一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法

劉 剛

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410001）

一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法

劉 剛

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410001）

介紹了一種從硫化銅精礦中冶煉粗銅的方法，使用氧氣頂吹轉爐冶煉，對硫化銅精礦進行閃速熔煉產出銅锍，對銅锍采用空氣吹煉產出粗銅。本方法設備投資小，工藝流程短，適應小規模銅精礦冶煉粗銅，富集有價金屬的要求。

氧氣頂吹；轉爐冶煉；精礦噴槍；空氣噴槍；吹煉

1 引言

從硫化銅精礦生產粗銅的工藝分成二個步驟，第一個步驟是熔煉銅锍，即將銅精礦中的銅熔煉形成含銅、硫、鐵的銅锍，第二個步驟是將銅锍進行吹煉成粗銅，銅精礦中的脈石成分與熔劑形成含銅盡可能低的爐渣，直接廢棄或回收銅后廢棄，熔煉和吹煉產生的SO2煙氣用于制酸系統生產硫酸［1］。傳統的熔煉工藝如反射爐、鼓風爐和電爐熔煉工藝，因為環境差，能耗高，已日趨淘汰［2］。而現代化的富氧強化銅锍熔煉工藝已廣泛推廣應用在工業實踐中，歸納起來有二大類：一是懸浮熔煉，如奧托昆普閃速熔煉，INCO氧氣閃速熔煉等，另一類是熔池熔煉，如諾蘭達法，三菱法，瓦紐柯夫法，艾薩法，奧斯麥特法和我國的白銀法，底吹爐法等。懸浮熔煉過程中，爐料通過噴嘴在反應塔與富氧空氣發生快速反應，形成的熔體降落在熔池中，通過電熱前床分離銅锍及爐渣；熔池熔煉是將富氧空氣鼓入熔體中，加入的爐料在熔體中激烈地進行氣、液、固三相反應，完成熔煉過程；目前銅锍吹煉仍以臥式轉爐為主［3］，少數廠采用連續吹煉爐，如三菱法吹煉爐、閃速吹煉爐、奧斯麥特吹煉爐和我國的側吹爐連續吹煉，底吹爐連續吹煉等。

綜上所述，從硫化銅精礦生產粗銅工藝的二個步驟，即銅锍熔煉及銅锍吹煉，分別需采用二種裝置，即閃速熔煉爐或熔池熔煉爐作為銅锍熔煉，臥式轉爐或連續吹煉爐作為銅锍吹煉［4］，在國外也有采用閃速熔煉可以從硫化銅精礦直接產出粗銅的工廠，但處理的硫化銅精礦比較特殊，要求原料含鐵低（小于8%），而一般硫化銅精礦含鐵都在18%以上，因此閃速熔煉直接產出粗銅的工廠僅為處理特殊原料的特例，顯而易見，現有技術采用二種裝置生產粗銅，存在設備投資大，生產工藝流程長，操作復雜等問題。

本方法針對以上不足，提供一種從硫化銅精礦連續熔煉粗銅的方法，將銅锍熔煉及銅锍吹煉這二個步驟在一個爐子中完成，可以減小設備投資，縮短工藝流程，操作簡便。

2 工藝方法

本方法使用氧氣頂吹轉爐冶煉，從硫化銅精礦中冶煉粗銅。氧氣頂吹轉爐包括精礦噴槍和空氣噴槍。本方法的技術方案如下：

（1）將硫化銅精礦、煙塵及熔劑經配料后，干燥得干燥爐料，要求干燥爐料水分小于1%；

（2）將干燥爐料和氧氣通過精礦噴槍噴入氧氣頂吹轉爐的爐體，熔煉成銅锍，熔煉溫度為1300～1350℃；

（3）熔煉完成后，轉動爐體從爐口進行排渣；

（4）采用空氣噴槍通入空氣對爐體內的銅锍進行吹煉，吹煉溫度為1200～1250℃；

（5）吹煉完成后，使轉動爐體從爐口進行排渣和放銅，得到粗銅；

（6）熔煉和吹煉產生的煙氣經煙氣洗滌器后采用SO2部分冷凝系統收集；

（7）所述干燥爐料的水分低于1%。

本方法的基本原理和工藝流程圖如下：

銅锍熔煉基本原理如下［5］：

銅锍吹煉基本原理如下：

3 主要裝置和設備

本方法采用氧氣頂吹轉爐，爐體能沿軸向轉動，使爐口可以朝下排渣和放銅，根據冶煉過程中加料、熔煉、排渣、吹煉、放銅的需要，爐體能進行360°翻轉，轉爐備用二根噴槍，一根噴槍用于噴精礦及氧氣，另一根噴槍用于噴空氣，由于銅锍熔煉產出的煙氣SO2濃度較高，而銅锍吹煉產出的煙氣SO2濃度較低，為此，采用SO2部分冷凝系統（也可采用離子液吸收法），將濃度變化的SO2煙氣變成濃度相對穩定的SO2煙氣，以供制酸使用。本方法裝置包括：

