专利名称：一种熔融铜渣综合利用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有色冶金及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种熔融铜渣综合利 用系统。
背景技术：
铜渣是火法冶炼过程中回收铜后的剩余物。在火法炼铜中每生产It铜产出约 2 3t铜渣，渣中含有大量的有价值的组分，其中含铜1.5%左右，含铁40%左右，同时还 含有少量的锌、镍、钴等贵重金属。当前铜渣回收铜主要采用火法贫化法和浮选法，火法贫化后渣含铜量在0.5%左 右，而浮选法在0.4%左右，铜的回收率均不高。铜渣中的铁主要以铁橄榄石、四氧化三 铁的形式存在，二者互相嵌布，粒度都较小，回收难度大，成本高。目前铜渣中铁的回 收提取研究较少，尚处在初步研究阶段。主要研究路线是向装有液态铜渣的渣包中鼓吹 富氧，使渣中的氧化亚铁氧化成四氧化三铁，然后通过磁选方式进行回收，但铁的回收 率及品位均不高。传统铜渣贫化都是对冷态渣进行的处理，对热态熔融铜渣综合利用的研究较 少，铜渣中的热量没有得到充分利用，渣中的大部分热量都被白白浪费，存在着成本 高、能源浪费严重等问题。目前铜渣的贫化形式比较单一，主要集中在单纯地回收铜或铁的技术方面，而 作为耐候钢原料的铜铁合金，相关回收技术却鲜见报道。耐候钢因其良好的耐候性和优 良的力学、焊接性能，目前广泛应用于轨道交通、桥梁工程和集装箱等领域，所以可以 断言可作为耐候钢原料的铜铁合金具有广阔的市场前景。
实用新型内容本实用新型为克服上述铜渣中有价金属资源化存在的不足，研发了一种熔融铜 渣综合利用工艺及其系统，解决上述方法处理铜渣存在的有价金属提取率低、提取成本 高、提取形式单一、能源浪费严重等问题，该熔融铜渣综合利用工艺具有提取率高、成 本低、节约能源等特点。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种熔融铜渣综合利用工艺用系统，它包括提铜炉，提铜炉进料端与熔融热态 铜渣连接，同时提铜炉还设有还原剂I和惰性气体喷枪，喷枪末端浸入熔池内；提铜炉下 部设有铜水出口，提铜炉炉渣出口通过送料装置与提铜铁合金炉进料端连接，CaO通过 料罐加入提铜炉；提铜铁合金炉设有还原剂II添加喷枪，该喷枪末端浸入熔池内，提铜 铁合金炉底部设有纯氧吹枪；提铜铁合金炉设有铜铁合金排出口和弃渣排出口，弃渣排 出口与造粒装置连接；提铜铁合金炉的高温烟气一部分通过管道送入提铜炉，另一部分 高温烟气送入余热利用系统；余热利用系统包括换热装置，换热装置与蒸汽轮机连接， 蒸汽轮机与用户连接；同时换热装置还与除尘装置连接，除尘装置与灰尘回收系统连接，收集的烟气一部分作为辅料分解热源，另一部分送入汽轮机发电。所述换热装置为余热锅炉；所述除尘装置为布袋除尘器。所述造粒装置为粒化器。一种熔融铜渣综合利用工艺，它包括低温提铜工序、高温提铜铁合金工序以及 余热回收工序；其中，低温提铜为将炼铜炉排出的1270°C— 1370°C的熔融热态铜渣送入提铜炉；随后 加入过量的还原剂I活性炭和CaO ；然后向提铜炉内喷入20kpa-30kpa的加压惰性气体， 并利用惰性气体喷枪喷出的气体对熔池产生搅拌作用；还原后铜水收集，炉渣送入高温 提铜铁合金工序；提提铜铁合金工序，来自提铜炉的炉渣送入提铜铁合金炉中，将过量还原剂II 水蒸汽送过喷枪送入炉内，喷枪一端浸入熔池中，对熔池产生搅拌作用，使炉渣与还 原剂混合均勻；纯氧从提铜铁合金炉底吹入，同样对熔池产生搅拌作用；熔池温度在 1500°C-1600°C之间，产生的1600°C-1700°C的高温煤气一部分为送入提铜炉保温，另一 部分送余热回收工序。