吹煉渣反射爐還原貧化試驗(yàn)

1、吹煉渣反射爐還原貧化試驗(yàn)1. 試驗(yàn)?zāi)康碾p頂吹煉銅工藝對(duì)物料的適用性強(qiáng)， 產(chǎn)能大，但是頂吹吹煉過(guò)程 爐渣含銅較高， 主要是富氧熔池熔煉爐渣的氧勢(shì)較強(qiáng)， 導(dǎo)致?tīng)t渣磁性 鐵含量升高，粘度增加，從而使?fàn)t渣含銅較高（達(dá)到 20% 以上），現(xiàn) 有冰銅頂吹吹煉技術(shù)的爐渣通過(guò)水淬處理后投入頂吹熔煉 （配入量為 精礦的 20% ），由于現(xiàn)有技術(shù)吹煉渣的產(chǎn)出量大于熔煉的投入量，這 不僅導(dǎo)致吹煉渣的結(jié)存還影響熔煉爐的精礦處理量， 同時(shí)吹煉渣在銅 冶煉系統(tǒng)的循環(huán)結(jié)存，增加生產(chǎn)作業(yè)成本。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)反射爐還原貧化吹煉渣， 將吹煉渣開(kāi)路處理， 吹煉渣、 還原煤、熔劑按一定配比投入反射爐內(nèi)熔化，吹煉渣中的磁性鐵、氧 化銅和還

2、原煤還原反應(yīng)， 磁性鐵還原成氧化鐵后和配入熔劑造渣， 金 屬銅相富集， 利用銅相和渣相的比重不同而分離， 實(shí)現(xiàn)最大限度的提 取吹煉渣中的銅， 將這部分提取的銅返回吹煉爐或陽(yáng)極爐， 爐渣返渣 選進(jìn)一步提取銅， 減少了吹煉渣在系統(tǒng)的循環(huán)，提高陽(yáng)極銅產(chǎn)能；通 過(guò)試驗(yàn)?zāi)茉聪那闆r研究反射爐內(nèi)還原頂吹吹煉渣的可行性。2. 試驗(yàn)預(yù)期達(dá)到的效果吹煉渣經(jīng)過(guò)反射還原后爐渣的磁性在 8%以下；爐渣含銅在 3% 左右； 吹煉渣中的鉛鋅雜質(zhì)還原后進(jìn)入煙塵回收，回收率在 80% 以上； 吹煉渣的處理量在 3t/ 天以上。2. 吹煉渣的還原實(shí)驗(yàn)原理3. 1吹煉渣的性質(zhì)吹煉渣為冰銅富氧頂吹吹煉的一種爐渣，經(jīng)水淬處理也稱為水

3、淬 渣，分為C1渣和C2渣，外觀均為黑色的顆粒狀，粒度在1 8mm大 小不一，經(jīng)過(guò)吹煉渣的物相分析，吹煉渣含銅在1822% ,其中銅主 要由15%的氧化銅相和35%金屬銅相存在，還含有部分的硫化亞銅; 鐵主要由3540%磁性鐵和硅酸鐵組成，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)得知，氧化銅 部分主要被磁性鐵包裹形成銅鐵化合物，這是導(dǎo)致吹煉渣含銅高的直 接原因。本次吹煉渣貧化試驗(yàn)的化學(xué)組成成分見(jiàn)一下熒光分析數(shù)據(jù)，CuFeSSiO2CaOAI2O3ZnMgO20.5724.930.28918.635.582.012.041.12Fe/SiO 2=1.338; Fe 304=38。Fe FeOZnZnO64805672XY2

4、.04%ZY=31.16%Z=2.62%硅酸度 K= S*(32/64)/(F*16/80+M*16/40+C*16/56+Z*16/72)= 18.63*32/64/(31.16*16/80+1.12*16/40+5.58*16/56+2.62*16/72)= 1.052 (一般鐵硅比在1.3，硅酸度也接近1.3，硅酸度偏低時(shí)熔點(diǎn)也會(huì)朝上移。)3.2.還原貧化理論過(guò)程吹煉渣還原過(guò)程主要是用還原煤劑和吹煉渣中的高價(jià)鐵氧化物、氧化銅、雜質(zhì)鉛鋅氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，由于吹煉渣中鉛鋅雜質(zhì)含量不予計(jì)算雜質(zhì)消耗的還原煤，只計(jì)算磁性鐵、氧化銅和C還原反應(yīng),若還原后磁性鐵為8%，還原煤固定碳為60%，取1t吹

