专利名称：以废杂铜和硫化铜精矿为原料熔炼铜的方法
技术领域：
本发明涉及一种熔炼铜的方法，尤其是一种以废杂铜和硫化铜精矿为原料熔炼铜 的方法，属于有色金属冶金技术领域。
背景技术：
硫化铜精矿目前的火法冶炼工艺是(焙烧一)熔炼一吹炼一精炼，采用的熔炼炉 型传统上为反射炉或电炉，新兴的炉型有闪速炉、诺兰达炉、艾萨炉、奥斯麦特炉、瓦纽科夫 炉、特尼 恩特炉、基夫 赛特炉、白银炉以及水口山炉等等。近年来随着冶炼过程的强化， 尤其是富氧的采用，使得无论是采用顶吹、底吹还是侧吹的炉子所产的炉渣中的Fe304含量 大量增加，有时高达15 %左右，从而增大渣的后续处理难度，并且渣中含铜量升高，使金属 直收率和回收率均受到影响。随着社会发展，废杂铜的数量迅速增加，作为二次资源其地位显得日益重要。根据 废杂铜品位的高低通常采用一段法、二段法或三段法工艺进行处理。一段法是将高品位废 杂铜或固体粗铜加入阳极炉精炼，经熔化、氧化脱杂、还原、浇铸等工序得到阳极板后送电 解精炼，或者还原后的火精铜直接用于制造杆、线。该法对废杂铜品位有限制要求，仅能处 理高品位废杂铜(一般> 94% Cu)。二段法是将废杂铜加入鼓风炉或转炉熔炼成粗铜，粗铜 经阳极炉精炼后浇铸成阳极板送电解。该法对废杂铜品位要求比一段法低得多，但能耗较 高，污染较大。三段法是将废杂铜送进鼓风炉熔炼成黑铜，之后将黑铜送入转炉吹炼成次粗 铜，再将次粗铜送入反射炉进行精炼。该方法对废杂铜的品位适应性强(> 8% Cu即可)， 但过程复杂、设备多、投资大，且环保压力大。废杂铜典型的冶炼流程在国外有意大利玻特 玛格赫拉厂采用的Kaldo炉熔炼一 倾动炉精炼，美国柯麦柯厂采用的Kaldo炉熔炼一回转炉精炼，美国南线加斯顿厂采用的 鼓风炉熔炼一转炉吹炼一倾动炉精炼工艺。在国内有江铜集团的Kaldo炉熔炼然后进行精 炼的工艺。Kaldo炉处理废杂铜工艺具有冶炼强度低，间歇作业，操作频繁，烟气量和烟气成 分呈周期性变化，炉子寿命较短，造价较高等不足。
发明内容
鉴于废杂铜冶炼和硫化铜精矿冶炼的技术现状，本发明提出一种以废杂铜和硫化 铜精矿为主要原料熔炼铜的方法。本发明将硫化铜精矿与废杂铜混合物料在氧化性气氛条件下进行熔池熔炼，使硫 化铜精矿在进入熔池过程中发生与传统工艺的物理化学变化相同的分解、熔化、氧化、造 锍、造渣；同时使废杂铜在进入熔池过程中发生熔化，由于熔融态金属铜比重大，容易经渣 层滴落进入熔池，并在熔池搅拌的条件下发生如下反应2Cu+FeS+Fe304+2Si02 = Cu2S+2 (2Fe0 Si02)或4Cu+2FeS+02+Si02 = 2Cu2S+2Fe0 Si02同时废杂铜中的常见杂质Pb、Zn、Sn、Al、Fe等也同时被分离，如Pb以PbO的形态从烟气中除去。本发明通过下列技术方案完成一种以废杂铜和硫化铜精矿为原料熔炼铜的方 法，其特征在于包括原料混配按废杂铜含铜量硫化铜精矿含铜量=1 1. 3 10的质量比，将废杂铜与硫化 铜精矿混合；在混合物中加入含Si02的原料至混合物中的Fe Si02 = 1 1. 1 1. 7质量 比；按混合物质量的0 8 %，将返料加入到混合料中；熔炼将配好的混合物投入熔池中，再加入燃料控制熔体温度至1100 1300°C，并向熔 池中鼓入体积浓度为23% 85%的富氧空气，使物料在氧化性气氛的熔池中搅拌熔炼，直 至熔炼分离出炉渣、冰铜，分离出的冰铜送常规吹炼工序进行吹炼后，得粗铜产品；炉渣送 常规电炉熔炼进一步降低渣中含铜量至0. 5%以下，之后进行水淬处理；烟气送制酸工序 制成硫酸。所述废杂铜为市购产品。所述返料是指从熔炼、吹炼过程中获得的含铜量为2 15%的烟尘或吹炼渣。所述富氧空气鼓入熔池中的方式为现有技术中的顶吹、底吹或侧吹方式。所述含Si02的原料为石英石、石英砂中的一种或几种。所述加入的燃料为固体燃料中的烟煤、无烟煤或焦炭中的一种或几种，或者为气 体燃料中的煤气或天燃气中的一种或几种，或者为液体燃料中的重油、柴油、煤焦油中的一 种或几种。