利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法及系统与流程

本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法和系统。

背景技术：

含铜废弃物如含铜电器电子废弃品一般具有较高品位的废杂铜，是有色金属行业重要的原料来源。但长期以来，含铜废弃物的收购和冶炼行业与大型原生矿石冶炼行业两者相互独立生产运营，并且，由于含铜废弃物的收购企业一般会将拆解下的废杂铜进行简单熔化以得到粗杂铜然后出售给冶炼企业，而冶炼企业买回来的粗杂铜往往还需要进一步精炼处理以达到电解作业的要求，因此目前，废杂铜的冶炼过程往往很繁琐、且需要经过多次污染作业、成本很高。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法和系统，用以解决现有技术中含铜废弃物的处理过程繁琐、对环境污染重的问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，所述方法包括以下步骤：

将含铜废弃物进行拆解分选、以获得废杂铜；

将铜矿石进行提取冶炼、以获得粗铜；

将所述废杂铜和所述粗铜进行火法精炼、以获得电解用阳极铜；

将所述阳极铜进行电解精炼、以获得纯铜。

上述利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，将含铜废弃物拆解分选后获得的废杂铜直接与由铜矿石获得的粗铜一起进行火法精炼处理，从而可以省去对含铜废弃物单独进行粗练和精炼的过程，进而可以简化含铜废弃物的处理过程、且可以减少污染作业，减轻对环境的污染；另外，将含铜废弃物中获得的废杂铜与铜矿石获得的粗铜联合进行火法精炼和电解精炼处理，不仅可以减少环境污染作业和污染面积，同时还可以提高金属铜的生产效率，节约金属铜冶炼的成本。

综上所述，上述利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，可以简化废杂铜的处理过程，减轻金属铜冶炼过程对环境的污染，提高金属铜生产效率，节约成本。

优选地，所述将含铜废弃物进行拆解分选，具体为采用无间隙冲压分离法对含铜废弃物进行物理分离。

优选地，所述含铜废弃物中包括铜线圈；所述将含铜废弃物进行拆解分选、以获得废杂铜，具体包括以下步骤：利用自适应模具将所述含铜废弃物的主体结构进行固定；对所述含铜废弃物进行冲压分离处理、以将所述含铜废弃物中的铜线圈从所述含铜废弃物的主体结构上完整剥离。

优选地，所述将铜矿石进行提取冶炼、以获得粗铜，具体包括以下步骤：将铜矿石进行熔炼、以获得冰铜；将所述冰铜进行吹炼、以获得粗铜。

优选地，所述将废杂铜和粗铜进行火法精炼、以获得电解用阳极铜，具体包括以下步骤：将所述废杂铜和所述粗铜、以及电解精炼过程产生的电解残极利用竖平炉进行联合冶炼、以获得电解用阳极铜。

一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的系统，包括：含铜废弃物拆选设备，用于将含铜废弃物进行拆解分选、以获得并输出废杂铜；铜矿石处理设备，用于将铜矿石进行提取冶炼、以获得并输出粗铜；火法精炼设备，用于将所述含铜废弃物拆选设备输出的废杂铜和所述铜矿石处理设备输出的粗铜进行火法精炼、以获得并输出电解用阳极铜；电解精炼设备，用于将所述火法精炼设备输出的阳极铜进行电解精炼、以获得并输出纯铜。

优选地，所述含铜废弃物拆选设备，具体用于采用无间隙冲压分离法对含铜废弃物进行物理分离。

优选地，所述含铜废弃物中包括铜线圈；所述含铜废弃物拆选设备包括：自适应模具，用于固定所述含铜废弃物的主体结构；冲压分离装置，用于对所述含铜废弃物进行冲压处理、以将所述含铜废弃物中的铜线圈从所述含铜废弃物的主体结构上完整剥离。

优选地，所述铜矿石处理设备包括：熔炼装置，用于对所述铜矿石进行熔炼、以获得并输出冰铜；吹炼装置，用于对所述熔炼装置输出的冰铜进行吹炼、以获得并输出粗铜。

优选地，所述火法精炼设备包括竖平炉。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～图3。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，该方法包括以下步骤：

