一種用于處理高雜質(zhì)粗銅的淺氧化無還原的陽極精煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于處理高雜質(zhì)粗銅的淺氧 化無還原的陽極精煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在銅冶煉行業(yè)內(nèi)，其主工藝路線為:熔煉-吹煉-陽極精煉-電解精煉。吹煉工序 產(chǎn)出粗銅熔液，然后將粗銅熔液送入陽極爐進(jìn)行陽極精煉，得到陽極銅和少量的爐渣。粗銅 熔液在陽極爐進(jìn)行陽極精煉的大致過程為：吹煉爐產(chǎn)出的粗銅熔液沿溜槽流入陽極爐，達(dá) 到設(shè)定裝爐量后，停止粗銅流入，將陽極爐轉(zhuǎn)動至供氧氧化位，開始通過側(cè)墻氣管向粗銅熔 液吹送含氧氣體，例如空氣或富氧空氣，經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)時間，取樣化驗(yàn)熔液中的硫含量，如果含 硫量不達(dá)標(biāo)，繼續(xù)氧化，直至取樣化驗(yàn)合格，此過程為氧化作業(yè)過程;然后緊接著倒渣;然 后，開始通過上述的側(cè)墻氣管向熔液中吹送還原性氣體，通常是天然氣，經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)時間，取 樣化驗(yàn)熔液中的氧含量，如果含氧量不達(dá)標(biāo)，繼續(xù)還原，直至取樣化驗(yàn)合格，此過程為還原 作業(yè)過程，最終得到陽極銅熔液;然后，澆鑄，得到陽極銅板。
[0003] 在銅冶煉行業(yè)里，眾所周知，上述的氧化作業(yè)和還原作業(yè)是兩個相互對立的作業(yè) 過程，先吹氧脫硫，等到脫硫達(dá)標(biāo)，根據(jù)冶金平衡原理，氧含量自動地、不可避免地升高以配 平反應(yīng)平衡的理論需要，結(jié)果氧含量不可避免地超量了，然后再吹天然氣脫氧，將氧含量降 下來，過程類似于"先低成本破壞，再高成本補(bǔ)救"，可見含氧氣體中僅有一小部分用于氧化 脫硫，剩余的大部分含氧氣體作的都是無用功，沒有發(fā)揮任何有益作用;不僅沒有發(fā)揮任何 有益作用，還產(chǎn)生了顯著的負(fù)面作用：需要用成本更高的天然氣去脫除，使得整個陽極精煉 過程需要浪費(fèi)大量的空氣或富氧空氣等含氧氣體，導(dǎo)致陽極精煉的成本很高。目前，銅冶煉 行業(yè)持續(xù)低迷以及效益低下，現(xiàn)有的陽極精煉工藝顯然不適合行業(yè)的發(fā)展。
[0004] 因此，如何提高含氧氣體中真正用于氧化脫硫的含氧氣體比例，減少作無用功的 含氧氣體比例，減少陽極精煉過程中含氧氣體的實(shí)際使用量，減少含氧氣體浪費(fèi)，降低陽極 精煉的生產(chǎn)成本是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于上述說明，本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理高雜質(zhì)粗銅的淺氧化無還原 的陽極精煉方法，該方法能夠提高含氧氣體中真正用于氧化脫硫的含氧氣體比例，減少作 無用功的含氧氣體比例，減少陽極精煉過程中含氧氣體的實(shí)際使用量，減少含氧氣體浪費(fèi)， 降低陽極精煉的生產(chǎn)成本。
[0006] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種用于處理高雜質(zhì)粗銅的淺氧化無還原的陽極精煉方法，包括以下步驟：
[0008] 1)將熔融的粗銅熔液加入到用于盛裝粗銅熔液的盛銅容器中；然后將設(shè)置在精煉 爐底壁上的進(jìn)液管和出液管浸入到所述盛銅容器內(nèi)銅熔液的上液面以下一定深度，然后開 啟與所述精煉爐連通的真空栗將所述精煉爐內(nèi)的空腔抽成真空狀態(tài)，此時在精煉爐內(nèi)真空 殘壓與外界大氣壓之間的大氣壓差的作用下所述盛銅容器中的銅熔液沿所述進(jìn)液管和所 述出液管內(nèi)的空腔通道上升流入所述精煉爐的空腔內(nèi)；
[0009] 所述精煉爐的外形是立式柱狀，內(nèi)部中空形成空腔，所述精煉爐包括鋼制外殼以 及砌筑在所述鋼制外殼內(nèi)表面的耐火材料內(nèi)襯，所述精煉爐的頂部設(shè)置有用于與所述真空 栗連接的出氣口；
[0010] 所述進(jìn)液管與所述出液管均包括鋼制內(nèi)殼、設(shè)置在所述鋼制內(nèi)殼的內(nèi)表面的耐火 材料內(nèi)襯以及設(shè)置在所述鋼制內(nèi)殼的外表面的耐火材料外襯，所述進(jìn)液管與所述出液管的 長度相同；
[0011]所述進(jìn)液管與所述出液管固定設(shè)置于所述精煉爐的底壁上且與所述精煉爐的底 壁密封連接，所述精煉爐內(nèi)的空腔與所述進(jìn)液管中的空腔通道相互連通，所述精煉爐內(nèi)的 空腔與所述出液管中的空腔通道相互連通，所有與所述精煉爐連接的裝置在與所述精煉爐 連接的部位均進(jìn)行密封處理以防止破壞所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)；
[0012] 2)向所述進(jìn)液管內(nèi)的銅熔液中噴吹帶壓的驅(qū)動氣體，然后在大氣壓差及驅(qū)動氣體 的帶動下所述盛銅容器中的銅熔液不斷地由所述進(jìn)液管上升流入所述精煉爐內(nèi)，然后所述 精煉爐內(nèi)的銅熔液再通過所述出液管不斷地由所述精煉爐流出返回至所述盛銅容器內(nèi)，在 所述盛銅容器、進(jìn)液管、精煉爐以及出液管之間形成銅熔液的循環(huán)流動；
[0013] 同時，在所述精煉爐內(nèi)，向所述精煉爐內(nèi)的銅熔液吹送含氧氣體，所述含氧氣體中 的氧元素將銅熔液中的硫元素氧化成硫的氣態(tài)氧化物，所述含氧氣體中的氧元素將銅熔液 中的鐵元素氧化成鐵的氧化物，實(shí)現(xiàn)脫硫脫鐵的氧化作業(yè)過程；
