一种用于处理高杂质粗铜的浅氧化无还原的阳极精炼方法_5

文档序号:9703243阅读:来源:国知局
阳极精炼过程 中,当所述精炼炉1内的空腔处于真空状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1 内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气 体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1内的铜熔液进行补充加热处理, 利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁上的 铜熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理;
[0129] 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;
[0130] 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 可燃气体的可燃气体通道,所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通;
[0131] 所述氧枪4还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;
[0132] 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;
[0133] 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。
[0134] 优选的,可燃气体为天然气或煤气。
[0135] 本发明,在精炼炉1内的空腔处于真空状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所 述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所 述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1内的铜熔液进行补充加 热处理,如此加热,由于氧化作业全部在精炼炉1内进行和完成,且通过氧枪4的燃烧加热也 全部在精炼炉1内进行,热量供应方和热量需要方均在精炼炉1内,因此产生的热量可以全 部地且直接地传输给在精炼炉1内进行氧化作业的这部分铜熔液,产生的热量总量相较于 改进前明显减少,但对于精炼炉1内进行氧化作业过程的这部分铜熔液已经足够,采用少量 且充足的热量只对进行氧化作业的这部分铜熔液进行精确补充,产生的热量全部用在需要 的地方,避免原来"大水漫灌"的加热模式,不过量,不浪费,提高了热量利用率,减少了可燃 物和含氧气体的消耗量;多余的热量会随着铜熔液的大循环量流动从精炼炉1内传递到精 炼炉1外,传递给回转式阳极炉5其余部位的铜熔液,对回转式阳极炉5内的铜熔液在进入精 炼炉1进行氧化作业之前进行预热保温,大循环量流动传热在冶金热力学中属于对流传热, 对流传热的传热效率相比于辐射传热的要高的多,因此本发明除了辐射传热这种传热效率 较低的传热模式,还具有对流传热这种传热效率比较高的传热模式,从而显著地提高了本 发明加热方式的传热效率;由于本发明只直接地对在精炼炉1内进行氧化作业的这部分铜 熔液进行加热保温,显而易见地,不会存在上述的加热不均匀的现象。综上,本发明的加热 方式保证了进行氧化作业的铜熔液对温度的要求,提高了氧化作业的进行速度和完成程 度。
[0136] 掺杂有驱动气体的铜熔液进入精炼炉1内的真空环境后,且在补吹外界含氧气体 的情况下,精炼炉1内的铜熔液不会是平静地循环流动,而是剧烈的喷溅,如此,不可避免地 就有一部分的铜熔液喷溅到精炼炉1的内壁上,由于精炼炉1上部空间及上部内壁的温度较 低,液态的铜熔液会冷却凝固,久而久之,就在精炼炉1的内壁表面形成一层坚硬的结瘤物。 显而易见地,该冷态结瘤物对阳极精炼过程以及对精炼炉1的使用寿命都没有积极作用,例 如:由于结瘤物内含有较高的硫、铁、氧、铅、锌、砷、锑、铋等元素,当阳极精炼结束后,该结 瘤物会造成已经达到目标成分要求的阳极铜熔液回硫、回铁、回氧等等,造成阳极铜熔液中 硫、铁或氧元素再次升高;结瘤物会侵蚀精炼炉1的耐火材料内衬;结瘤物还会降低精炼炉1 的有效容积。为此,本实施例中,在阳极精炼过程中,当所述精炼炉1内的空腔处于真空状态 时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃 气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量 对喷溅在所述精炼炉1内壁上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理,提高精炼炉1内 上部空间及上部内壁的温度防止喷溅的铜熔液冷却凝固形成结瘤物,从而减少了结瘤物的 生成;提高精炼炉1内上部空间及上部内壁的温度使得结瘤物受热熔化再次变成液体,顺着 精炼炉1的内壁向下流动,再次回流至循环流动的铜熔液中,完成阳极精炼过程,从而减少 了已经生成的结瘤物的数量,从而减弱了上述的结瘤物所带来的一系列消极影响。
[0137] 目前,不管在阳极精炼过程中如何优化精炼工艺,阳极精炼结束后,精炼炉1内壁 上还是会残存一定量的结瘤物。目前,对于该结瘤物,通常采用在停炉间隙内,用机械方式 清除,例如使用凿子凿除、使用刮铲铲除等等。机械清除方式存在几个弊端:1.由于结瘤物 或结瘤物层硬度很高,机械清除方式很难清除干净;2.机械清除方式很容易对精炼炉1内壁 造成损害,导致还得后续修补炉壁;3.机械清除方式,费时费力,使得相邻两炉次之间的间 隙时间较长,从而使得阳极精炼周期较长,严重影响了生产节奏和生产效率。为此,在本发 明的一个实施例中,当所述精炼炉1内的空腔处于大气压状态时,通过氧枪4以顶吹气体的 方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃 烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁 上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理,利用所述可燃气体和所述含氧气体的 燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1进行烘炉处理;
[0138]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 可燃气体的可燃气体通道,所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通;
[0139]所述氧枪4还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;
[0140]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;
[0141]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。
