本發明專利技術提供一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法，工藝步驟為：（1）在貧化爐中引入偏心機械攪拌設備，將1150~1350℃的高溫熔融態銅渣導入貧化爐中，調整攪拌槳伸入至銅渣液面高度的1/3至1/2處，開啟加熱和攪拌，控制銅渣的溫度為1150-1350℃，攪拌速度為50~200r/min；（2）在貧化爐的底部或側部設置用于噴吹攜帶硫化劑載氣的透氣轉，將硫化劑通過載氣經透氣磚底吹或側吹入熔融銅渣中，控制噴吹壓力為0.1~1.5MPa，噴吹流量為5~60m3/h，硫化劑加入量為銅渣質量的0.3~8%，噴吹混合物并攪拌10~60min；?（3）靜置分層，分別收集下層冰銅和上層貧化后渣。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于冶金
，具體涉及一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法。
技術介紹
隨著銅冶煉技術的不斷發展，熔煉強度、銅锍品味不斷提高，一次熔煉渣含銅也不斷提高，冶煉過程中產出的棄渣含銅高達0.4%-0.8%，富氧底吹渣含銅有時高達3-4%，遠高于目前0.3%的銅礦開采品位。目前，生產1噸銅產生2.2噸銅渣，我國銅渣累計堆存已高達2.5億噸左右，2014年我國精銅產量為796萬噸，可近似計算銅渣產量約為1500萬噸。大宗廢棄物，在一定程度上給生態環境造成了難以恢復的影響，而每年隨著銅渣排放熱量浪費的經濟損失在2億元以上。工業上銅渣貧化的方法有兩類：緩冷選礦法和火法貧化。選礦法銅回收率高，能耗較低，但熱態銅渣緩冷過程的余熱未經回收利用造成巨大的能源浪費，銅渣的緩冷周期長、對渣包數量和緩冷場占地面積的要求限制了中小型企業的使用，且工藝過程需要大量水，環境效益較低。火法貧化將熱態爐渣直接進行電熱貧化，目前經電爐沉清分離貧化后的棄渣中銅含量一般在0.6%以上，棄渣含銅仍然較高，主要問題在于硫化劑加入爐內，漂浮在熔池表面，除了燃燒掉部分以外，只能依靠于熔渣表面的“滑動接觸”來進行化學反應過程，這種“滑動接觸”的動力學條件造成貧化效率較低。申請號為201310311055.X的專利公開了一種銅冶煉熔融爐渣貧化的方法及貧化裝置，該專利中涉及銅冶煉熔融爐渣和還原劑分別通過流槽由加料口加到貧化裝置中，雖噴吹惰性氣體對熔體進行攪拌，使硫化劑與銅渣的接觸過程有了一定程度地改善，但頂部加料方式仍未從根本上解決硫化劑加入后漂浮于熔渣表面，與熔體難以充分混合的問題。申請號為200910088879.9的專利也提出了一種銅熔煉渣電熱貧化工藝，該專利中硫化劑的加入方式也是通過爐殼頂部的加料口加入，仍未考慮硫化劑與銅熔煉渣的充分混合和反應問題，硫化劑利用效率低且環境污染較為嚴重。申請號為201510261859.2的專利提出一種銅冶煉渣處理裝置及其方法，該專利中硫化劑從爐體頂部加料口加入，并且該方法還引入還原劑，從爐體頂部的輔料加入口加入，之后在爐體底部及側壁上通過噴槍噴入天然氣和氧氣攪動熔體，單純靠天然氣和氧氣的噴入動力攪動熔體，存在以下幾種弊病：首先頂部加料方式一直存在加入后硫化劑和還原劑浮于熔體表面，難以與銅渣熔體充分混合、反應，導致兩者的利用率低，為了達到充分除銅的效果往往用量較大；其次，硫化劑和還原劑在反應過程中均會產生有毒有害氣體，污染較大，和氧氣混合后還可能存在爆炸危險。因此，亟需一種新的貧化銅渣的方法，克服上述不足，徹底改變硫化劑加入方式，有效提高硫化劑利用率，降低尾渣含銅，提高銅熔煉渣貧化水平，改善現場環境。
技術實現思路
針對現有技術存在的問題，本專利技術提出了一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法，在熔融銅冶煉渣貧化爐中引入攪拌設備，然后將硫化劑通過噴吹氣體攜帶到銅渣中，在機械攪拌與噴吹氣體的雙重作用下使硫化劑與熔渣充分混合。本專利技術的技術方案為：一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法，按照以下步驟進行：（1）在貧化爐中引入偏心機械攪拌設備，將1150~1350℃的高溫熔融態銅渣導入貧化爐中，調整攪拌槳伸入至銅渣液面高度的1/3至1/2處，開啟加熱和攪拌，控制銅渣的溫度為1150-1350℃，攪拌速度為50~200r/min；（2）在貧化爐的底部或側部設置用于噴吹攜帶硫化劑載氣的透氣轉，將硫化劑通過載氣經透氣磚底吹或側吹入熔融銅渣中，控制噴吹壓力為0.1~1.5MPa，噴吹流量為5~60m3/h，硫化劑加入量為銅渣質量的0.3~8%，噴吹混合物并攪拌10~60min；（3）靜置分層，分別收集下層冰銅和上層貧化后渣。上述方法中，所述載氣為天然氣、惰性氣體或氮氣。上述方法中，所述硫化劑包括銅精礦或黃鐵礦。上述方法中，所述下層冰銅的品位在70%左右，上層貧化后渣中含銅量在0.3%及以下。