专利名称：对废紫杂铜进行连续精炼的设备和方法
技术领域：
本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种对废紫杂铜进行连续精炼的设备和方法。
背景技术：
当今将高品位的废紫杂铜直接再生为电工用铜，已成为再生铜领域里节能减排的重要举措。如何降低过程的能耗、减低污染、提高除杂能力、扩大原料范围便成为众所关注的焦点。以含铜96%的2号紫杂铜为主要原料进行精炼分为三个阶段熔化、氧化排渣和还原供浇铸。而现今的反射炉或者倾动炉均是采用一段法直接处理固体废紫杂铜方法，即将这三个阶段放在一个炉子里完成。这样会使得能耗高、劳动强度大、产品质量不稳定、烟气处理复杂。再者，无论是反射炉还是倾动炉在氧化结束，均不可避免重新受到污染。污染源有两种第一种是飞溅粘附在炉墙上和滞留在死角中的炉渣，该炉渣极难清除干净，转入还原阶段时渣中的杂质被还原返回精炼好的铜中；第二种是在精炼过程中至少有O. 33%的铜液在与炉体交换，即在铜熔化后即开始被炉体吸收，在漫长的还原和出铜过程中这些未被精炼好的铜液又渗出和杂质一起返回。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，提供一种能耗低、劳动强度小的对废紫杂铜进行连续精炼的设备和方法。
实现本发明目的之一的技术方案是 一种对废紫杂铜进行连续精炼的设备，包括预氧化竖炉、氧化炉以及还原炉；预氧化竖炉具有进料口和排液口；氧化炉具有进液口和排出口，排出口包括纯铜液排液口；还原炉具有进液口和排液口；预氧化竖炉的排液口与氧化炉的进液口之间设有杂铜液流槽；氧化炉的纯铜液排液口与还原炉的进液口之间设有纯铜液流槽。
所述氧化炉为富氧顶吹连续氧化炉；氧化炉的内腔包括氧化区、酸性渣澄清区、碱性渣区以及碱性渣收集区；炉体的位于碱性渣收集区处的底部高于位于氧化区处的底部；炉体的位于氧化区的部位设有由炉顶插入的喷枪；炉体上固定有位于氧化区上方的上端排烟管，排烟管上设有将烟气捕集送入烟气净化系统的烟罩；炉体内设有将氧化区与酸性渣澄清区隔开的隔墙，隔墙的底部与炉体底部相连；炉体上还设有位于酸性渣澄清区边缘的酸性渣排渣口以及澄清铜液排液口，所述酸性渣排渣口高于所述澄清铜液排液口；炉体内还设有将氧化区与碱性渣区隔开的第一挡渣板，第一挡渣板的底部与炉体的底部相离开，留有铜液通道；炉体的位于碱性渣区的上部的部位设有烧嘴，炉体的位于碱性渣区的下部的部位设有含重杂质铜液排液口 ；炉体中还设有位于碱性渣收集区中的避免碱性渣混入纯铜液中 一起流出碱性渣收集区的第二挡渣板，第二挡渣板的底部与炉体的底部之间离开，留有铜液通道；纯铜液排液口设置在炉体的位于碱性渣收集区的边缘部位上，炉体上还设有位于碱性渣收集区边缘的碱性渣排渣口。
所述预氧化竖炉的炉体内腔包括位于炉体上部的熔化区和位于炉体下部的高温过热区；位于熔化区的炉壁上设有烧嘴。所述高温过热区与熔化区可拆连接。炉体的位于碱性渣区处的底部低于位于氧化区处的底部。
实现本发明另一目的的技术方案是 一种对废紫杂铜进行连续精炼的方法，具有以下步
骤
