完全熔化后，立即扒除表面浮渣。
2、 脱硫、氧化还原表面浮渣扒净后转入正常脱硫操作，脱硫结東后，使 铜液控制在1250—1300'C的温度范围内，先后插入包有耐火材料的内径为45inm 的焊接风管(以下简称风管)l一3根进行吹风，直至铜液试样断面有三分之二 氧化紫斑为止。然后加入15—25 mm中焦炭颗粒200—500Kg进行还原操作，以 使被氧化成难于挥发的五价砷、锑氧化物还原成三价氧化物，使砷、锑得到进一 步的挥发。为使铜液含氧不致因加入焦炭而降低，故吹风应继续进行，以达到砷、 锑大量挥发的效果。
3、 复合碱性熔剂造渣扒净炉渣后，转入造渣精炼阶段，再继续吹风，炉 内保持强氧化气氛的前提下，炉温仍控制在1250—130(TC的范围内，待铜液试 样断面全部呈现氧化紫斑时，即可加入复合碱性熔剂进行造渣，再经还原后通过圆盘烧铸机，生产出合格阳极板送电解精炼。若第一次造渣精炼后，铜液中As、 Sb的含量仍高于工艺要求，再进行第二次或更多次数的造渣精炼，直至铜液组 成成分符合阳极板标准要求为止。
在生产过程中，精炼炉所需的空气由风机房供给，熔化、升温、保温所需的 燃油，由油库的油泵房供给。
实施例以75吨反射精炼炉的生产实践为例(铜料成分:铜93. 79%、砷3. 07%、 锑1.22%)。在容量75吨的反射炉中进行精炼，每次处理铜料量为74吨。在进 料和熔化过程中，为加速铜料的熔化和砷、锑等杂质的有效挥发，可插入一支风 管进行搅拌。待炉料完全熔化后，扒去表面炉渣，并在1250—130(TC的炉温下， 再插入两根风管进行吹风(其中一根从渣口插入)，直至铜液试样断面成三分之 二氧化斑为止。此时立即向熔池内加入粒度为15—25 mm的焦炭300Kg进行还原， 以使被氧化成难于挥发的五价砷、锑氧化物还原成三价氧化物，进一步使砷、锑 得到挥发。在保持熔体表面有适当焦炭层的情况下，应保持两根风管继续吹风， 使氧化一还原过程同时进行，直到吹至铜液试样断面全部呈现氧化斑为止。
挥发除杂阶段结東后，扒净炉渣。若铜液式样有硫存在，先进行脱硫操作。 待脱硫结東后，即可加入复合碱性熔剂进行第一次精炼造渣，其熔剂组成为石 灰2000Kg、萤石1000Kg。熔剂加入后用两根风管吹风搅拌造渣1.5小时，继而 扒除炉渣。经第一次造渣精炼后取样化验铜液中砷、锑的含量分别为0.57%、 0. 38%。
第一次造渣结束后，只要试样断面仍呈全部氧化斑状，铜液温度在1250— 130(TC的范围之内，即可加入第二次复合熔剂精炼造渣，其熔剂组成为石灰 1500Kg、萤石750Kg。熔剂加入后用两根风管吹风搅拌造渣l小时，继而扒除炉 渣。经第二次造渣精炼后取样化验铜液中砷、锑的含量分别为0.29%、 0.20%。第二次造渣结東后，只要试样断面仍呈全部氧化斑状，铜液温度在1250—1300。C的范围之内，即可加入第三次复合熔剂精炼造渣，其熔剂组成为石灰1000Kg、萤石500Kg。熔剂加入后仍保持两根风管吹风搅拌造渣40分钟，继而扒除炉渣。经第三次造渣精炼后取样化验铜液中砷、锑的含量分别为0.19%、0.13%,即达到了高砷、锑铜料火法精炼阳极铜成分的要求。
权利要求
1、高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法，主要是一种通过熔化、氧化还原挥发与复合碱性熔剂造渣相结合的火法精炼方法，通过对砷、锑等杂质含量高的粗铜，在反射炉中精炼时，先经过熔化挥发与氧化还原挥发，再通过复合碱性熔剂造渣作用来多级脱除杂质的工艺技术，其特征在于精炼主要步骤为1)熔化、负压挥发在进料、熔化过程中，炉内保持负压，压力为30-100Pa，待炉料完全熔化后，立即扒除表面浮渣；2)脱硫、氧化还原表面浮渣扒净后，将熔溶铜液转入正常脱硫操作；脱硫结束后，对铜液加热，温度为1250-1300℃；先后插入焊接风管1-3根进行吹风，直至铜液试样断面有三分之二氧化紫斑；加入直径为15-25mm中焦炭颗粒200-500Kg进行还原，进一步的挥发砷、锑；3)复合碱性熔剂造渣还原结束后，扒净炉渣后，继续吹风，炉内保持强氧化气氛，炉温控制在1250-1300℃内，待铜液试样断面全部呈现氧化紫斑时，加入复合碱性熔剂进行造渣精炼；4)若第一次造渣精炼后，铜液中As、Sb的含量仍高于工艺要求，再进行第二次或更多次数的造渣精炼，直至铜液组成成分符合阳极板标准要求为止。
2、 根据权利要求1所述的高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法，其特征在 于焊接风管的内径一般为"mra。
3、 根据权利要求1所述的高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法，其特征在 于在步骤2)中加入焦炭进行还原反应时，持续进行吹风，以使砷、锑挥发。
全文摘要
本发明涉及高砷、锑粗铜的反射炉火法精炼方法，主要是一种通过熔化、氧化还原挥发与复合碱性熔剂造渣相结合的火法精炼方法，通过对砷、锑等杂质含量高的粗铜，在反射炉中精炼时，先经过熔化挥发与氧化还原挥发，再通过复合碱性熔剂造渣作用来多级脱除杂质的工艺技术；本发明具有工艺简单，生产效率高等优点。
文档编号C22B15/00GK101654744SQ20091001836
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者申殿邦, 袁俊智, 边瑞民, 邵忠山 申请人:东营方圆有色金属有限公司