一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝。反應(yīng)器內(nèi)銅火法精煉在氧化脫雜達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，反應(yīng)器內(nèi)事實(shí)上存在著兩種形態(tài)的氧：含飽和Cu2O的液體銅中的氧[O]和飽和Cu的液態(tài)氧化亞銅中的氧（O），此時(shí)，以壓縮空氣或氮?dú)鉃檩d體，向反應(yīng)器中噴入還原劑NFA，單耗2-11kg還原劑NFA/t銅，還原10-90Min，還原劑NFA與爐內(nèi)熔體中的氧發(fā)生反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物逸出爐子或生成渣相漂浮在Cu液表面排出爐子，即可實(shí)現(xiàn)深度脫氧。應(yīng)用范圍包括有色冶金領(lǐng)域的銅火精煉后期的還原過程或銅材生產(chǎn)的前期準(zhǔn)備中的熔化脫雜過程。使用本工藝可以實(shí)現(xiàn)銅的殘氧量小于30~1500ppm。
【專利說(shuō)明】一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝。【背景技術(shù)】
[0002]電銅生產(chǎn)的火法精煉工序后期和銅材加工的熔化脫雜工序后期，完成氧化脫雜和凈渣之后需要將Cu2O飽和的液態(tài)銅(L1)中的氧和Cu飽和的液態(tài)氧化亞銅(L2)中的氧同時(shí)脫除。前者一般在脫氧至1500-2500 ppm時(shí)即為合格，后者因要進(jìn)行金屬加工需達(dá)到40-50ppm時(shí)才為合格。脫氧過程使用的還原劑有煤基還原劑(ZL 02113269.0, ZL 02113268.2)、LPG、木炭粉、柴油、重油、液氨等，反應(yīng)過程可以表示為:
[Cu2Olcu + R = (RO)Wg+ 2CU
(Cu2O)s + R = (RO)sg8g + 2Cu
式中下角標(biāo)Cu、s、g分別表示在銅相、渣相、氣相，R表示還原劑。
[0003]電銅生產(chǎn)中，隨著工業(yè)規(guī)模擴(kuò)大和裝備水平提高，采用大極板、大電流密度、高度自動(dòng)化的電解工藝(比如ISA電解)需要的陽(yáng)極板的氧含量更低以保證工藝順行和低陽(yáng)極泥量、低殘極率；在銅加工行業(yè)，因?yàn)閺亩钨Y源直接生產(chǎn)再生銅占銅總產(chǎn)量比例越來(lái)越大(國(guó)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，然后軋制(或連鑄連軋)成無(wú)氧銅管銅線工藝對(duì)氧含量有著更高的要求(降低氧含量可以提高銅的電導(dǎo)率和連鑄連軋性能)。前述工藝因?yàn)閭鹘y(tǒng)還原劑的成分、來(lái)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)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝。
[0005]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
在氧化脫雜達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，凈渣以分離已經(jīng)富集于渣中的有害成分。由于在工業(yè)實(shí)踐中不可能實(shí)現(xiàn)渣與金屬的徹底分離，反應(yīng)器內(nèi)事實(shí)上存在著兩種形態(tài)的氧:含飽和Cu2O的液體銅中的氧[O]和飽和Cu的液態(tài)氧化亞銅中的氧(O)。
[0006]以壓縮空氣或氮?dú)鉃檩d體，向反應(yīng)器(可以是固定式反射爐、回轉(zhuǎn)爐、傾動(dòng)爐、Kaldo爐、感應(yīng)爐等)中噴入還原劑NFA，單耗2 -1lkg還原劑NFA/t銅，在正常操作溫度下和壓縮氣體的攪拌作用下，還原10-90Min，還原劑NFA與爐內(nèi)熔體中的氧發(fā)生反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物逸出爐子或生成渣相漂浮在Cu液表面排出爐子，即可實(shí)現(xiàn)深度脫氧的目的。可以單獨(dú)使用還原劑NFA，也可與傳統(tǒng)還原劑結(jié)合使用還原劑NFA。
[0007]所述的還原劑NFA按以下方法制備得到: (I)選取無(wú)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；
(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。
[0008]或者:
將成分符合要求的無(wú)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。