5、煉渣為試樣， 20%的還原煤為無(wú)效氧化消耗。2Fe3O4 + 3SiO2 + C=3(2FeO SiO2)+CO2122*23230%*1t0.6*X1X1=13kg2Cu2O +C=4Cu+CO22*144 1220%*1t0.6X2X2=14kgX= （13+14）*1.2=32.4kg由上述反應(yīng)可知，1t吹煉渣還原需要消耗32.4kg還原煤。4. 反射爐還原吹煉渣試驗(yàn)反射爐是一種通過(guò)火焰直接加熱物料， 以熔煉金屬的冶金爐。 由 燃燒窀、熔煉室和排氣煙道 （煙囪 ）三個(gè)主要部分組成。整個(gè)爐膛就是 一個(gè)用耐火材料襯里的長(zhǎng)方形熔煉室。被廣泛用于處理礦石和精礦， 尤其是處理細(xì)粒度的粉料；還熔化和

6、還原冶煉中間渣。反射爐還原吹煉渣試驗(yàn)要求工藝溫度在 12001250 C,爐渣硅 酸度K=1.11.2,單爐處理量1t，作業(yè)周期8小時(shí)，吹煉渣和熔劑 按一定比例配料后投入反射爐熔化還原，還原結(jié)束后放銅放渣。實(shí)施例1,投入吹煉渣1t，還原煤32.4kg，還原煤中含硅4%, 爐渣硅酸度 K1.1 ，則配 9.4kg 石英石（純度 90%）,還原過(guò)程溫度控 制在12001250 C,記錄投入物料量，爐溫變化，還原過(guò)程爐渣渣 型和渣量、銅量,煙塵量,還原時(shí)間,以及還原過(guò)程的能源消耗情況 包括煤、水、電耗等數(shù)據(jù),根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算還原過(guò)程的銅金屬平衡 和成本核算。實(shí)施例2,投入吹煉渣2t，還原煤64.8k

7、g，還原煤中含硅4%， 爐渣硅酸度K=1.2，則配52kg石英石（純度90%），還原過(guò)程溫度控 制在12001250 C,為增加爐渣的流動(dòng)性可以加入 5.2kg的石灰石 熔劑,記錄投入物料量, 爐溫變化,還原過(guò)程爐渣渣型和渣量、 銅量, 煙塵量,還原時(shí)間,以及還原過(guò)程的能源消耗情況包括煤、水、電耗 等數(shù)據(jù),根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算還原過(guò)程的銅金屬平衡和成本核算。5. 反射爐還原貧化吹煉渣的技術(shù)難點(diǎn)5.1 反射爐是通過(guò)熱量的輻射升溫,熱效率較低（3050%）,還原過(guò)程需要的工藝溫度在12001250 C,吹煉渣磁性鐵達(dá)到40%，這 部分磁性鐵熔點(diǎn)較高, 所以過(guò)程溫度的控制是影響還原效果的核心因 素。5.

8、2 還原煤的用量控制,還原過(guò)程是降溫的過(guò)程,還原的控制可能是 試驗(yàn)的難點(diǎn),還原氣氛太強(qiáng)而溫過(guò)程度不能滿足時(shí)會(huì)影響爐渣的流動(dòng) 性導(dǎo)致渣含銅高,甚至爐渣很難排放。5.3 吹煉渣磁性鐵較高, 還原過(guò)程效果不好時(shí)可能導(dǎo)致熔點(diǎn)較高的磁 性鐵沉降,生成爐結(jié)。生產(chǎn)記錄表、物料 爐期、吹煉渣t還原煤t石英砂t石灰石t用電量Kw用煤量t14.9230.5860.1300.02123.1t過(guò)程控制參數(shù)記錄表X爐期、參數(shù)X還原時(shí)間溫度渣含銅粗銅含銅14sy11-181.93730.75880.704213.288.234.672.620.482.040.751.783.595.805.368.287.343.592

9、.91吹煉渣還原實(shí)驗(yàn)小結(jié)本次實(shí)驗(yàn)時(shí)間8月11日至8月18日為期一周，用反射爐還原 貧化吹煉渣，利用爐內(nèi)的強(qiáng)還原氣氛和澄清分離將貧化爐渣和金屬銅 相分開(kāi)，分別得到含銅物料（含銅70%）和爐渣（含銅0.50.8% ）。實(shí)驗(yàn)原料：吹煉渣（水淬渣）、石英石、石灰石、還原煤。實(shí)驗(yàn)方案：配制2t吹煉渣、18kg石英石、6kg石灰石混合均勻，一次投入 反射爐內(nèi)還原熔煉，在還原過(guò)程中按時(shí)翻料，當(dāng)所投入的物料完全融 化后再分批配制加料，每批物料按1t吹煉渣、6kg石英石、3kg石灰 石的比例配制。共投入物料（濕重）吹煉渣14.923t、石英石0.1308t、 石灰石0.021t，其中為了加快物料融化速度還加入4

