一种从硫化铜精矿中冶炼粗铜的方法

刘 刚

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410001）

一种从硫化铜精矿中冶炼粗铜的方法

刘 刚

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410001）

介绍了一种从硫化铜精矿中冶炼粗铜的方法，使用氧气顶吹转炉冶炼，对硫化铜精矿进行闪速熔炼产出铜锍，对铜锍采用空气吹炼产出粗铜。本方法设备投资小，工艺流程短，适应小规模铜精矿冶炼粗铜，富集有价金属的要求。

氧气顶吹；转炉冶炼；精矿喷枪；空气喷枪；吹炼

1 引言

从硫化铜精矿生产粗铜的工艺分成二个步骤，第一个步骤是熔炼铜锍，即将铜精矿中的铜熔炼形成含铜、硫、铁的铜锍，第二个步骤是将铜锍进行吹炼成粗铜，铜精矿中的脉石成分与熔剂形成含铜尽可能低的炉渣，直接废弃或回收铜后废弃，熔炼和吹炼产生的SO2烟气用于制酸系统生产硫酸［1］。传统的熔炼工艺如反射炉、鼓风炉和电炉熔炼工艺，因为环境差，能耗高，已日趋淘汰［2］。而现代化的富氧强化铜锍熔炼工艺已广泛推广应用在工业实践中，归纳起来有二大类：一是悬浮熔炼，如奥托昆普闪速熔炼，INCO氧气闪速熔炼等，另一类是熔池熔炼，如诺兰达法，三菱法，瓦纽柯夫法，艾萨法，奥斯麦特法和我国的白银法，底吹炉法等。悬浮熔炼过程中，炉料通过喷嘴在反应塔与富氧空气发生快速反应，形成的熔体降落在熔池中，通过电热前床分离铜锍及炉渣；熔池熔炼是将富氧空气鼓入熔体中，加入的炉料在熔体中激烈地进行气、液、固三相反应，完成熔炼过程；目前铜锍吹炼仍以卧式转炉为主［3］，少数厂采用连续吹炼炉，如三菱法吹炼炉、闪速吹炼炉、奥斯麦特吹炼炉和我国的侧吹炉连续吹炼，底吹炉连续吹炼等。

综上所述，从硫化铜精矿生产粗铜工艺的二个步骤，即铜锍熔炼及铜锍吹炼，分别需采用二种装置，即闪速熔炼炉或熔池熔炼炉作为铜锍熔炼，卧式转炉或连续吹炼炉作为铜锍吹炼［4］，在国外也有采用闪速熔炼可以从硫化铜精矿直接产出粗铜的工厂，但处理的硫化铜精矿比较特殊，要求原料含铁低（小于8%），而一般硫化铜精矿含铁都在18%以上，因此闪速熔炼直接产出粗铜的工厂仅为处理特殊原料的特例，显而易见，现有技术采用二种装置生产粗铜，存在设备投资大，生产工艺流程长，操作复杂等问题。

本方法针对以上不足，提供一种从硫化铜精矿连续熔炼粗铜的方法，将铜锍熔炼及铜锍吹炼这二个步骤在一个炉子中完成，可以减小设备投资，缩短工艺流程，操作简便。

2 工艺方法

本方法使用氧气顶吹转炉冶炼，从硫化铜精矿中冶炼粗铜。氧气顶吹转炉包括精矿喷枪和空气喷枪。本方法的技术方案如下：

（1）将硫化铜精矿、烟尘及熔剂经配料后，干燥得干燥炉料，要求干燥炉料水分小于1%；

（2）将干燥炉料和氧气通过精矿喷枪喷入氧气顶吹转炉的炉体，熔炼成铜锍，熔炼温度为1300～1350℃；

（3）熔炼完成后，转动炉体从炉口进行排渣；

（4）采用空气喷枪通入空气对炉体内的铜锍进行吹炼，吹炼温度为1200～1250℃；

（5）吹炼完成后，使转动炉体从炉口进行排渣和放铜，得到粗铜；

（6）熔炼和吹炼产生的烟气经烟气洗涤器后采用SO2部分冷凝系统收集；

（7）所述干燥炉料的水分低于1%。

本方法的基本原理和工艺流程图如下：

铜锍熔炼基本原理如下［5］：

铜锍吹炼基本原理如下：

3 主要装置和设备

本方法采用氧气顶吹转炉，炉体能沿轴向转动，使炉口可以朝下排渣和放铜，根据冶炼过程中加料、熔炼、排渣、吹炼、放铜的需要，炉体能进行360°翻转，转炉备用二根喷枪，一根喷枪用于喷精矿及氧气，另一根喷枪用于喷空气，由于铜锍熔炼产出的烟气SO2浓度较高，而铜锍吹炼产出的烟气SO2浓度较低，为此，采用SO2部分冷凝系统（也可采用离子液吸收法），将浓度变化的SO2烟气变成浓度相对稳定的SO2烟气，以供制酸使用。本方法装置包括：

