一种用于处理高杂质金属锍的精炼脱杂方法_3

文档序号:9780964阅读:来源:国知局
含量最高,二者对生产的影响最大,因此可以以铅和砷这两种元素的含量作为上述化验结果的目标设计要求,只要取样化验的铅和砷的含量达到了目标设计要求,就意味着脱杂过程结束,则首先破除所述精炼炉I内的真空状态;至于其余杂质元素的脱除效果是否达到理想程度,不作深究。
[0058]本发明中,上述驱动气体为氮气或氩气,优选为氮气。
[0059]本发明中,上述真空残压即指精炼炉I内空腔在真空状态下所残余的气体的压力,与名词真空度的意义一样。
[0060]本发明中,对用于盛装金属锍熔液的盛锍容器5的结构和类型不作限制,满足用于盛装金属锍熔液这个功能即可,该盛锍容器5顶面至少具有一个开口以允许精炼炉I上下升降。
[0061]本发明中,通过设置在进液管2上的驱动气体管201向所述进液管2内的金属锍熔液中喷吹带压的驱动气体。
[0062]本发明中,高杂质金属锍意指金属锍中杂质元素的含量较高,所述杂质元素包括铅、锌、砷、铺、祕和锡元素中的一种或多种或全部,杂质元素的含量超过行业对其含量的通用的要求范围。
[0063]本发明中,实际生产中,上述金属锍熔液不一定包括全部的上述六种杂质元素,可能包括上述六种杂质元素的一种或几种,也可能包括全部的上述六种元素。实际生产中,即使上述金属锍熔液包含上述的六种杂质元素的某一种,但该杂质元素的含量可能也不超过行业通用标准,而是所含的其它某种杂质元素的含量超过行业通用标准。实际生产中,只要上述金属锍熔液中所含的杂质元素是上述六种杂质元素之一且该杂质元素含量超过行业通用标准,该金属锍熔液就为高杂质金属锍熔液。
[0064]本发明可处理的高杂质冰铜中可能存在的上述六种杂质元素的重量百分比的优选的上限值为:铅< 10%、锌< 10%、砷< 15%、锑< 15%、铋<5%、锡<5%。
[0065]本发明提供了一种用于处理高杂质金属锍的精炼脱杂方法,显而易见地,该精炼脱杂方法并不是只能处理高杂质金属锍,处理高杂质金属锍仅是该精炼脱杂方法的众多功能中的比较突出的一点;既然该精炼脱杂方法能够处理高杂质金属锍,显然,其也能够处理元素含量正常的金属锍。采用本发明提供的精炼脱杂方法处理元素含量正常的金属锍也在本发明的保护范围内。即只要采用本发明提供的精炼脱杂方法处理金属锍,均在本发明的保护范围内。
[0066]本发明精炼脱杂的原理为:
[0067](I)在真空环境及同一温度条件下,冰铜熔液中的杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡具有较高的蒸气压,容易变成气态挥发,挥发形态可能是单质态,也可能是硫化物态;而冰铜熔液中Cu2S、FeS的蒸气压比较小,基本不挥发,从而达到从冰铜熔液中脱除元素铅、锌、砷、锑、铋、锡,净化冰铜的目的。
[0068](2)冰铜中,铜主要以Cu2SB态存在,不会与元素铅、锌、砷、锑、铋、锡形成化合物,没有化学结合力的影响,元素铅、锌、砷、锑、铋、锡可以挥发得更好。
[0069](3)金属硫化物的挥发性通常大于其对应金属单质的挥发性。元素铅、锌、砷、锑、铋、锡可以与冰铜中部分硫形成硫化物,然后以硫化物形态挥发,可以获得比以金属态挥发更高的挥发率和挥发速率。
[0070](4).金属锍熔液循环流动的原理:当将设置在精炼炉I底面上的进液管2和出液管3浸入到所述盛锍容器5内熔液的上液面以下一定深度,然后开启与所述精炼炉I连通的真空栗将所述精炼炉I内的空腔抽成真空状态,此时在精炼炉I内真空残压与外界大气压之间的大气压差的作用下所述盛锍容器5中的熔液沿所述进液管2和所述出液管3的空腔通道上升流入所述精炼炉I的空腔内;此时的金属锍熔液并不循环流动;为使金属锍熔液循环流动,向所述进液管2内的熔液中喷吹带压的驱动气体,驱动气体进入进液管2内的熔液后由于受热膨胀和压力下降,引起等温膨胀,在进液管2内瞬间产生大量的气泡核并迅速膨胀,膨胀的气体驱动金属锍熔液上升,在大气压差及驱动气体的带动下所述盛锍容器5中的熔液不断地由所述进液管2上升流入所述精炼炉I内,然后所述精炼炉I内的熔液再通过所述出液管3不断地由所述精炼炉I流出返回至所述盛锍容器5内,在所述盛锍容器5、进液管2、精炼炉I以及出液管3之间形成熔液的循环流动。
[0071 ]对于铜冶炼行业,本发明对熔炼工序产出的冰铜进行精炼脱杂,将冰铜熔液中的杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡比较彻底地脱除,产出脱杂净化后的冰铜熔液,从而可以为后续的吹炼工序提供优质的原料冰铜,可以为后续的阳极精炼工序提供优质的原料粗铜,可以为后续的电解精炼提供优质的原料阳极铜,使得除了第一个工序熔炼工序还需处理高杂质原料之外,后续的吹炼工序、阳极精炼工序以及电解精炼工序都无需再处理高杂质原料了,使得除了熔炼工序之外,后续的其它工序均无需再承受和面对处理高杂质原料所带来的一系列困难和问题;在第一个工序熔炼工序之后即把杂质元素比较彻底地从冰铜中脱除,即在最靠近整个铜冶炼流程的源头的地方将杂质元素脱除;在第一个工序熔炼工序之后即把杂质元素比较彻底地从冰铜中脱除,即在整个铜冶炼流程上开设了一个杂质元素出口,使得“杂质元素有进有出”,彻底改变了原来“只进不出”的模式,使得杂质元素从熔炼工序进入后,直接从熔炼工序和吹炼工序之间出去,不向后续工序传递或流动,彻底解决了原来杂质元素在整个铜冶炼流程中不断地循环且逐渐地富集的问题;在第一个工序熔炼工序之后即把杂质元素比较彻底地从冰铜中脱除,杂质元素从熔炼工序集中进入,然后从熔炼工序之后的精炼脱杂工序集中脱除,杂质元素不向后续工序传递或流动,不分散,从而显著地提高了杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡的回收率。综上,本发明比较彻底地,且在最靠近整个铜冶炼流程的源头的地方将杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡从整个铜冶炼流程中脱除出去,有利于下游工序正常生产,提高了企业的生产效率,降低了企业的生产成本,且提高了杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡的回收率,为企业创造了效益。