①将废紫杂铜加入到预氧化竖炉中，同时从熔化区上的烧嘴中喷入熔剂对废紫杂铜进行熔化，同时对废紫杂铜进行预氧化，熔化区的温度为110(TC 113(TC;熔化后的杂铜液从熔化区流入高温过热区中进一步加热至120(TC 130(rC;然后杂铜液从预氧化竖炉的排液口流出预氧化竖炉经过杂铜液流槽由氧化炉的进液口流入氧化炉的氧化区中；②从氧化炉的氧化区上的喷枪中喷入燃气、空气、氧气以及酸性熔剂，使杂铜液在氧化区中进行富氧氧化，产生的酸性渣位于上层并漫过隔墙进入酸性渣澄清区中澄清，澄清后的酸性渣从酸性渣排渣口排出炉体，澄清后的少量铜液则从澄清铜液排液口排出炉体；下层的铜液则由第一挡渣板下方的铜液通道流入碱性渣区中；③从碱性渣区上部的烧嘴中加入碱性熔剂生成碱性渣，精炼过程中含重杂质的铜液沉降至碱性渣区的底部，定期从含重杂质铜液排液口排出炉体，上层碱性渣和中层的纯铜液一起流入碱性渣收集区中；④在碱性渣收集区中，上层的碱性渣被第二挡渣板阻挡并从碱性渣排渣口排出炉体，下层的纯铜液则从第二挡渣板下方的铜液通道沿着纯铜液流槽流入还原炉中；⑤在还原炉中对纯铜液进行还原，即完成了对废紫杂铜的精炼
本发明的设备还包括还原铜液流槽和保温炉，上述步骤⑤中，在完成精炼后，使还原炉中的还原铜液沿着还原铜液流槽进入保温炉中，而使之处于待浇注状态即可。上述步骤①中预氧化后的杂铜液中的含氧量为3000卯m 5000卯m 。上述步骤④中纯铜液的含氧量》9000卯m 。上述步骤⑤中还原好的纯铜液的含氧量为200ppm 350ppm。本发明具有积极的效果(1)本发明将熔化、氧化排渣以及还原分别在三个炉中进行，从而实现连续出铜，连续排渣，这样能够降低能耗，减少劳动强度。连续作业还将获得数量、温度和成分较为稳定的烟气，可减少外泄烟气，便于烟害治理。(2)本发明的预氧化竖炉将熔化后的铜液进一步进行过热，这样可以使预氧化更加充分，出炉铜液含氧量可达3000卯m 5000卯m，这样可以减轻氧化炉的负荷。(3)本发明的预氧化竖炉中上方的熔化区悬挂在坚固的钢架上，而下部的高温过热区则座落在导轨上，可以方便的卸下，这样大大提高了竖炉的作业率减少了维修时间，中修只需要3 4天。(4)铜液中含有的重杂质、酸性渣以及碱性渣分别处理并排出，可以大大提高最后纯铜液的质量。(5)本发明的还原炉与氧化炉分开，使得还原炉不接触除杂前的铜液以及精炼的炉渣，成品铜的杂质含量将会保持氧化结束时的水平，产品符合电工用铜标准，完全避免一段法在漫长的还原、出铜期间，铜液被前期渗入炉衬的高杂质含量铜液所污染的弊端。并且还原炉产生的烟气可用于焚烧漆包线，不会携带铅锌烟尘返回预氧化竖炉，在微氧化性烟气下烧去漆膜，铜的氧化烧损将大大降低，特别是焚烧细线成效更加显著，该烟气也可仿碳黑生产湿法回收碳黑。
图l为本发明的设备结构示意图2为图1中的氧化炉的结构示意图3为图2的A向视图4为图2的俯视图。
附图中的标记如下
预氧化竖炉l，进料口l-l，排液口l-2，排烟口l-3，熔化区ll，烧嘴ll-l，高温过热区12，导轨13，云梯14，排烟管15;
氧化炉2，进液口2-l，排出口2-2，纯铜液排液口2-21，酸性渣排渣口2-22，含重杂质铜液排液口2-23，碱性渣排渣口2-24，澄清铜液排液口2-25，氧化区21，酸性渣澄清区22，碱性渣区23，烧嘴23-1，碱性渣收集区24，隔墙25-1，第一挡渣板25-2，第二挡渣板25-3，喷枪26，排烟管27;
还原炉3，进液口3-l，排液口3-2，烧嘴3-3;
杂铜液流槽41，纯铜液流槽42，排烟管43。
具体实施方式
见图1至图4，本发明对废紫杂铜进行连续精炼的设备包括预氧化竖炉l、氧化炉2以及还原炉3。
