回转式侧吹炼铜炉和炼铜方法与流程

本发明涉及冶金领域，具体而言，本发明涉及回转式侧吹炼铜炉和炼铜方法。

背景技术：

闪速熔炼和熔池熔炼是两大类广泛应用的铜火法炼铜方法。熔池熔炼由于原料无需深度干燥，得到了广泛的应用，例如，目前存在的诺兰达法、瓦纽可夫法(立式铜水套炉型)、顶吹浸没喷枪法(固定式圆筒竖炉型)等，这些熔池熔炼方法具有各自的优缺点。

因而，现有的熔池熔炼手段仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出回转式侧吹炼铜炉和炼铜方法。该回转式侧吹炼铜炉可有效提高含铜物料的熔池熔炼效果，同时具有熔炼过程容易控制、制造简单等优点。

在本发明的一个方面，本发明了提出了一种回转式侧吹炼铜炉。根据本发明的实施例，该回转式侧吹炼铜炉包括：

炉体，所述炉体为可转动的圆筒形卧式容器，所述炉体内限定有炉腔，所述炉体的顶部设置有烟气出口，所述炉体的侧部设置有氧枪插孔和干精矿喷枪插孔，所述炉体的端部设置铜锍出口、出渣口和湿精矿喷枪插孔；

氧枪，所述氧枪插入所述氧枪插孔，且适于向所述炉腔内的铜锍层供给富氧气体；

干精矿喷枪，所述干精矿喷枪插入所述干精矿喷枪插孔，且适于向所述炉腔内供给经过干燥的物料；

湿精矿喷枪，所述湿精矿喷枪插入所述湿精矿喷枪插孔，且适于向所述炉腔内供给未经干燥的物料。

根据本发明实施例的回转式侧吹炼铜炉，炉料无需制粒即可直接进行冶炼，从而简化了熔炼操作，降低了生产成本。通过利用干精矿喷枪和湿精矿喷枪向炉腔内分别供给经过干燥的物料和未经干燥的物料，将经过干燥的物料直接喷入炉腔内的铜锍层，未经干燥的物料喷入炉腔内并搅动熔池表面，同时利用氧枪向炉腔内铜锍层供给富氧气体。由此，氧气大部分在铜锍层内与硫化物反应，从铜锍层进入渣层的氧气少，可有效降低渣层中磁性铁的生成，降低渣的粘性，使熔池内不容易形成隔离层，渣层中的铜锍容易沉降至铜锍层，从而可以使炼铜炉的排渣采用高铁渣型，降低溶剂率和渣率，减少铜在渣中的损失。同时，冶炼过程中不易产生泡沫渣，安全性好。

另外，根据本发明上述实施例的回转式侧吹炼铜炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述氧枪插孔、干精矿喷枪插孔、湿精矿喷枪插孔、氧枪、干精矿喷枪和湿精矿喷枪均包括多个，且各个所述氧枪插孔和各个所述氧枪、各个所述干精矿喷枪插孔和各个所述干精矿喷枪、各个所述湿精矿喷枪插孔和各个所述湿精矿喷枪分别一一对应设置。

在本发明的一些实施例中，所述炉腔具有圆形横截面，所述炉腔的横截面积在所述炉体的轴向方向上一致。

在本发明的一些实施例中，所述出渣口设置在所述炉体的一端，所述湿精矿喷枪插孔和所述铜锍出口设置在所述炉体的另一端。

在本发明的一些实施例中，所述炉体上还设置有探料口和测温测压口。

在本发明的一些实施例中，所述回转式侧吹炼铜炉进一步包括：托座；托圈，所述托圈套设在所述炉体上且可旋转地支撑在所述托座上；齿圈，所述齿圈套设在所述炉体上；驱动装置，所述驱动装置与所述齿圈相连，且适于通过驱动所述齿圈转动而驱动所述炉体转动。

在本发明的一些实施例中，所述氧枪插孔、所述干精矿喷枪插孔的设置位置与所述炉体内壁最低点的距离分别独立地为300～1300mm。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的回转式侧吹炼铜炉实施的炼铜方法。根据本发明的实施例，该炼铜方法包括：

向回转式侧吹炼铜炉的炉腔内供给物料，所述物料包括含铜物料、熔剂和返料；其中，所述物料的一部分未经干燥，所述物料的另一部分经过干燥，未经干燥的物料由湿精矿喷枪供给所述炉腔内，经过干燥的物料由干精矿喷枪供给所述炉腔内的铜锍层；

