專利名稱：一種噴吹氮?dú)獾幕鸱ň珶挻帚~方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬的精煉，特別涉及一種粗銅的火法精煉方法。
在銅的生產(chǎn)過程中，粗銅的火法精煉是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)?；鸱ň珶挼哪康氖菫殂~電解生產(chǎn)提供化學(xué)成分與物理規(guī)格均合格的陽極板。目前，世界上絕大多數(shù)煉銅廠的粗銅都要進(jìn)行火法精煉，然后再進(jìn)行電解，產(chǎn)出適于應(yīng)用的電解銅?；鸱ň珶挿椒?，主要由氧化和還原兩個(gè)階段組成。其精煉工藝是將待精煉的粗銅溶液裝入精煉爐內(nèi)，在一定條件下向熔融的粗銅中噴入空氣?？諝庵械难跖c熔體中的銅發(fā)生反應(yīng)，生成氧化亞銅，并溶于銅液中。氧化亞銅與銅液中雜質(zhì)反應(yīng)，生成氧化物與煙氣一起揮發(fā)脫除或與熔劑造渣脫除。在氧化階段中，雖然硫等雜質(zhì)被氧化脫除，而銅液中的氧含量卻增加了，過多氧的存在對(duì)陽極鑄造和電解有害。為此，在氧化階段后還要進(jìn)行還原，一般采用重油作還原劑，噴入爐內(nèi)，將氧化了的銅，還原成金屬銅。此種工藝存在著作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，燃料和還原劑消耗較高的問題。
在《JOVRNalOFMETALS》(1982.12和1983.12)上曾報(bào)道過P.Goyal等人在回轉(zhuǎn)式精煉爐的底部安裝多孔塞透氣磚，在火法精煉粗銅的過程中，通過多孔塞透氣磚向銅液中吹氮?dú)饷摿虻脑囼?yàn)，此種方法在吹氮以后，還需要用氫氣進(jìn)行還原，仍需消耗較多的還原劑，且設(shè)備比較復(fù)雜，工業(yè)上不易于實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種精煉作業(yè)時(shí)間短，燃料與還原劑消耗少，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于在工業(yè)上應(yīng)用的火法精煉粗銅的方法。
本發(fā)明是在對(duì)一些礦銅冶煉廠冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)出粗銅質(zhì)量較高的分析、研究基礎(chǔ)上提出的。我礦粗銅質(zhì)量較高，其含銅量在98.6～99.5%，除硫含量稍高外，其它雜質(zhì)皆較低。接近陽極銅允許的雜質(zhì)含量，國(guó)外一些國(guó)家礦粗銅的銅含量也在99.0～99.7%。
陽極銅的化學(xué)成分要求雜質(zhì) Pb Sn Ni As Sb Bi O2%＜0.20.0750.50.040.030.040.1～0.05我國(guó)某些工廠粗銅化學(xué)成分(%)成分CuSONiFePb沈冶98.620.080.420.10.0460.25大冶99.490.040.220.050.04750.05中條山99.010.0410.520.140.00260.009成分ZnAsSbBi沈冶0.0280.100.040.016大冶0.0020.040.020.008中條山0.00050.0040.00050.0005以上分析表明一些礦粗銅火法精煉的主要對(duì)象是硫，而不是其它難以除去的雜質(zhì)。
還發(fā)現(xiàn)粗銅中含氧情況如下
吹煉程度〔O〕%〔S〕%吹煉適宜0.3210.042稍為過吹0.5610.035上述分析中可以看到轉(zhuǎn)爐吹煉產(chǎn)出的粗銅含氧量為含硫量的8～16倍之多，超過了氧化脫硫反應(yīng)需要的理論值。
基于這種分析，本發(fā)明采用惰性氣體攜帶法從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面創(chuàng)造條件，促使粗銅本身溶解氧將其中硫氧化除去。這樣，就可以取消現(xiàn)行工藝中氧化-還原這兩個(gè)對(duì)立的工序。
本發(fā)明的要點(diǎn)是將熔融的粗銅裝入銅包、吹煉轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)式精煉爐、或固定式精煉爐。通過噴槍將純度為99.99%的氮?dú)鈴捻敳繃娙霚囟葹?100℃-1250℃的粗銅溶液中。
