專利名稱：在懸浮反應器中生產(chǎn)泡銅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在懸浮反應器中直接從泡銅的硫化精礦火法冶金生產(chǎn)泡銅的方法。根據(jù)本方法，將銅硫化精礦加入懸浮反應器中，也將冷卻的和精細研磨的冰銅加入其中，以結合從上述精礦中釋放出來的熱。
現(xiàn)有技術中公知的方法是用幾個步驟從硫化精礦來生產(chǎn)粗銅或泡銅，其中將上述精礦與空氣或富氧空氣一起在懸浮反應器，例如閃速熔爐中熔煉，得到富銅冰銅(50-75％ Cu)和爐渣。這種方法例如在美國專利2506557中進行了描述。閃速熔爐中生成的冰銅在例如皮氏臥式轉(zhuǎn)爐或閃速轉(zhuǎn)爐中轉(zhuǎn)變成泡銅并在陽極爐中進一步進行精煉。
直接用一步法在懸浮反應器中從硫化精礦來生產(chǎn)泡銅在特定的限制條件內(nèi)是經(jīng)濟可行的。在泡銅的直接生產(chǎn)中，最大的問題包括銅渣化成爐渣、形成大量的爐渣和在燃燒精礦時釋放出大量的熱。大量的爐渣使得在表面區(qū)域需要大熔煉設備，這影響了工藝的投資成本。
除了爐渣的量，一個銅的直接生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題是硫化精礦燃燒中產(chǎn)生的大量的熱，因此，當燃燒普通精礦(銅含量為20-31％Cu)時，氧富集必須很低，甚至低于50％氧，由此生產(chǎn)空氣中氮氣的加熱平衡了熱能節(jié)約。然而，這造成生產(chǎn)氣體的量很大，而這反過來需要大熔爐體積和尤其需要大的氣體處理設備(鍋爐、電力沉淀器、氣體管道、制酸廠洗滌裝置等)。為了使這些與氣體處理有關的設備處理的尺寸更經(jīng)濟，目標應是在懸浮反應器中獲得高的氧富集(在生產(chǎn)氣體中高于50％O2)。
如果精礦的銅含量足夠高，典型的至少為37％Cu，如在澳大利亞Olympic Dam冶金廠那樣，那里精礦的銅含量超過50％，由于精礦的銅含量越高，精礦的熱值通常越低，直接用一步法生產(chǎn)泡銅是可能的。實際上，銅含量高時，硫化鐵礦石所占的比例很低。當使用前述的精礦時，能夠使用足夠高的富氧并且因而使氣體的量保持適中。
銅含量低的精礦如果具有有利的組成，則它也適宜用于泡銅的直接生產(chǎn)。例如，在波蘭的Glogow冶煉廠，由于鐵含量很低并且產(chǎn)生的爐渣的量不是特別高，用一步法從精礦中制得泡銅。用普通的精礦一步法生產(chǎn)銅造成所有鐵和其它脈石渣化。美國專利4,030,915中公開了這種類型的方法。
目前發(fā)展了一種新的方法在懸浮反應器中生產(chǎn)泡銅，在該方法中，將冷卻的和精細研磨的冰銅與精礦一起加入懸浮反應器中，以結合從含硫化銅的精礦釋放出來的熱并相對減少爐渣的量。在單獨的設備中生產(chǎn)冰銅，例如通過?；M行冷卻，然后精細地研磨。術語爐渣的量相對減少是指與傳統(tǒng)的方法相比，相對于生產(chǎn)的泡銅量，產(chǎn)生的爐渣的量更少。用這種方法，可以在直接泡銅生產(chǎn)中使用高氧富集并使用與以前相比更小的氣體處理設備來處理。此外，在沒有增加懸浮反應器進料總量的情況下，能夠明顯提高總的熔爐容量。在所附權利要求中將更清楚地看到本發(fā)明的本質(zhì)特點。
本方法隱含的基本概念是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的附加的熱為氣體中的氮氣所結合的方法，在本方法中，熱為冷卻的冰銅結合。通過將冷卻的冰銅加入精礦中，對于貧銅精礦和富銅精礦兩者而言，隨著冰銅的比例增長，氧富集能夠得到提高。如果進料中冷卻的和精細研磨的冰銅的比例非常高，甚至對貧精礦氧富集仍能夠明顯得到提高并且泡銅的直接生產(chǎn)是可行的。
