一种转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统和方法与流程

本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统和方法。

背景技术：

贵金属资源稀少，价格昂贵，越来越受到世界各国的普遍重视，贵金属工业废料是当今世界日益紧缺的贵金属资源中很贵重的二次资源，对这些工业废料有效的处理和利用，具有可观的经济价值。

铜渣是炼铜过程中产生的渣，属有色金属渣的一种。采用反射炉法炼铜排出的废渣为反射炉铜渣，采用鼓风炉炼铜排出的为鼓风炉铜渣。我国的铜产量已经位居世界第一，在铜的生产过程中，产生了大量的铜渣，铜渣堆存在渣场，既占用土地又污染环境，更是资源的巨大浪费。铜渣中含有大量的可利用的资源，铜渣的化学组成为SiO₂：30～40％、Fe：27～35％，Zn：2～3％。

铜渣的利用技术主要包括选矿法、火法以及湿法三种。选矿法处理铜渣能够回收一定的铁精矿，但所得铁精矿品位低，大部分的尾渣无法利用，整体资源化利用水平低。火法处理铜渣由于高温处理能耗高、工艺设备复杂，运行成本高等缺点。湿法处理铜渣流程中涉及大量的酸碱溶液，存在二次污染，环保成本高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统和方法，将铜渣及配料制作球团后在转底炉进行预还原和还原，球团金属化率高；燃气熔分炉熔分后获得的铁水品位高，收集转底炉产生的烟气获得富锌粉尘，实现了铁、锌的同步回收。

本发明的目的之一是提供一种转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统，包括：转底炉和燃气熔分炉；

所述转底炉包括入料口、出料口、预还原层、还原层和空心挡墙，

所述预还原层安装在所述转底炉的炉体内，位于所述还原层的上方，所述预还原层为开环结构，所述预还原层设有头端和尾端，所述头端和所述尾端之间在水平方向设有间隙，

所述还原层由耐火材料砌筑而成，铺设在所述转底炉的炉底上，

所述空心挡墙位于所述头端和所述尾端之间，将所述头端、所述尾端隔开；所述空心挡墙内部上下贯通，设有还原剂入口；

所述燃气熔分炉包括入料口；

所述转底炉出料口连接所述燃气熔分炉入料口。

转底炉用于球团的预还原和还原，经过转底炉处理的球团还原效果好。燃气熔分炉用于金属化球团的熔分，最终获得铁水。

作为优选的方案，转底炉入料口设置在预还原层头端的上方炉顶上，便于物料的进入。转底炉出料口设置在预还原层头端的下方，还原层的上方，便于物料的排出。

本发明中，所述系统进一步包括细磨机、润磨机和造球机，所述细磨机包括出料口，所述润磨机包括入料口和出料口，所述造球机包括入料口和出料口；所述细磨机出料口连接所述润磨机入料口，所述润磨机出料口连接所述造球机入料口，所述造球机出料口连接所述转底炉入料口。

细磨机用于将铜渣及配料细磨至后续处理所需的粒度。润磨机用于将细磨后的混合料加入粘结剂并混合均匀。造球机用于将混匀的混合料造球。

进一步的，所述转底炉还包括烟气出口。转底炉的烟气出口用于收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘。

具体的，所述空心挡墙底部距离所述还原层10～20cm。

本发明中，所述预还原层的上表面转动方向与所述还原层的转动方向相反，可提高物料的还原效果。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统处理铜渣的方法，包括如下步骤：

A、将100份铜渣、20～30份还原剂、5～10份添加剂细磨，然后和5～10份粘结剂混匀造球，获得球团；

B、将所述球团送入所述转底炉进行预还原，通过所述空心挡墙在所述还原层铺设还原剂，预还原后的球团发生深度还原，获得金属化球团，收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘；

