用于在悬浮熔炼炉中制备锍或粗金属的方法和悬浮熔炼炉的制作方法
【专利说明】用于在悬浮熔炼炉中制备锍或粗金属的方法和悬浮熔炼炉发明领域
[0001]本发明涉及如在独立权利要求1的前序部分中限定的用于在悬浮熔炼炉例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉中制备锍例如铜锍或镍锍或者粗金属例如泡铜的方法，其中该方法包括如下步骤:通过精矿燃烧器将含有金属的硫化物原料、造渣剂和含氧反应气体供给到悬浮熔炼炉的反应塔中以在反应塔中形成氧化悬浮物射流，在与反应塔的下端连通的沉降器的沉淀区中接收该氧化悬浮物射流，其中该沉降器具有内部空间，在该沉降器的内部空间中形成锍或粗金属层和在该锍或粗金属层上的炉渣层，经由上风道从悬浮熔炼炉导出工艺气体，其中该上风道具有与沉降器连通的下端，经过第一排放口从沉降器中的炉渣层排出炉渣，并且经过第二排放口从沉降器中的锍或粗金属层排出锍或粗金属，其中第一排放口布置在高于第二排放口的水平面的竖直方向上。
[0002]本发明还涉及如独立权利要求20的前序部分中限定的悬浮熔炼炉例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉，其中该悬浮熔炼炉包含反应塔，该反应塔装有精矿燃烧器，用于将含有金属的硫化物材料、造渣剂和含氧反应气体供给到反应塔中以在反应塔中形成氧化悬浮物射流；与该反应塔下端连通的沉降器，其中该沉降器包含内部空间并且其中在反应塔的下端下方沉降器的内部空间中形成用于氧化悬浮物射流的沉淀区并且其中配置该沉降器来在沉淀区接收来自反应塔的氧化悬浮物并且在沉降器的内部空间中形成锍或粗金属层和在该锍或粗金属层上的炉渣层；用于经由上风道从悬浮熔炼炉导出工艺气体的上风道，其中上风道具有与沉降器连通的下端；用于从沉降器的内部空间中的炉渣层排出炉渣的第一排放口，和用于从沉降器的内部空间中的锍或粗金属层排出锍或粗金属的第二排放口，其中第一排放口布置在高于第二排放口的水平面的竖直方向上。
[0003]在该上下文中锍意指例如铜锍或镍锍。
[0004]在该上下文中粗金属意指例如泡铜。
[0005]在该上下文中悬浮熔炼炉意指例如用于制备锍例如铜锍或镍锍的闪速熔炼炉，或用于加工铜锍以制备泡铜的闪速吹炼炉。
[0006]悬浮熔炼炉中已知的一个问题是在炉渣层中形成磁铁矿(Fe3O4)，这增加了炉渣的粘度。通过沉降到炉渣层以下的锍或粗金属层中，这种增加的粘度减缓了含有在悬浮熔炼工艺中待回收的金属并且包含在炉渣层中的颗粒的分离。例如在用于熔炼硫化物铜精矿的悬浮熔炼工艺中，铜将在沉降器中形成的炉渣层中，以氧化铜(Cu2O)形式与氧结合并且以二硫化铜(Cu2S)形式与硫结合。出于工艺经济原因，需要从炉渣层排出的炉渣中的铜含量尽可能低。这特别关注氧化铜，因为在悬浮熔炼工艺后的炉渣浮选工艺中氧化铜的回收不好。
[0007]在各种出版物中呈现了对于这个已知问题的不同解决方案。
[0008]US 5，662，730呈现了一种解决方案，在铜的闪速熔炼方法中，其中将含碳材料装到闪速熔炼炉的反应塔中，该含碳材料的晶粒尺寸低于10um并且处于65%或更多的比例，并且该含碳材料的晶粒尺寸为从44到100 μπι并且处于25%或更多的比例，并且该含碳材料具有80 %或更多的固定碳含量。可以防止Fe3O4在炉渣中的过量形成和过量还原。
[0009]US 5，912，401呈现了铜的火法冶金熔炼方法，经过矿石-精矿燃烧器将铜矿石和辅助燃料例如含碳材料吹到反应塔中。在改进的铜的火法冶金熔炼中，使用含碳材料来还原炉渣中包含的Fe304。本发明提供了改进的方法，该方法用于甚至在要减少辅助燃料的降低量的情况下还原Fe304。将含碳材料吹入其中氧分压低的反应塔的下部中。
[0010]WO 00/70104涉及一种方法，由此通过将尺寸为从I 一 25mm的冶金焦炭装入炉中来降低在悬浮熔炼炉中有色金属例如铜或镍的制备中产生的炉渣的有色金属含量。隔板可位于从炉的顶部向下，通过该隔板防止含有铜和镍的小颗粒移动到炉的后部并且与炉渣一起被排出。该隔板迫使小颗粒沉降在炉的还原区中。
