一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑nfa的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑NFA，屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。選取無煙煤或石油焦、瀝青焦經(jīng)過脫雜，選取Al、Si、Ca、Mg的氧化礦經(jīng)強(qiáng)還原成為單質(zhì)或合金，將兩者分別破碎篩分至0.1~5mm的顆粒后根據(jù)精煉工藝需要將兩者混合，即為還原劑NFA；也可以是將前述兩種原料直接混合，在高溫下通過強(qiáng)還原，再破碎、篩分而成。在粗銅火法精煉后期的還原階段，單獨(dú)使用還原劑NFA或與傳統(tǒng)還原劑結(jié)合使用可以達(dá)到火精銅的深度脫氧目的，使殘氧達(dá)到<30~1500ppm。本發(fā)明同時(shí)適用于銅冶煉行業(yè)和銅加工行業(yè)。
【專利說明】一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑NFA
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑NFA。
【背景技術(shù)】
[0002]銅火法冶煉生產(chǎn)中，通用的工業(yè)精煉流程是先將粗銅用壓縮空氣氧化，使欲脫除的雜質(zhì)生成氧化物進(jìn)入爐洛(如FeO、NiO、SnO、As205、Sb205、Bi2O5等)或進(jìn)入氣相(如ZnO>SO2、As203、Sb2O3),凈渣后將還原劑噴入銅液，脫除銅中的氧，再將火精銅澆鑄送下一步工序處理。因?yàn)榇帚~含Cu —般在98.5%以上，氧化過程Cu原子與O2分子發(fā)生碰撞的幾率更大，在1200°C下Cu2O在液態(tài)銅中的飽和濃度可達(dá)12.4%左右，而雜質(zhì)的形態(tài)因其含量很低一般認(rèn)為是溶解在粗銅中。所以公認(rèn)的反應(yīng)機(jī)制可以描述為:
氧化過程:2Cu + 0.5O2 = [Cu2O]
[Cu2O] + [Μθ? = (MeO) + 2Cu
還原過程:[Cu2O] +R = (RO) + 2Cu
反應(yīng)式中,Mer表示雜質(zhì)元素,R表示還原劑，[]表示在溶解在金屬Cu中，()表示在洛相或氣相中。
[0003]上述還原過程一般采用的還原劑為煤基還原劑(ZL 02113269.0, ZL02113268.2)、LPG、木炭粉、柴油、重油、液氨等，還原后火精銅的含氧一般可達(dá)到1500-2500ppm。當(dāng)采用先進(jìn)的后續(xù)處理工藝(比如ISA電解)時(shí)，降低所澆鑄陽極板的氧含量在大極板、大電流密度條件下可以降低陽極泥量和殘極率。隨著社會(huì)發(fā)展，由二次資源直接生產(chǎn)再生銅占銅總產(chǎn)量比例越來越大(國內(nèi)38.5%，2010年；作為對(duì)比~24%，2002及2003年)，而由廢紫雜銅直接精煉成火精銅，然后連鑄連軋成無氧銅管銅線工藝對(duì)氧含量有著更高的要求(如降低氧含量可以提高銅的電導(dǎo)率和連鑄連軋性能)。前述還原劑因?yàn)槌煞?、來源、物理性質(zhì)或者具體反應(yīng)機(jī)制等原因難以經(jīng)濟(jì)有效地大幅度降低火精銅中的殘氧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑NFA，使用它不改變工業(yè)上現(xiàn)有使用粒狀還原劑的工藝和操作習(xí)慣，可使精銅中的氧含量大幅度下降而為后續(xù)處理工序提供低氧(或無氧)銅原料，使用該原料可以明顯改善電解的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或?qū)崿F(xiàn)銅的軋制或連鑄連軋。