利用氧枪向所述炉腔内的铜锍层中供给富氧气体并对所述炉腔中的物料进行熔炼，以便得到铜锍、炉渣和烟气。

根据本发明实施例的炼铜方法通过采用上述实施例的回转式侧吹炼铜炉，炉料无需制粒即可直接进行冶炼，从而简化了熔炼操作，降低了生产成本。通过利用干精矿喷枪和湿精矿喷枪向炉腔内分别供给经过干燥的物料和未经干燥的物料，将经过干燥的物料直接喷入炉腔内的铜锍层，未经干燥的物料喷入炉腔内并搅动熔池表面，同时利用氧枪向炉腔内铜锍层供给富氧气体。由此，氧气大部分在铜锍层内与硫化物反应，从铜锍层进入渣层的氧气少，可有效降低渣层中磁性铁的生成，降低渣的粘性，使熔池内不容易形成隔离层，渣层中的铜锍容易沉降至铜锍层，从而可以使炼铜炉的排渣采用高铁渣型，降低溶剂率和渣率，减少铜在渣中的损失。同时，冶炼过程中不易产生泡沫渣，安全性好。

另外，根据本发明上述实施例的炼铜方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述经过干燥的物料中的含水量不高于0.2wt％。

在本发明的一些实施例中，所述富氧气体中的氧气浓度为22～99v％。

在本发明的一些实施例中，所述富氧气体中的氧气浓度为70～85v％。

在本发明的一些实施例中，所述富氧气体的炉前压力为0.25～1.2mpa。

在本发明的一些实施例中，所述富氧气体的炉前压力为0.25～0.45mpa。

在本发明的一些实施例中，所述铜锍和所述炉渣采用间断式排放。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的回转式侧吹炼铜炉的结构示意图；

图2是图1所示回转式侧吹炼铜炉的炉体纵向剖视图；

图3是图1所示回转式侧吹炼铜炉的炉体的横向剖视图；

图4是采用本发明一个实施例的回转式侧吹炼铜炉实施的炼铜方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明了提出了一种回转式侧吹炼铜炉。根据本发明的实施例，参考图1～3，该回转式侧吹炼铜炉包括：炉体1、氧枪2、干精矿喷枪3和湿精矿喷枪4。其中，炉体1为可转动的圆筒形卧式容器，其纵向剖视图如图2所示，横向剖视图如图3所示，炉体1内限定有炉腔100，炉体1的顶部设置有烟气出口10，炉体1的侧部设置有氧枪插孔14和干精矿喷枪插孔15，炉体1的端部设置铜锍出口5、出渣口6和湿精矿喷枪插孔16；氧枪2插入氧枪插孔14并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的铜锍层110供给富氧气体；干精矿喷枪3插入干精矿喷枪15插孔并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的铜锍层110供给经过干燥的物料；湿精矿喷枪4插入湿精矿喷枪插孔16并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的供给未经干燥的物料。

下面参考图1～3对根据本发明实施例的回转式侧吹炼铜炉进行详细描述：

根据本发明的实施例，炉体1为可转动的圆筒形卧式容器，炉体1内限定有炉腔100，在冶炼过程中，物料在炉腔100的下部形成熔池，熔池由上至下分为渣层120和铜锍层110，渣层的液面为121，铜锍层的液面为111。炉体1的顶部设置有烟气出口10，炉体1的侧部设置有氧枪插孔14和干精矿喷枪插孔15，炉体1的端部设置铜锍出口5、出渣口6和湿精矿喷枪插孔16。

根据本发明的实施例，氧枪2插入氧枪插孔14并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的铜锍层110供给富氧气体。氧枪2插入炉腔100的具体深度可以根据侧吹熔炼的参数(例如氧枪上部熔池的深度)设定，以保证氧枪2可以将富氧气体吹入铜锍层110。

根据本发明的实施例，上述富氧气体中氧气的浓度为22～99v％。由此，可显著提高氧气与铜锍层硫化物的反应效率，减少从铜锍层进入渣层的氧气量，减少铜在渣中的损失。根据本发明的实施例，发明人通过对富氧气体中的氧气浓度进行进一步的优化，发现富氧气体中氧气的浓度在70～85v％时，可进一步提高氧气与铜锍层硫化物的反应效率，减少从铜锍层进入渣层的氧气量，减少铜在渣中的损失。

根据本发明的实施例，富氧气体的炉前压力可以为0.25～1.2mpa，通过将富氧气体的炉前压力控制在上述压力范围，可有效避免氧枪出口区域耐材的冲刷，避免氧枪的堵塞，且在生产中不需采用捅风眼机。发明人通过对富氧气体的炉前压力进行进一步的优化，发现富氧气体的炉前压力在0.25～0.45mpa，即0.35±0.1mpa时，即可有效避免氧枪出口区域耐材的冲刷，避免氧枪的堵塞。

