连续冶炼铜的方法

专利名称：连续冶炼铜的方法
技术领域：
本发明涉及了一种把含有硫化铜的精矿冶炼成纯铜的方法。
正如

图1和图2所描述的那样，众所周知冶炼铜的装置由多个炉子组成，它包括冶炼炉1、分离炉2、转炉3和阳极炉4。其中冶炼炉1是用来熔化和氧化铜精矿的，在炉1中提供富氧空气，这样就生产出了冰铜M和炉渣S的混合物，分离炉2从炉渣S中分离出冰铜M，然后转炉3把分离出来的冰铜M氧化成粗铜C和炉渣，再用阳极炉4来提炼粗铜，因此就得到了纯度较高的铜。在冶炼炉1和转炉3的各炉中，均装有双管结构的喷枪，它插入到炉的顶部并与炉的顶部垂直移动的相连。铜精矿、富氧空气和熔剂等均通过喷枪5提供到每个炉中，分离炉2为装有电极6的电炉。
如图1所示，冶炼炉1、分离炉2和转炉3次序按不同的高度排列，并且按次序与流槽7A和7B相连，这样就使铜熔液靠重力流经流槽7A和7B。
在转炉3中连续生产出的粗铜C暂时储存在保温炉8中，然后通过升降架10把装入浇包9中的粗铜运送到阳极炉4，并把粗铜C倒入被成形在顶壁上的进口中。
在如上所述的冶炼装置中，虽然直到转炉3的操作是可以连续进行的，但是在阳极炉4中的提炼操作是分批进行的。因此由转炉3生产出的粗铜C必须暂时储存在保温炉8中，从而需要安装保温炉8。除此之外，为了把粗铜C从保温炉8送到阳极炉4中，还需要浇包、升降架等。而且为了在这些操作期间，保持粗铜C的温度足够高，需要大量的能量。结果就增加了设备的安装费用及运行费用，并且限制了减少冶炼装置安装面积的可能性。
本发明的主要目的和特征是提供一种新的连续冶炼铜的方法，该方法在粗铜进入阳极炉提炼之前，不需要暂时保存粗铜熔液，从冶炼开始到在阳极炉精炼阶段的整个操作能以非常有效的方式连续进行。
本发明的另一个目的和特征是提供一种连续冶炼铜的方法，该方法大大地改进了粗铜的提炼操作，并且不需要过大的提炼容量。
本发明的再一个目的和特征是提供了一种连续冶炼铜的方法，在该方法中，当阳极炉提炼粗铜时，即使粗铜的含量很少，也可有效地进行氧化反应。
按照本发明的主要方面，提供了一种连续冶炼铜的方法，它包括以下步骤;
提供冶炼炉、分离炉、转炉、按次序连接冶炼炉、分离炉和转炉的熔液流槽装置、多个阳极炉及多个连接转炉和阳极炉的粗铜流槽装置;
把铜精矿送入冶炼炉中，熔化并氧化铜精矿，以生产出冰铜和炉渣的混合物;
随后把冰铜和炉渣的混合物送入分离炉中，并从炉渣中分离出冰铜;
随后把从炉渣中分离出来的冰铜送入转炉，并且氧化冰铜，生产出粗铜;
然后，让粗铜流经粗铜流槽装置进入其中的一个阳极炉中;和在阳极炉中，把粗铜提炼成纯度较高的铜。
根据本发明的另一个方面，提供了一种连续冶炼铜的方法，其特征在于它的提炼步骤包括;
让粗铜流过粗铜流槽装置进入阳极炉;
向阳极炉内吹入氧化气体，氧化阳极炉内的粗铜;
随后，把阳极炉内的氧化铜还原成纯度较高的铜;
然后，从阳极炉中排出纯度较高的铜;并且其特征在于;粗铜的进料步骤和氧化步骤至少以部分重叠的方式进行。
根据本发明的再一个方面，提供了一种连续冶炼铜的方法，其特征在于阳极炉包括一个炉体，该炉体围绕其水平放置的轴可旋转地被支撑着。炉体包括一个开向炉内的风口，并且其特征在于氧化步骤包括，当通过旋转炉体来调整阳极炉的熔化物表面到风口的深度时，向阳极炉内吹入氧化气体，氧化气体最好由富氧空气组成。
图1是普通的冶炼铜的装置的剖面示意图;
图2是图1装置的平面示意图;
图3是用本发明的方法，连续冶炼铜的一种装置的平面图;
图4是图3装置中阳极炉的放大的平面图;
图5是图4的阳极炉的放大的侧视图;
图6是沿图4的Ⅵ-Ⅵ线剖开的阳极炉的剖面图;
图7是沿图5的Ⅶ-Ⅶ线剖开的阳极炉的剖面图;
图8至图10分别为对应于粗铜进料阶段、氧化阶段和还原阶段的旋转的阳极炉的剖面图;
图11为在图4的阳极炉的提炼步骤中，操作流程的示意图，和图12同图11，但是它表示出了最佳的提炼步骤。