步骤s101，将含铜废弃物11进行拆解分选、以获得废杂铜12；

步骤s102，将铜矿石21进行提取冶炼、以获得粗铜23；

步骤s103，将废杂铜12和粗铜23进行火法精炼、以获得电解用阳极铜31；

步骤s104，将阳极铜31进行电解精炼、以获得纯铜41。

上述利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，将含铜废弃物11拆解分选后获得的废杂铜12直接与由铜矿石21获得的粗铜23一起进行火法精炼处理，从而可以省去对含铜废弃物11单独进行粗炼和精炼的过程，进而可以简化含铜废弃物11的处理过程、且可以减少污染作业，减轻对环境的污染；另外，将含铜废弃物11中获得的废杂铜12与铜矿石21获得的粗铜23联合进行火法精炼和电解精炼处理，不仅可以减少环境污染作业和污染面积，同时还可以提高金属铜的生产效率，节约金属铜冶炼的成本。

综上所述，上述利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的方法，可以简化废杂铜的处理过程，减轻金属铜冶炼过程对环境的污染，提高金属铜生产效率，节约成本。

如图1和图2所示，一种具体的实施例中，步骤s101，将含铜废弃物11进行拆解分选，具体可以为采用无间隙冲压分离法对含铜废弃物11进行物理分离。

如图1和图2所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤s101中的含铜废弃物11可以包括压缩机、变压器和偏转线圈等含有铜线圈的电器电子废弃品；针对上述含铜废弃物，步骤s101、即将含铜废弃物11进行拆解分选、以获得废杂铜12的过程，具体可以包括：

利用自适应模具将含铜废弃物11的主体结构进行固定；

采用无间隙冲压分离法对含铜废弃物11进行冲压处理、以将铜线从含铜废弃物11的主体结构上完整剥离。

具体地，首先采用自动化流程设备将废弃电器产品、报废汽车、废机电产品中的含铜制品如压缩机、变压器、偏转线圈等分选出来，然后将上述压缩机、变压器、偏转线圈等铜系电器电子废弃物的主体结构放入具有自适应功能的模具中固定住，进而再采用无间隙冲压分离法对上述废弃物进行物理分离，从而使上述废弃物中的铜线圈与主体结构分离开；上述方法可以使压缩机、变压器、偏转线圈的铜线圈完整剥离，同时可以保证与铜线圈紧密结合的矽钢片或骨架等主体结构完好无损，以便于再次销售利用，另外，全过程保证了废铜产品的吃干榨净，可以避免产生附加污染物。

如图1和图2所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤s102，将铜矿石21进行提取冶炼、以获得粗铜23，具体可以包括以下过程：

将铜矿石21进行熔炼、以获得冰铜22；

将冰铜22进行吹炼、以获得粗铜23。

熔炼是将金属材料及其它辅助材料投入加热炉熔化并调质的过程，炉料在高温(1300～1600k)炉内可以发生一定的物理、化学变化，从而产出粗金属或金属富集物和炉渣等；粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差分为两层而得以分离；富集物一般有锍、黄渣等，一般需要经过吹炼或其他方法处理才能得到金属。

吹炼，一般指在转炉中所进行的氧化熔炼，是火法冶金的一个重要过程。

冰铜也叫铜锍，主要由硫化铜和硫化铁互相熔解而成的，它的含铜率在20％～70％之间，含硫率在15％～25％之间；冰铜较重，沉于下层，因而一般以从冶金炉(熔炼炉)的排铜口流出来，熔炼渣则从上部渣层排渣口排出。

粗铜是将上一道工序产生的含铜60％左右的冰铜进行吹炼，在吹炼炉(转炉或闪速吹炼炉)内吹炼后获得的含铜约98.5％的铜，其外表粗糙含气孔，由此又称“泡铜”。

如图1和图2所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤s103，将废杂铜12和粗铜23进行火法精炼、以获得电解用阳极铜31，具体可以包括以下过程：

将废杂铜12和粗铜23、以及以往电解精炼过程产生的电解残极43利用竖平炉进行联合冶炼、以获得电解用阳极铜31。

竖平炉由竖炉和平炉组合而成，竖炉主要起到进料、熔化和氧化的作用，由于铜对氧的亲和力比对其他杂质的亲和力更大，因此，通过氧化过程可将废杂铜12和粗铜23中的铜与杂质分离开；熔化后的铜液可以经溜槽流进入平炉中，具体地，平炉可以起到提温、还原精炼的作用，并辅以储存、扒渣功能。

如图2和图3所示，本发明实施例还提供了一种利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的系统，该系统包括：

