专利名称：一种废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜的方法
技术领域：
本发明涉及重有色冶金技术领域，具体地说是一种废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜的方法。
背景技术：
铜冶炼企业为了以最少的投资最大限度地提高产量、降低单位生产成本，一方面通过各种熔炼方法产出高品位冰铜供转炉吹炼；另一方面在转炉吹炼和精炼过程中加入冷料，通常有精炼渣冷料，外购冷粗铜、高品位废杂铜、残极、废阳极板等。
迄今为止，国内外许多冶炼厂在富氧条件下，通过各种熔炼技术可以得到高品位冰铜。闪速熔炼法中，贵冶所产冰铜品位为65%，芬兰Outukump进一步提高富氧浓度可达到66% 70%。诺兰达法的冰铜品位可高达65% 73%，渣含铜5. 7%，烟尘率在2. 3% 4. 8%。奥斯麦特和艾萨法所产冰铜品位在56% 62%之间，渣含铜0. 6% 1. 5%。水口山法冰铜品位在67 % 73. 11 %，渣含铜1 % 3. 5 %。三菱法产冰铜品位为68. 6 %，渣含铜0. 7%。上述冰铜品位均比传统工艺所得冰铜品位高，但渣含铜普遍较高，部分工艺的烟尘率较高、设备复杂。特别值得注意的是，上述方法大部分都是矿铜熔炼产出高品位冰铜。
随着社会发展进步，废杂铜再生利用是铜冶炼行业的一个重要发展方向。因此， 找到较好的废杂铜再生工艺，使废杂铜替代部分铜精矿，可有效缓解铜冶炼企业对铜精矿的需求。国内废杂铜的再生工艺根据其含铜品位分为三种一是采用一段法将高品位(> 98%)废杂铜直接加工成铜材；二是采用两段法处理较高品位(92% 98%)废杂铜，即火法精炼+电解精炼；三是采用三段法处理较低品位(< 90% )废杂铜，即熔炼+火法精炼+ 电解精炼。除一段法处理高品位废杂铜的工艺和设备较为成熟完善外，其他较低品位的废杂铜处理工艺和设备均比较落后，特别是含铜品位在40%以下的低品位废杂铜，大多仍采用鼓风炉等淘汰落后工艺设备进行处理，存在能耗高、投资大、污染严重等问题。
国外仅有少数几家冶炼厂能有效处理低品位废杂铜，如德国凯撒冶炼厂、瑞典隆斯卡尔冶炼厂等，意大利玻特·玛格赫拉冶炼厂、美国柯麦柯厂、美国南线加斯顿厂均以废杂铜为原料。其中，隆斯卡尔冶炼厂年处理电子废料4. 2万吨，产铜5000吨左右。国内江铜引进的卡尔多炉处理废杂铜工艺参数为入炉物料平均含铜70% -80% ；每炉产粗铜40 吨左右、炉渣20吨左右，渣含铜平均在3. 5% ；每炉作业时间4-6小时，炉寿在3个月左右。 卡尔多炉处理低品位废杂铜技术最显著优点就是原料适应性强、环保效果好。尽管如此，这些先进的冶炼技术和设备在国内废杂铜处理领域仍然没有得到很好的推广和应用。这主要是因为存在技术引进受限、投资较大、能耗偏高、间歇作业、操作频繁、炉寿短、渣含铜较高等不足之处，同时在废杂铜加入过程中，大块物料无法直接加入，从而减少了废杂铜的投入量，导致废杂铜处理量较小。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中废杂铜冶炼中存在的不足，提供一种投资省、能耗低、连续作业的废杂铜和铜精矿混合产白冰铜熔炼方法。
本发明的技术方案为在铜精矿冶炼过程中，按铜精矿的含铜量与废杂铜的质量比例为1 (0. 5 0. 25)进行配料，配入粒度2 150mm的低品位废杂铜，与铜精矿一起进到熔炼过程中，加入占入炉铜精矿量2% 9%的煤炭，在体积浓度为60% 95%的富氧空气下熔炼生成白冰铜。
炉内发生以下反应 2Cu+FeS = Cu2S+Fe AGj0500 = -21.62kJ / mol < 0(A) Fe+Fe304 = 4FeO AGj1500 = —63.62kJ/mol < O(B) 2Fe0+Si02 = 2FeO · SiO2 总反应为 2Cu+FeS+Fe304+2Si02 = Cu2S+2 (2FeO · SiO2) 或4Cu+2FeS+02+2Si02 = 2Cu2S+2 (FeO · SiO2) 从化学反应式㈧和⑶中可以看出，Cu在1200°C时能够和FeS发生反应，并将 Fe3O4还原成低价化合物。这充分表明废杂铜在熔炼温度范围，可以还原冰铜中的FeS，提高冰铜品位，并可以降低熔池中磁性氧化铁含量，减少渣含铜量。
与公知技术相比，本发明的优点在于在现有的铜精矿熔炼过程中，加入低品位废杂铜一起熔炼生成白冰铜，可以节省单独处理废杂铜的设施投资，同时可以对大块废杂铜物料进行处理，增加了废杂铜处理量；充分利用铜精矿熔炼过程中的反应热，减少冷铜料熔化所需的燃料量；冷铜料熔化与FeS、Fe3O4等发生一系列反应，促使磁性氧化铁破坏，传统炼白冰铜方法中渣含铜高的问题得到解决；冷料熔化后的Cu与FeS中的S结合生成冰铜， 熔炼中多余的S以Cu2S形式进入吹炼工序，在很大程度上提高了硫的利用率，使工艺更加节能环保。