图3描绘了用本发明的冶炼铜的方法，连续冶炼铜的一种装置。在图1和图2中，部件或构件所标的符号或数字与图3中同一构件和部件所标的符号或数字相同。
正如现有的冶炼装置那样，本发明的连续冶炼铜的装置包括一个冶炼炉1、分离炉2、转炉3和多个阳极炉4，其中冶炼炉是用来熔化和氧化铜精矿的，以生产出冰铜M和炉渣S的混合物，分离炉2把冰铜M从炉渣中分离出来，然后，转炉3把分离出来的冰铜氧化成粗铜;再用多个阳极炉4来提炼粗铜，这样在阳极炉4中就得到了纯度较高的铜。冶炼炉1、分离炉2和转炉3依次按不同的高度排列，熔液流槽由定义为熔化流体通道的流槽7A和7B组成，以便流槽依次和上述的三个炉相连。这样，熔液通过流槽7A，从冶炼炉1中流入分离炉2中，并且通过流槽7B从分离炉2中往下流入转炉3中，而且在冶炼炉1和旋转炉3的各炉中，每个炉均装有多个双管结构的喷枪，它们插入并且被固定在炉顶上，用于垂直移动。铜精矿、富氧空气、熔剂等均通过这些喷枪送入每个炉中，此外分离炉2由装有多个电极6的电炉组成。
在图解的实施例中，两个阳极炉4以彼此平行的方式排列，转炉3通过流槽装置(即定义为粗铜熔液流体通道11)与这些阳极炉4相连，流槽11把在转炉3中生产出的粗铜送入阳极炉4中，流槽11包括上游主流槽11A和下游的一对分支流槽11B，上游主流槽11A的一端与转炉3的出口相连，并在远离转炉3的方向上向下倾斜，下游的一对分支流槽11B从主流槽11A分出来，在远离主流槽的方向上，分支流槽11B向下倾斜，并且它们的一端分别与阳极炉4和4相连。
此外，在主流槽11A和两个分支流槽11B之间的连接处装有一个部件12，部件12可选择地把主流槽的流体与其中的一个分支流槽连接起来，部件12可以是任一种结构，在最简单的方式中，靠近与主流槽的结合处的每个分支流槽的底部稍微薄一点，而一个可铸的或者一块高熔点材料可以被铸进没有使用的分支流槽11B的薄区。
此外，除了流槽7A和7B以外，上述的粗铜流槽11A和11B均装有盖子，在盖子的上面装有热量储存装置如喷嘴和/或调节周围环境的装置，因此在密封状态下，向下流经这些流槽的熔液仍保持着高的温度。
正如图4至图6所示的那样，每个阳极炉4包括壳体为21b和一对安装在壳体21b相对两端的端板21a的一个圆柱形炉体21，炉体21上固定地安装着一对轮箍22，在基座上装有多个支撑轮23来支撑着轮箍22，这样炉体21围绕着它的水平放置轴可旋转地被支撑着。一个矢圈24a安装在炉体21的一端并与驱动齿轮24b啮合，驱动齿轮24a与装在炉体21附近的驱动装置25相连，这样炉体21由驱动装置25驱动进行旋转。
另外，如图4和图5所示的那样，在其中的一个端板21a上装有保持炉中高温的喷嘴26，并且在壳体21b上开有一对风口27，富氧空气通过风口27吹入炉体21中。而且在与壳体21b上的一个风口27相对的位置上，开有一个塞孔28，通过塞孔28把阳极炉提炼出的铜排出到铸造装置中，在该装置中，铜被铸造成了阳极板。此外，在壳体21b的上部的中间处，开有把铜块如阳极碎片送入炉中的进口29。并且如图6所示，通常为椭圆形的通气道口30位于与喷嘴26相对的壳体21b的顶端，当壳体21b位于通常的位置时，通气道开口30从定义为炉顶的位置向壳体21b的圆周方向延伸。
为了掩盖通气道口30，罩31安装在排气管道的端部。更特别的是，最好如图7所示的那样，延伸罩31以便于当炉体21旋转时，使罩31覆盖住旋转了一个角度的通气道口30的全部圆周区域。此外，输送粗铜熔液的每个分支流槽11B插入到罩31的侧壁上，用这样的方式就把流槽11B的端部11C固定在通气道口30的上面，罩31以及流槽11B的端部11C分别装有水冷套管。
用上述冶炼铜的装置来实现本发明的冶炼铜的方法。