噴吹所用的噴槍為自耗式，有單孔噴槍和多孔噴槍兩種。單孔噴槍為浸入式，采用內(nèi)徑5-15mm，外徑25-35mm鋼管制成，浸入熔體端外層包有高溫耐火材料。多孔噴槍是在噴槍頂部多安幾個(gè)噴管，有利于氣流分散。
一般工藝參數(shù)噴吹溫度1100℃-1250℃;
噴吹時(shí)間5-25分鐘;
氮?dú)饬髁?.1-1NM3/T·minCu;
噴槍插入深度0.7-0.8H(H為熔池深度);
噴吹方式頂吹;
氮?dú)饧兌?9.99%以上。
原料要求成分CuNiFePbAsSbBi%98.50.00.020.00.000.00050.001-99.5-0.5-0.03-0.2-0.03-0.03-0.04用此種方法精煉粗銅在銅包、吹煉轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)式精煉爐和固定式精煉爐中進(jìn)行均可。
實(shí)施例1.如

圖1(圖1為在銅包中頂吹氮?dú)饩珶捠疽鈭D)所示，在精煉過程中，裝在氮?dú)馄?1、2、3)中的氮?dú)饨?jīng)過氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)閥(4)、壓力表(5)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(6)通過插在銅包蓋(7)上的噴槍(9)吹入盛在銅包(8)中的粗銅溶液中。在銅包中頂吹氮?dú)饩珶挻帚~，除一般工藝參數(shù)外，要求銅包上部保留300-400mm的凈空。噴槍插入深度使噴嘴距包底大于200mm。
實(shí)施例2，如圖2(圖2為在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行氮?dú)忭敶稻珶挻帚~示意圖)所示，在精煉過程中，裝在氮?dú)馄?1、2、3)中的氮?dú)饨?jīng)過氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)閥(4)、壓力表(5)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(6)，通過噴槍(8、9)吹入盛在轉(zhuǎn)爐(7)中的粗銅溶液內(nèi)。在轉(zhuǎn)爐中頂吹氮?dú)饩珶挻帚~除一般工藝參數(shù)外，要求將兩根噴槍交叉插入爐內(nèi)，噴槍與爐底成30-45°角布置，噴槍嘴距爐底大于200mm。
實(shí)施例3，如圖3(圖3為回轉(zhuǎn)式精煉爐粗銅氮?dú)忭敶稻珶捠疽鈭D)所示。在精煉過程中，裝在氮?dú)馄?1、2、3)中的氮?dú)饨?jīng)過氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)閥(4)、壓力表(5)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(6)，通過噴槍(8、9)吹入盛在回轉(zhuǎn)式精煉爐(7)中的粗銅溶液內(nèi)。在回轉(zhuǎn)式精煉爐內(nèi)頂吹氮?dú)饩珶挸话愎に噮?shù)外，要求將兩根噴槍分別從回轉(zhuǎn)式精煉爐的氧化口和還原口垂直插入爐內(nèi)，噴槍的噴嘴距爐底要大于200mm。
實(shí)施例4，如圖4(圖4為固定式精煉爐粗銅氮?dú)忭敶稻珶捠疽鈭D)所示。在精煉過程中，裝在氮?dú)馄?1、2、3)中的氮?dú)饨?jīng)過氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)閥(4)、壓力表(5)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(6)，通過噴槍(8)，吹入盛在固定式精煉爐(7)中的粗銅溶液內(nèi)。除一般工藝參數(shù)外，要求用前端向下彎曲的噴槍從爐門插入熔池。也可用現(xiàn)行工藝中的鼓風(fēng)管代替噴槍。噴嘴距爐底大于200mm。噴吹過程中，前后、左右攪動(dòng)熔池。
采用氮?dú)忭敶稻珶挿椒?，直接將氮?dú)鈬娙霚囟葹?100℃-1250℃的粗銅溶液中，促進(jìn)了銅液內(nèi)硫和氧的作用，生成SO2氣體，隨氮?dú)馀菖懦?，達(dá)到脫除銅液中硫和氧的目的。這樣就有效地利用了粗銅本身的氧與粗銅中硫的反應(yīng)，避免了過多的氧進(jìn)入熔融的粗銅中，產(chǎn)生過氧化作用，造成銅的損失。