[0005]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
方案一:
(1)選取無煙煤或石油焦、浙青焦，采用物理方法(例如蒸餾或選礦)和/或化學(xué)方法(例如酸浸或堿浸)脫硫、脫灰、脫揮發(fā)分，控制總硫0.3^0.5%，灰分5~25%，揮發(fā)分3~15%，得到低硫、低灰、低揮發(fā)分的固體含碳、含氫物料；將合格物料破碎篩分成0.1-5 mm的顆粒，備用；
(2)選取的含Al、S1、Ca、Mg的氧化礦，經(jīng)強(qiáng)還原后制成Al、S1、Ca或Mg的單質(zhì)或合金，將其破碎篩分成0.1-5 mm的顆粒，備用，單質(zhì)或合金>(TlOO% ；
(3)將步驟(1)和步驟(2)的產(chǎn)物混合，混合比例為:步驟(1)物料:步驟(2)物料=
5~10:1，即為還原劑NFA。
[0006]方案二:
將成分符合要求的無煙煤、石油焦、浙青焦中的一種或幾種與含Al、S1、Ca或Mg的氧化礦直接混合，混合比例為前者:后者=3~10:1，加入反應(yīng)器(比如電爐)，在高溫100(Tl400°C下反應(yīng)I 一 2 h直接生成含單質(zhì)碳(C)、金屬及其合金和少量揮發(fā)分的產(chǎn)物，破碎、篩分即為還原劑NFA。
[0007]本發(fā)明所涉及還原劑NFA的有益效果在于:①克服銅工業(yè)傳統(tǒng)還原劑的不足，達(dá)到深度脫氧的工藝目 的，將銅中殘氧降至1500 ppm以下,最好效果可到30 ppm以下,其使用范圍由冶煉行業(yè)擴(kuò)展到銅加工行業(yè)。②既可以獨(dú)立使用，又可以與傳統(tǒng)還原劑配合使用，便于降低成本、實(shí)現(xiàn)減排。③還原劑NFA在化學(xué)成分上不含易燃易爆物質(zhì)，便于運(yùn)輸貯存和現(xiàn)場(chǎng)管理。④制造還原劑NFA的原料來源穩(wěn)定、廣泛，利于工業(yè)推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0008]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員詳細(xì)了解本發(fā)明的生產(chǎn)工藝和技術(shù)效果，下面以具體的生產(chǎn)實(shí)例來進(jìn)一步介紹本發(fā)明的應(yīng)用和技術(shù)效果。
[0009]實(shí)施例1:
選取普通無煙煤，重選，分析組成為總硫0.3%，灰分20%，揮發(fā)分6%，破碎篩分成0.1-1mm的顆粒；用工業(yè)級(jí)氧化招制備成金屬Al,將其制備成0.1"! mm的顆粒。兩種顆粒按照前者:后者=5:1的比例混合后，即為還原劑NFA。
[0010]將所制備還原劑NFA用于250t反射爐的礦銅精煉工藝，先用煤基還原劑還原20min，單耗8 kg/t銅,檢測(cè)氧含量2500 ppm ;再用還原劑NFA還原10 min，單耗2 kg/t銅,檢測(cè)氧含量900 ppm，達(dá)到預(yù)期要求。
[0011]實(shí)施例2:
用石油焦，脫硫、脫灰、脫揮發(fā)分，控制總硫0.4%，灰分7%，揮發(fā)分5%，得到低硫、低灰、低揮發(fā)分的固體含碳、含氫物料；破碎篩分成0.1-1 mm的顆粒；用工業(yè)級(jí)石英砂制備成金屬Si，將其制備成0.1-1 mm的顆粒，兩種顆粒按照前者:后者=7:1的比例混合后，即為還原劑NFA。
[0012]將所制備還原劑NFA按實(shí)施例1的方法應(yīng)用。
[0013]實(shí)施例3:
用浙青焦，脫硫、脫灰、脫揮發(fā)分，控制總硫0.5%，灰分3%，揮發(fā)分2%，得到低硫、低灰、低揮發(fā)分的固體含碳、含氫物料；用工業(yè)級(jí)氧化鋁制備成金屬Al，將其制備成0.1-1 mm的顆粒，兩種顆粒按照前者:后者=10:1的比例混合，即為還原劑NFA。