预氧化竖炉l具有进料口l-l、排液口l-2和排烟口l-3。氧化炉2具有进液口2-l和排出口2-2，排出口2-2包括纯铜液排液口2-21、酸性渣排渣口2-22、含重杂质铜液排渣口2-23、碱性渣排渣口2-24以及澄清铜液排液口2-25。还原炉3具有进液口3-l和排液口3-2。预氧化竖炉1的排液口 l-2与氧化炉2的进液口2-1之间设有杂铜液流槽41 。氧化炉2的纯铜液排液口2-21与还原炉3的进液口 3-1之间设有纯铜液流槽42 。
预氧化竖炉1的炉体内腔包括位于炉体上部的熔化区11和位于炉体下部的高温过热区12，高温过热区12与熔化区11可拆连接，即上部的熔化区ll固定不动，使用时将下部的高温过热区12座落在导轨13上移至熔化区11下方，再通过五个千斤顶将其顶起从而与熔化区11连接。位于熔化区l 1的炉壁上设有内腔通往炉体外的烧嘴l 1-1 。
氧化炉2为富氧顶吹连续氧化炉。氧化炉2的内腔包括氧化区21、酸性渣澄清区22、碱性渣区23以及碱性渣收集区24。炉体的位于碱性渣收集区24处的底部高于位于氧化区21处的底部；炉体的位于碱性渣区23处的底部低于位于氧化区21处的底部。
炉体的位于氧化区21的部位设有由炉顶插入的喷枪26，炉体上固定有位于氧化区21上方的上端排烟管27，排烟管27上设有将烟气捕集送入烟气净化系统的烟罩43。
炉体内设有将氧化区21与酸性渣澄清区22隔开的隔墙25-1，隔墙25-l的底部与炉体底部相连。炉体上还设有位于酸性渣澄清区22边缘的酸性渣排渣口2-22以及澄清铜液排液口2-25，所述酸性渣排渣口2-22高于所述澄清铜液排液口2-25。炉体内还设有将氧化区21与碱性渣区23隔开的第一挡渣板25-2，第一挡渣板25-2的底部与炉体的底部相离开，留有铜液通道。炉体的位于碱性渣区23的上部的部位设有烧嘴23-l，炉体的位于碱性渣区23的下部的部位设有含重杂质铜液排液口2-23。炉体中还设有位于碱性渣收集区24中的避免碱性渣混入纯铜液中一起流出碱性渣收集区24的第二挡渣板25-3，第二挡渣板25-3的底部与炉体的底部之间离开，留有铜液通道。纯铜液排液口2-21设置在炉体的位于碱性渣收集区24的边缘部位上，炉体上还设有位于碱性渣收集区24边缘的碱性渣排渣口2-24。
还原炉3还通过还原铜液流槽与保温炉相连(图中未画出)。
本发明对废紫杂铜进行连续精炼的方法包括具有以下步骤
①先对废紫杂铜进行分选或焚烧，然后将选好或者焚烧好的废紫杂铜由云梯14输送至进料口l-l并倒入预氧化竖炉l中，同时从熔化区ll上的烧嘴ll-l中喷入熔剂对废紫杂铜进行熔化，同时对废紫杂铜进行预氧化，熔化区11的温度为110(TC 113(TC。熔化过程中产生的气体从排烟口1-3经排烟管15排出。熔化后的杂铜液从熔化区11流入高温过热区12中进一步加热至1200。C 130(TC，然后将含氧量为3000卯m 5000卯m杂铜液从预氧化竖炉l的排液口l-2流出预氧化竖炉1经过杂铜液流槽41由氧化炉2的进液口 2-1流入氧化炉2的氧化区21中。
② 从氧化炉2的氧化区21上的喷枪26中喷入燃气、空气、氧气以及酸性熔剂，使杂铜液在氧化区21中进行富氧氧化。产生的酸性渣位于上层并漫过隔墙25-l进入酸性渣澄清区22中，澄清后的酸性渣从酸性渣排渣口2-22排出炉体，澄清后的少量铜液则从澄清铜液排液口2-25排出炉体。下层的铜液则由第一挡渣板25-2下方的铜液通道流入碱性渣区23中。