[0014] 同時，所述精煉爐內(nèi)的銅熔液中所包括的雜質(zhì)元素的全部含量的一部分以單質(zhì)形 態(tài)直接揮發(fā)，全部含量的剩余部分被所述含氧氣體氧化成氧化物后以氧化物形態(tài)揮發(fā)，在 實(shí)現(xiàn)脫硫脫鐵的氧化作業(yè)過程的同時，實(shí)現(xiàn)同時脫除雜質(zhì)元素的精煉過程，所述雜質(zhì)元素 包括鉛、鋅、砷、銻、鉍和錫元素中的一種或多種或全部；
[0015] 同時，控制所述精煉爐內(nèi)的真空殘壓水平以使得當(dāng)銅熔液中的硫含量達(dá)到目標(biāo)陽 極銅對硫含量的要求時，與該硫含量實(shí)現(xiàn)反應(yīng)平衡的氧含量也達(dá)到目標(biāo)陽極銅對氧含量的 要求；
[0016] 3)所述步驟2)進(jìn)行一段時間后，取樣化驗(yàn)陽極精煉后的銅熔液的組分及含量，若 化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)陽極銅對硫含量以及鐵含量的要求，則首先破除所述精煉爐內(nèi)的真空狀 態(tài)，然后將設(shè)置在所述精煉爐底壁上的進(jìn)液管和出液管脫離所述盛銅容器內(nèi)的銅熔液，氧 化作業(yè)結(jié)束;若化驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到目標(biāo)陽極銅對硫或鐵二者中任意一個的要求，繼續(xù)陽極精 煉，直至化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)陽極銅對硫含量以及鐵含量的要求;陽極精煉結(jié)束得到硫、鐵以 及氧的含量達(dá)到目標(biāo)要求的陽極銅熔液、含S02的煙氣以及爐渣。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，將所述含氧氣體以浸沒吹送的方式吹送至所述精煉爐內(nèi) 的銅熔液的上液面以下，噴出所述含氧氣體的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅熔液的上液面 以下。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，通過氧槍以頂吹氣體的方式將所述含氧氣體吹送至所述 精煉爐內(nèi)的銅熔液中，所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅熔液的上液面以上且與銅 熔液的上液面相距一定距離；
[0019] 所述氧槍為包括多個內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空 心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述含 氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體的氣源裝置連通；
[0020] 所述氧槍還包括由相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于 對所述氧槍進(jìn)行冷卻保護(hù)的冷卻循環(huán)水通道，所述冷卻循環(huán)水通道與冷卻水供給裝置連 通；
[0021] 所述氧槍還包括用于提高所述含氧氣體噴出速度和控制所述含氧氣體噴射方向 的噴頭，所述噴頭設(shè)置在所述氧槍的底端，所述氧槍的出氣口設(shè)置在所述噴頭上；
[0022] 所述氧槍設(shè)置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，向所述精煉爐內(nèi)的銅熔液中添加造渣劑，造渣劑與氧化作 業(yè)后得到的氧化物發(fā)生造渣反應(yīng)，得到精煉渣，精煉渣上浮，在所述盛銅容器中的銅熔液上 液面處形成精煉渣層。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，將混合有造渣劑粉末的帶壓氣體以浸沒吹送的方式噴吹 至所述精煉爐內(nèi)的銅熔液的上液面以下，噴出所述帶壓氣體的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的 銅熔液的上液面以下。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，通過氧槍以頂噴氣體的方式將混合有造渣劑粉末的所述 帶壓氣體噴射至所述精煉爐內(nèi)的銅熔液中，所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅熔液 的上液面以上且與銅熔液的上液面相距一定距離；
[0026] 所述氧槍為包括多個內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空 心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送混合有 所述造渣劑粉末的所述帶壓氣體的帶壓氣體通道，所述帶壓氣體通道與氣粉供給裝置連 通；
[0027] 所述氧槍還包括由相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于 對所述氧槍進(jìn)行冷卻保護(hù)的冷卻循環(huán)水通道，所述冷卻循環(huán)水通道與冷卻水供給裝置連 通；