传统的吹炼过程是间歇式的周期性作业，整个过程分为两个周期，第一个周期也称为造渣期，在此阶段FeS与被鼓入的氧发生剧烈反应，生成FeO和SO2气体，FeO与加入的石英熔剂造渣，使锍中的含铜量升高，由于锍与炉渣相互溶解度很小而且密度不同，所以分为两层，上层炉渣被定期排除。因此在实际生产过程，需要不断摆动转炉倾倒炉渣，造成作业频繁且间隙加料，延长了工作周期，增加了劳动强度。用本发明的方法，废杂铜和铜精矿混合熔炼过程中，由于废杂铜(Cu)的加入使FeS发生分解，在降低Fe3O4的同时生成FeO， 并与SiO2造渣，因此在熔炼阶段就完成了脱铁造渣、产出白冰铜，基于本发明可消除转炉吹炼在传统上设置的第一周期造渣期，有利于提高转炉处理能力和处理冷料数。
具体实施例方式在传统的冰铜冶炼工艺基础上，将废杂铜和铜精矿按含铜比例进行混合，连续加入到熔炼炉中，并补入适量煤炭作为燃料，在富氧条件下熔炼生成白冰铜。
实施例1 所用铜精矿成分为
燃料采用的无烟煤成分为
按铜精矿的含铜量与废杂铜的所含铜质量比例=1 0.5进行配料。在顶吹炉 (内径4米、炉膛高17. 6米)的熔炼作业工序，(每小时加入量)加入30吨铜精矿和含铜为37%的废杂铜碎料(粒度为2 150mm) 10. 55吨，同时加入1. 5吨的无烟煤、10588N m3 氧浓度为68%的富氧空气和0.51吨的石英石(含Si0280%，根据矿石中的铁含量按现有铁橄榄石渣型确定石英石加入量)。富氧空气用氧枪从炉顶喷入熔池，控制炉内熔体的温度在1150°C 1220°C。采用从放渣口连续排渣和从冰铜的放出口间断放出冰铜的制度(排放冰铜20分钟后要间隔40分钟才进入下一次排放)，熔炼生成的白冰铜成分为Cu 74%, Fe 4. 5%, S 21. 2% )。
即年处理7万吨含铜精矿的熔炼炉在熔炼阶段可附带处理含铜28000吨的废杂铜，冰铜品位从55 %提高到74 %。
实施例2 所用铜精矿成分为
燃料采用的标煤成分为
按铜精矿的含铜量与废杂铜的所含铜质量比例=1 0.4进行配料。在卧式氧气底吹炉(炉子规格Φ3.1Χ11米)的熔炼作业工序，每小时加入8吨铜精矿和含铜为26% 的废杂铜碎料3吨，同时每小时补加0. 2吨的无烟煤、2000Ν m3氧浓度为90%的富氧空气和0.1吨的石英石(含SiO2 80%)。富氧空气用氧枪从炉底喷入熔池，控制炉内熔体的温度在1170°C 1200°C，采用从放渣口连续溢流排渣和从冰铜放出口连续虹吸放出冰铜的制度。熔炼生成的白冰铜成分为Cu 76%,Fe 2.9%,S 21%)。
即年处理1. 5万吨含铜精矿的熔炼炉在熔炼阶段可附带处理含铜5600吨的废杂铜，冰铜品位从55 %提高到76 %。
权利要求
1.一种废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜的方法，其特征在于按铜精矿的含铜量与 废杂铜的含铜量的质量比例为1 0.5 0.25进行配料，将废杂铜连续加入到熔炼炉中， 加入占入炉铜精矿量2% 9%的煤炭，在体积浓度为60% 95%的富氧空气下熔炼生成 含铜为70% 78%的白冰铜。
2.根据权利要求1所述的废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜的方法，其特征在于熔 炼炉内熔体的温度在1100°C 1280°C。
3.根据权利要求1所述的废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜的方法，其特征在于废 杂铜的铜含量为10% 50%。
全文摘要
本发明涉及一种废杂铜和铜精矿混合熔炼产出白冰铜工艺。本工艺在传统的冰铜冶炼工艺基础上，按铜精矿的含铜量与废杂铜的质量比例为1∶0.5～0.25进行配料，将废杂铜连续加入到熔炼炉中，加入占入炉铜精矿量2％～9％的煤炭，在体积浓度为60％～95％的富氧空气下熔炼生成白冰铜。采用本发明工艺具有投资省、能耗低、实施简单、作业方便、节能环保等优点，能够有效处理废杂铜，产出白冰铜，并能够降低渣含铜量，解决了传统高品位冰铜冶炼方法中渣含铜高的缺点。
文档编号C22B15/00GK101845555SQ20101019984
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者沈南山, 沈强华, 顾晓春, 刘中华, 史谊峰, 陈雯, 王勇, 阴树标, 杨建军, 郭大为, 邓蕊, 吕萍 申请人:云南铜业(集团)有限公司, 昆明理工大学, 广东清远云铜有色金属有限公司, 云南铜业科技发展股份有限公司