氧化脱硫脱 铁过程中，由于式（1)是在真空状态进行，使得式（1)的反应产物S02气体不断地被抽走，式 (1)反应始终达不到平衡状态，始终向右侧进行，使得氧化脱硫具有很好的冶金热力学条 件，且铜熔液大循环量地循环流动，使得氧化脱硫脱铁具有很好的冶金动力学条件，可以将 氧化作业过程时间减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，再加上本发明 可以实现无还原阳极精炼，因此本发明可以将阳极精炼过程时间（不包括进料时间和浇铸 时间）减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，而原阳极精炼过程(不包括 进料时间和浇铸时间）所需时间一般为2个小时，所以，本发明显著地减少了阳极精炼过程 所需的时间，减小幅度约为50%~66.67%，显著地提高了生产效率和生产节奏。
[0108] 本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功 的含氧气体比例的同时，还取得了另外一个预料不到的技术效果:粗铜中通常还含有铅、 锌、砷、锑、铋和/或锡元素等杂质元素，阳极精炼除了脱硫和脱铁，还需要将上述的杂质元 素尽量脱除。近年来由于铜冶炼能力剧烈扩张，优质铜精矿的供应变得越来越紧张，铜精矿 逐渐变得"高杂质"。高杂质，主要是指铜精矿中的铅、锌、砷、锑、铋和/或锡等杂质元素的含 量较高。高杂质铜精矿经熔炼和吹炼后产出的粗铜一般就是高杂质粗铜。针对上述杂质元 素，现有技术中已经公开采用单纯的真空蒸馏工艺(不外界补吹含氧气体)精炼上述粗铜熔 液脱杂。当采用单纯的真空蒸馏工艺(不外界补吹含氧气体)精炼上述粗铜熔液，只要温度、 真空度以及精炼时间合适，上述杂质元素中的铅、锌以及铋元素都可以变成气态挥发，得到 很好的脱除，三者的含量均可以比较容易地降至0.0050%以下，铅与铋的脱除率均在95% 以上，锌的脱除率在85%以上；而上述杂质元素中的砷、锑以及锡元素则很难变成气态挥 发，脱除效果很差，脱除率只在10%~30%，原因是:砷以及锑与铜的亲和力均较强，易形成 稳定的砷-铜化合物和锑-铜化合物，稳定的砷-铜化合物和锑-铜化合物在真空环境下挥发 性很弱，从而限制了砷与锑两种元素的挥发脱除，单质锡的沸点为2270°C，与铜的沸点很接 近，单纯的真空蒸馏精炼很难将锡从铜中分离挥发出来。而本发明在上述单纯的真空蒸馏 工艺的基础上，进行了改进，在精炼炉1内的真空状态下向所述精炼炉1内的熔液吹送含氧 气体，上述杂质元素中的铅、锌以及铋元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，与单 纯的真空蒸馏工艺一样，全部含量的剩余部分被上述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形 态挥发，该氧化物的挥发性也较好，不会影响铅、锌以及铋元素的脱除速度和脱除程度;上 述杂质元素中的砷、锑以及锡元素的全部含量的一部分还是会以单质形态直接挥发，与单 纯的真空蒸馏工艺一样，全部含量的剩余部分被上述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形 态挥发，含氧气体将砷氧化成砷氧化物，将砷从砷-铜化合物中解放出来，从而摆脱原有砷-铜化合物对砷元素挥发的严重消极影响，含氧气体将锑氧化成锑氧化物，将锑从锑-铜化合 物中解放出来，从而摆脱原有锑-铜化合物对锑元素挥发的严重消极影响，含氧气体将锡氧 化成氧化锡，氧化锡的沸点为1430°C，该沸点与阳极精炼过程中铜熔液的温度1250°C很接 近，使得氧化锡能够挥发地比较彻底，砷氧化物、锑氧化物以及氧化锡的挥发性都比较好， 从而显著地提高了砷、锑以及锡三种元素的脱除速度和脱除程度，砷与锑可以脱除至 0.01 %以下，神的脱除率可提尚至95%以上，铺的脱除率可提尚至75%以上，锡可以脱除至 0.0050%以下，锡的脱除率提高至90%以上。因此，本发明在实现浅氧化无还原作业的同 时，取得了另外一个预料不到的技术效果:实现了同时脱除杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡 六种杂质元素的精炼过程，使得本发明提供的阳极精炼方法既可以精炼正常含量范围的粗 铜，也可以处理高杂质含量的粗铜。
[0109] 本发明中，在所述盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3之间形成熔液的循环 流动，熔液如此大循环量地流动为脱除铜熔液中的非金属夹杂物提高了极为有利的动力学 条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长大，聚集长大后的非金属夹杂 物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，从而显著地提高了铜熔液中 非金属脱除速度和脱除程度，提高了阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。