含铜废弃物拆选设备10，用于将含铜废弃物11进行拆解分选、以获得并输出废杂铜12；

铜矿石处理设备20，用于将铜矿石21进行提取冶炼、以获得并输出粗铜23；

火法精炼设备30，用于将含铜废弃物拆选设备输出的废杂铜12和铜矿石处理设备输出的粗铜23进行火法精炼、以获得并输出电解用阳极铜31；

电解精炼设备40，用于将火法精炼设备输出的阳极铜31进行电解精炼，以获得纯铜41。

具体地，含铜废弃物拆选设备10和铜矿石处理设备20可以共同组成系统的前端，火法精炼设备30和电解精炼设备40可以共同组成系统的后端，由系统前端获得的废杂铜12和粗铜23可以直接进入到系统后端以进行火法精炼和电解精炼，各工序之间可以通过自动化设备无缝衔接，可以省略制备中间物料以及二次运输的过程，生产效率较高。

如图2和图3所示，一种具体的实施例中，上述含铜废弃物拆选设备10具体可以采用无间隙冲压分离法对含铜废弃物11进行拆解分选。

如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，含铜废弃物拆选设备10可以包括用于对含铜废弃物11进行固定的自适应模具，以及，用于对含铜废弃物11进行物理分离的冲压分离装置。

具体地，以各类压缩机、变压器、偏转线圈等含铜线圈的电器电子废弃物的拆解分选过程为例，首先，可以将压缩机、变压器和偏转线圈等电器电子废弃物的主体结构放入具有自适应功能的模具中固定住，然后采用无间隙冲压分离法对上述电子废弃物进行冲压分离处理，以使上述电器电子废弃物的铜线圈与主体结构分离开；该方法可以使压缩机、变压器、偏转线圈的铜线圈完整剥离，同时可以保证与铜线圈紧密结合的矽钢片或骨架等主体结构完好无损，以便于再次销售利用，另外，全过程保证了废铜产品的吃干榨净，避免产生附加污染物。

如图2和图3所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，铜矿石处理设备20可以包括：

熔炼装置，用于对铜矿石21进行熔炼、以获得并输出冰铜22；

吹炼装置，用于对熔炼装置输出的冰铜22进行吹炼、以获得并输出粗铜23。

熔炼是将金属材料及其它辅助材料投入加热炉溶化并调质的过程，炉料在高温(1300～1600k)炉内可以发生一定的物理、化学变化，从而产出粗金属或金属富集物和炉渣等；粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差分为两层而得以分离；富集物一般有锍、黄渣等，一般需要经过吹炼或其他方法处理才能得到金属。

吹炼，一般指在转炉中所进行的氧化熔炼，是火法冶金的一个重要过程。

冰铜也叫铜锍，主要由硫化铜和硫化铁互相熔解而成的，它的含铜率在20％～70％之间，含硫率在15％～25％之间；冰铜较重，沉于下层，因而一般以从冶金炉(熔炼炉)的排铜口流出来，熔炼渣则从上部渣层排渣口排出。

粗铜是将上一道工序产生的含铜60％左右的冰铜进行吹炼，在吹炼炉(转炉或闪速吹炼炉)内吹炼后获得的含铜约98.5％的铜，其外表粗糙含气孔，由此又称“泡铜”。

如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，火法精炼设备30可以包括竖平炉。

竖平炉由竖炉和平炉组合而成，竖炉主要起到进料、熔化和氧化的作用，由于铜对氧的亲和力比对其他杂质的亲和力更大，因此，通过氧化过程可将废杂铜12和粗铜23中的铜与杂质分离开；熔化后的铜液可以经溜槽流进入平炉中，具体地，平炉可以起到提温、还原精炼的作用，并辅以储存、扒渣功能。

如图2和图3所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，在电解精炼设备4中对阳极铜31进行电解精炼的过程，不仅可以获得纯铜41，还可以提取出金、银、铂等贵金属42、并且，还会形成电解残极43；优选地，电解精炼设备4中形成的电解残极43可以与废杂铜12和粗铜23一同运输至火法精炼设备3中，以用于与废杂铜12和粗铜23进行联合冶炼，从而重新形成电解用阳极铜31。

上述利用含铜废弃物和铜矿石联合冶炼金属铜的系统可以将含铜废弃物处理与铜矿石冶炼工序相融合，从而形成最短路径、最小成本的闭合产业链，上述系统可以将处理分类、冶炼和电解、乃至铜制品生产等所有的工序全部放在一个封闭园区内进行，且可以将污染物控制在特定区域内，以方便进行处理，达标排放，从而可以实现绿色生产。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。