[0142] 本发明当所述精炼炉1内的空腔处于大气压状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式 向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利 用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁上的铜 熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理,提高精炼炉1上部空间内的温度使得结瘤物 受热熔化再次变成液体,顺着精炼炉1的内壁向下流动,最终流出精炼炉1;由于所述氧枪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,使得完成清除某一部位 的结瘤物后,氧枪4可以上升运动或下降运动对精炼炉1内的其它部位进行熔化清除处理, 最终实现对整个精炼炉1内壁上结瘤物的熔化清除,从而减弱了上述的机械清除方式所带 来的一系列消极影响。
[0143]为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种用于处理高杂质粗 铜的浅氧化无还原的阳极精炼方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限 制。
[0144] 实施例1
[0145]采用闪速吹炼工艺产出粗铜熔液,该粗铜熔液包括以下重量百分比的组分: 0.35% 的硫、0.76% 的铁、0.0010% 的氧、0.69% 的铅、0.020% 的锌、0.44% 的砷、0.041 % 的锑、0.15 %的铋、0.02 %的锡。包括以下步骤:
[0146] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中;然后将设置在精炼 炉1底壁上的进液管2和出液管3浸入到盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度,然后开 启与精炼炉1连通的真空栗将精炼炉1内的空腔抽成真空状态,此时在精炼炉1内真空残压 与外界大气压之间的大气压差的作用下盛铜容器中的铜熔液沿进液管2和出液管3内的空 腔通道上升流入精炼炉1的空腔内;
[0147] 2)向进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体,然后在大气压差及驱动气体的 带动下盛铜容器中的铜熔液不断地由进液管2上升流入精炼炉1内,然后精炼炉1内的铜熔 液再通过出液管3不断地由精炼炉1流出返回至盛铜容器内,在盛铜容器、进液管2、精炼炉1 以及出液管3之间形成铜熔液的循环流动;同时,在精炼炉1内,向精炼炉1内的铜熔液吹送 含氧气体,含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物,含氧气体中 的氧元素将铜熔液中的铁元素氧化成铁的氧化物,实现脱硫脱铁的氧化作业过程;同时,所 述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发,全部 含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发,在实现脱硫脱铁的氧 化作业过程的同时,实现同时脱除杂质元素的精炼过程,所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、 铋和锡元素中的一种或多种或全部;同时,控制精炼炉1内的真空残压水平以使得当铜熔液 中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时,与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到 目标阳极铜对氧含量的要求;向精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂;通过氧枪4以顶吹气体 的方式向精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体,将可燃气体和含氧气体点燃燃烧,利用可燃 气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对精炼炉1内的铜熔液进行补充加热处理,利用可 燃气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在精炼炉1内壁上的铜熔液冷却后形成的 结瘤物进行清除处理;
[0148] 3)步骤2)进行一段时间后,取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量,若化验 结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求,则首先将盛铜容器中的铜熔液进行纯循 环处理一定时间,同时通过设置于盛铜容器底部的底吹装置对盛铜容器中铜熔液进行底吹 气体处理,然后再破除精炼炉1内的真空状态,然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出 液管3脱离盛铜容器内的铜熔液,氧化作业结束;若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二 者中任意一个的要求,继续阳极精炼,直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量 的要求;阳极精炼结束得到硫、铁以及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含S02的烟气 以及炉渣。
[0149] 所得阳极铜熔液包括以下重量百分比的组分:0.0030 %的硫、0.0035%的铁、 0.02% 的氧、0.0033% 的铅、0.0019% 的锌、0.009 % 的砷、0.01 % 的锑、0.0042% 的铋、 0.0019%的锡;相应的脱除率分别为:硫:99.14%、铁:99.54%、铅:99.52%、锌:90.5%、 砷:97.95%、锑:75.61 %、铋:97.2%、锡:90.5%。
[0150] 实施例2
[0151] 采用闪速吹炼工艺产出粗铜熔液,该粗铜熔液包括以下重量百分比的组分: 0.50% 的硫、0.69% 的铁、0.0010% 的氧、0.58% 的铅、0.016% 的锌、0.40% 的砷、0.038% 的锑、0.13 %的铋、0.02 %的锡。包括以下步骤:
[0152] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中;然后将设置在精炼 炉1底壁上的进液管2和出液管3浸入到盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度,然后开 启与精炼炉1连通的真空栗将精炼炉1内的空腔抽成真空状态,此时在精炼炉1内真空残压 与外界大气压之间的大气压差的作用下盛铜容器中的铜熔液沿进液管2和出液管3内的空 腔通道上升流入精炼炉1的空腔内;
[0153] 2)向进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体,然后在大气压差及驱动气体的 带动下盛铜容器中的铜熔液不断地由进液管2上升流入精炼炉1内,然后精炼炉1内的铜熔 液再通过出液管3不断地由精炼炉1流出返回至盛铜容器内,在盛铜容器、进液管2、精炼炉1 以及出液管3之间形成铜熔液的循环流动;同时,在精炼炉1内,向精炼炉1内的铜熔液吹送 含氧气体,含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物,含氧气体中 的氧元素将铜熔液中的铁元素氧化成铁的氧化物,实现脱硫脱铁的氧化作业过程;同时,所 述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发,全部 含量的剩余部分
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