[0014]將所制備還原劑NFA按實(shí)施例1的方法應(yīng)用。
[0015]實(shí)施例4:
將無煙煤:浙青焦按照1:1的比例混合入爐，然后加入20%的工業(yè)級(jí)純度的石英砂和石灰的混合物(混合比例:石英砂:石灰=3:1)，兩者混合物按照前者:后者=3:1的比例加入爐中，在1300°C高溫下反應(yīng)2 h，即成含單質(zhì)C、少量揮發(fā)分和含有合金的還原劑NFAjl碎、篩分至I~2 mm的粒度。
[0016]將所制備的粒狀還原劑NFA用于IOOt感應(yīng)爐的紫雜銅精煉工藝，還原時(shí)間45min,單耗11 kg/t銅,檢測(cè)氧含量25 ppm。達(dá)到預(yù)期要求。
[0017]實(shí)施例5:
將無煙煤:浙青焦按照5:1的比例混合入爐，然后加入20%的工業(yè)級(jí)純度的石英砂和石灰的混合物(混合比例:石英砂:石灰=4:1)，兩者混合物按照前者:后者=7:1的比例加入爐中，在1200°C高溫下反應(yīng)1.5 h，即成含單質(zhì)C、少量揮發(fā)分和含有合金的還原劑NFA，破碎、篩分至廣2 mm的粒度。
[0018]按實(shí)施例4的方法應(yīng)用。
[0019]實(shí)施例6:
將無煙煤:石油焦按照8:1的比例混合入爐，然后加入20%的工業(yè)級(jí)純度的石英砂和石灰的混合物(混合比例:石英砂:石灰=5:1)，兩者混合物按照前者:后者=10:1的比例加入爐中，在1400°C高溫下反應(yīng)I h，即成含單質(zhì)C、少量揮發(fā)分和含有合金的還原劑NFAjl碎、篩分至I~2 mm的粒度。
[0020]按實(shí)施例4的方法應(yīng)用。
[0021]以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明 ，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，凡對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神(即利用活潑金屬對(duì)氧的超強(qiáng)結(jié)合作用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)銅液深度脫氧)和范圍的任何修改或局部替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種銅工業(yè)深度脫氧用還原劑NFA，其特征在于按以下方法制備得到: (O選取無煙煤或石油焦、浙青焦，脫硫、脫灰、脫揮發(fā)分，控制總硫0.3^0.5%，灰分.5~25%，揮發(fā)分3~15%，得到低硫、低灰、低揮發(fā)分的固體含碳、含氫物料；將其破碎篩分成.0.1~5 mm的顆粒，備用； (2)選取含Al、S1、Ca,Mg的氧化礦，經(jīng)強(qiáng)還原后制成Al、S1、Ca、Mg的單質(zhì)或合金，將其破碎篩分成0.1~5 mm的顆粒，備用； (3)將步驟(1)和步驟(2)的產(chǎn)物混合，混合比例為:步驟(1)物料:步驟(2)物料=.5~10:1，即得還原劑NFA ； 或者: 將無煙煤、石油焦、浙青焦中的一種或幾種與含Al、S1、Ca、Mg的氧化礦直接混合，混合比例按照前者:后者=3~10:1加入反應(yīng)器，在高溫1000-1400?下反應(yīng)I 一 2 h直接生成含單質(zhì)C、金屬及其合金和少量揮發(fā)分的產(chǎn)物，破碎、篩分，即得還原劑NFA。
【文檔編號(hào)】C22B9/10GK103981371SQ201410201249
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】劉中華, 陳雯 申請(qǐng)人:昆明理工精誠科技有限責(zé)任公司