所述余热回收工序将高温烟气送入预热锅炉进行热交换，热交换后产生的蒸汽 送入蒸汽轮机发电，电能供给用户；热交换后的低温煤气经除尘后，分别作为提铜和提 铜铁中需要的辅料分解热源；剩余部分也送去汽轮机发电；除尘后收集的灰尘送入灰尘 回收系统。所述CaO预热温度为650°C _750°C之间。所述还原剂I为活性炭；还原剂II为水蒸汽。本实用新型的工艺分多个部分低温阶段提铜，高温阶段提铜铁合金，高温渣 余热回收。1、提铜工序从炼铜炉排出的1270°C -1370°C的熔融热态铜渣通过溜槽流入提 铜炉中，等熔池液面达到一定高度后加过量的还原剂活性炭及CaO。提铜炉严格密封， 还原剂通过提铜炉周边的喷枪用加压氮气喷入，预热好的650°C -750°C的CaO从提铜炉 上面的料罐加入。喷枪的一端浸没在熔池中，对熔池产生搅拌作用。因提铜炉用铜冷却 壁冷却，散热较快，为了保持温度恒定，将来自提铜铁合金炉的一部分高温煤气引入提 铜炉中来补给热量的损失。提铜炉产生的烟气直接排放。在提铜炉下部的高温熔池中， 热态铜渣和还原剂及辅料发生的主要反应为Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C02Fe304+C=3Fe0+C0Fe2Si04+Ca0=2Fe0+CaSi03还原得到的铜水从炉子一侧下方较低开口流出，炉渣从另一侧下方较高开口流 出进入提铜铁合金炉中。2、提铜铁合金工序来自提铜炉的炉渣流入提铜铁合金炉中。还原剂用水蒸汽 经喷枪喷入炉中，喷枪的一端浸入熔池中，对熔池产生强烈的搅拌作用，使炉渣和还原 剂混合均勻。纯氧从提铜铁合金炉底部吹入，底吹的方式强化了对熔池的搅拌作用，可 以加快反应的速度。反应产生的高温热量通过辐射、传导提供反应所需要的还原热，熔 池的温度维持在1500°C -1600°C左右。产生的1600°C -1700°C的高温煤气一部分提供给提铜炉保温，另一部分去余热锅炉进行余热回收利用。在提铜铁合金炉内，熔池和二次 燃烧区发生的主要反应如下FeO+C=Fe+COFe2Si04+2C=2Fe+Si02+2C0Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C022C0+02=2C02产生的铜铁合金由下面的出口排出，弃渣由上面的出口排出，进入粒化器进行 液态渣干法造粒。3、余热回收工序从提铜铁合金炉出来的部分高温煤气，进入余热锅炉进行热 交换，热交换后产生的蒸汽推动蒸汽轮机发电，供给所需用户。热交换后的低温煤气经 布袋除尘器收尘后，部分作为提铜和提铜铁合金中需要的辅料分解热源，剩余的部分去 汽轮机发电。经布袋除尘器收集的灰尘则进入灰尘回收系统。本实用新型的有益效果是1、工艺简单，低温阶段直接还原出铜，品位可达99%，可以直接送去阳极炉精 炼，省去了回收提取铜硫后再进一步进行吹炼生成粗铜的工艺；2、极大地提高了铜渣中铜的回收率，改变了传统方法铜回收率低的状况，铜回 收率可达98%以上；3、高温下可直接用粉状或粒状的非焦煤作还原剂，不用焦炭，也不用烧结，节 省了成本；4、生成的铜铁合金铜含量0.1 0.8%，其他杂质也少，完全满足耐候钢对原料的 要求，其价值比纯铁高。5、在回收铜的基础上，剩余的铜和铁直接还原得到产物铜铁合金，方法简便， 操作灵活，易于推广。6、直接利用熔融热态渣进行铜及铜铁合金的提取，节约能源。7、对提铜铁后的热态渣进行余热回收利用，降低成本，节约能源。