与公知技术相比，本发明具有以下优点(1)通过废杂铜与硫化铜精矿等混合物料的熔炼，可以直接对废杂铜资源进行二 次利用，同时节约一套相同规模的废杂铜处理系统(减少投资)，运行费用(包括折旧、动 力、劳动力费用、管理费等)也大为降低；(2)混合物料中的废杂铜对其含铜品位没用限制性要求，而以低品位废杂铜(含 铜量8% 60%之间)经济效益更好；(3)处理含废杂铜的混合物料能够使金属铜与其它杂质金属分离得更彻底、更优 化；(4)废杂铜与硫化铜精矿混合物料熔炼，能够提高除铁率，使冰铜品位明显升高， 达55% 76%的Cu ；(5)混合物料熔炼充分利用了精矿中的硫和熔炼过程中的热能，也利用了熔体搅 拌过程的动能，使炉子处理能力提高、能耗降低。
具体实施例方式实施例1以年处理40000t平均含铜50%的废杂铜和200000t含铜20%、含铁19. 7%、含 Si02 11%的硫化铜精矿为例，具体是
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将废杂铜、硫化铜精矿、石英砂(Si02含量85% )、返料(含铜3%的烟尘)按 1 5 0. 18 0. 1的质量比混合，此混合物料按40吨/h投入到顶吹炉内，将体积浓度为 68%的富氧空气按9800Nm3/h的用量用喷枪鼓入熔池，使熔体维持强烈搅拌状态，并加入无 烟煤(27MJ/kg)控制炉内熔体的温度至1170 1210°C，熔体中硫和铁元素与鼓入的氧气发 生强烈的氧化反应，产生的反应热即为熔炼热收入的主要来源，热能不足的部分由加入的 无烟煤燃料补充，在造锍熔炼过程中，熔池中产生的铜锍与炉渣的混合熔体间断从顶吹炉 排放到沉降电炉，即排放30分钟后要间隔40分钟才进入下一次排放，在电炉里铜锍与炉渣 因比重差异而分为上下层，产出的下层铜锍品位在74%左右，送转炉进行常规吹炼得粗铜 产品，炉渣继续在电炉中熔炼至含铜量在0.5%以下，排出后进行水淬处理可综合利用，而 烟气送烟气处理系统制成硫酸。实施例2年处理30万吨平均含铜15%的废杂铜与50万吨含铜21%、含铁22.6%、含 Si029%的硫化铜精矿实施例废杂铜、硫化铜精矿、石英石(Si02含量90% )、返料(含铜2. 8%的烟尘)按 1 1.66 0. 14 0.05的质量比混合，此混合炉料按120吨/h投入到ISA炉内，将含氧 量为72% (体积浓度)的富氧空气按13300Nm3/h的量鼓入熔池中，使熔体维持强烈搅拌状 态，并加入焦炭控制炉内熔体的温度在1160°C 1200°C，熔体中硫与铁元素与鼓入的氧气 发生强烈的氧化反应，产生的反应热为熔炼热收入的主要来源，热能不足的部分由加入的 焦炭补充，熔池中产生的铜锍与炉渣的混合熔体排到沉降电炉，采用从放渣口连续排渣和 从冰铜放出口间断放出冰铜的制度，排放冰铜25分钟后要间隔40分钟才进入下一次排放， 在电炉里铜锍与炉渣因比重差异而得到分离，产出的铜锍品位68%左右，送转炉进行常规 吹炼得粗铜产品，炉渣继续熔炼至含铜量在0.5%以下，进行水淬处理可综合利用，烟气送 烟气处理系统制成硫酸。实施例3年处理30万吨平均含铜15%的废杂铜与50万吨含铜21%、含铁22.6%、含 Si029 %的硫化铜精矿实例。按废杂铜含铜量硫化铜精矿含铜量=1 1.3的质量比，将废杂铜与硫化铜 精矿混合；按混合物中的Fe Si02 = 1 1. 1质量比，在混合物中加入石英石；此混合 物按120吨/h投入到ISA炉内，将含氧量为85% (体积浓度)的富氧空气按13300Nm3/h 的量鼓入熔池中，使熔体维持强烈搅拌状态，并加入重油控制炉内熔体的温度至1160°C 1200°C，熔体中硫与铁元素与鼓入的氧气发生强烈的氧化反应，产生的反应热为熔炼热收 入的主要来源，热能不足的部分由加入的重油补充，熔池中产生的铜锍与炉渣的混合熔体 排到沉降电炉，采用从放渣口连续排渣和从冰铜放出口间断放出冰铜的制度，排放冰铜25 分钟后要间隔40分钟才进入下一次排放，在电炉里铜锍与炉渣因比重差异而得到分离， 产出的铜锍品位68%左右，送转炉进行常规吹炼得粗铜产品，炉渣继续熔炼至含铜量在 0.5%以下，进行水淬处理可综合利用，烟气送烟气处理系统制成硫酸。实施例4年处理40000t平均含铜50%的废杂铜和200000t含铜20%、含铁19. 7%、含Si02 11%的硫化铜精矿实例。