[0110] 对于向所述精炼炉1内的铜熔液吹送含氧气体的具体吹送方式，在本发明的一个 实施例中，提供了一种吹送方式:所述步骤2)中，将所述含氧气体以浸没吹送的方式吹送至 所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下，喷出所述含氧气体的出气口位于所述精炼炉1内的 铜熔液的上液面以下。
[0111] 在本发明的一个实施例中，还提供了另外一种吹送方式:所述步骤2)中，通过氧枪 4以顶吹气体的方式将所述含氧气体吹送至所述精炼炉1内的铜熔液中，所述氧枪4的出气 口位于所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；
[0112]所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由 空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述 含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；
[0113] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于 对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连 通；
[0114] 所述氧枪4还包括用于提高所述含氧气体喷出速度和控制所述含氧气体喷射方向 的喷头，所述喷头设置在所述氧枪4的底端，所述氧枪4的出气口设置在所述喷头上；
[0115]所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。
[0116] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的两种含氧气体吹送方式。
[0117] 为了提高氧化脱铁脱杂质的脱除速度和脱除程度，在本发明的一个实施例中，所 述步骤2)中，向所述精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂，造渣剂与氧化作业后得到的氧化物 发生造渣反应，得到精炼渣，精炼渣上浮，在所述盛铜容器中的铜熔液上液面处形成精炼渣 层。由于添加的造渣剂能够与氧化作业后得到的铁的氧化物以及上述杂质元素的氧化物发 生造渣反应，因此可以显著地减小氧化反应的生成物含量，打破氧化反应的原平衡状态，促 使氧化反应向右侧进行，例如，对于上述式(2)，造渣剂能够与氧化作业后得到的铁的氧化 物发生造渣反应，生成渣相，例如硅酸铁渣，显著地减小了铜熔液中铁的氧化物含量，打破 了式(2)的原平衡状态，促使式(2)不断地向右侧进行，从而提高了氧化脱铁的脱除速度和 脱除程度。本发明进一步地，选择将造渣剂在精炼炉1内加入到铜熔液中，由于上述含氧气 体是在精炼炉1内吹送入铜熔液中的，铜熔液中的氧化反应主要在精炼炉1内进行，上述的 与造渣剂配合造渣的氧化物也主要在精炼炉1内生成，即参与造渣的氧化物在精炼炉1内生 成，然后造渣剂在精炼炉1内加入，参与造渣的两种物质均位于精炼炉1内，造渣剂落入铜熔 液中即可快速地与铜熔液中的氧化物发生造渣反应，具有较高的反应速率和反应完全程 度，不像其他造渣剂的加入地点和加入方式，例如造渣剂在精炼炉1外加入到盛铜容器中的 铜熔液中，还需等待氧化物与造渣剂在体量巨大的铜熔液中慢慢扩散，最终扩散碰撞到一 起才可以发生造渣反应，造渣反应速度较低和造渣反应很不彻底。
[0118] 优选的，造渣剂为石英颗粒或粉末。
[0119] 对于向所述精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂的具体添加方式，在本发明的一个 实施例中，提供了一种添加方式:所述步骤2)中，将混合有造渣剂粉末的带压气体以浸没吹 送的方式喷吹至所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下，喷出所述带压气体的出气口位于 所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下。
[0120] 在本发明的一个实施例中，还提供了另外一种添加方式:所述步骤2)中，通过氧枪 4以顶喷气体的方式将混合有造渣剂粉末的所述带压气体喷射至所述精炼炉1内的铜熔液 中，所述氧枪4的出气口位于所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相 距一定距离；
[0121]所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由 空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送混合 有所述造渣剂粉末的所述带压气体的带压气体通道，所述带压气体通道与气粉供给装置连 通；
[0122] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于 对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连 通；