上述方法中，銅冶煉渣在貧化過程產生的高溫煙氣通過鍋爐回收余熱以及旋風除塵，回收煙氣中的鋅、鉛、鉬和砷易揮發有價組分，最后通過洗滌裝置除去煙氣中所含的二氧化硫氣體，達到排空要求后排入大氣。上述方法中，當載氣為惰性氣體或氮氣時，攜帶硫化劑通過透氣磚噴吹入爐渣中，FeS與Fe3O4和SiO2反應生成2FeO·SiO2，降低渣粘度，硫化劑與Cu2O反應生成Cu2S從而回收銅渣中化學溶解的銅。涉及的反應方程式如下：Cu2O+FeS=Cu2S+FeO3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO?SiO2)+SO2上述方法中，當載氣為天然氣時，天然氣熱解生成C和H2，將Fe3O4還原成FeO進而與SiO2形成硅酸鹽；同時，硫化劑與渣中Cu2O反應生成Cu2S形成冰銅，與Fe3O4和SiO2反應生成2FeO?SiO2。涉及的反應方程式如下：Fe3O4+1/3CH4(g)=3FeO+2/3H2O(g)+1/3CO(g)Fe3O4+1/4CH4(g)=3FeO+1/4CO2(g)+1/2H2O(g)Fe3O4+CO(g)=3FeO+CO2(g)CH4(g)=C+2H2(g)Fe3O4+C=3FeO+CO(g)Fe3O4+1/2C=3FeO+1/2CO2(g)Fe3O4+H2(g)=3FeO+H2O(g)Cu2O+FeS=Cu2S+FeO2FeO+SiO2=2FeO?SiO23Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO?SiO2)+SO2與現有的銅渣貧化技術相比，本專利技術的特點和有益效果是：本專利技術在貧化爐中設置偏心攪拌設備，并采用噴吹氣體攜帶硫化劑的方式進入熔融銅渣體系，在機械攪拌與噴吹氣體的雙重作用下使硫化劑與熔渣充分混合接觸反應，優化硫化劑反應的動力學條件的同時有效抑制了泡沫渣的生成，避免了熔渣液面升高和噴濺現象，本專利技術方法可使硫化劑的利用率達到80%以上，貧化后渣中的含銅量達到0.3%以下，此外，本專利技術安全性高，尾氣產生量較低且均經過回收處理，對環境污染極低，具有較大的經濟效益和環境效益。附圖說明：圖1為本專利技術實施例1和實施例3的噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法所采用的貧化爐的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例2和實施例4的噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法所采用的貧化爐的結構示意圖；其中：1-排渣口，2-排冰銅口，3-攪拌槳，4-攪拌槳升降系統，5-銅渣溜槽，6-天然氣底吹噴吹口，7-天然氣側吹噴吹口，8-旋風除塵系統，9-余熱回收系統，10-洗滌塔。具體實施方式本專利技術實施例中所采用的貧化爐為自制設備。本專利技術實施例1和2中所用銅渣為富氧底吹銅熔煉渣，具體成分如表1所示。表1實施例1和2所采用的銅冶煉渣多元素分析結果（質量分數，%）組分TFeFeOCuZnSAl2O3CaOMgOSiO2Aug/tAs含量42.4743.144.515.671.553.020.961.0920.821.20.075本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法，其特征在于按照以下步驟進行：（1）在貧化爐中引入偏心機械攪拌設備，將1150~1350℃的高溫熔融態銅渣導入貧化爐中，調整攪拌槳伸入至銅渣液面高度的1/3至1/2處，開啟加熱和攪拌，控制銅渣的溫度為1150?1350℃，攪拌速度為50~200r/min；（2）在貧化爐的底部或側部設置用于噴吹攜帶硫化劑載氣的透氣轉，將硫化劑通過載氣經透氣磚底吹或側吹入熔融銅渣中，控制噴吹壓力為0.1~1.5MPa，噴吹流量為5~60m3/h，硫化劑加入量為銅渣質量的0.3~8%，噴吹混合物并攪拌10~60min；（3）靜置分層，分別收集下層冰銅和上層貧化后渣。
【技術特征摘要】
1.一種攪拌協同噴吹氣體攜帶硫化劑貧化銅渣的方法，其特征在于按照以下步驟進行：
（1）在貧化爐中引入偏心機械攪拌設備，將1150~1350℃的高溫熔融態銅渣導入貧化爐中，調整攪拌槳伸入至銅渣液面高度的1/3至1/2處，開啟加熱和攪拌，控制銅渣的溫度為1150-1350℃，攪拌速度為50~200r/min；
（2）在貧化爐的底部或側部設置用于噴吹攜帶硫化劑載氣的透氣轉，將硫化劑通過載氣經透氣磚底吹或側吹入熔融銅渣中，控制噴吹壓力為0.1~1.5MPa，噴吹流量為5~60m3/h，硫化劑加入量...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張廷安，豆志河，牛麗萍，劉燕，呂國志，張子木，趙秋月，張保敬，傅大學，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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