根据本发明的实施例，干精矿喷枪3插入干精矿喷枪15插孔并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的铜锍层110供给经过干燥的物料。根据本发明的实施例，上述经过干燥的物料包括含铜物料、熔剂和返料。其中，含铜物料可以为铜精矿，熔剂可采用本领域技术人员熟知的炼铜工艺中所采用的熔剂，返料是连续炼铜工艺中的返料。根据本发明的实施例，上述经过干燥的物料预先经过深度干燥，其中的含水量不高于0.2wt％。由此，可进一步含铜物料的冶炼效果。

根据本发明的实施例，湿精矿喷枪4插入湿精矿喷枪插孔16并延伸至炉腔100内，且适于向炉腔100内的供给未经干燥的物料。根据本发明的实施例，上述未经干燥的物料包括含铜物料、熔剂和返料。其中，含铜物料可以为铜精矿，熔剂可采用本领域技术人员熟知的炼铜工艺中所采用的熔剂，返料是连续炼铜工艺中的返料。

根据本发明的实施例，如图1～2所示，氧枪插孔14、干精矿喷枪插孔15、湿精矿喷枪插孔16、氧枪2、干精矿喷枪3和湿精矿喷枪4均可包括多个，且各个氧枪插孔14和各个氧枪2、各个干精矿喷枪插孔15和各个干精矿喷枪3、各个湿精矿喷枪插孔16和各个湿精矿喷枪5分别一一对应设置。

根据本发明的实施例，炉腔100具有圆形横截面，所述炉腔的横截面积在所述炉体的轴向方向上一致。

根据本发明的实施例，本发明的回转式侧吹炼铜炉，在生产时不采用烧嘴，在烘炉期间可将湿精矿喷枪拆除，并在湿精矿喷枪插孔处设置临时烧嘴用于烘炉。

根据本发明的优选实施例，氧枪2与干精矿喷枪3位于炉腔100内的末端与炉腔100的耐火材料内壁基本平齐，由此可以更好地保证氧枪2吹送到铜锍层110的氧气的大部分、以及干精矿喷枪3吹送到铜锍层110的干燥含铜物料、熔剂等的大部分在铜锍层110与铁的硫化物反应。可选的，氧枪2和干精矿喷枪3的末端可以稍伸入炉腔100内，例如氧枪2和干精矿喷枪3的末端可突出炉腔内壁10～20mm，以不使过多的氧气、干燥含铜物料、熔剂等进入渣层120为限。湿精矿喷枪4位于炉腔100内的末端可设置为与炉腔100端侧的耐火材料内壁平齐。

根据本发明的优选实施例，在炉体1的长度方向上，多个氧枪2可分为若干组，每组氧枪2包括干精矿喷枪1～2支，每组氧枪2和对应的1～2支干精矿喷枪3可设置在炉体上的同一块可拆卸的钢板上，以便快速更换对应区域的耐火材料。

根据本发明的实施例，出渣口6设置在炉体1的一端，湿精矿喷枪插孔16和铜锍出口5设置在炉体1的另一端。也即是说，铜锍出口5设置在与出渣口6相对的炉体1的端面上，铜锍出口5与湿精矿喷枪插孔16位于炉体1的同一端。

根据本发明实施例的回转式侧吹炼铜炉，上述经过干燥的物料和未经干燥的物料均可不经过制粒，直接由相应的喷枪供给至炉腔内。由此可有效简化熔炼操作，降低生产成本。

根据本发明实施例的回转式侧吹炼铜炉，通过利用干精矿喷枪3和湿精矿喷枪4向炉腔100内分别供给经过干燥的物料和未经干燥的物料，将经过干燥的物料直接喷入炉腔100内的铜锍层110，未经干燥的物料喷入炉腔100内并搅动熔池表面，同时利用氧枪2向炉腔100内铜锍层110供给富氧气体。在铜锍层110内，富氧气体与硫化物发生反应o2+fes+cus→feo+cus+so2，其中feo成渣上移至渣层120，大部分o2转化为so2进入渣层120，进入渣层120的o2少，从而提高了o2的利用率。同时，渣层120中的feo与o2反应生成的磁性铁fe3o4量相应地也少，不容易在渣层120与铜锍层110之间形成隔离层，从而使上层渣层120中熔炼产生的铜锍液滴很容易沉降进入到下层铜锍层110中，一方面减少了铜在渣中的损失，另一方面使渣层不容易产生泡沫渣，提高了生产的安全性。

根据本发明的实施例，炉体1上还设置有探料口12和测温测压口13。由此，可便于监控炉腔内物料的反应状况。

根据本发明的实施例，本发明的回转式侧吹炼铜炉进一步包括：托座11、托圈8、齿圈9和驱动装置7。托圈8套设在炉体1上且可旋转地支撑在托座11上；齿圈9套设在炉体1上；驱动装置7与齿圈9相连，且适于通过驱动齿圈9转动而驱动炉体1转动。根据本发明的具体实施例，驱动装置7可以包括电机，与电机相连的减速器，减速器的输出轴上可以安装齿轮，齿轮与齿圈9啮合以驱动齿圈9转动。炉体1在齿圈9的带动下，在托座11上转动，由于炉体1可以转动，因此可以便于进行更换或拆卸氧枪2、干精矿喷枪3、湿精矿喷枪4等其他操作。