按废杂铜含铜量硫化铜精矿含铜量=1 10的质量比， 将废杂铜与硫化铜精矿 混合；按混合物中的Fe Si02 = 1 1.7质量比，在混合物中加入石英砂；按混合物质量 的8%，将含铜量为8%的吹炼渣(返料)加入到混合料中；此混合炉料按40吨/h投入到 顶吹炉内，将体积浓度为23%的富氧空气按9800Nm3/h的用量用喷枪鼓入熔池，使熔体维持 强烈搅拌状态，并通入煤气控制炉内熔体的温度至1170 1210°C，熔体中硫和铁元素与鼓 入的氧气发生强烈的氧化反应，产生的反应热为熔炼热收入的主要来源，热能不足的部分 由通入的煤气补充，在造锍熔炼过程中，熔池中产生的铜锍与炉渣的混合熔体间断从顶吹 炉排放到沉降电炉，即排放30分钟后要间隔40分钟才进入下一次排放，在电炉里铜锍与炉 渣因比重差异而分为上下层，产出的下层铜锍品位在74%左右，送转炉进行常规吹炼得粗 铜产品，炉渣继续在电炉中熔炼至含铜量在0.5%以下，排出后进行水淬处理可综合利用， 而烟气送烟气处理系统制成硫酸。
权利要求
以废杂铜和硫化铜精矿为原料熔炼铜的方法，其特征在于包括原料混配按废杂铜含铜量∶硫化铜精矿含铜量＝1∶1.3～10的质量比，将废杂铜与硫化铜精矿混合；在混合物中加入含SiO2的原料至混合物中的Fe∶SiO2＝1∶1.1～1.7质量比；按混合物质量的0～8％，将返料加入到混合料中；熔炼将配好的混合物投入熔池中，再加入燃料控制熔体温度至1100～1300℃，并向熔池中鼓入体积浓度为23％～85％的富氧空气，使物料在氧化性气氛的熔池中搅拌熔炼，直至熔炼分离出炉渣、冰铜，分离出的冰铜送常规吹炼工序进行吹炼后，得粗铜产品；炉渣送常规电炉熔炼进一步降低渣中含铜量至0.5％以下，之后进行水淬处理；烟气送制酸工序制成硫酸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述废杂铜为市购产品。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述返料是指从熔炼、吹炼过程中获得的含 铜量为2 15%的烟尘或吹炼渣。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述含Si02的原料为石英石、石英砂中的一 种或几种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述加入的燃料为固体燃料中的烟煤、无烟 煤或焦炭中的一种或几种，或者为气体燃料中的煤气或天燃气中的一种或几种，或者为液 体燃料中的重油、柴油、煤焦油中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种以废杂铜和硫化铜精矿为原料熔炼铜的方法，按废杂铜含铜量∶硫化铜精矿含铜量＝1∶1.3～10的质量比，将废杂铜与硫化铜精矿混合，并在混合物中加入含SiO2的原料、返料，将它们连续投入熔池中，再加入燃料控制熔体温度为1100～1300℃，并向熔池中鼓入体积浓度为23％～85％的富氧空气，使物料在氧化性气氛的熔池中搅拌熔炼，直至熔炼分离出炉渣、冰铜，分离出的冰铜送常规吹炼工序进行吹炼后，得粗铜产品；炉渣送常规电炉熔炼进一步降低渣中含铜量至0.5％以下后，进行水淬处理；而烟气送制酸工序制成硫酸。通过本发明可大量处理废杂铜，同时废杂铜的加入可以改善硫化铜精矿熔炼中的渣型。
文档编号C22B15/00GK101845554SQ201010199770
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者刘中华, 崔宁, 朱学云, 沈强华, 熊振昆, 王勇, 阴树标, 陈雯, 陶永和, 高峰, 魏涛 申请人:云南铜业(集团)有限公司;云南铜业科技发展股份有限公司;广东清远云铜有色金属有限公司;昆明理工大学