利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方法，包括按照铜精炼炉渣的含铜量、黄铁矿的含铜量、斑铜矿尾矿的含铜量的质量比为1∶0.006～0.01∶0.02～0.09进行配料，将铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿加入到熔炼炉中，并向熔炼炉中加入占铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿的总质量5％～19％的无烟煤，在富氧空气下熔炼生成白冰铜。本发明的方法投资规模小、能耗低、连续作业、可实现铜资源的循环利用。
【专利说明】利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰 铜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于重有色冶金【技术领域】，涉及一种利用低品位铜矿熔炼白冰铜的方法， 具体涉及一种利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方法。
【背景技术】
[0002] 金属铜的冶炼技术已有几千年的历史，发展至今日，铜已成为当今工业中仅次于 钢铁、铝的第三大金属必需品。在现代铜冶炼工艺技术中，受经济指标、技术指标、环境指标 等因素的影响，铜冶炼企业一方面要考虑以最少的生产成本最大限度的提高产量，另一方 面，也要力求对环境的零污染。因此，其对铜冶炼工艺又提出了新的要求。
[0003] 在铜冶炼过程中，白冰铜的生产是主要的冶炼工艺之一。提高白冰铜的品位，可以 降低单位生产能耗，提高铜产出率，进而降低企业的生产成本。迄今为止，国内外很多企业 已在富氧条件下生产出高品位的白冰铜。如美国犹他铜矿采用诺兰达法冶炼制得的白冰铜 品位可达65 %?70 %，奥斯麦特和艾萨法所产白冰铜品位在56 %?62 %之间，湖南水口山 冶炼厂冶炼得到的白冰铜品位在67%以上等。然而，采用上述方法存在一定的缺陷：制得 的白冰铜还渣量较高，部分生产工艺的烟尘率较高，设备比较复杂。
[0004] 随着社会经济的发展，世界对于铜产品的需求日益加大，有限的资源使得铜矿石 的供应日趋紧张，价格不断上涨。鉴于此，利用已有尾矿进行铜冶炼，从而实现资源循环利 用已成为该行业发展的趋势。国内根据原料中含铜品位高低将冶炼方法分为三种：对于铜 含量大于98%的高品位铜采用一步法直接加工成铜材；对于铜含量90%?98%的较高品 位的原料采用火法熔炼-精炼处理。而对于铜含量小于90%的原料则采用熔炼-火法熔 炼-精炼处理。除一步法处理高品位尾矿的工艺和技术比较成熟外，其他较低品位的含铜 原料处理技术都比较落后。特别是对于尾矿等铜含量只有百分之几到百分之十几的低品位 铜矿，大多还采用鼓风炉等淘汰落后的工艺设备进行处理。这样能耗高、投资成本大，而且 会对环境产生严重的污染。
[0005] 对于低品位铜矿的处理至今还没有一个有效的办法。国外有少数几家公司尝试对 低品位铜矿的进行处理，如德国的凯撒冶炼厂、美国柯麦柯厂、南阿斯顿厂等，但由于投资 较大、能耗偏高、间歇作业、操作频繁、冶炼炉寿命短、渣含铜量高等缺点，这些处理技术至 今还没有获得大范围的推广。因此，亟需寻求一种新的方法来处理低品位的铜矿。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种投资规模小、能耗低、 连续作业、可实现铜资源循环利用的利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出 白冰铜的方法。
[0007 ]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种利用铜精炼炉渣-黄铁 矿一斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方法，包括以下步骤：按照铜精炼炉渣的含铜量、 黄铁矿的含铜量、斑铜矿尾矿的含铜量的质量比为1 : 0.006?0.01 : 0.02?0·〇9进行 配料，将铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿加入到熔炼炉中，并向熔炼炉中加入占铜精炼炉 渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿的总质量5%?19%的无烟煤，在富氧空气下熔炼生成白冰铜。
[0008] 上述的方法中，优选的，所述铜精炼炉渣的含铜量、黄铁矿的含铜量、斑铜矿尾矿 的含铜量的质量比为1 : 0.006?0.007 : 0.02?0.09。
[0009] 上述的方法中，优选的，所述熔炼过程中，所述熔炼炉的炉温控制在1130-- 12KTC。
[0010] 上述的方法中，优选的，所述富氧空气中氧气的体积浓度为60%?95%。
[0011] 上述的方法中，优选的，所述斑铜矿尾矿的铜含量（即铜的质量分数，下同）为 5. 5%?20%。
[0012] 上述的方法中，优选的，所述斑铜矿尾矿的粒度控制在55mm?100mm。
[0013] 本发明的方法中所涉及的主要化学反应如下：