根据本发明的实施例，如图3所示，氧枪插孔14、干精矿喷枪插孔15的设置位置与炉体1内壁最低点的距离分别独立地为300～1300mm。换言之，根据本发明实施例的回转式侧吹炼铜炉，“侧吹”应做广义理解，只要氧枪2、干精矿喷枪3从炉体1的侧部或邻近炉体侧部的区域将富氧气体吹送到炉腔100内，都应理解为侧吹，例如，优选地，氧枪2(即氧枪插孔14的开口位置)、干精矿喷枪3(即干精矿喷枪插孔15开口位置)与炉体1内壁的最低点距离为300～1300mm的范围内被理解为“侧吹”。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的回转式侧吹炼铜炉实施的炼铜方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

向回转式侧吹炼铜炉的炉腔内供给物料，所述物料包括含铜物料、熔剂和返料；其中，物料的一部分未经干燥，物料的另一部分经过干燥，未经干燥的物料由湿精矿喷枪供给炉腔内，经过干燥的物料由干精矿喷枪供给炉腔内的铜锍层；

利用氧枪向炉腔内的铜锍层中供给富氧气体并对炉腔中的物料进行熔炼，以便得到铜锍、炉渣和烟气。

根据本发明实施例的炼铜方法通过采用上述实施例的回转式侧吹炼铜炉，炉料无需制粒即可直接进行冶炼，从而简化了熔炼操作，降低了生产成本。通过利用干精矿喷枪和湿精矿喷枪向炉腔内分别供给经过干燥的物料和未经干燥的物料，将经过干燥的物料直接喷入炉腔内的铜锍层，未经干燥的物料喷入炉腔内并搅动熔池表面，同时利用氧枪向炉腔内铜锍层供给富氧气体。由此，氧气大部分在铜锍层内与硫化物反应，从铜锍层进入渣层的氧气少，可有效降低渣层中磁性铁的生成，降低渣的粘性，使熔池内不容易形成隔离层，渣层中的铜锍容易沉降至铜锍层，从而可以使炼铜炉的排渣采用高铁渣型，降低溶剂率和渣率，减少铜在渣中的损失。同时，冶炼过程中不易产生泡沫渣，安全性好。

根据本发明的优选实施例，采用上述实施例的回转式侧吹炼铜炉对含铜物料进行冶炼，不宜通过调控干精矿与湿精矿的比例来控制反应的热平衡或铜锍产品品位，这是由于干精矿需要预先进行深度干燥，在一定程度上影响了生产的连续性。可以借助氧气浓度与二次风综合调控的办法来控制反应的热平衡和铜锍产品的品位，并以氧气浓度调控为主，二次风或漏风调控为辅。

根据本发明的实施例，上述富氧气体中氧气的浓度为22～99v％。由此，可显著提高氧气与铜锍层硫化物的反应效率，减少从铜锍层进入渣层的氧气量，减少铜在渣中的损失。根据本发明的实施例，发明人通过对富氧气体中的氧气浓度进行进一步的优化，发现富氧气体中氧气的浓度在70～85v％时，可进一步提高氧气与铜锍层硫化物的反应效率，减少从铜锍层进入渣层的氧气量，减少铜在渣中的损失。

根据本发明的实施例，富氧气体的炉前压力可以为0.25～1.2mpa，通过将富氧气体的炉前压力控制在上述压力范围，可有效避免氧枪出口区域耐材的冲刷，避免氧枪的堵塞，且在生产中不需采用捅风眼机。发明人通过对富氧气体的炉前压力进行进一步的优化，发现富氧气体的炉前压力在0.25～0.45mpa，即0.35±0.1mpa时，即可有效避免氧枪出口区域耐材的冲刷，避免氧枪的堵塞。

根据本发明的实施例，上述未经干燥的物料包括含铜物料、熔剂和返料。其中，含铜物料可以为铜精矿，熔剂可采用本领域技术人员熟知的炼铜工艺中所采用的熔剂，返料是连续炼铜工艺中的返料。

根据本发明的实施例，熔炼得到的铜锍和炉渣可间断式排放。

根据本发明的实施例，优选地，炉腔内的熔体的深度保持一致，即在炉腔的整个横截面上，熔体的深度相同，由此可以避免熔池内的铜锍层变浅，防止氧气吹穿铜锍层而进入渣层。

需要说明的是，上述针对回转式侧吹炼铜炉所描述的特征和优点同样适用于该炼铜方法，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。