一种粗铜精炼设备及精炼方法与流程

本发明涉及铜冶炼技术领域，特别是涉及一种粗铜精炼设备及精炼方法。

背景技术：

铜冶炼主要包括以下四个步骤：熔炼、冰铜吹炼、火法精炼和电解精炼，其中冰铜的吹炼工序是将熔炼工序生产的冰铜经过吹炼炉进一步氧化，生产得到粗铜的过程，火法精炼工序是粗铜进入阳极炉内先进行氧化精炼然后还原获得阳极铜的过程。吹炼产生粗铜和粗铜的氧化精炼分别在吹炼炉和阳极炉中完成。氧化精炼氧化风量一般为900-1600nm³/h，风量过高会使喷溅物过多。由于氧化风量小，氧化精炼相应所需周期较长，一般需要2-3小时。

当前与连续吹炼工艺配套的阳极炉一般会在顶部开口，该开口既做加料口又做排烟口，一方面阳极炉的直径较大，导致吹炼炉及厂房的整体都需要相应的抬高，从而增加工程投资，另一方面，加料口长期处于高温烟气及高温辐射的工作环境，极易损坏。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种粗铜精炼设备，解决现有的阳极炉加料口既加料又排烟导致吹炼炉需抬高及加料溜槽容易被高温烟气损坏的问题，且还提供一种使用上述精炼设备的粗铜精炼方法，解决现有的粗铜氧化精炼生产周期长且生产的粗铜含铜不够高的问题。

本发明提供一种粗铜精炼设备，包括平卧放置并通过加料溜槽连通的顶吹炉和阳极炉，所述顶吹炉的顶部依次垂直连通一熔剂加料口、用于鼓吹富氧空气的喷枪及第一排烟道，所述阳极炉侧壁的一端垂直连通一第二排烟道，所述第二排烟道靠近所述加料溜槽设置。

根据本发明提出的粗铜精炼设备，具有以下有益效果：本发明的顶吹炉和阳极炉均平卧放置并通过加料溜槽连接，使设备的整体标高可以降低2米以上，可节省工程投资；加料溜槽的设置实现阳极炉的轴向端部加料，且在阳极炉的侧壁垂直设置第二排烟道，保证加料和排烟互不干扰，避免高温烟气损伤加料口，延长阳极炉加料溜槽的使用寿命，提高作业率。

另外，根据本发明提供的粗铜精炼设备，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述加料溜槽朝所述阳极炉倾斜向下且与水平面之间的夹角为4～8度。

进一步地，所述第二排烟道的内壁涂覆有浇铸料层。

进一步地，所述加料溜槽上设有相适配的保温溜槽盖。

本发明还提供一种使用上述的粗铜精炼设备的粗铜精炼方法，包括如下步骤：

步骤1、于顶吹炉中连续加入液态冰铜和石灰熔剂，采用顶吹的方式经喷枪连续鼓入含氧量为21％～30％的富氧空气，所述富氧空气的吹炼风量为35000～55000nm³/h，经连续氧化反应后得到粗铜；

步骤2、步骤1得到的粗铜进入阳极炉，并鼓入还原剂，所述还原剂量为600～1000nm³/h，压力为0.3～0.4mpa，经反应得到阳极铜。

另外，根据本发明提供的粗铜精炼方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述液态冰铜加入量和所述石灰熔剂的加入量的比例为60～80：1。

进一步地，所述富氧空气的加入量与所述液态冰铜的加入量的比例为600～700：1。

进一步地，步骤1中，所述粗铜品位不小于99.2％。

进一步地，所述还原剂为天然气、粉煤、重油或柴油。

进一步地，所述还原剂量为900nm³/h，压力为0.3mpa。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的粗铜精炼设备的结构示意图；

图2是本发明实施例的粗铜精炼设备的剖视图；

10、熔炼炉；20、冰铜溜槽；30、顶吹炉；31、熔剂加料口；32、喷枪；33、第一排烟道；34、排渣口；40、加料溜槽；50、阳极炉；51、第二排烟道。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

请参照图1和图2所示，本发明的实施例提供一种粗铜精炼设备，包括平卧放置并通过加料溜槽40连通的顶吹炉30和阳极炉50，经熔炼炉10产出的冰铜通过冰铜溜槽20以自流的方式进入到顶吹炉30中，冰铜经顶吹炉30吹炼产出高品位的粗铜，后粗铜经加料溜槽40进入到阳极炉50中，粗铜经还原产出高品位的阳极铜。

