專利名稱：銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色冶金領(lǐng)域，尤其是銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的銅火法精煉生產(chǎn)工藝原理是在1200-1300℃的爐溫下，向銅液中鼓入壓縮空氣，使空氣中的氧與銅液發(fā)生反應(yīng)溶解在銅液中的Cu2O與銅液中的雜質(zhì)(Me′)接觸使其氧化然后用還原劑(R)進(jìn)行還原過程，在還原氣氛的條件下將銅液中多余的氧除去
目前，世界上在銅精煉反射爐中使用的還原劑主要有重油、液化石油氣、柴油、天然氣、氨、丙烷、原木、木炭粉。
使用重油、液化石油氣、柴油等石油產(chǎn)品為還原劑時(shí)，其較高的價(jià)格使生產(chǎn)成本增加，同時(shí)由于受地理位置限制使供應(yīng)受到影響，而且在還原過程中因?yàn)槿紵煌耆俺龃罅康暮跓熢斐森h(huán)境污染。
當(dāng)使用天然氣、氨、丙烷這一類還原劑時(shí)，受資源條件和工業(yè)條件的限制較大。使用這類還原劑時(shí)，儲存條件要求非常高，在銅冶煉的高溫條件下使用時(shí)安全問題尤其需引起注意；另一方面，在還原過程中也會因?yàn)槿紵煌耆俺龃罅康暮跓熢斐森h(huán)境污染。
當(dāng)使用原木、木炭粉等作為還原劑時(shí)，由于這類還原劑是用自然的生態(tài)資源所制的，這樣對自然環(huán)境會造成較大的影響，如引起砍伐森林、破壞植被、造成水土流失等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種銅火法精煉使用的煤基新型還原劑作為傳統(tǒng)還原劑的替代品以及與之相適應(yīng)的運(yùn)用方法，銅精煉爐新型煤基還原劑還原新工藝在工業(yè)上應(yīng)用后，使銅的還原成本明顯降低，防止了環(huán)境污染，銅冶煉的多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到改善，同時(shí)為煤的非燃料化應(yīng)用開辟了一條新的途徑有著重要的工業(yè)價(jià)值和環(huán)保意義。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的方法一在不加任何礦物質(zhì)的情況下，用煤(包括泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤)或焦炭，破碎加工成粒度小于5mm以下的粉狀狀態(tài)，制成含固定碳15-90％、碳?xì)浠衔餅橹鞯膿]發(fā)份2-60％、全硫＜2和其它礦物成份、最終組份為100％的還原劑，替代前述的各種傳統(tǒng)還原劑，再用高壓風(fēng)將其鼓入液體銅之中進(jìn)行銅火法精煉的還原過程。
方法二當(dāng)使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時(shí)，可在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，需與煤一同進(jìn)行破碎混合均勻后使用，粒度范圍可在100-200目之間，視精煉爐銅液雜質(zhì)、氧化的深淺和鼓入的空氣量大小而定。石英在爐渣中的存在可大大降低FeO的活度，使鐵進(jìn)入爐渣而基本上不存留于液體銅之中。粉狀混合均勻的煤基還原劑鼓入銅液中后，在脫去銅液中溶解氧的同時(shí)可避免煤中的鐵污染銅液，達(dá)到精煉的目的。
方法三當(dāng)使用含硫較高的煤為還原劑的主體時(shí)，可在煤中加入＜10％的脫硫劑如碳酸鈉、氟化鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO等。根據(jù)情況需要，可以加入一種或幾種脫硫劑。使用前與煤一同制成粒度小于5mm以下的粉狀狀態(tài)，混合均勻用于替代前述的各種傳統(tǒng)還原劑，將其鼓入液體銅之中，在脫去銅液中的溶解氧的同時(shí)可避免煤中的硫污染銅液，達(dá)到精煉的目的。
方法四當(dāng)使用含硫較高和含鐵較高的煤為還原劑的主體時(shí)，方法一和方法二可同時(shí)使用或先后使用，在脫除銅液中的氧時(shí)，可減少或避免煤中的硫和鐵進(jìn)入銅液，達(dá)到精煉的目的。
在銅反射爐火法精煉的還原階段，為了提高精煉效果，可以采用“深度氧化—深度還原”和反復(fù)的“氧化—還原”的新工藝以達(dá)到除雜還原的目的。也可在反射爐煙道中補(bǔ)充空氣，使少量未反應(yīng)還原劑及其分解物燃燒，使煙氣的黑度下降，煙氣中懸浮物含量大大降低，使煙氣排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.原料來源廣泛，廉價(jià)易得。為了提高還原過程產(chǎn)物陽極銅的合格率，一般采用低硫低鐵低灰分的煤為還原劑的基體。凡是成分符合低硫低鐵低灰分的煤，無論是褐煤、煙煤、無煙煤，均可作為還原劑的基體。
2.煤的處理過程與使用過程合二為一，工藝簡單。如果煤的雜質(zhì)成分硫或鐵偏高，在作為還原劑使用前，采用機(jī)械的方式加入添加劑碳酸鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO或石英砂，可在脫氧的同時(shí)避免雜質(zhì)成分進(jìn)入銅液，不引入雜質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)流程。
3.利于環(huán)境保護(hù)。以煤為還原劑的基體，在替代原木、木炭為還原劑時(shí)，可直接減少森林的砍伐；在替代前述的所有傳統(tǒng)還原劑的條件下，由于在煙道內(nèi)添加了空氣，造成有機(jī)物的完全燃燒，使排放的煙氣對環(huán)境無任何不利影響。