首先，通过喷枪5向冶炼炉1中喷入颗粒状的材料如铜精矿和富氧空气，由于氧化反应所产生的热量，吹入炉1中的铜精矿被部分地氧化并熔化，这样就形成了冰铜M和炉渣S的混合物，冰铜的主要成份为硫化铜和硫化铁，它的比重特别高，而炉渣则由脉石矿物质、熔剂和氧化铁等组成，它的比重很低。冰铜M和炉渣S的混合物从冶炼炉1的出口1A流出，经过流槽7A后，进入分离炉2。
则于冰铜和炉渣的比重特别不同，流入分离炉2的冰铜M和炉渣S的混合物分成了冰铜和炉渣不溶混的两层，分离出来的冰铜M流经装在分离炉2出口处的虹吸管2A，并经过流槽7B流入转炉3中，而炉渣S从塞孔28放出，用水使炉渣结成颗粒，并移出冶炼系统。
通过喷枪5吹入的富氧空气进一步地氧化送入转炉3中的冰铜M，并从转炉3中排出炉渣S。因此，冰铜就转化成了纯度约为98.5%的粗铜C，粗铜从出口3A流入粗铜主流槽11A中，此外因为从转炉中分离出来的炉渣S的含铜量相当高，所以在炉渣从出口3B排出后，用水使炉渣结成颗粒，待干燥后，再送入冶炼炉1中重新进行冶炼。
流入主流槽11A的粗铜C，流经其中的一个分支流槽11B，并被排出经过通气道口30流入其中的一个相应的阳极炉4中，而该流经的分支流槽11B是通过将可铸材料铸进另一个分支流槽的方式事先与主流槽相通的。图8描绘了在进料操作期间，阳极炉4旋转到的位置。
在完成粗铜C的进料操作后，启动驱动装置25，使炉体21旋转一个指定的角度，到图9所描述的位置上，这时风口27位于熔液的表面之下。在该位置上，空气或最好是富氧空气首先吹入风口27，进入炉体21，这样在预定的一段时间内，就使粗铜C发生了氧化反应，由此铜中的硫浓度接近于一个预定的目标值。此外，向炉体21内提供主要成分为碳氢化合物和空气的混合物的还原剂来进行还原操作，这样铜中的含氧量就接近于一个预定的目标值，回收在上述操作期间所产生的废气，使该废气经通气道口30和罩31后进入排气管道，并作相应的处理，而炉渣S从进口29排出。
从转炉3流出的粗铜是这样在阳极炉4内提炼成了纯度很高的铜。然后，再次启动驱动装置25，使炉体21进一步旋转到如图10所指示的一个指定角度，通过塞孔28排出熔化了的铜液。把这样得到的熔化的铜液用阳极流槽送到一个阳极铸型中，并铸成多个阳极板，然后再把该阳极板输送到紧接着的电解提纯装置中。
现将参照图11和12的时间一览表，描述包括向两个阳极炉4和4中送入粗铜、氧化反应、还原反应和浇铸在内的，在阳极炉提炼步骤中的典型操作模式。
图11表示阳极炉的容量和转炉的容量基本上相当，当把粗铜C送入其中的一个阳极炉(a)时，在前序步骤中被送入另一个阳极炉(b)中的粗铜进行着氧化、还原、铸造和混杂在一起的操作。以这一方式，氧化需要2个小时、还原需要2个小时、浇铸需要4个小时，除此之外在氧化和还原之间需要用半小时来清扫风口，在还原和浇铸操作之间需要用一个小时来为浇铸操作做准备，而在浇铸操作完成后到下一批粗铜开始送入阳极炉期间，还需要半个小时来清洗铸件，因此氧化反应、还原反应、浇铸操作和其它混杂在一起的工作如清洗风口、准备浇铸和洗铸件总起来所需的时间为10小时，该时间与把物料送入阳极炉所需的时间相同。因此，从清洗铸件到下一批物料的进料之间，没有多余的等待时间。
图12描述了当阳极炉的容量小于转炉的容量时，可采用一种最好的模式，在这种情况下，为了提高提炼能力，在进料操作的最后阶段，粗铜的氧化反应与粗铜的进料同时进行，更准确地说，当从氧化反应到铸件的清洗需要10个小时时，把粗铜送入阳极炉内只需要8.5个小时，因此通过让进料操作和氧化反应重叠进行来节省操作时间。
在炉体21从图8的位置旋转到图9的位置后，进料操作和氧化反应同时进行，在粗铜的进料操作完成后，继续进行氧化反应。
在上述步骤的情况下，进料操作和氧化反应彼此同时进行，这样利用两个操作时间的重叠减少了提炼粗铜的时间。因此，综合地增加了阳极炉的容量。并且当在上述步骤中增加了容量时，那么整个操作的生产率就得到了相应地提高。
在前面的叙述中，图13至15所示的时间一览表仅仅是阳极炉操作的例子。根据阳极炉的数量，容量和各个操作的处理时间的不同，可选择适当的不同的模式，另外至于在图12所示的进料和氧化反应的重叠时间，应该适当地考虑到粗铜的生产率、阳极炉的氧化容量等因素。