本發(fā)明中方法的另一個好處是隨著進料中冰銅比例的增加，懸浮反應器中產(chǎn)生的爐渣的相對數(shù)量減少，其中銅變成爐渣的損失減少和借助于爐渣清潔處理循環(huán)的銅的數(shù)量也減少。取決于精礦的組成，在泡銅爐中可以使用硅酸鐵爐渣或鐵酸鈣爐渣。如果在同樣的冶凍廠中進行冰銅和泡銅兩者的生產(chǎn)，為了能夠?qū)烧弋a(chǎn)生的爐渣一起進行處理，兩個反應器使用同一類型的爐渣是優(yōu)選的。如果渣浮選礦是爐渣處理的一部分，那么優(yōu)選的爐渣為硅酸鐵爐渣。加入泡銅爐中的冰銅可以是在任何已知的熔爐中生產(chǎn)得到的冰銅。
取決于可用精礦的銅含量和組成以及取決于可用冰銅的量和組成，可將單一懸浮熔煉設備直接設計作為泡銅熔爐。在單步或優(yōu)選兩步爐渣清潔處理中進一步處理爐渣。兩步清潔處理方法要么包含兩個電熔爐，要么包含電熔爐和渣浮選礦裝置。如果在渣浮選礦裝置中對爐渣進行處理，可以將渣浮選精礦重新加回懸浮反應器中。泡銅在陽極爐中進行正常的精煉。
如果可以使用兩個熔煉設備，至少其中一個是懸浮熔爐，在冰銅生產(chǎn)設備中處理一般的銅精礦。將生產(chǎn)得到的冰銅?；?、精細研磨和與精礦一起加入，泡銅熔煉設備中，其中泡銅爐精礦比一般的精礦(Cu含量超過31％)更富集。根據(jù)現(xiàn)有技術，例如在渣浮選礦裝置處理來自冰銅生產(chǎn)熔爐的爐渣，有利地首先在電熔爐中處理泡銅爐渣，爐渣從該電熔爐送往渣浮選礦裝置。也在這種情況下，泡銅爐渣處理可以為單步。


圖1所示的是本發(fā)明一種方案的原理圖，其中，使用了一個懸浮熔煉設備和電熔爐，圖2所示的是本發(fā)明另一種方案的原理圖，其中使用了兩個懸浮熔煉設備、渣浮選礦裝置和電熔爐。
根據(jù)圖1，將硫化銅精礦與助熔劑和冰銅一起加入懸浮熔煉設備中，該設備在這種情況下是閃速熔爐(FSF)。為了簡單起見，圖中僅標記了將氧氣加入其中，但更經(jīng)常加入的是富氧空氣。如前所述，氧富集超過50％是優(yōu)選的。將在閃速熔爐中生成的泡銅輸送到陽極爐并用常規(guī)的方式在那里精煉和鑄造成陽極銅。
當從閃速熔爐中得到爐渣可以要么是鐵酸鈣爐渣，要么是硅酸鐵爐渣時，在電熔爐中處理該爐渣。將電熔爐中制得的泡銅直接送入陽極爐中并將在陽極爐中產(chǎn)生的少量爐渣送入電熔爐中。
圖2所示的為根據(jù)本發(fā)明的第二種選擇方案的圖表，其中有兩個熔煉設備，一個泡銅爐和另一個生產(chǎn)將要加入泡銅爐中的冰銅的設備。為了生成冰銅，根據(jù)現(xiàn)有技術將硫化銅精礦和含有助熔劑，例如沙子的硅酸鹽與氧氣或富氧氣體一起加入本方法的主熔煉反應器的反應豎爐中。在這種情況下，反應器是閃速熔爐，但它還可以是某些其它用于生成冰銅的反應器。將要加入該熔爐中的精礦優(yōu)選為貧銅精礦或一般的銅精礦，銅含量大約在20-31％Cu之間。冰銅在閃速熔爐下段，即下熔爐的底部和在含有一定數(shù)量的銅的鐵橄欖石爐渣的頂部形成。
將硫化精礦的銅精礦送到泡銅生產(chǎn)懸浮反應器(FSF)中，但它的銅含量(銅含量超過31％)優(yōu)選比加入生產(chǎn)冰銅的熔爐中的精礦的更高。這樣，加入泡銅爐中的精礦的硫和鐵含量比更貧的精礦的低并且因此該精礦的熱值也比加入冰銅生產(chǎn)熔爐中的精礦的低。將冰銅生產(chǎn)熔爐中生成的冰銅?；?，研磨并與銅精礦、含有助熔劑的硅酸鹽和氧氣或富氧空氣一起加入泡銅反應器中，該反應器有利地也為閃速熔爐。很明顯，不是所有的冰銅需要來自冰銅生產(chǎn)熔爐，一些冰銅可以在別處生產(chǎn)。泡銅在泡銅爐中生產(chǎn)，準備將其加入陽極爐中，在那里粗銅以熔融狀態(tài)加入。將在陽極爐中進行精煉的銅鑄造成陽極銅。