（1）配料仓；

（2）干燥窑；

（3）精矿给料器；

（4）顶吹转炉；

（5）烟气洗涤器；

（6）SO2部分冷凝系统。

氧气顶吹转炉是炼钢的一种常用设备，炼钢的氧气顶吹转炉是利用喷枪喷入氧气［6］。本方法使用的氧气顶吹转炉需要使用至少两根喷枪，一根喷入精矿与氧气用于熔炼，另一根喷入空气，用于吹炼。同时，炼铜行业中使用卧式转炉用于吹炼，卧式转炉与氧气顶吹转炉结构差别较大，没有喷枪，而是设有多个喷嘴。

4 本方法的主要优点

（1）在一个炉子中实现了铜锍熔炼及铜铳吹炼二个工艺步骤，采用氧气（氧浓＞98%）进行铜锍熔炼，熔炼强度大；

（2）由于铜锍熔炼的烟气SO2浓度较高，而铜锍吹炼的烟气SO2浓度较低，采用SO2部分冷凝系统，将浓度变化的SO2烟气变成浓度相对稳定的SO2烟气，以满足制酸要求的连续稳定含SO2烟气；

（3）本发明的装置设备投资小，生产工艺流程短，操作简便；

（4）此炼铜方法可以用于富集有价金属。

5 实施例

（1）本方法用以炼铜，以处理硫化铜精矿270t/d计，其中精矿含Cu19%、Fe31%、S31%，炉料干燥至含水份小于1%，进行铜锍闪速熔炼，熔炼温度1300～1350℃，完成铜锍熔炼作业后，再进行铜锍吹炼作业，吹炼温度1200～1250℃，产出粗铜（含Cu98.0%）51.04t/d，铜回收率97.5%，产出硫酸（折100%H2SO4）246.08t/d，硫回收率96%；

（2）本方法用以炼铜，以处理硫化铜精矿270t/ d计，其中精矿含Cu21%，Fe29%，S32%，炉料干燥至含水份小于1%，进行铜锍闪速熔炼，熔炼温度1300～1350℃，完成铜锍熔炼作业后，再进行铜锍吹炼作业，吹炼温度1200～1250℃，产出粗铜（含Cu98.5%）56.41t/d，铜回收率98%，产出硫酸（折100% H2SO4）255.34t/d，硫回收率96.5%；

（3）本方法用以炼铜，以处理硫化铜精矿270t/d计，其中精矿含Cu23%，Fe27%，S33%，炉料干燥至含水份小于1%，进行铜锍闪速熔炼，熔炼温度1300～1350℃，完成铜锍熔炼作业后，再进行铜锍吹炼作业，吹炼温度1200～1250℃，产出粗铜（含Cu99.0%）61.79t/d，铜回收率98.5%，产出硫酸（析100% H2SO4）264.68t/d，硫回收率97%。

6 结语

利用氧气顶吹转炉生产粗铜，根据冶炼过程中加料、熔炼、排渣、吹炼、放铜的需要，炉体能进行360°翻转。转炉备用二根喷枪，一根喷枪用于喷精矿及氧气，另一根喷枪用于喷空气，将铜锍熔炼及铜锍吹炼这二个步骤在一个炉子中完成。可以减小铜冶炼企业设备投资，缩短工艺流程，操作简便。

［1］明扬， 黄羽飞. 我国铜冶炼废气治理技术研究［J］. 农业与技术，2015， 35（18）：230.

［2］周松林， 葛哲令. 中国铜冶炼技术进步与发展趋势［J］. 中国有色冶金， 2014（5）：8.

［3］韩志. 双炉侧顶吹粗铜连续吹炼代替PS转炉吹炼［J］. 有色冶金设计与研究， 2015， 35（5）：18.

［4］吴继烈. 冰铜闪烁吹炼工艺评述［J］. 有色金属， 2014（6）：34.

［5］董广刚， 葛哲令， 曾庆晔. 闪烁炼铜技术的自主创新与发展［J］. 铜业工程， 2015（6）：32.

［6］杨宗波， 陈刚， 唐俊， 等. 氧气顶吹转炉留渣操作研究［J］. 四川冶金，2013， 35（4）：15.

The Smelting Method of Blister Copperout of Copper Sulfide Concentrate

LIU Gang
（Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.， Ltd.， Changsha 410011， Hunan， China）

This paper introduces the smelting method of blister copper from copper sulfide concentrate by using oxygen top-blown converter. It uses oxygen top blown converter to smelt， and flash smelts the copper sulphide concentrate to produce copper matte， and then air blows copper matte to produce blister. This method is suitable for small scale blister-smelting out of copper concentrate and meets with the requirement of enriching valuable metal， in which the equipment investment is small， and the process is short.

oxygen top-blown；converter；concentrate spray gun；air gun；blowing

TF811

B

1009-3842（2016）05-0048-03

2016-03-25

刘刚（1983-），男，湖南常德人，工程师，主要从事有色金属冶炼设计及工程总承包工作。E-mail： 272259179@qq.com