③ 从碱性渣区23上部的烧嘴23-l中加入碱性熔剂生成碱性渣，精炼过程中含重杂质的铜液沉降至碱性渣区23的底部，定期从含重杂质铜液排液口2-23排出炉体，上层碱性渣和中层的纯铜液一起流入碱性渣收集区24中。
④ 在碱性渣收集区24中，上层的碱性渣被第二挡渣板25-3阻挡并从碱性渣排渣口2-24排出炉体，下层的纯铜液则从第二挡渣板25-3下方的铜液通道沿着纯铜液流槽42流入还原炉3中。流出的纯铜液的含氧量》9000卯m。
⑤ 然后从还原炉3的烧嘴3-3中加入LPG和氮气对纯铜液进行还原，使纯铜液的含氧量为200ppm 350卯m，即完成了对废紫杂铜的精炼。
最后使还原炉3中的还原铜液沿着还原铜液流槽进入保温炉中，而使之处于待浇注状态即可，保温炉中的还原铜液用于连铸连轧生产线。
权利要求
权利要求11、一种对废紫杂铜进行连续精炼的设备，其特征在于包括预氧化竖炉(1)、氧化炉(2)以及还原炉(3)；预氧化竖炉(1)具有进料口(1-1)和排液口(1-2)；氧化炉(2)具有进液口(2-1)和排出口(22)，排出口(22)包括纯铜液排液口(221)；还原炉(3)具有进液口(3-1)和排液口(32)；预氧化竖炉(1)的排液口(1-2)与氧化炉(2)的进液口(2-1)之间设有杂铜液流槽(41)；氧化炉(2)的纯铜液排液口(221)与还原炉(3)的进液口(3-1)之间设有纯铜液流槽(42)。
2、 根据权利要求l所述的对废紫杂铜进行连续精炼的设备，其特征在于所述氧化炉 (2)为富氧顶吹连续氧化炉；氧化炉(2)的内腔包括氧化区(21)、酸性渣澄清区(22)、碱性渣区(23)以及碱性渣收集区(24);炉体的位于碱性渣收集区(24)处的底部高于 位于氧化区(21)处的底部；炉体的位于氧化区(21)的部位设有由炉顶插入的喷枪(26) ;炉体上固定有位于氧化区(21)上方的上端排烟管(27)，排烟管(27)上设有将烟气捕 集送入烟气净化系统的烟罩(43);炉体内设有将氧化区(21)与酸性渣澄清区(22)隔开 的隔墙(25-1)，隔墙(25-1)的底部与炉体底部相连；炉体上还设有位于酸性渣澄清区( 22)边缘的酸性渣排渣口 (2-22)以及澄清铜液排液口 (2-25)，所述酸性渣排渣口 (2-22 )高于所述澄清铜液排液口 (2-25);炉体内还设有将氧化区(21)与碱性渣区(23)隔开 的第一挡渣板(25-2)，第一挡渣板(25-2)的底部与炉体的底部相离开，留有铜液通道； 炉体的位于碱性渣区(23)的上部的部位设有烧嘴(23-1)，炉体的位于碱性渣区(23)的 下部的部位设有含重杂质铜液排液口 (2-23);炉体中还设有位于碱性渣收集区(24)中的 避免碱性渣混入纯铜液中一起流出碱性渣收集区(24)的第二挡渣板(25-3)，第二挡渣板 (25-3)的底部与炉体的底部之间离开，留有铜液通道；纯铜液排液口 (2-21)设置在炉体 的位于碱性渣收集区(24)的边缘部位上，炉体上还设有位于碱性渣收集区(24)边缘的碱 性渣排渣口 (2-24)。
3、 根据权利要求l所述的对废紫杂铜进行连续精炼的设备，其特征在于所述预氧化 竖炉(1)的炉体内腔包括位于炉体上部的熔化区(11)和位于炉体下部的高温过热区(12 );位于熔化区(11)的炉壁上设有烧嘴(11-1)。
4、 根据权利要求3所述的对废紫杂铜进行连续精炼的设备，其特征在于所述高温过 热区(12)与熔化区(11)可拆连接。
5、 根据权利要求3所述的对废紫杂铜进行连续精炼的设备，其特征在于炉体的位于 碱性渣区(23)处的底部低于位于氧化区(21)处的底部。