图1是本实用新型的工艺系统图；图2是图1工艺流程图的余热回收部分系统图。其中，1熔融热态铜渣，2提铜炉，3还原剂I，4CaO，5氮气，6料罐，7炉 渣，8提铜铁合金炉，9高温煤气，10余热锅炉，11粒化器，12铜铁合金，13烟气，14 铜水，15还原剂II，16纯氧，17蒸汽轮机，18用户，19布袋除尘器，20辅料分解热源， 21汽轮机发电，22灰尘回收系统。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图1、图2中，熔融铜渣综合利用工艺用系统，包括提铜炉2，提铜炉2进料端 与熔融热态铜渣1连接，同时提铜炉2还设有还原剂I 3和氮气5的喷枪，喷枪末端浸入 熔池内；提铜炉2的炉渣7出口通过送料装置与提铜铁合金炉8进料端连接，CaO 4通过料罐6加入提铜炉2，提铜炉2下部还设有铜水14排出口 ；提铜铁合金炉8设有还原剂 1115添加喷枪，该喷枪末端浸入熔池内，提铜铁合金炉8底部设有纯氧16吹枪；提铜铁 合金炉8设有铜铁合金12排出口和弃渣排出口，弃渣排出口与造粒装置连接；提铜铁合 金炉8的高温烟气9 一部分通过管道送入提铜炉2，另一部分高温烟气9送入余热利用系 统；余热利用系统包括换热装置，换热装置与蒸汽轮机17连接，蒸汽轮机17与用户18 连接，同时换热装置还与除尘装置连接，除尘装置与灰尘回收系统22连接，收集的烟气 13 一部分作为辅料分解热源20，另一部分送入汽轮机发电21。所述换热装置为余热锅炉10 ；所述除尘装置为布袋除尘器19。所述造粒装置为粒化器11。本实用新型的工艺为实施例1 提铜流程从炼铜炉排出的1270°C的熔融热态铜渣1通过溜槽流入提铜炉2 中，等熔池液面达到一定高度后加过量的还原剂I 3活性炭及CaO 4。提铜炉2严格密 封，还原剂I 3通过提铜炉1周边的喷枪用加压氮气5喷入，预热好的6501的(^0 4从 提铜炉2上面的料罐6加入。喷枪一端浸没在熔池中，对熔池产生搅拌作用。因提铜炉 2用铜冷却壁冷却，散热较快，为了保持温度恒定，将来自提铜铁合金炉8的一部分高温 煤气9引入提铜炉2中来补给热量的损失。提铜炉2产生的烟气13直接排放。在提铜 炉2下部的高温熔池中，热态铜渣和还原剂及辅料发生的主要反应为Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C02Fe304+C=3Fe0+C0Fe2Si04+Ca0=2Fe0+CaSi03还原得到的铜水14从炉子一侧下方较低开口流出，炉渣7从另一侧下方较高开 口流出进入提铜铁合金炉8中。2、提铜铁合金流程来自提铜炉2的炉渣7流入提铜铁合金炉8中。还原剂 II 15为水蒸汽，经喷枪喷入炉中，喷枪的一端浸入熔池中，对熔池产生强烈的搅拌作 用，使炉渣7和还原剂II 15混合均勻。纯氧16从提铜铁合金炉8底部吹入，底吹的方 式强化了对熔池的搅拌作用，可以加快反应的速度。反应产生的高温热量通过辐射、传 导提供反应所需要的还原热，熔池的温度维持在1500°C。产生的1600°C的高温煤气9 一 部分提供给提铜炉2保温，另一部分去余热锅炉10进行余热回收利用。在提铜铁合金炉 8内，熔池和二次燃烧区发生的主要反应如下FeO+C=Fe+COFe2Si04+2C=2Fe+Si02+2C0Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C022C0+02=2C02产生的铜铁合金12由下面的出口排出，弃渣由上面的出口排出，进入粒化器11 进行液态渣干法造粒。