4.成本低。煤作為礦產(chǎn)資源在地質(zhì)上儲量豐富，廉價(jià)易得，容易運(yùn)輸、貯存、加工。以脫除單位質(zhì)量的氧為基準(zhǔn)計(jì)算，使用煤和添加劑比使用重油、液化石油氣、柴油、天然氣、氨、丙烷、原木、木炭粉等的成本要低得多。另外還原時(shí)工人的勞動(dòng)程序簡化，勞動(dòng)強(qiáng)度下降，還原劑貯存和運(yùn)輸都比較方便。
以下為本發(fā)明的典型實(shí)施例。
實(shí)施例1粗銅成分(％)Cu 98.8，F(xiàn)e 0.01，S 0.3，其他(略)。
工藝條件輸送風(fēng)壓0.2-0.7Mpa，精煉爐水平煙道和豎直煙道之間具備煙道閘板，氧化終點(diǎn)溫度1150-1180℃，爐內(nèi)氣氛控制為還原氣氛，爐內(nèi)正壓5-20Pa，爐內(nèi)渣除凈。
在以上工況條件時(shí)，把煙煤經(jīng)過破碎形成粉狀作為還原劑，不添加任何礦物質(zhì)，用輸送裝置通過高壓風(fēng)將其鼓入液體銅之中進(jìn)行還原精煉。
還原后的陽極銅成分(％)為Cu 99.3，F(xiàn)e 0.005，S 0.015，其他合格。
實(shí)施例2粗銅成分(％)Cu 98.5，F(xiàn)e 0.03，S 0.02，其他(略)。
工藝條件同實(shí)施例1。
還原劑為無煙煤，還原時(shí)間為1小時(shí)，空氣攪拌，在煙道中補(bǔ)充空氣。
在具備以上工況條件時(shí)，把無煙煤經(jīng)過破碎形成粉狀作為還原劑，加入＜10％石英砂等添加劑的礦物質(zhì)，用專制的輸送裝置通過高壓風(fēng)將其鼓入液體銅之中進(jìn)行還原精煉。
還原后的陽極銅成分(％)Cu 99.0，F(xiàn)e 0.003，S 0.010，其他合格。
實(shí)施例3粗銅成份(％)Cu 98.5，F(xiàn)e 0.0 3，S 0.02，其他(略)。
工藝條件同實(shí)施例1。
還原劑為褐煤，加入＜10％的碳酸鈉、石灰石等礦物質(zhì)，還原時(shí)間為1.5小時(shí)，空氣攪拌，深度還原，適度氧化回調(diào)，煙道補(bǔ)充空氣。
在具備以上工況條件時(shí)，把褐煤經(jīng)過破碎形成粉狀作為還原劑，加入＜10％石英砂等添加劑的礦物質(zhì)，用專制的輸送裝置通過高壓風(fēng)將其鼓入液體銅之中進(jìn)行還原精煉。
還原后的陽極銅成分Cu 99.5，F(xiàn)e 0.001，S 0.010，其他合格。
實(shí)施例4粗銅成分(％)Cu 99.0，F(xiàn)e 0.01，S 0.4，其他(略)。
工藝條件同實(shí)施例1。
還原劑為褐煤，先加入石英砂，多次扒渣，時(shí)間2.2小時(shí)，空氣攪拌，煙道補(bǔ)充空氣。
在具備以上工況條件時(shí)，把褐煤經(jīng)過破碎形成粉狀作為還原劑，不添加任何礦物質(zhì)作為添加劑，用專制的輸送裝置通過高壓風(fēng)將其鼓入液體銅之中進(jìn)行還原精煉。
還原后的陽極銅成分Cu 99.7，F(xiàn)e 0.002，S 0.005，其他合格。
權(quán)利要求
1.銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法，其特征在于以煤或焦炭作為原料，經(jīng)過破碎加工成粒度5mm以下制備成含固定碳15-90％、碳?xì)浠衔餅橹鞯膿]發(fā)份2-60％、全硫＜2和其它礦物成份，最終組份為100％的還原劑，再用高壓風(fēng)將其鼓入銅液體之中進(jìn)行還原過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于煤包括泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時(shí)，在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，在使用前與煤一同破碎至粒度范圍在100-200目的粉碎狀態(tài)，混合均勻后使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含硫較高的煤為還原劑的主體時(shí)，在煤中加入＜10％的脫硫劑如碳酸鈉、氟化鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO等，可以加入一種或幾種脫硫劑，在使用前與煤一同制成粒度小于5mm以下的粉狀狀態(tài)，混合均勻后使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含硫較高的煤和含鐵較高的煤為還原劑主體時(shí)，在煤中同時(shí)或先后加入＜10％的脫硫劑和除鐵劑。
全文摘要
提供一種銅火法精煉使用的煤基新型還原劑以及制備方法，以煤或焦炭作為原料，經(jīng)過破碎加工成粒度5mm以下制備成含固定碳15－90％、碳?xì)浠衔餅橹鞯膿]發(fā)份2－60％、全硫＜2和其它礦物成份，最終組份為100％的還原劑，再用高壓風(fēng)將其鼓入銅液體之中進(jìn)行還原過程，當(dāng)使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時(shí)，可在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，當(dāng)使用含硫較高的煤為還原劑的主體時(shí)，可在煤中加入＜10％的脫硫劑。
文檔編號C22B15/14GK1434140SQ02113269
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月21日
發(fā)明者劉中華, 陳雯 申請人:昆明理工精誠科技有限責(zé)任公司