[0123] 所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。
[0124] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的两种造渣剂的添加方式。
[0125] 在本发明的一个实施例中，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及 铁的要求时，在破除所述精炼炉1内的真空状态之前，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯循 环处理一定时间，然后再破除所述精炼炉1内的真空状态。纯循环处理概括来说就是只让铜 熔液在盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3之间循环流动，而不对铜熔液作其它处理。 由于阳极精炼过程中会产生多种且一定量的非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及硅 酸盐等，这些非金属夹杂物残留在铜熔液中，会严重影响产品阳极铜板的表面质量和内部 质量，所以，必须尽量去除。本发明选择在上述时机内，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯 循环处理一定时间，铜熔液如此大循环量地流动为脱除铜熔液中的非金属夹杂物提高了极 为有利的动力学条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长大，聚集长大 后的非金属夹杂物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，从而显著地 提高了氧化作业后铜熔液中非金属夹杂物的脱除速度和脱除程度，进一步地提高了阳极精 炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。
[0126] 在本发明的一个实施例中，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及 铁的要求时，在破除所述精炼炉1内的真空状态之前，通过设置于所述盛铜容器底部的底吹 装置对所述盛铜容器中铜熔液进行底吹气体处理，然后再破除所述精炼炉1内的真空状态， 所述底吹装置喷吹的气体为氮气或氩气。通过底吹装置对盛铜容器中铜熔液进行底吹气体 处理，可以显著地提高盛铜容器内铜熔液的搅拌翻滚程度，为脱除铜熔液中的非金属夹杂 物提高了极为有利的动力学条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长 大，聚集长大后的非金属夹杂物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中， 从而显著地提高了氧化作业后铜熔液中非金属夹杂物的脱除速度和脱除程度，进一步地提 高了阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。
[0127] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的纯循环处理与底吹气体处理，以最大化 地减少铜熔液中非金属夹杂物的含量，提高阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。
[0128] 阳极精炼过程是需要一定时间的，在该时间段内，铜熔液的温度会不可避免地下 降，因此需要对铜熔液进行加热补充热量。以目前行业里通用的回转式阳极炉5阳极精炼粗 铜工艺为例，回转式阳极炉5是一个卧式长圆柱状筒体，采用燃烧可燃物与含氧气体的燃烧 器对回转式阳极炉5内的铜熔液进行加热保温，燃烧器与进料口均设置在回转式阳极炉5的 长度方向上的一端，烟气出口设置在回转式阳极炉5长度方向上的另一端，燃烧器如此设 置，存在几个问题：1.如此的加热方式类似于"大水漫灌"的模式，燃烧器产生的热量放任自 流，燃烧器产生的热量没有全部地应用在真正需要的地方，热量浪费现象严重，热量利用率 较低；2.燃烧器产生的热量首先将铜熔液液面以上空间内加热，然后上部空间内的热量以 辐射传热的方式传递给下方的铜熔液，在该过程中传热模式有且仅有辐射传热模式这一 种，而根据冶金热力学原理，辐射传热模式是众多传热模式中传热效率最小的几种之一，因 此，目前的加热方式存在热量利用率低和传热速度较小的问题;3.对于回转式阳极炉5这种 长筒型的容器来说，仅在在回转式阳极炉5的长度方向上的一端设置燃烧器是不合理的，显 然，靠近燃烧器的铜熔液加热保温效果较好，离燃烧器越远的铜熔液，加热保温效果越差， 对于回转式阳极炉5内的全部铜熔液来说，加热保温效果极不均匀。显而易见地，存在上述 多个问题的目前的加热方式，不利于解决本发明中上述提及的技术问题，不利于阳极精炼 过程中脱硫脱铁脱杂质等过程的进行。为此，在本发明的一个实施例中，在