[0011]US 6，436，169呈现了操作铜熔炼炉的方法，其中向含有氧化一还原数为3+的Fe的铜熔炼炉渣和中间层中的Fe3O4添加含有大于80wt.%的比重为3.0 — 8.0并且颗粒直径为0.3 — 15mm的金属铁的含铁物质，由此使Fe3O4脱氧成FeO，该方法减少了炉渣层内的Fe3O4和炉渣层与锍层之间的中间层中产生的Fe 304。从而降低了它们的粘度并且增加了分离速率，因此增加了有用金属的产率，并且消除了起源于中间层的问题。
[0012]发明目的
[0013]本发明的一个目的是提供用于在悬浮熔炼炉中例如在闪速熔炼炉中或在闪速吹炼炉中制备锍或粗金属的方法，该方法提供通过该方法待回收的金属在炉渣层中的降低含量。
[0014]本发明的另一个目的是提供悬浮熔炼炉例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉，该悬浮熔炼炉提供待回收的金属在炉渣层中的降低含量。
[0015]发明简述
[0016]本发明的用于在悬浮熔炼炉中例如在闪速熔炼炉中或在闪速吹炼炉中制备锍或粗金属的方法以独立权利要求1的限定为特征。
[0017]在从属权利要求2 — 19中限定了该方法的优选实施方案。
[0018]本发明的悬浮熔炼炉例如闪速熔炼炉或闪速吹炼炉相应地以独立权利要求20的限定为特征。
[0019]在从属权利要求21 - 38中限定了悬浮熔炼炉的优选实施方案。
[0020]该方法基于使用具有沉降器的悬浮熔炼炉，该沉降器从反应塔下方用于氧化悬浮物射流的沉淀区在两个方向上延伸，使得该沉降器包含I)沉降器中的第一沉降器部分，其中氧含量和温度低于沉降器的另一部分和2)通过沉降器的所述另一个部分形成的第二沉降器部分。
[0021]相应地，悬浮熔炼炉具有沉降器，该沉降器从反应塔下方用于氧化悬浮物射流的沉淀区在两个方向上延伸，使得该沉降器包含I)沉降器中的第一沉降器部分，其中氧含量和温度低于沉降器的另一部分，和2)通过沉降器的所述另一个部分形成的第二沉降器部分。
[0022]由于在第二沉降器部分中从反应塔流向上风道的工艺气体流，氧含量在第一沉降器部分中比在第二沉降器部分中低。这种工艺气体流包含氧，该氧源自例如通过精矿燃烧器供给到反应塔中的反应气体和源自悬浮熔炼炉的沉降器的结构中的空气泄露。这种氧例如氧化工艺气体中的颗粒和粉尘并且氧化颗粒将落在沉降器中的熔体上并且增加至少炉渣层的氧化水平。另外，粘附于上风道内壁的氧化粉尘和粉尘将时常从上风道的内壁脱离并且下落到熔体表面上并且增加至少炉渣层的氧化水平。在反应塔中细颗粒将比大颗粒更多被氧化。这些细颗粒将进一步沉降在沉淀区与上风道之间的炉渣区。这种现象将增加接近上风道的炉渣中的氧含量。
[0023]另外，由于在第二沉降器部分中从反应塔流向上风道的热工艺气体流，温度在第一沉降器部分中比在第二沉降器部分中低。第一沉降器部分中的这种较低温度将导致第一沉降器部分中氧化铜(Cu2O)和硫化铜(Cu2S)较少的量。
[0024]可认为第一沉降器部分形成沉降器的还原分区并且可认为第二沉降器部分形成沉降器的氧化分区。
[0025]因为氧含量在第一沉降器部分中比在第二沉降器部分中低，所以与在第二沉降器部分中的炉渣中相比，在低温下更少的磁铁矿(Fe3O4)将在第一沉降器部分中的炉渣中形成。在第一沉降器部分中的炉渣层部分中的较少磁铁矿意味着在第一沉降器部分中的炉渣层部分的粘度将是低的并且意味着锍或粗金属液滴因此可较容易地在第一沉降器部分中的炉渣层部分中向下流动至该炉渣层下方的锍或粗金属层。
[0026]第一沉降器部分将具有与炉渣相平衡的较低硫化铜(Cu2S)和氧化铜(Cu2O)和较低粘度，这将导致炉渣中较少的铜。第二沉降器部分具有较高的氧势，这增加锍级别。出于这些原因，从悬浮熔炼炉的第一沉降器部分排放炉渣，并且从悬浮熔炼炉的第二沉降器部分排放锍。
[0027]在传统的悬浮熔炼炉中，例如在芬兰专利22694中公开的悬浮熔炼炉中，较接近反应塔的沉降器壁的端部磨损很多，这是由于靠近反应塔是沉降器最热的部分。在根据本发明的悬浮熔炼炉中，沉降器的端壁位于离沉降器的这个最热部分一定距离并且因此磨损将不是冋题。
[0028]在本发明的实施方案中，用于从沉降器排出锍的第二排放口位于第二沉降器端部中的上风道端。这个实施方案具有的优点在于该第二排放口将位于这样的区域，在该区域中氧化性的或氧化的材料落到炉渣