C、将所述金属化球团配加生石灰送入燃气熔分炉熔化后精炼，获得铁水，所述金属化球团和生石灰的质量比＝1:0.05～0.1。

具体的，步骤A中细磨后所述铜渣、还原剂、添加剂中粒度≤200目的质量百分比在85％以上。

作为有选的方案，所述还原剂中碳的质量分成不低于80％；所述添加剂为石灰石、消石灰、碳酸钠中的一种或多种；所述粘结剂为淀粉溶液。

本发明中，步骤B中所述转底炉内温度为1200～1350℃，所述预还原层转动一周时间为20～50min，所述还原层转动一周时间为30～60min。

进一步的，步骤C中所述精炼时间为0.5～1h。

本发明的转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统和方法，将铜渣及制备球团后送入转底炉，在转底炉的预还原层被预还原，再进入还原层还原，还原效果好；预还原层充分利用还原层烟气余热，降低能耗；燃气熔分炉熔分获得的铁水品位高，收集转底炉产生的烟气获得富锌粉尘，实现铜渣中铁、锌同步回收。

附图说明

图1是本发明转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统示意图。

图2是本发明转底炉空心挡墙的局部视图；

图3是本发明的系统处理铜渣的流程图。

图中：

1-细磨机；2-润磨机；3-造球机；4-转底炉

401-转底炉入料口；402-转底炉出料口；403-烟气出口；

404-预还原层；405-还原层；406-空心挡墙；407-还原剂入口；

5-燃气熔分炉。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统，包括细磨机1、润磨机2、造球机3、转底炉4和燃气熔分炉5。

细磨机1包括入料口和出料口。细磨机1用于将铜渣及配料细磨至后续处理所需的粒度。

润磨机2包括入料口和出料口。润磨机2用于将细磨后的混合料加入粘结剂并混合均匀。

造球机3包括入料口和出料口。造球机3用于将混匀的混合料造球。球状的物料更利于在转底炉4中均匀受热。合适的球团粒度使球团传热良好，达到良好的还原效果。

转底炉4用于球团的预还原和还原。

燃气熔分炉5包括入料口和出料口。燃气熔分炉5用于金属化球团的熔分，以获得铁水。

如图1和图2所示，转底炉4包括入料口401、出料口402、烟气出口403、预还原层404、还原层405、空心挡墙406和还原剂入口407。

转底炉4由炉体和炉底构成环形空间，炉底可旋转。预还原层404安装在转底炉4的炉体内，位于还原层405的上方。预还原层404为开环结构，设有头端和尾端，头端和尾端之间在水平方向设有间隙。还原层405由耐火材料砌筑而成，铺设在转底炉4的炉底上。

作为优选的方案，转底炉入料口401设置在预还原层404头端的上方炉顶上，便于物料的进入。转底炉入料口401的下方设置溜槽，以便球团由转底炉入料口401进入后，沿着溜槽到达预还原层404的头端。转底炉出料口402设置在预还原层404头端的下方，还原层405的上方，便于物料的排出。转底炉的烟气出口403用于收集转底炉4排出的烟气获得富锌粉尘。

转底炉的空心挡墙406竖直固定于转底炉4的炉体内，连接转底炉的外侧壁、内侧壁和炉顶。空心挡墙406位于头端和尾端之间，将头端、尾端隔开。空心挡墙406设置在头端和尾端中间，可以防止预还原层404落下的球团落在出料口402附近，防止球团未被还原就排出转底炉。

预还原层404包括支架和台车。支架安装在炉体上，为开环结构。支架的上表面、下表面设置多个台车，形成首尾连接的台车链，台车链可沿着支架的表面移动，由安装在支架上的动力装置驱动。

作为优选的实施方案，空心挡墙406底部与还原层405上表面的距离为10～20cm。

空心挡墙406内部上下贯通，顶端设有还原剂入口407。在还原层405均匀铺设一层还原剂更有利于球团的还原。将空心挡墙406作为还原剂进入转底炉的通道，结构紧凑，节省了设备空间。

转底炉4采用蓄热式燃气燃烧器提供热量。蓄热式燃气燃烧器安装于转底炉两侧炉壁上，位于预还原层404下方、还原层405上方。

细磨机1出料口连接润磨机2入料口，润磨机2出料口连接造球机3入料口，造球机3出料口连接转底炉入料口401，转底炉出料口402连接燃气熔分炉5入料口。

进一步的，预还原层404的上表面转动方向与还原层405的转动方向相反。图1和图2中，虚线单箭头代表预还原层404旋转方向，虚线双箭头代表还原层405旋转方向。预还原层404的上表面转动方向与还原层405的转动方向相反，使得物料在预还原层404和还原层405的运动方向相反，提高物料的还原效果。

