一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法

本发明涉及铜冶炼，特别涉及一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法。

背景技术：

1、目前，有色金属行业作为经济社会的重要支柱之一，随着世界范围内环保和能耗要求的日趋提高，铜冶炼企业还需要不断进行绿色低碳技术的改进和升级。

2、当前各种炼铜工艺中，无论是闪速熔炼，还是熔池熔炼，在造锍熔炼过程中，都需要配入适量的燃料以满足熔炼过程热平衡的需要，保障生产顺利进行。虽然经过不断地技术升级，在熔炼过程中配入的燃料比例逐渐降低，但其排放的二氧化碳含量依旧不可忽视。因此，亟需一种降低铜冶炼过程中二氧化碳排放量的方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术铜熔炼过程配煤率高、排放co2气体量大的问题，提供了一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法，包括以下步骤：

4、通过配矿，将铜精矿的硫铜比调整为1.1-1.8，再通过与熔剂预混，将fe与sio2质量比调整为1.0-2.0，得到预混料；

5、将预混料在富氧空气条件下进行非线性强化熔炼，得到冰铜、熔渣和烟气；

6、所述非线性强化熔炼过程中，不添加碳质燃料。

7、优选地，所述非线性强化熔炼在混沌搅拌熔池中进行，温度为1180-1240℃。

8、更优选地，所述非线性强化熔炼的具体操作为：将所述富氧空气以90-120°角度鼓入熔池，带动熔体均匀搅动；检测熔池炉体的温差，若温差大于±10℃则瞬时调控富氧空气流量，使熔体均匀传热。

9、本发明所述富氧空气的角度是指气体进入熔体时，与熔体液面的角度。

10、优选地，所述富氧的氧气体积浓度为65％～75％。

11、优选地，所述非线性强化熔炼结束后，还包含烟气后处理步骤，具体为：将烟气中的so2气体转化为硫单质，再返回配矿步骤中作为返料添加。

12、优选地，所述配矿具体为：采用遗传粒子群优化算法多目标规划精准配料，通过添加熔剂、返料和不同种类的铜精矿，使预混料中包含以下质量百分比的化学成分：cu 17～25％、fe 15～25％、s18～30％、cao 1～5％、sio25～20％和al2o31～5％。

13、多种铜精矿采用遗传粒子群优化算法多目标规划精准配料，能更好的减少实验误差。

14、更优选地，所述熔剂为石英砂和cao。

15、优选地，所述预混料的粒度为0.1-1mm。

16、优选地，所述放入混沌搅拌熔池步骤中，各原料由2-4个下料口进行下料。

17、入炉原料由下料口分散式的投入熔池，能够获得更好的连续分散效果。

18、在本发明的非线性强化熔炼过程中，发生的化学反应如下：

19、①燃烧放热反应：

20、4cufes2＝2cu2s+4fes+s2

21、2fes2＝2fes+s2

22、2fes2+5o2＝2feo+4so2

23、4fes2+11o2＝11feo+8so2

24、3fes+5o2＝fe3o4+3so2

25、3fe3o4+fes+5sio2＝5(2feo·sio2)+so2

26、s2+2o2＝2so2

27、②还原反应：

28、s2+4feo＝fe+2so2

29、s2+4fe3o4＝12feo+2so2

30、fes2+5fe3o4＝16feo+2so2

31、fes+3fe3o4＝10feo+so2

32、本发明的有益技术效果如下：

33、在传统的特尼恩特炼铜法中，虽然反应过程中接近自热，但仍存在热量不足的问题，需要添加碳质燃料；并且碳质燃料不仅能提供能量，其在反应过程中还起着还原剂等作用，因此，现有技术中仍不存在完全省略燃料的方案。本发明根据各种铜精矿成分差异进行合理配料，并限定混合铜精矿中的硫铜比，可以使熔炼过程中硫化物与高富氧空气发生剧烈氧化反应，释放高能热量，从而避免了熔炼过程中碳质燃料的使用和二氧化碳排放。同时由于熔体的均匀搅动，致使原料中的硫源得到了更充分的利用，充分反应放热，从而更好的补充了熔炼过程中的能量缺口，因此避免了碳质燃料的加入。

34、熔炼过程中，硫化物与熔渣中的fe3o4发生还原反应，降低了熔渣中fe3o4含量，从而避免了生产高品位冰铜的过程中泡沫渣的形成。最终，可以使冰铜的品位提升至70～78％，使熔渣中含铜<2.5％，渣中fe3o4含量<28％。

35、本发明通过高富氧非线性强化喷吹混沌搅拌熔池熔炼，能够产出高品位的冰铜、熔渣和烟气。在非线性强化熔炼过程中，本发明通过根据温差实时调控富氧空气流量，强化了各相间的传质、传热，加快了氧化还原反应速率，从而达到了缩短冶炼时间、提高冶炼效率的目的。

技术特征：

1.一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性强化熔炼在混沌搅拌熔池中进行，温度为1180-1240℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非线性强化熔炼的具体操作为：将所述富氧空气以90-120°角度鼓入熔池，带动熔体均匀搅动；检测熔池炉体的温差，若温差大于±10℃则瞬时调控富氧空气流量，使熔体均匀传热。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述富氧的氧气体积浓度为65％～75％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性强化熔炼结束后，还包含烟气后处理步骤，具体为：将烟气中的so2气体转化为硫单质，再返回配矿步骤中作为返料添加。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配矿具体为：采用遗传粒子群优化算法多目标规划精准配料，通过添加熔剂、返料和不同种类的铜精矿，使预混料中包含以下质量百分比的化学成分：cu 17～25％、fe 15～25％、s18～30％、cao 1～5％、sio25～20％和al2o31～5％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述熔剂为石英砂和cao。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预混料的粒度为0.1-1mm。

技术总结
本发明公开了一种高富氧非线性强化无碳炼铜方法，属于铜冶炼技术领域。所述高富氧非线性强化无碳炼铜方法包括以下步骤：通过配矿，将铜精矿的硫铜比调整为1.1‑1.8，再通过与熔剂预混，将Fe与SiO<subgt;2</subgt;质量比调整为1.0‑2.0，得到预混料；将预混料在富氧空气条件下进行非线性强化熔炼，得到冰铜、熔渣和烟气；所述非线性强化熔炼过程中，不添加碳质燃料。本发明根据各种铜精矿成分差异进行合理配料，限定混合铜精矿中的硫铜比，可以使熔炼过程中硫化物与高富氧空气发生剧烈氧化反应，释放高能热量，从而避免了熔炼过程中碳质燃料的使用和二氧化碳排放。

技术研发人员：王华,张体富,魏永刚,杨应宝,李博,叶钟林,周世伟
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16