所述顶吹炉30的顶部垂直连通一熔剂加料口31、用于鼓吹富氧空气的喷枪32及第一排烟道33，冰铜进入顶吹炉30中，需从熔剂加料口31中加入熔剂，并经喷枪32鼓入富氧空气进行吹炼产出粗铜，所述阳极炉50侧壁的一端垂直连通一第二排烟道51，所述第二排烟道51靠近所述加料溜槽40设置。

现有技术，阳极炉平卧放置且加料口位于上部，粗铜从筒体上部加入，整体高度高；排烟道需要设置溜槽开口让溜槽穿过，还原时微正压操作，烟气容易从这个开口逸出，影响周边环境，且溜槽末端长期处于烟气高温炙烤的环境下，寿命短且不易维护。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的顶吹炉30和阳极炉50均平卧放置并通过加料溜槽40连接，加料溜槽40的设置实现阳极炉50的轴向端部加料，且在阳极炉50的侧壁垂直设置第二排烟道51，保证加料和排烟互不干扰，使设备的整体标高可以降低2米以上，可节省工程投资，也避免高温烟气损伤加料溜槽40，延长加料溜槽40的使用寿命，提高作业率。

在本发明的实施例中，喷枪32设置有多个，多个喷枪32沿顶吹炉30的轴向依次排列分布。

在本发明的实施例中，所述加料溜槽40朝所述阳极炉50倾斜向下且与水平面之间的夹角为4～8度。加料溜槽40朝向阳极炉50具有一定的坡度，使粗铜以自流的方式进入到顶吹炉30中。

在本发明的实施例中，所述第二排烟道51的内壁涂覆有浇铸料层。浇铸料层具有耐火性，保护第二排烟道51不被高温烟气烧损。在本发明的其他实施例中，可在第二排烟道51内设置循环水冷管道，通过设置的循环水冷管道带走第二排烟道51中的热量避免第二排烟道51被高温烟气烧损。

在本发明的实施例中，所述加料溜槽40上设有相适配的保温溜槽盖，保证熔体流经加料溜槽40的流动性，还可以在加料溜槽40上增加燃料烧嘴进行保温。

在本发明的实施例中，顶吹炉30的侧壁上设置有排渣口34，顶吹炉30的轴向端部设置出铜口且该出铜口和加料溜槽40连通，排渣口34的高度高于出铜口的高度，冰铜在顶吹炉30吹炼反应生成的粗铜、吹炼渣以及烟气，粗铜和吹炼渣由于比重不同会自然分层，吹炼渣比重小浮在粗铜熔体的上方，通过排渣口34定期溢流排出，烟气从第一排烟道33排出。

本发明还提供一种使用上述粗铜精炼设备的粗铜精炼方法，包括以下步骤：

步骤1、于顶吹炉30中连续加入液态冰铜和石灰熔剂，采用顶吹的方式经喷枪32连续鼓入含氧量为21％～30％的富氧空气，所述富氧空气的吹炼风量为35000～55000nm³/h，经连续氧化反应后得到粗铜；

步骤2、步骤1得到的粗铜进入阳极炉50，并鼓入还原剂，所述还原剂量为600～1000nm³/h，压力为0.3～0.4mpa，经反应得到阳极铜。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：现有技术中，液态冰铜在吹炼炉中吹炼产出液态粗铜，液态粗铜加入阳极炉50氧化精炼，采用压缩空气作为氧化风，风量一般900-1500nm³/h，氧化过程一般持续2～3小时，最后进行还原精炼产出合格阳极铜。而本发明的液态冰铜进行吹炼时，采用顶吹的方式连续鼓入吹炼风量为35000～55000nm³/h的富氧空气，在吹炼时同时完成氧化精炼过程。按吹炼风量完成传统氧化精炼所需时间只需3～6min，氧化时间比传统的在阳极炉中氧化精炼节省了30～40倍，产出的液态粗铜加入阳极炉后可直接进入还原精炼作业。富氧空气对冰铜熔体形成剧烈的搅拌作用，并与冰铜熔体中的铁和硫反应，石灰熔剂的添加有利于生成低熔点渣型并改善吹炼渣的流动性，在富氧空气和熔剂的共同作用下生成的粗铜品位为99.2％以上，大大提高了生产效率；粗铜还原时，还原剂的送风量为900nm³/h，还原时间为1.5～2.5小时，总体上缩短了粗铜的精炼时间。