將在冰銅生產(chǎn)熔爐中形成的爐渣慢慢冷卻和研磨。在渣浮選礦裝置中通過浮選對爐渣進行選礦，將獲得的渣浮選精礦送回到同一冰銅生產(chǎn)熔爐中。由于制得的精礦中的銅含量經(jīng)常是足夠地高，也可將其送到泡銅爐中。從爐渣選礦中得到的廢物是廢渣，Cu含量大約在0.30-0.5％之間，優(yōu)選0.3-0.35％。
將在泡銅反應器(FSF)中形成的爐渣以熔融狀態(tài)有利地，例如沿管道送到電熔爐(EF)。在電熔爐中，用焦炭來還原爐渣，并將爐中制得的泡銅直接轉(zhuǎn)移到陽極爐中。將陽極爐中產(chǎn)生的爐渣也送到同一電熔爐中。將電熔爐爐渣象從冰銅生產(chǎn)懸浮熔爐中得到的爐渣一樣慢慢冷卻，并送入爐渣選礦機中與從冰銅生產(chǎn)熔爐得到的爐渣一起進行處理。
精礦組成為Cu％ 43.00Fe％ 14.00S％ 26.00SiO2％ 5.00
加入熔爐中的助熔劑的SiO2含量為90％。
冰銅的分析如下Cu％70.00Fe％7.96S％ 21.34通入熔爐中的氧氣的量為13 400Nm3/h且空氣的量4140Nm3/m，氧富集的程度為74.6％。
35.6t/h的泡銅在閃速熔爐中生產(chǎn)出來且它的銅含量為99.41％。鐵橄欖石爐渣的量為29.2t/h且它的組成如下Cu20％、Fe28.7％、S0.1％和SiO221％。排出熔爐的氣體的量為29 100Nm3/h，溫度為1320℃，它的分析為SO242.3％和O22.1％。上述氣體被送到廢熱鍋爐，從那里，將得到的煙道塵重新循環(huán)回到閃速熔爐。
在電熔爐中將從閃速熔爐和從陽極爐得到的爐渣一起處理，其中從FSF得到的爐渣的量是701t/h，Cu含量20％，并且從陽極爐得到的爐渣的量是4.5t/h，Cu含量60％。焦炭進料量為30t/h。電熔爐中制得的泡銅的量為121t/h，Cu含量99.35％。將該泡銅送到陽極爐中與從閃速熔爐中得到的泡銅一起進行精煉。爐渣的量為557t/h，Cu含量4％。由于它的Cu含量是如此地高，將該爐渣輸送到渣浮選礦裝置進行進一步處理。作為渣浮選礦的結果，渣浮選精礦的Cu含量為38.4％，廢渣的Cu含量為0.38％。
將1000kg精礦加入起始熔爐中，組成如下Cu31％Fe25％S 31％加入熔爐中的助熔劑(沙子)的量為88kg，渣浮選精礦70kg和循環(huán)沉淀物22kg。由于在這里沒有考慮塵循環(huán)，總的熔爐進料量為1180kg。將172Nm3空氣和157Nm3氧氣通入熔爐的反應爐身中，使氧富集為57％。
熔爐中生成的冰銅的量為464kg，它的組成為Cu 70％、Fe 7.0％和S 21.2％且溫度為1280℃。爐渣的量為568kg，它的組成為Cu 2.6％、Fe 42％、S 0.7％和SiO227％且溫度為1320℃。
將在起始熔爐中生成的冰銅?；⒀心ゲ⒀心サ谋~加入懸浮熔爐中，以結合住爐中生成的熱。為了生成泡銅，將精礦加入該熔爐中，精礦組成如下Cu 38％、Fe 29％和S 26％且加入量為214kg。加入44kg仍為沙子的助熔劑。這樣，當考慮研磨時的損失時，總的進料量為710kg。將50Nm3空氣和111Nm3氧氣加入泡銅爐中，這樣氧富集為72％。
在懸浮熔爐(在本方案中為閃速熔爐)中生成的粗銅的量為362kg，該粗銅的Cu含量為98.8％和S含量為0.6％，溫度為1280℃。在閃速熔爐中生成的爐渣的量為239kg，它的組成為Cu20％、Fe31.2％、S0.1％和SiO221％且溫度為1300℃。
將來自泡銅爐的爐渣按輸送來自陽極爐的爐渣同樣的方式送到電熔爐，陽極爐中爐渣的量僅為3kg且Cu含量為60％。加入10kg焦炭。在電熔爐中生成44kg泡銅，Cu含量為96％。在電熔爐中的爐渣的量為188kg，它的組成如下Cu 4％、Fe 27.3％、S 4.8％和SiO217.6％。
將來自主熔爐和電熔爐兩處的爐渣慢慢冷卻并送到渣浮選礦裝置進行處理。在渣浮選礦后，渣浮選精礦的含量為Cu 29.3％、Fe 27.3％、S 4.8％和SiO217.6％。廢渣的分析如下Cu 0.3％、Fe 43％和SiO227.9％。