6、 一种用权利要求3至5之一所述的设备对废紫杂铜进行连续精炼的方法，其特征在于 具有以下步骤① 将废紫杂铜加入到预氧化竖炉(1)中，同时从熔化区(11)上的烧嘴(11-1)中喷 入熔剂对废紫杂铜进行熔化，同时对废紫杂铜进行预氧化，熔化区(11)的温度为110(TC 113(TC;熔化后的杂铜液从熔化区(11)流入高温过热区(12)中进一步加热至120(TC 130(TC;然后杂铜液从预氧化竖炉(1)的排液口 (1-2)流出预氧化竖炉(1)经过杂铜液 流槽(41)由氧化炉(2)的进液口 (2-1)流入氧化炉(2)的氧化区(21)中；② 从氧化炉(2)的氧化区(21)上的喷枪(26)中喷入燃气、空气、氧气以及酸性熔 剂，使杂铜液在氧化区(21)中进行富氧氧化，产生的酸性渣位于上层并漫过隔墙(25-1) 进入酸性渣澄清区(22)中澄清，澄清后的酸性渣从酸性渣排渣口 (2-22)排出炉体，澄清 后的少量铜液则从澄清铜液排液口 (2-25)排出炉体；下层的铜液则由第一挡渣板(25-2) 下方的铜液通道流入碱性渣区(23)中；③ 从碱性渣区(23)上部的烧嘴(23-1)中加入碱性熔剂生成碱性渣，精炼过程中含 重杂质的铜液沉降至碱性渣区(23)的底部，定期从含重杂质铜液排液口 (2-23)排出炉体 ，上层碱性渣和中层的纯铜液一起流入碱性渣收集区(24)中；④ 在碱性渣收集区(24)中，上层的碱性渣被第二挡渣板(25-3)阻挡并从碱性渣排 渣口 (2-24)排出炉体，下层的纯铜液则从第二挡渣板(25-3)下方的铜液通道沿着纯铜液 流槽(42)流入还原炉(3)中；⑤在还原炉(3)中对纯铜液进行还原，即完成了对废紫杂铜的精炼。
7、 根据权利要求6所述的对废紫杂铜进行连续精炼的方法，其特征在于还包括还原 铜液流槽和保温炉，步骤⑤中，在完成精炼后，使还原炉(3)中的还原铜液沿着还原铜液 流槽进入保温炉中，而使之处于待浇注状态即可。
8、 根据权利要求6或7所述的对废紫杂铜进行连续精炼的方法，其特征在于步骤①中 预氧化后的杂铜液中的含氧量为3000卯m 5000卯m 。
9、 根据权利要求6或7所述的对废紫杂铜进行连续精炼的方法，其特征在于步骤④中 纯铜液的含氧量》9000卯m 。
10、 根据权利要求6或7所述的对废紫杂铜进行连续精炼的方法，其特征在于步骤 中还原好的纯铜液的含氧量为200ppm 350ppm。
全文摘要
本发明公开了一种对废紫杂铜进行连续精炼的设备和方法，该设备包括预氧化竖炉、氧化炉以及还原炉，氧化炉的内腔包括氧化区、酸性渣澄清区、碱性渣区以及碱性渣收集区。该方法包括①将废紫杂铜加入到预氧化竖炉中进行预氧化，杂铜液流入氧化炉的氧化区中；②在氧化区中进行富氧氧化，使酸性渣流入酸性渣澄清区中并排出，铜液则流入碱性渣区中；③在碱性渣中生成碱性渣，并使含重杂质的铜液排出，碱性渣和纯铜液流入碱性渣收集区中；④将碱性渣被排出炉体，纯铜液流入还原炉；⑤在还原炉中对纯铜液进行还原即可。本发明将熔化、氧化排渣以及还原分别在三个炉中进行，从而实现连续出铜，连续排渣，这样能够降低能耗，减少劳动强度。
文档编号C22B15/14GK101457300SQ20091030018
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者夏顺时, 费跃程, 陈云门 申请人:陈云门;费跃程;夏顺时