如上所述，在本发明的连续冶炼铜的过程中，从转炉3中流出来的粗铜直接经过流槽装置11送入其中的一个阳极炉4中，这里所说的流槽装置11被定义为粗铜溶液的流体通道。因此，不需要保温炉，自然也就不需要保温炉中的加热操作，除此之外，由于还省去了许多运输装置如浇包和升降机架等，这样实际上就能减少冶炼铜装置的总安装面积。而且因为不需要例如保温炉、浇包、升降架等装置，所以可以降低装置的安装费用以及运用费用。
此外，因为从转炉3中流出来的粗铜C流经粗铜流槽11直接送入一个阳极炉4中，粗铜C的运输是在充分密封状态下进行的，因此比较容易保存粗铜C，所以对环境不利的产生出的含二氧化硫和金属烟雾的少量气体及这些气体的泄漏可以预先防止住。另外，粗铜C的温度变化也可以减至最小。
此外，在阳极炉的提炼步骤中，当进料操作和氧化彼此同时进行时，就综合地提高了阳极炉的提炼容量，因此即使预先规定了阳极炉的容量，阳极炉也能随前序步骤容量的变化进行弹性操作。
另外，在阳极炉的氧化步骤中，当利用旋转炉体来调节熔液表面距风口深度时，向炉中吹入氧化气体，因此氧化气体与铜熔液可有效地进行反应，所以即使在铜熔液的量很少的最初阶段，氧化反应也可以有效的方式进行。
还有，当使用富氧空气作为氧化气体时，能最好地控制热平衡和氧化反应，这样实际上可以提高生产率。
很明显，根据以上的叙述，本发明可进行许多调整和改变，这在从属权利要求的范围内不讲自明，因此用专门被叙述的以外方式也可实施本发明。
权利要求
1.一种连续冶炼铜的方法，包括以下步骤；提供一个冶炼炉、分离炉、转炉、依次连接所述的冶炼炉、所述的分离炉和所述的转炉的熔液流槽装置、多个阳极炉和多个连接所述的转炉和所述的阳极炉的粗铜流槽装置；把铜精矿送入所述的冶炼炉中，熔化并氧化铜精矿，以生产出冰铜和炉渣的混合物；随后，把冰铜和炉渣的混合物送入所述的分离炉中，并从炉渣中分离出冰铜；其后再把从炉渣中分离出来的冰铜送入所述的转炉，并且把冰铜氧化成粗铜；然后，让所述的粗铜流经粗铜流槽装置进入所述的其中的一个阳极炉中；和在所述的阳极炉中，把粗铜提炼成纯度较高的铜。
2.根据权利要求1所述的一种连续冶炼铜的方法，其特征在于提炼步骤包括以下步骤;让粗铜流过所述的粗铜流槽装置进入所述的阳极炉;通过向所述的阳极炉内吹入氧化气体氧化阳极炉内的粗铜;随后，把所述的阳极炉内的氧化铜还原成纯度较高的铜;和然后，从所述的阳极炉中排出纯度较高的铜，以及其特征在于所述的粗铜进料步骤和所述的氧化步骤至少以部分重叠的方式进行。
3.根据权利要求2所述的一种连续冶炼铜的方法，其特征在于;所述的阳极炉包括一个围绕其水平放置的轴可旋转地被支撑着的炉体，所述的炉体包括一个开向炉内的风口，并且其特征在于所述的氧化步骤包括，当通过旋转所述的炉体来调整所述的阳极炉的熔化表面到所述的风口深度时，向所述的阳极炉内吹入氧化气体。
4.根据权利要求2所述的一种连续冶炼铜的方法，其特征在于所述的氧化气体为富氧空气。
全文摘要
本发明公开了一种连续冶炼铜的方法。首先，提供一个冶炼炉、分离炉、转炉，依次连接冶炼炉、分离炉和转炉的熔液流槽、多个阳极炉和多个连接转炉和阳极炉的粗铜流槽，然后，把铜精矿送入冶炼炉中，并把它氧化成冰铜和炉渣的混合物，该混合物被送入分离炉中，并从炉渣中分离出冰铜。然后氧化从炉渣中分离出来的冰铜，这样就生产出了粗铜。随后粗铜流经粗铜流槽进入其中的一个阳极炉中，并且在阳极炉中，粗铜提炼成了纯度较高的铜。在阳极炉的操作中，进料步骤和氧化步骤至少以部分重叠的方式进行。
文档编号C22B15/14GK1062556SQ91111870
公开日1992年7月8日 申请日期1991年11月20日 优先权日1990年11月20日
发明者後藤需夫, 菊本伸夫, 饭田修 申请人:三菱材料株式会社