權利要求
1.一種直接從硫化銅精礦在懸浮反應器中生產(chǎn)泡銅的方法，其中，將精礦、助熔劑和富氧空氣加入該反應器中，其特征為在于將冷卻的和精細研磨的冰銅與上述精礦一起加入懸浮反應器中，以結合從上述精礦中釋放出來的熱并相對減少爐渣的量，其中加入該反應器中的空氣的氧富集程度至少為50％O2。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于加入懸浮反應器中的精礦的銅含量至少為31％。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于懸浮反應器為閃速熔爐。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于用兩步法處理來自泡銅生產(chǎn)懸浮反應器的爐渣。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于在電熔爐(EF)中處理來自泡銅生產(chǎn)懸浮反應器的爐渣和在渣浮選礦裝置處理來自電熔爐的爐渣。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其特征在于將來自電熔爐的爐渣慢慢冷卻并在渣浮選礦裝置中處理，從該渣浮選礦裝置將渣浮選精礦送到懸浮反應器中，并且爐渣是廢渣，銅含量為0.3-0.5％Cu。
7.根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于在兩個電熔爐中處理來自泡銅生產(chǎn)懸浮反應器的爐渣。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于加入懸浮反應器中的冰銅在冰銅生產(chǎn)反應器中生成而且加入冰銅生產(chǎn)反應器中的精礦的銅含量為20-31％Cu。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于將來自冰銅生產(chǎn)反應器的爐渣慢慢冷卻并在渣浮選礦裝置中處理，從該渣浮選礦裝置中將渣浮選精礦送到冰銅生產(chǎn)反應器中，并且爐渣是廢渣，銅含量為0.3-0.5％Cu。
10.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于將來自冰銅生產(chǎn)反應器的爐渣慢慢冷卻并在渣浮選礦裝置中處理，從該渣浮選礦裝置中將渣浮選精礦送到泡銅生產(chǎn)懸浮反應器中，并且爐渣是廢渣，銅含量為0.3-0.5％Cu。
11.一種根據(jù)一些上述權利要求的方法，其特征在于首先在電熔爐中處理來自泡銅生產(chǎn)懸浮反應器的爐渣并將在電熔爐中得到的爐渣慢慢冷卻且與來自冰銅生產(chǎn)反應器的爐渣一起送到渣浮選礦裝置中進行共同處理。
12.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于冰銅生產(chǎn)反應器是懸浮熔爐。
13.根據(jù)權利要求10的方法，其特征在于冰銅生產(chǎn)懸浮熔爐是閃速熔爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在懸浮反應器中直接從泡銅的硫化精礦火法冶金生產(chǎn)泡銅的方法。根據(jù)本方法，將銅硫化精礦加入懸浮反應器中，也將冷卻的和精細研磨的冰銅加入其中，以結合從上述精礦中釋放出來的熱。
文檔編號C22B15/00GK1415023SQ00818180
公開日2003年4月30日 申請日期2000年1月4日 優(yōu)先權日2000年1月4日
發(fā)明者J·波伊加維, T·曼蒂梅基 申請人:奧托庫姆普聯(lián)合股份公司