本发明实施例，首先将铜渣和配料经细磨机1细磨，然后将物料送入润磨机2中，加入粘结剂混合均匀，之后将物料经造球机3处理，获得球团。将球团由转底炉入料口401送入转底炉，落在预还原层404的头端，然后球团旋转至预还原层404的尾端，落在还原层405上，还原剂通过还原剂入口407均匀铺设在还原层405上。球团在还原层405旋转一周，获得金属化球团，经转底炉出料口402排出。收集转底炉4内的烟气获得富锌粉。金属化球团经燃气熔分炉5熔分后获得铁水。

另一方面，如图3所示，本发明实施例提供一种利用上述系统处理铜渣的方法，包括步骤：

A、将100份铜渣、20～30份还原剂、5～10份添加剂细磨，然后和5～10份粘结剂混匀造球，获得球团；

B、将所述球团送入所述转底炉进行预还原，通过所述空心挡墙在所述还原层铺设还原剂，预还原后的球团发生深度还原，获得金属化球团，收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘；

C、将所述金属化球团配加生石灰送入燃气熔分炉熔化后精炼，获得铁水，所述金属化球团和生石灰的质量比＝1:0.05～0.1。

具体的，步骤A中细磨后所述铜渣、还原剂、添加剂中粒度≤200目的质量百分比在85％以上。

作为优选的方案，所述还原剂中碳的质量分成不低于80％；所述添加剂为石灰石、消石灰、碳酸钠中的一种或多种；所述粘结剂为淀粉溶液。

本发明实施例中，步骤B中所述转底炉内温度为1200～1350℃，所述预还原层转动一周时间为20～50min，所述还原层转动一周时间为30～60min。

进一步的，步骤C中所述精炼时间为0.5～1h。

本发明的转底炉联合燃气熔分炉处理铜渣的系统和方法，将铜渣及制备球团后送入转底炉，在转底炉内进行预还原和还原，球团金属化率高；预还原层充分利用还原层烟气余热，降低能耗；燃气熔分炉熔分获得的铁水品位高，收集转底炉产生的烟气获得富锌粉尘，实现铜渣中铁、锌同步回收；系统简单，操作方便，可实现铜渣的批量处理。

实施例1

将100份铜渣、20份还原煤(C的质量成分：82.06％)、8份添加剂(石灰石)细磨至粒度≤200目的颗粒质量占比86.35％混匀，和6份粘结剂混匀造球，从转底炉入料口进入，转底炉还原温度1280℃，预还原层转动一周时间30min，还原层转动一周时间40min，球团分别经过预还原层和还原层从转底炉出料口排出，还原煤(C的质量成分：82.06％，粒径2.5mm)通过空心挡墙均匀铺满还原层，收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘，将转底炉排出的热态金属化球团按照质量比1:0.05配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后精炼0.6h获得铁水和炉渣。

实施例2

将100份铜渣、25份还原煤(C的质量成分：81.58％)、5份添加剂(石灰石)细磨至粒度≤200目的颗粒质量占比88.59％混匀，和8份粘结剂混匀造球，从转底炉入料口进入，转底炉还原温度1200℃，预还原层转动一周时间20min，还原层转动一周时间60min，球团分别经过预还原层和还原层从转底炉出料口排出，还原煤(C的质量成分：81.58％，粒径3mm)通过空心挡墙均匀铺满还原层，收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘，将转底炉排出的热态金属化球团按照质量比1:0.06配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后精炼0.7h获得铁水和炉渣。

实施例3

将100份铜渣、30份兰炭(C的质量成分：83.58％)、10份添加剂(石灰石)细磨至粒度≤200目的颗粒质量占比87.46％混匀，和9份粘结剂混匀造球，从转底炉入料口进入，转底炉还原温度1350℃，预还原层转动一周时间50min，还原层转动一周时间30min，球团分别经过预还原层和还原层从转底炉出料口排出，兰炭(C的质量成分：83.58％，粒径3mm)通过空心挡墙均匀铺满还原层，收集转底炉排出的烟气获得富锌粉尘，将转底炉排出的热态金属化球团按照质量比1:0.09配加生石灰进入燃气熔分炉熔化后精炼0.9h获得铁水和炉渣。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。