[0028] 所述氧槍設(shè)置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟3)中，當(dāng)化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)陽極銅對硫以及鐵的要求時，在破除 所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)之前，將所述盛銅容器中的銅熔液進(jìn)行純循環(huán)處理一定時間，然 后再破除所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟3)中，當(dāng)化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)陽極銅對硫以及鐵的要求時，在破除 所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)之前，通過設(shè)置于所述盛銅容器底部的底吹裝置對所述盛銅容器 中銅熔液進(jìn)行底吹氣體處理，然后再破除所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)，所述底吹裝置噴吹的 氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0031] 優(yōu)選的，在陽極精煉過程中，當(dāng)所述精煉爐內(nèi)的空腔處于真空狀態(tài)時，通過氧槍以 頂吹氣體的方式向所述精煉爐內(nèi)噴吹可燃?xì)怏w和含氧氣體，將所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣 體點(diǎn)燃燃燒，利用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反應(yīng)放出的熱量對所述精煉爐內(nèi)的 銅熔液進(jìn)行補(bǔ)充加熱處理，利用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反應(yīng)放出的熱量對噴 濺在所述精煉爐內(nèi)壁上的銅熔液冷卻后形成的結(jié)瘤物進(jìn)行清除處理；
[0032] 所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅熔液的上液面以上且與銅熔液的上液 面相距一定距離；
[0033]所述氧槍為包括多個內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空 心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述可 燃?xì)怏w的可燃?xì)怏w通道，所述可燃?xì)怏w通道與所述可燃?xì)怏w的氣源裝置連通；
[0034]所述氧槍還包括由空心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的 空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體 的氣源裝置連通；
[0035]所述氧槍還包括由相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于 對所述氧槍進(jìn)行冷卻保護(hù)的冷卻循環(huán)水通道，所述冷卻循環(huán)水通道與冷卻水供給裝置連 通；
[0036]所述氧槍設(shè)置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0037]優(yōu)選的，當(dāng)所述精煉爐內(nèi)的空腔處于大氣壓狀態(tài)時，通過氧槍以頂吹氣體的方式 向所述精煉爐內(nèi)噴吹可燃?xì)怏w和含氧氣體，將所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體點(diǎn)燃燃燒，利 用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反應(yīng)放出的熱量對噴濺在所述精煉爐內(nèi)壁上的銅 熔液冷卻后形成的結(jié)瘤物進(jìn)行熔化清除處理，利用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反 應(yīng)放出的熱量對所述精煉爐進(jìn)行烘爐處理；
[0038]所述氧槍為包括多個內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空 心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述可 燃?xì)怏w的可燃?xì)怏w通道，所述可燃?xì)怏w通道與所述可燃?xì)怏w的氣源裝置連通；
[0039]所述氧槍還包括由空心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的 空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體 的氣源裝置連通；
[0040]所述氧槍還包括由相鄰兩個內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于 對所述氧槍進(jìn)行冷卻保護(hù)的冷卻循環(huán)水通道，所述冷卻循環(huán)水通道與冷卻水供給裝置連 通；
[0041]所述氧槍設(shè)置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種用于處理高雜質(zhì)粗銅的淺氧化無還原的陽極 精煉方法，該陽極精煉方法具有以下有益的技術(shù)效果：
[0043] 1.本發(fā)明中，銅熔液中自帶的初始氧含量以及后期由外界補(bǔ)吹含氧氣體所補(bǔ)充的 氧含量幾乎全部地用來氧化脫硫和氧化脫鐵，外界補(bǔ)吹的含氧氣體不會像原來似地做大量 的無用功，氧化作業(yè)所消耗的外界補(bǔ)充的含氧氣體量只占原陽極精煉氧化作業(yè)所消耗的含 氧氣體量的10%~30%，相比于原陽極精煉氧化作業(yè)所消耗的含氧氣體量減少了70%~ 90%，因此本發(fā)明是一種淺氧化陽極精煉，提高了含氧氣體中真正用于氧化脫硫的含氧氣 體比例，減少了作無用功的含氧氣體比例，減少了陽極精煉過程中含氧氣體的實(shí)際使用量， 減少了含氧氣體浪費(fèi)，降低了陽極精煉的生產(chǎn)成本。
[0044] 2.本發(fā)明在提高了含氧氣體中真正用于氧化脫硫的含氧氣體比例，減少了作無用 功的含氧氣體比例的同時