3、高温渣余热回收从提铜铁合金炉出来的部分高温煤气9，进入余热锅炉 10进行热交换，热交换后产生的蒸汽推动蒸汽轮机17发电，供给所需用户18。热交换 后的低温煤气经布袋除尘器19收尘后，部分作为提铜和提铜铁合金中需要的辅料分解热源20，剩余的部分去汽轮机发电21。经布袋除尘器19收集的灰尘则进入灰尘回收系统 22。实施例2 提铜流程从炼铜炉排出的1300°C的熔融热态铜渣1通过溜槽流入提铜炉2 中，等熔池液面达到一定高度后加过量的还原剂I 3活性炭及CaO 4。提铜炉2严格密 封，还原剂I 3通过提铜炉1周边的喷枪用加压氮气5喷入，预热好的7001的(^0 4从 提铜炉2上面的料罐6加入。喷枪一端浸没在熔池中，对熔池产生搅拌作用。因提铜炉 2用铜冷却壁冷却，散热较快，为了保持温度恒定，将来自提铜铁合金炉8的一部分高温 煤气9引入提铜炉2中来补给热量的损失。提铜炉2产生的烟气13直接排放。在提铜 炉2下部的高温熔池中，热态铜渣和还原剂及辅料发生的主要反应为 Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C02Fe304+C=3Fe0+C0Fe2Si04+Ca0=2Fe0+CaSi03还原得到的铜水14从炉子一侧下方较低开口流出，炉渣7从另一侧下方较高开 口流出进入提铜铁合金炉8中。2、提铜铁合金流程来自提铜炉2的炉渣7流入提铜铁合金炉8中。还原剂 II 15为水蒸汽，经喷枪喷入炉中，喷枪的一端浸入熔池中，对熔池产生强烈的搅拌作 用，使炉渣7和还原剂II 15混合均勻。纯氧16从提铜铁合金炉8底部吹入，底吹的方 式强化了对熔池的搅拌作用，可以加快反应的速度。反应产生的高温热量通过辐射、传 导提供反应所需要的还原热，熔池的温度维持在1550°C。产生的1650°C左右的高温煤气 9 一部分提供给提铜炉2保温，另一部分去余热锅炉10进行余热回收利用。在提铜铁合 金炉8内，熔池和二次燃烧区发生的主要反应如下FeO+C=Fe+COFe2Si04+2C=2Fe+Si02+2C0Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C022C0+02=2C02产生的铜铁合金12由下面的出口排出，弃渣由上面的出口排出，进入粒化器11 进行液态渣干法造粒。3、高温渣余热回收从提铜铁合金炉出来的部分高温煤气9，进入余热锅炉 10进行热交换，热交换后产生的蒸汽推动蒸汽轮机17发电，供给所需用户18。热交换 后的低温煤气经布袋除尘器19收尘后，部分作为提铜和提铜铁合金中需要的辅料分解热 源20，剩余的部分去汽轮机发电21。经布袋除尘器19收集的灰尘则进入灰尘回收系统 22。实施例3 提铜流程从炼铜炉排出的1370°C的熔融热态铜渣1通过溜槽流入提铜炉2 中，等熔池液面达到一定高度后加过量的还原剂I 3活性炭及CaO 4。提铜炉2严格密 封，还原剂I 3通过提铜炉1周边的喷枪用加压氮气5喷入，预热好的7501的(^0 4从 提铜炉2上面的料罐6加入。喷枪一端浸没在熔池中，对熔池产生搅拌作用。因提铜炉 2用铜冷却壁冷却，散热较快，为了保持温度恒定，将来自提铜铁合金炉8的一部分高温煤气9引入提铜炉2中来补给热量的损失。提铜炉2产生的烟气13直接排放。在提铜 炉2下部的高温熔池中，热态铜渣和还原剂及辅料发生的主要反应为Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C02Fe304+C=3Fe0+C0Fe2Si04+Ca0=2Fe0+CaSi03还原得到的铜水14从炉子一侧下方较低开口流出，炉渣7从另一侧下方较高开 口流出进入提铜铁合金炉8中。