一種硫化銅精礦連續(xù)熔煉粗銅的冶煉爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及有色金屬冶金設(shè)備技術(shù)林瑜，具體涉及硫化銅精礦的火法冶煉爐。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化銅精礦冶煉生產(chǎn)銅的方法一般分為兩個(gè)主要冶煉生產(chǎn)工藝步驟，第一步是將硫化銅精礦冶煉為冰銅和低銅的爐渣，第二步是將冰銅吹煉成粗銅。傳統(tǒng)的銅冶煉工藝為用鼓風(fēng)爐熔煉銅精礦和用反射爐吹煉冰銅為粗銅，特點(diǎn)是工藝方法簡單，規(guī)模小、能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0003]圍繞著大氣污染防控和節(jié)能兩個(gè)中心課題，不同國家發(fā)展了許多各具特點(diǎn)的煉銅新工藝，并得到工業(yè)應(yīng)用。其中，將硫化銅精礦熔煉為冰銅的新方法主要包括:(1)諾蘭達(dá)煉銅法:由加拿大諾蘭達(dá)礦業(yè)公司開發(fā)于1967年。所用的諾蘭達(dá)爐實(shí)際上是一座超大尺寸的PS轉(zhuǎn)爐，帶有回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的爐外殼，內(nèi)襯鉻鎂磚。諾蘭達(dá)煉銅爐既可以直接生產(chǎn)粗銅，也可以生產(chǎn)高品位冰銅，但直接生產(chǎn)粗銅存在粗銅質(zhì)量較差，硫及稀散元素等雜質(zhì)含量高、渣含銅高、爐子壽命短等缺點(diǎn)。(2)三菱連續(xù)煉銅法:系日本三菱金屬公司開發(fā)于1974年。該方法是由熔煉爐(S爐)、吹煉爐(C爐)和爐渣貧化電爐(CL爐)三座爐相互獨(dú)立、但冰銅和爐渣由溜槽相互連通的爐子組成。熔煉爐產(chǎn)出的高品位冰銅和爐渣混合物連續(xù)地流入電爐澄清分離，分離出的爐渣連續(xù)地流出水淬，冰銅連續(xù)地流入吹煉爐。吹煉爐產(chǎn)出的粗銅連續(xù)地流出入陽極爐，少量吹煉渣連續(xù)地水淬返回熔煉爐。熔煉爐(S爐)、電爐(CL爐)、吹煉爐(C爐)及2臺(tái)陽極爐必須同時(shí)運(yùn)行，并且緊密關(guān)聯(lián)。該方法的缺點(diǎn)是三座爐子之間關(guān)聯(lián)度太高，互相制約性較大，操作稍有不慎就導(dǎo)致工藝難以連續(xù)，因此該工藝目前推廣應(yīng)用少。(3) INC0氧氣閃速熔煉法:亦稱國際鎳公司氧氣閃速熔煉。該方法是含水份為0.1 %的干燥爐料和含氧95 %的工業(yè)氧氣從爐子兩端的精礦噴嘴水平噴入爐內(nèi)。精礦噴嘴為內(nèi)襯陶瓷的水冷不銹鋼管。生成品位45?55%的冰銅送PS轉(zhuǎn)爐吹煉。含銅約0.7%的爐渣直接水碎廢棄。含S02S 70?80%的煙氣自設(shè)于爐子中部的上升煙道排出并直接送煙氣收塵系統(tǒng)。煙氣用以制造液體二氧化硫、元素硫或硫酸。該方法的缺點(diǎn)是銅精礦熔煉輔助配套設(shè)施多，物料需要做爐前預(yù)處理，冶煉成本高，爐子對入爐前物料性能要求高。(4)特尼恩特轉(zhuǎn)爐熔煉法:是智利國家銅業(yè)公司特尼恩特分公司的卡勒托內(nèi)斯冶煉廠研發(fā)的在轉(zhuǎn)爐中吹煉冰銅的同時(shí)加入銅精礦進(jìn)行熔煉的技術(shù)。其原理是將普通冰銅吹煉過程大量的剩余熱用于熔化銅精礦。所使用的設(shè)備基本與PS轉(zhuǎn)爐或諾蘭達(dá)爐相似。該方法的特點(diǎn)和不足是大量精礦入爐前需干燥處理，對精礦入爐含水控制要求高，爐前處理成本高，熔煉產(chǎn)出的渣含銅較高，還需要配套還原沉降爐渣的回轉(zhuǎn)爐，以便降低渣含銅。(5)頂吹自熱熔煉法:該方法是蘇聯(lián)北方鎳業(yè)公司首先采用，用來處理銅鎳精礦。頂吹自熱熔煉法的原理類似于瓦紐科夫法。它是一個(gè)固定的在爐子頂部設(shè)精礦加入口和氧氣頂吹噴槍，使用95 %濃度的工業(yè)氧氣。氧槍距液面保持一定高度，靠高壓氣流的沖擊，攪動(dòng)熔體和氧化精礦。產(chǎn)出品位60 %的冰銅送轉(zhuǎn)爐吹煉，爐渣含銅約1.5%送電爐貧化處理。該方法的特點(diǎn)和不足是處理能力小，僅能通過增加爐子來提高產(chǎn)能，熔煉過程產(chǎn)出的渣含銅較高，爐內(nèi)渣銅分離效果差。(6) IAS/Ausmelt熔煉法:屬于熔池熔煉范疇，已廣泛用于銅、錫、鉛、鋼鐵等領(lǐng)域。近10年來發(fā)展較快，全世界已建或在建的已超過40家。