在本发明的实施例中，所述液态冰铜加入量和所述石灰熔剂的加入量的比例为60～80：1。上述比例的石灰熔剂的添加有利于生成低熔点渣型并改善吹炼渣的流动性。

在本发明的实施例中，所述富氧空气的加入量与所述液态冰铜的加入量的比例为600～700：1，单位为nm³：t。设置合适上述比例的富氧空气可使顶吹炉30中的冰铜充分反应，并使之过吹，生成的粗铜品位为99.2％以上及含硫量不大于0.03％，生成的吹炼渣的含铜量不大于40％。

在本发明的实施例中，所述还原剂为天然气、粉煤、重油或柴油。还原剂中的碳、氢元素与铜液中的氧发生反应，生成co2和h2o进入烟气中，从而把铜液中的氧除去，还原后得到合格的阳极铜即可开始浇铸。

在本发明的实施例中，步骤2中，所述还原剂量为900nm³/h，压力为0.3mpa。控制上述还原剂的流量和压力值能够减少还原的时间。

实施例1

一种粗铜精炼方法，包括如下步骤：

步骤1、于顶吹炉中加入液态冰铜和石灰熔剂，所述液态冰铜加入量和所述石灰熔剂的加入量的比例为60：1，采用顶吹的方式经喷枪连续鼓入含氧量为21％的富氧空气，所述富氧空气的吹炼风量为55000nm³/h，所述富氧空气的加入量与所述液态冰铜的加入量的比例为600：1，单位为nm³：t，经连续氧化反应后得到粗铜，粗铜的品位为99.3％；

步骤2、步骤1得到的粗铜进入阳极炉，并鼓入还原剂，还原剂为天然气，所述还原剂量为600nm³/h，压力为0.4mpa，经反应得到阳极铜。

实施例2

一种粗铜精炼方法，包括如下步骤：

步骤1、于顶吹炉中加入液态冰铜和石灰熔剂，所述液态冰铜加入量和所述石灰熔剂的加入量的比例为70：1，采用顶吹的方式经喷枪连续鼓入含氧量为25％的富氧空气，所述富氧空气的吹炼风量为45000nm³/h，所述富氧空气的加入量与所述液态冰铜的加入量的比例为650：1，单位为nm³：t，经连续氧化反应后得到粗铜，粗铜的品位为99.4％；

步骤2、步骤1得到的粗铜进入阳极炉，并鼓入还原剂，还原剂为柴油，所述还原剂量为900nm³/h，压力为0.3mpa，经反应得到阳极铜。

实施例3

一种粗铜精炼方法，包括如下步骤：

步骤1、于顶吹炉中加入液态冰铜和石灰熔剂，所述液态冰铜加入量和所述石灰熔剂的加入量的比例为80：1，采用顶吹的方式经喷枪连续鼓入含氧量为30％的富氧空气，所述富氧空气的吹炼风量为55000nm³/h，所述富氧空气的加入量与所述液态冰铜的加入量的比例为700：1，单位为nm³：t，经连续氧化反应后得到粗铜，粗铜的品位为99.5％；

步骤2、步骤1得到的粗铜进入阳极炉，并鼓入还原剂，还原剂为天然气，所述还原剂量为1000nm³/h，压力为0.3mpa，经反应得到阳极铜。

综上所述，本发明的有益效果在于：现有技术中，液态冰铜在吹炼炉中吹炼产出液态粗铜，液态粗铜加入阳极炉50氧化精炼，采用压缩空气作为氧化风，风量一般900-1500nm³/h，氧化过程一般持续2～3小时，最后进行还原精炼产出合格阳极铜。而本发明的液态冰铜进行吹炼时，采用顶吹的方式连续鼓入吹炼风量为35000～55000nm³/h的富氧空气，在吹炼时同时完成氧化精炼过程。按吹炼风量完成传统氧化精炼所需时间只需3～6min，氧化时间比传统的在阳极炉中氧化精炼节省了30～40倍，且能生成的粗铜品位为99.2％以上，大大提高了生产效率；粗铜还原时，还原剂的送风量为900nm³/h，还原时间为1.5～2.5小时，总体上缩短了粗铜的精炼时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。