2、提铜铁合金流程来自提铜炉2的炉渣7流入提铜铁合金炉8中。还原剂 II 15为水蒸汽，经喷枪喷入炉中，喷枪的一端浸入熔池中，对熔池产生强烈的搅拌作 用，使炉渣7和还原剂II 15混合均勻。纯氧16从提铜铁合金炉8底部吹入，底吹的方 式强化了对熔池的搅拌作用，可以加快反应的速度。反应产生的高温热量通过辐射、传 导提供反应所需要的还原热，熔池的温度维持在1600°C。产生的1700°C左右的高温煤气 9 一部分提供给提铜炉2保温，另一部分去余热锅炉10进行余热回收利用。在提铜铁合 金炉8内，熔池和二次燃烧区发生的主要反应如下FeO+C=Fe+COFe2Si04+2C=2Fe+Si02+2C0 Cu2S+CaO+aC=2Cu+CaS+ (2a_l) CO+ (l_a) C022C0+02=2C02产生的铜铁合金12由下面的出口排出，弃渣由上面的出口排出，进入粒化器11 进行液态渣干法造粒。3、高温渣余热回收从提铜铁合金炉出来的部分高温煤气9，进入余热锅炉 10进行热交换，热交换后产生的蒸汽推动蒸汽轮机17发电，供给所需用户18。热交换 后的低温煤气经布袋除尘器19收尘后，部分作为提铜和提铜铁合金中需要的辅料分解热 源20，剩余的部分去汽轮机发电21。经布袋除尘器19收集的灰尘则进入灰尘回收系统 22。
权利要求1.一种熔融铜渣综合利用系统，其特征是，它包括提铜炉，提铜炉进料端与熔融热 态铜渣连接，同时提铜炉还设有还原剂I和惰性气体喷枪，喷枪末端浸入熔池内；提铜 炉下部设有铜水出口，提铜炉炉渣出口通过送料装置与提铜铁合金炉进料端连接，CaO 通过料罐加入提铜炉；提铜铁合金炉设有还原剂II添加喷枪，该喷枪末端浸入熔池内， 提铜铁合金炉底部设有纯氧吹枪；提铜铁合金炉设有铜铁合金排出口和弃渣排出口，弃 渣排出口与造粒装置连接；提铜铁合金炉的高温烟气一部分通过管道送入提铜炉，另一 部分高温烟气送入余热利用系统；余热利用系统包括换热装置，换热装置与蒸汽轮机连 接，蒸汽轮机与用户连接；同时换热装置还与除尘装置连接，除尘装置与灰尘回收系统 连接，收集的烟气一部分作为辅料分解热源，另一部分送入汽轮机发电。
2.如权利要求1所述的熔融铜渣综合利用系统，其特征是，所述换热装置为余热锅 炉；所述除尘装置为布袋除尘器。
3.如权利要求1所述的熔融铜渣综合利用系统，其特征是，所述造粒装置为粒化器。
专利摘要本实用新型涉及一种熔融铜渣综合利用系统。具有提取率高、成本低、节约能源等特点。其提铜炉进料端与熔融热态铜渣连接，提铜炉还设有喷枪，喷枪末端浸入熔池内；提铜炉下部设有铜水出口，提铜炉炉渣出口通过送料装置与提铜铁合金炉进料端连接，CaO通过料罐加入提铜炉；提铜铁合金炉设有还原剂II水蒸汽添加喷枪，该喷枪末端浸入熔池内，提铜铁合金炉底部设有纯氧吹枪；提铜铁合金炉设有铜铁合金排出口和弃渣排出口，弃渣排出口与造粒装置连接；提铜铁合金炉烟气一部分送入提铜炉，另一部分送入余热利用系统；该系统包括换热装置，换热装置与汽轮发电机连接，换热装置还与除尘装置连接，除尘装置与灰尘回收系统连接，收集的烟气部分作为辅料分解热源，另一部分送入汽轮发电机。
文档编号C22B15/00GK201793686SQ201020522540
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者吴峰, 张波, 李帅俊, 王宏耀, 罗光亮, 谭凤娟, 陈强, 马晓健 申请人:山东天力干燥设备有限公司