（1）配料倉；

（2）干燥窯；

（3）精礦給料器；

（4）頂吹轉爐；

（5）煙氣洗滌器；

（6）SO2部分冷凝系統。

氧氣頂吹轉爐是煉鋼的一種常用設備，煉鋼的氧氣頂吹轉爐是利用噴槍噴入氧氣［6］。本方法使用的氧氣頂吹轉爐需要使用至少兩根噴槍，一根噴入精礦與氧氣用于熔煉，另一根噴入空氣，用于吹煉。同時，煉銅行業中使用臥式轉爐用于吹煉，臥式轉爐與氧氣頂吹轉爐結構差別較大，沒有噴槍，而是設有多個噴嘴。

4 本方法的主要優點

（1）在一個爐子中實現了銅锍熔煉及銅銃吹煉二個工藝步驟，采用氧氣（氧濃＞98%）進行銅锍熔煉，熔煉強度大；

（2）由于銅锍熔煉的煙氣SO2濃度較高，而銅锍吹煉的煙氣SO2濃度較低，采用SO2部分冷凝系統，將濃度變化的SO2煙氣變成濃度相對穩定的SO2煙氣，以滿足制酸要求的連續穩定含SO2煙氣；

（3）本發明的裝置設備投資小，生產工藝流程短，操作簡便；

（4）此煉銅方法可以用于富集有價金屬。

5 實施例

（1）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/d計，其中精礦含Cu19%、Fe31%、S31%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業后，再進行銅锍吹煉作業，吹煉溫度1200～1250℃，產出粗銅（含Cu98.0%）51.04t/d，銅回收率97.5%，產出硫酸（折100%H2SO4）246.08t/d，硫回收率96%；

（2）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/ d計，其中精礦含Cu21%，Fe29%，S32%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業后，再進行銅锍吹煉作業，吹煉溫度1200～1250℃，產出粗銅（含Cu98.5%）56.41t/d，銅回收率98%，產出硫酸（折100% H2SO4）255.34t/d，硫回收率96.5%；

（3）本方法用以煉銅，以處理硫化銅精礦270t/d計，其中精礦含Cu23%，Fe27%，S33%，爐料干燥至含水份小于1%，進行銅锍閃速熔煉，熔煉溫度1300～1350℃，完成銅锍熔煉作業后，再進行銅锍吹煉作業，吹煉溫度1200～1250℃，產出粗銅（含Cu99.0%）61.79t/d，銅回收率98.5%，產出硫酸（析100% H2SO4）264.68t/d，硫回收率97%。

6 結語

利用氧氣頂吹轉爐生產粗銅，根據冶煉過程中加料、熔煉、排渣、吹煉、放銅的需要，爐體能進行360°翻轉。轉爐備用二根噴槍，一根噴槍用于噴精礦及氧氣，另一根噴槍用于噴空氣，將銅锍熔煉及銅锍吹煉這二個步驟在一個爐子中完成。可以減小銅冶煉企業設備投資，縮短工藝流程，操作簡便。

［1］明揚， 黃羽飛. 我國銅冶煉廢氣治理技術研究［J］. 農業與技術，2015， 35（18）：230.

［2］周松林， 葛哲令. 中國銅冶煉技術進步與發展趨勢［J］. 中國有色冶金， 2014（5）：8.

［3］韓志. 雙爐側頂吹粗銅連續吹煉代替PS轉爐吹煉［J］. 有色冶金設計與研究， 2015， 35（5）：18.

［4］吳繼烈. 冰銅閃爍吹煉工藝評述［J］. 有色金屬， 2014（6）：34.

［5］董廣剛， 葛哲令， 曾慶曄. 閃爍煉銅技術的自主創新與發展［J］. 銅業工程， 2015（6）：32.

［6］楊宗波， 陳剛， 唐俊， 等. 氧氣頂吹轉爐留渣操作研究［J］. 四川冶金，2013， 35（4）：15.

The Smelting Method of Blister Copperout of Copper Sulfide Concentrate

LIU Gang
（Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.， Ltd.， Changsha 410011， Hunan， China）

This paper introduces the smelting method of blister copper from copper sulfide concentrate by using oxygen top-blown converter. It uses oxygen top blown converter to smelt， and flash smelts the copper sulphide concentrate to produce copper matte， and then air blows copper matte to produce blister. This method is suitable for small scale blister-smelting out of copper concentrate and meets with the requirement of enriching valuable metal， in which the equipment investment is small， and the process is short.

oxygen top-blown；converter；concentrate spray gun；air gun；blowing

TF811

B

1009-3842（2016）05-0048-03

2016-03-25

劉剛（1983-），男，湖南常德人，工程師，主要從事有色金屬冶煉設計及工程總承包工作。E-mail： 272259179@qq.com