[0009]本發(fā)明將還原劑NFA應(yīng)用于前述的還原過程，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(wú)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)。
[0010]本發(fā)明所涉及工藝的有益效果在于:①克服銅工業(yè)傳統(tǒng)還原劑的不足，可將銅中氧含量降至1500 ppm至30 ppm以下；②不改變現(xiàn)有設(shè)備,不改變現(xiàn)有操作制度或?qū)ΜF(xiàn)有操作制度稍作改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)工藝目標(biāo)，利于操作和推廣；③既可以獨(dú)立使用，又可以與傳統(tǒng)還原劑配合使用以降低成本。應(yīng)用范圍包括有色冶金領(lǐng)域的銅火精煉后期的還原過程或銅材生產(chǎn)的前期準(zhǔn)備中的熔化脫雜過程。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員詳細(xì)了解本發(fā)明的工藝和技術(shù)效果，下面以具體的生產(chǎn)實(shí)例來(lái)進(jìn)一步介紹本發(fā)明的應(yīng)用和技術(shù)效果。
[0012]實(shí)施例1:
在250t反射爐的礦銅精煉工藝中，完成氧化脫雜凈渣后，以壓縮空氣為載體先用煤基還原劑(ZL 02113269.0, ZL 02113268.2所述的還原劑)還原20 min，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還原劑NFA/t銅，檢測(cè)氧含量900ppm ο達(dá)到預(yù)期要求。
[0013]這里使用的還原劑NFA為:無(wú)煙煤:A1=5 (或7或10):1，混合得到；無(wú)煙煤經(jīng)過重選，成分為總硫0.3%，灰分7%，揮發(fā)分6% ；A1為工業(yè)純級(jí)別，還原劑NFA粒度0.1~1 mm。
[0014]實(shí)施例2:
在IOOt感應(yīng)爐的紫雜銅精煉工藝中，完成氧化脫雜凈渣后，以氮?dú)鉃檩d體，使用還原劑NFA,還原時(shí)間45 min,單耗11 kg還原劑NFA/t銅,檢測(cè)氧含量25 ppm。達(dá)到預(yù)期要求。
[0015]這里使用的還原劑NFA為:將無(wú)煙煤:浙青焦=(1-8):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=4:1)，兩者混合物按照前者:后者=3 (或7或10):1的比例加入爐中，在100(Tl40(TC高溫下反應(yīng)2 h，即成含單質(zhì)C、少量揮發(fā)分和硅鈣合金。還原劑NFA粒度f(wàn) 2 _。
[0016]實(shí)施例3:
在350 t回轉(zhuǎn)爐的礦銅精煉工藝中，完成氧化脫雜凈渣后，以氮?dú)鉃檩d體，使用還原劑NFA,還原時(shí)間20min,單耗6 kg還原劑NFA/t銅,檢測(cè)氧含量35 ppm。達(dá)到預(yù)期要求。[0017]用實(shí)施例1或?qū)嵤├?中所述的還原劑。
[0018]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)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(shuō)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 屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于銅火法精煉的深度脫氧工藝，其特征在于:反應(yīng)器內(nèi)銅火法精煉在氧化脫雜達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，反應(yīng)器內(nèi)事實(shí)上存在著兩種形態(tài)的氧:含飽和Cu2O的液體銅中的氧[O]和飽和Cu的液態(tài)氧化亞銅中的氧(0)，此時(shí)，以壓縮空氣或氮?dú)鉃檩d體，向反應(yīng)器中噴入還原劑NFA，單耗2~IIkg還原劑NFA/t銅，還原10_90Min，還原劑NFA與爐內(nèi)熔體中的氧發(fā)生反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物逸出爐子或生成渣相漂浮在Cu液表面排出爐子，即可實(shí)現(xiàn)深度脫氧； 所述的還原劑NFA按以下方法制備得到: (1)選取無(wú)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(wú)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)】C22B15/14GK103937994SQ201410201250
【公開日】2014年7月23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(chéng)科技有限責(zé)任公司