[0072]本发明中,杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素主要以硫化物形态直接挥发,其次以单质形态直接挥发,可能还有极少量的以氧化物形态挥发。上述硫化物与单质变成气体挥发进入精炼炉I上部的自由空间后,由于精炼炉I上部的自由空间内的温度较高,且由于铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素的硫化物在高温下不稳定易发生热分解,使得上述的硫化物的绝大部分相应地热分解为单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡和单质硫,然后热分解产生的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡、单质硫以及一开始就以单质形态挥发的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡随气流一块进入后续的冷凝器冷凝,由于单质硫的熔点和沸点均较低,通常不会在冷凝器中冷凝,而是继续以气态流入后续的装置,因此冷凝器中通常仅冷凝上述的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡。由于单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡的熔点较低,且进一步的,冷凝过程中单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡相互掺混,形成包括铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素的多元合金,该多元合金的恪点更低,比元素铅、锌、砷、铺、祕和锡中任何一个的恪点都低,使得多元合金虽被冷凝,但冷凝后通常是液态,至多是半液态半固态,基本不可能形成不具有粘连性的固态,使得冷凝后的多元合金仍然具有流动性和粘连性,多元合金的小液滴或者是半液态半固态且具有很强粘连性的小颗粒最终汇集于冷凝器的底部,进一步被冷凝,最终很容易冷凝形成体积很大的一大坨或一大块的固态多元合金,由于体积太大,该固态多元合金很难从冷凝器原本设计的物料出口中运出,需要先将冷凝器停止工作,然后等待冷凝器内部温度降至接近室温,然后打开冷凝器,让工人进入冷凝器进行破拆大块,费时费力;且由于体积太大,该固态多元合金即使从冷凝器中运出后,还必须对其进行破拆粉碎以方便后续处理,费时费力,且由于铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素的金属单质的硬度较低,使得上述的多元合金质地较软,因此很难将该大块多元合金粉碎成颗粒状或粉末状。综上,目前的工艺使得变成气体挥发脱除的杂质元素以单质形态在冷凝器中被冷凝,很容易形成体积很大的一大块多元合金,该多元合金由于体积太大、质地较软等原因,给后续的处理带来很多的消极影响,严重降低了精炼脱杂工序的工作效率,严重影响了整个铜冶炼流程的正常生产节奏。为此,本发明中,所述步骤2)中,同时,在所述精炼炉I内,向所述精炼炉I内的空腔的上部空间吹送含氧气体,利用所述含氧气体中的氧元素将变成气体挥发的杂质元素的硫化物和单质氧化成氧化物,然后气体进入与精炼炉I连通的冷凝器被冷凝,得到冷凝后的凝聚态的杂质元素的氧化物混合物,且控制含氧气体气流的流体性质以用于防止含氧气体气流与下方的金属锍熔液接触或混合;由于氧化物的熔点比单质的熔点要高得多,使得携带大量氧化物的气流进入冷凝器后,该氧化物直接被冷凝成基本上没有粘连性的固态颗粒或粉末,该固态颗粒或粉末在下落过程中进一步地被冷却,至冷凝器底部后彻底失去粘连性,得到一堆松散的、类似于细小沙粒的氧化物颗粒或氧化物粉末,该氧化物颗粒或氧化物粉末即为上述的氧化物混合物。显而易见地,松散的、类似于细小沙粒的氧化物颗粒或氧化物粉末很容易地从冷凝器中运出,省时省力,彻底解决了上述体积太大的多元合金难以从冷凝器中运出的问题;且该氧化物混合物本身就是颗粒状或粉末状,无需后续再进行破拆粉碎,省时省力,同时彻底解决了上述多元合金由于质地较软难以粉碎为颗粒状或粉末状,从而提高了精炼脱杂工序的工作效率,保证了整个铜冶炼流程的正常生产节奏。
[0073]在步骤2)中,在所述精炼炉I内,向所述精炼炉I内的空腔的上部空间吹送含氧气体时,由于含氧气体中的氧元素同样会氧化精炼炉I内底部的金属锍熔液,为了避免金属锍熔液的性状发生改变,使其仍然为金属锍熔液,满足后续吹炼工序对原料冰铜的需要,此时需要控制含氧气体
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