[0014] 2Cu+02 = 2Cu0 Δ G = -211· 132kJ/mol (部分反应） （1)
[0015] 2CuO+C = 2Cu+C02 Δ G =-515· 702kJ/mol (2)
[0016] 2Cu+FeS = Cu2S+Fe Δ G = -21· 62kJ/mol (3)
[0017] Fe+Fe304 = 4FeO AG = -63. 62kJ/mol (4)
[0018] 2Fe0+Si02 = 2Fe0 · Si02 AG = -135.6kJ/mol (5)
[0019] 总反应为：
[0020] 2Cu+02+C+FeS+Fe304+Si0 2 = Cu2S+2Fe0 · Si02+C02+2Fe0
[0021]从上述化学反应关系式看出，首先，一部分单质铜与氧气发生反应生成氧化铜，同 时，一部分单质铜与硫化亚铁反应生成白冰铜。之后，生成的氧化铜与斑铜矿尾矿中含有的 氧化铜一起与无烟煤反应生成单质铜。生成的单质铜再次与硫化亚铁（FeS)反应，生成白 冰铜，并将四氧化三铁（Fe 304)还原为低价态的氧化亚铁（FeO)。最后，利用氧化亚铁与石 英进行造渣，使得渣与白冰铜分离。由此可见，在上述反应过程中，不但可以实现还原白冰 铜中的FeS，提高白冰铜的品位，而且可以回收斑铜矿尾矿等低品位铜矿中的铜元素，实现 了铜元素的资源循环利用。
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0023] 1·本发明的白冰铜制造过程中，加入了黄铁矿和斑铜矿尾矿，利用黄铁矿提供了 FeS的来源，FeS的充足使得反应（2)生成的Cu转化成Cu2S的转化率提高，Cu回收率提高。 本发明将铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿按照一定比例进行混合，可以有效实现斑铜矿 尾矿中低品位铜的回收。
[0024] 2·本发明方法中所加入的低品位斑铜矿尾矿中的铜可以通过碳进行还原，节省了 处理斑铜矿尾矿所需要的设施投资。
[0025] 3.本发明的白冰铜制造过程中所存在的反应均为放热反应，因此，可以充分利用 反应过程中的反应热，减少冷铜料熔化所需要的燃料量，从而降低单位生产量的能耗。
[0026] 4·本发明的白冰铜制造过程中的单质铜同时来源于铜精炼炉渣与斑铜矿尾矿， 因此，可以促使单质铜与硫化亚铁、四氧化二铁等磁性铁材料反应，进一步降低渣中的铜含 曰. 里〇
[0027] 5.在传统的冶炼过程中，由于锍与炉渣相互溶解度很小且密度不同，所以需要不 断地摆动转炉倾倒炉渣，延长了工作周期，增加了劳动强度。而本发明的方法可以实现一次 造渣，缩短了生产周期，降低了劳动强度。
【具体实施方式】
[0028]以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的 保护范围。
[0029]将铜精炼炉渣、黄铁矿与斑铜矿尾矿按照一定的含铜比例混合熔炼，同时加入一 定量的无烟煤作为反应物与燃料，在富氧条件下熔炼生成白冰铜。
[0030] 实施例1 :
[0031] 一种本发明的利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方 法，其所用到的铜精炼炉渔、黄铁矿、斑铜矿尾矿的成分如下，含量均表示该元素的质量分 数：
[0032] 铜精炼炉渣成分为：
[0033]
【权利要求】
1. 一种利用铜精炼炉渣-黄铁矿-斑铜矿尾矿混合熔炼产出白冰铜的方法，包括 以下步骤：按照铜精炼炉渣的含铜量、黄铁矿的含铜量、斑铜矿尾矿的含铜量的质量比为 1 : 0.006?0.01 : 0.02?0.09进行配料，将铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿加入到熔 炼炉中，并向熔炼炉中加入占铜精炼炉渣、黄铁矿和斑铜矿尾矿的总质量5%?19%的无 烟煤，在富氧空气下熔炼生成白冰铜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜精炼炉渣的含铜量、黄铁矿的含铜 量、斑铜矿尾矿的含铜量的质量比为1 : 0.006?0.007 : 0.02?0.09。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔炼过程中，所述熔炼炉的炉温控制 在 113(TC ?12KTC。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富氧空气中氧气的体积浓度为 60%?95%。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的方法，其特征在于，所述斑铜矿尾矿的铜含量为 5. 5%?20%。
6. 根据权利要求1?4中任一项所述的方法，其特征在于，所述斑铜矿尾矿的粒度控制 在 55mm ?100mm。
【文档编号】C22B15/00GK104232911SQ201410520296
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】王富源, 张虎, 姚小龙, 李立清, 张晓峰, 曹佐英, 肖克 申请人:济源市欣欣实业有限公司, 中南大学