氮?dú)忭敶稻珶挻帚~方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、工業(yè)上易于實(shí)現(xiàn);作業(yè)時(shí)間短;可不用或少用還原劑;能大量節(jié)約燃料等優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)用本發(fā)明的工藝方法，可以得到高質(zhì)量的陽極銅，粗銅含硫可降至0.0005～0.002%，含氧可降至0.2%。噴吹精煉后的銅表面和內(nèi)部設(shè)有氣孔，化學(xué)成分和物理規(guī)格符合要求。
權(quán)利要求
1.一種噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于精煉過程中滿足一定的工藝參數(shù)和原料要求，從爐或包的頂部向熔融的粗銅液中噴吹高純氮?dú)狻?br> 2.如權(quán)利要求1所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于所說的一定工藝參數(shù)是①噴吹溫度1100-1250℃;②噴吹時(shí)間5-25分鐘;③氮?dú)饬髁?.1-1NM3/T·min Cu;④噴槍插入深度0.7-0.8H((H為熔池深度)。
3.如權(quán)利要求1所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于所說的原料要求是粗銅中含Cu98.5-99.5%;Ni0.0～0.5%;Fe0.02-0.03%;Pb0.0-0.2%;As0.0-0.03%;Sb0.0005-0.03%;Bi0.001-0.04%。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于當(dāng)精煉過程在銅包中進(jìn)行時(shí)要求銅包上部保留300-400mm的凈空;其噴槍插入深度要求噴嘴距包底大于200mm。
5.如權(quán)利要求1、2、3所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于，當(dāng)精煉過程在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行時(shí)，要求將兩根噴槍交叉插入爐內(nèi)，噴槍與爐底成30-45°角布置，噴槍的噴嘴距爐底大于200mm。
6.如權(quán)利要求1、2、3所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于當(dāng)精煉過程在回轉(zhuǎn)式精煉爐中進(jìn)行時(shí)，要求將兩根噴槍分別從回轉(zhuǎn)式精煉爐的氧化口和還原口垂直插入爐內(nèi)，噴槍的噴嘴距爐底要大于200mm。
7.如權(quán)利要求1、2、3所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于當(dāng)精煉過程在固定式精煉爐中進(jìn)行時(shí)要求用向下彎曲的噴槍從爐門插入熔池，噴嘴距爐底大于200mm，噴吹過程中，前后、左右攪動(dòng)熔池。
8.如權(quán)利要求1所述的噴吹氮?dú)饣鸱ň珶挻帚~的方法，其特征在于所說的高純氮?dú)馄浼兌葹?9.99%以上。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬的精煉方法，特別涉及對(duì)于粗銅的火法精煉。本發(fā)明的主要特征是對(duì)于質(zhì)量較高的礦粗銅進(jìn)行火法精煉時(shí)，在轉(zhuǎn)爐、精煉爐或銅包的頂部用噴槍向熔融的粗銅溶液中吹入氮?dú)猓赃_(dá)到脫除銅液中的硫、氧等雜質(zhì)的目的，產(chǎn)出較高質(zhì)量的陽極銅。本發(fā)明具有作業(yè)時(shí)間短、燃料消耗少，不用或少用還原劑、設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B15/14GK1034960SQ8810502
公開日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月9日
發(fā)明者郎曉珍, 賀家齊, 葉國(guó)瑞, 黃賢盛, 張壬午 申請(qǐng)人:東北工學(xué)院, 中條山有色金屬公司冶煉廠