10、00kg堿。產(chǎn)出0.89t粗銅，爐渣13.85t，消耗燃料煤1.1t/班。金屬銅的回收率：0.89/14.923*0.9*0.18=36.8%金屬回收率低的主要原因是金屬銅和爐渣分離效果不理想，其中最主要是受爐溫不穩(wěn)定或爐溫不夠的影響，還有爐渣中存在部分的磁性鐵沉降和爐溫降低后粘度增加導(dǎo)致還原出來(lái)的金屬銅進(jìn)入渣相，造成爐渣中粗銅機(jī)械夾雜（見(jiàn)圖1 ）。（爐渣緩冷后底部有大量的顆粒金 屬銅）。現(xiàn)有反射爐未設(shè)置排放口，當(dāng)熔池高度接近趴渣口后趴渣， 這種高熔池時(shí)底部熱量傳質(zhì)較差，不利于金屬銅和爐渣分離，同時(shí)趴渣或出銅的作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度太大，不利于安全生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中爐渣渣型控制情況較好，爐渣硅酸度K1.1

11、1.2 ,Fe/SiO 2=0.91.2 , Ca69%，熔池表面爐渣的流動(dòng)性較好， 渣含銅 小于1.0%。圖1下圖為還原時(shí)間與渣含銅關(guān)系從上圖可以看出同一批物料隨著渣含銅隨著融化還原時(shí)間增加而降低，但是當(dāng)融化還原時(shí)間 6小時(shí)以后渣含銅增加到8.0%，主要 原因可能是加入物料后爐溫降低，導(dǎo)致?tīng)t渣粘度增加，之后隨著時(shí)間 的增加爐渣含銅增加，可能原因是由于爐內(nèi)熔池升高后底部溫度低于 表面溫度，影響了銅的沉降分離。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程后期由于爐內(nèi)熔池升高， 爐底開(kāi)始生成爐結(jié)，特別是在加煤或出灰時(shí)爐渣表面粘度增加，開(kāi)始加入部分堿和冰銅，后人工攪拌，觀察到爐渣表面熔池變得清澈，渣 含銅也開(kāi)始有所下降到3%。下表為

12、粗銅樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)樣品編號(hào)Au(g/t)Ag(g/t)Cu （化學(xué) 法）SPbAsBiSb0仃LZ粗銅87.390.4050仃LZ粗銅0.2335.173.30仃LZ粗銅318.388.760仃LZ粗銅0.1333.288.053.270.1070.3350仃LZ粗銅256.677.32.10.0370.2010仃LZ銅渣0.125.90.9710.4460.1960.03610.01630.00980仃LZ銅渣0.135.82.780.5550.2190.03610.1550.07210仃L 上 20.0g297.483.263.650.0330.4601TL 下 226.7g52.88.151

13、.280.5160.0380.00390.048701T LZ15-8-16C2K1.2859.278.2412.960.1981.1101TL 上 16.5g33182.824.240.0340.8501TL 下37.37.580.5860.530.03610.0240.08650仃LZ1.3382.687.064.030.0260.6490仃 LZC1K0.9199.039.953.680.010349.31從上表可以看出吹煉還原貧化沉降分離后粗銅品位在7389%（也可稱為白冰銅），這部分銅含鉛高于吹煉造銅期的粗銅，主要是 含銅質(zhì)量達(dá)不到粗銅等級(jí)；Pb被還原出來(lái)沉降后和銅形成化合物。實(shí)驗(yàn)過(guò)

14、程中，最后出來(lái)的爐渣和粗銅中雜質(zhì)銻含量較前面的有升高，特別是沉降在底部的金屬銅和爐渣雜質(zhì)銻含量很高，這主要是由 于現(xiàn)反射爐原先用于銻精煉， 爐底存有未清理的精銻被融化后熔解于 吹煉渣中，爐底粗銅樣由一個(gè)化驗(yàn)含銻 49% ，但其他粗銅樣化驗(yàn)含 銻在 0.2% ，所以雜質(zhì)銻的影響不做進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)取得的成果本實(shí)驗(yàn)證明了吹煉渣反射爐還原貧化技術(shù)的可行性， 爐況較好時(shí) 爐渣含銅降低至 0.5% ，粗銅含銅大于 70%達(dá)到預(yù)期效果。實(shí)驗(yàn)存在的缺點(diǎn)1.現(xiàn)有反射爐燃料供熱方式為塊狀的燃料煤加入反射爐爐膛燃 燒供熱，當(dāng)加煤或斗灰時(shí)爐膛溫度降低，不利于吹煉渣融化還原。用 紅外線測(cè)溫儀測(cè)量爐內(nèi)溫度，但受爐內(nèi)煙氣影響未測(cè)得準(zhǔn)確值。2.冶煉成本