頂吹浸沒熔煉法技術(shù)具有熔煉濃度高，爐體密封性好，車間環(huán)保條件好，結(jié)構(gòu)簡單，精礦無需專門干燥，投資相對較低等優(yōu)點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是處理能力難以實(shí)現(xiàn)突破，目前只能通過增加爐子來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升。(7)奧托昆普閃速熔煉:奧托昆普閃速爐工業(yè)化于1949年，目前世界銅產(chǎn)量的50%左右由奧托昆普閃速爐生產(chǎn)。單臺(tái)閃速爐最大銅產(chǎn)量超過400kt。因?yàn)橐O(shè)置精礦深度干燥裝置、閃速爐安裝大量銅水套等原因，當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)模較小時(shí)，存在單位產(chǎn)量的建設(shè)投資偏高的問題。將冰銅吹煉成粗銅的工藝方法主要是采用PS轉(zhuǎn)爐。PS轉(zhuǎn)爐是被普遍采用的傳統(tǒng)工藝，世界上大約85%的冰銅采用轉(zhuǎn)爐吹煉。PS轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)成熟可靠，但是因PS轉(zhuǎn)爐間斷操作、煙氣量波動(dòng)大、爐口漏風(fēng)率高、302煙氣泄漏等原因，導(dǎo)致低空煙氣污染等問題難以根治。為此國內(nèi)外都在研究開發(fā)和推廣使用連續(xù)吹煉新工藝取代PS轉(zhuǎn)爐，或?qū)S轉(zhuǎn)爐設(shè)備進(jìn)行改良，如閃速吹煉、Ausmelt頂吹浸沒吹煉、霍勃肯虹吸轉(zhuǎn)爐等，改良后，工藝吸收了閃速吹煉處理能力大、沉降面積大、產(chǎn)渣率低的優(yōu)點(diǎn)，吸收了 Ausmelt頂吹浸沒吹煉對物料性能要求低、無需爐前處理、脫雜能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，吸收了霍勃肯虹吸轉(zhuǎn)爐冰銅虹吸進(jìn)吹煉區(qū)域，直接吹煉，實(shí)現(xiàn)冰銅與熔煉爐渣分離的優(yōu)點(diǎn)等，摒棄前面所述各爐型缺點(diǎn)。
[0004]上述設(shè)備及方法不僅設(shè)備復(fù)雜、投資大、工藝復(fù)雜，而且都存在一個(gè)共同的問題，即將硫化銅精礦冶煉為冰銅和低銅的爐渣工藝與將冰銅吹煉成粗銅的工藝不連續(xù)，兩段工藝之間需要轉(zhuǎn)爐，即要將前段工藝的熔煉得到的冰銅和低銅爐渣和混合熔體通過中間設(shè)備轉(zhuǎn)移到吹煉粗銅的吹煉爐，耗能、費(fèi)時(shí)、工效低，轉(zhuǎn)爐過程煙氣溢出對環(huán)境污染大，還存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可連續(xù)完成硫化銅精礦熔煉成冰銅和爐渣的混合熔體、冰銅和爐渣的沉降分離、冰銅連續(xù)吹煉為粗銅的三個(gè)冶金過程，設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作工藝簡單、能耗低、環(huán)保、安全的硫化銅精礦連續(xù)熔煉粗銅的冶煉爐。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種硫化銅精礦連續(xù)熔煉粗銅的冶煉爐，所述冶煉爐是前端頂吹熔煉、中間電爐沉降、末端冰銅連續(xù)吹煉的一體式冶金爐，包括有底部依序連通的前端頂吹熔煉爐、中間沉降電爐、末端冰銅連續(xù)吹煉爐；所述前端頂吹熔煉爐包括頂部設(shè)有硫化銅精礦入口的熔煉區(qū)爐體、從熔煉區(qū)爐體頂部插入熔煉區(qū)爐膛的硫化銅精礦熔煉噴槍、設(shè)置于熔煉區(qū)爐體頂部的熔煉煙氣出口 ；所述中間沉降電爐包括有電爐區(qū)爐體、設(shè)置于電爐區(qū)爐體爐壁上的電爐渣排放口、從電爐區(qū)爐體頂部插入電爐區(qū)爐膛的電極、設(shè)置于電爐區(qū)爐體頂部的沉降電爐區(qū)煙氣排放口 ；所述末端冰銅連續(xù)吹煉爐包括有頂部設(shè)置有吹煉熔劑加入口的吹煉區(qū)爐體、從吹煉區(qū)爐體頂部插入吹煉區(qū)爐膛的吹煉噴槍、設(shè)置于吹煉區(qū)爐體底部的粗銅放出口、設(shè)置于吹煉區(qū)爐體爐壁的吹煉爐渣放出口、設(shè)置于吹煉區(qū)爐體爐頂部的吹煉區(qū)煙氣出口 ；熔煉區(qū)爐膛的底部與電爐區(qū)爐膛的底部連通，電爐區(qū)爐膛的底部與吹煉區(qū)爐膛的底部連通。
[0008]本實(shí)用新型熔煉區(qū)爐膛的底面和電爐區(qū)爐膛的底面為向后逐