一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法技术

本发明专利技术的一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，通过控制转炉粗铜终点，获得特定S、O等含量成分的转炉粗铜，进行精炼，精炼过程中包括氮气搅拌自氧化反应过程，铜液升温，进行还原反应，控制自氧化与还原过程中的氮气不同通入流量，在还原反应过程中，通入LNG，完成还原过程，并使获得的阳极铜温度控制在1190±10℃，直接进行半炉浇铸。通过该单炉作业实现氧化还原时间较双炉作业时间大幅缩短，LNG单耗显著降低，进一步提高作业率。

A kind of copper refining method without oxidation and shallow reduction in anode furnace

【技术实现步骤摘要】
一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法
：本专利技术属于铜精炼
，具体涉及一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法。
技术介绍
：在确保安全环保的前提下，本着以最小投资通过科技创新实现扩产增效，节本降耗等，提高经济效益，铜的传统火法精炼工艺采用向炉内鼓入压缩空气(或富氧空气)进行氧化脱硫、除杂；鼓入LNG(或LPG等)进行除氧，达到符合成分标准的铜液，通过圆盘浇铸机生产出符合永久不锈钢阴极电解精炼工艺需求的阳极板。铜的传统火法精炼工艺表明，当深氧化作业将硫降到0.005％以下时，铜液中氧含量高达0.8％～1.5％，必须用大量还原剂深还原才可将铜液中氧含量降到0.15％以下。而在还原作业时，因还原剂在铜液停留时间很短，还原效率低，即使还原效果最好的LNG还原效率也低于40％，造成燃料成本浪费；另天燃气反应不完全使夹带炭黑的混杂气体逸出铜液进入大气，造成低空污染。为此本专利技术采用无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸生产模式组织生产，本文将详细分析。
技术实现思路
：本专利技术的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，包括以下步骤：步骤1，转炉粗铜获得：控制转炉粗铜吹炼终点，获得转炉粗铜，所述的转炉粗铜温度为1120℃±5℃，包括组分及质量百分含量为：Cu99.1-99.42％，Fe0.002-0.17％，As0.05-0.15％，O0.3-0.35％，S＜0.035％，Cu2S：Cu2O＝1：2，余量其他；步骤2，转炉粗铜精炼：取转炉粗铜，向炉内通入氮气，进行搅拌精炼，搅拌压力为0.45-0.5MPa，炉内压控制在-5～-10Pa，获得阳极铜，进行浇铸，浇铸方式为半炉浇铸，其中，所述的精炼时间为90-120min，所述的精炼过程包括氮气搅拌自氧化和还原，精炼还原温度为1190±10℃，其中：所述的氮气搅拌自氧化时间为20-30min，氧化过程中，氮气通入流量为550-650Nm3/h，压力为0.45-0.5MPa；所述的还原时间为40-60min，还原过程中，氮气通入流量为100-150Nm3/h，压力为0.45-0.5MPa；同时向炉内鼓入LNG，喷入时间为40-60min，所述的LNG流量为550-650Nm3/h，LNG压力为0.35-0.4MPa。所述的步骤1中，转炉粗铜状态为虫铜或平板状态。所述的步骤1中，转炉粗铜的控制过程：(1)当转炉操作进入B2期后，继续利用43个风眼均衡向炉内鼓入空气，压力100±10KPa，流量25000-28000Nm3/h，根据阳极炉的进料时间，向其中配入富氧，富氧流量＜1500Nm3/h，浓度控制在21-23％，以缩段吹炼时间；(2)通过炉后操作平台观察炉口溢出的火焰，当火焰颜色由橙黄色逐渐变为亮白色后，向炉内投入冷铜冷料，刚进入B2期加冷料，使转炉B2期冷料率为2.5％～4.5％，使获得粗铜温度控制在1120℃±5℃，所述的冷铜包括组分及质量百分含量为：Cu98.5-99.42％，Fe0.002-0.17％，As0.05-0.15％，O0.3-0.35％，S＜0.035％)；(3)继续吹炼，观察炉后平台喷溅物颜色，当喷溅物由黑色逐渐出现铜的紫红色状态时，采用风眼钎插入第5号风眼取样观察，直到钎上的粘结物变为表面光滑，且呈玫瑰红色即为吹炼终点，倾转炉体角度至60°，关闭送风阀，进行压渣操作，并放出转炉目标粗铜，由粗铜包子加入阳极炉。所述的步骤2中，精炼过程中通入的氮气作为惰性搅拌介质，所述的氮气浓度为99.95-100％。所述的步骤2中，氧化后获得铜液，所述的铜液温度为1120-1175℃。所述的步骤2中，精炼过程中发生无氧化脱硫反应机理：利用氮气搅拌，使铜液中硫化亚铜和氧化亚铜充分接触，发生自反应，硫化亚铜：氧化亚铜＝1:2条件下，搅拌进而脱除铜液中的硫。所述的步骤2中，搅拌过程中发生以下反应：2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑所述的步骤2中，铜液中氧0.2-0.3％，硫＜0.005％。所述的步骤2中，阳极铜包括组分及质量百分含量为：铜99.3-99.7％，氧≤0.15％，硫＜0.005％。所述的步骤2中，阳极铜温度为1190±10℃，直接用于后续浇铸获得阳极板。所述的步骤2中，阳极铜浇铸过程中，浇铸料量无损失。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法中采用.无氧化还原单炉作业，半炉浇铸生产模式具体措施，通过实时监测转炉内火焰与喷溅物颜色，能够很准确地判断出造铜过程的终点。当喷溅物由黑色逐渐出现铜的紫红色状态，迅速取样观察粗铜样品，达标后，首先样品表面色泽由金黄色转为黑褐色，再转为橘红色，最后变为玫瑰红色；粘结物结构由粘延性向松脆变化，表面有许多小孔，当表面由粗糙向光滑无细孔变化且硫色消失，表面隆起联接不断时，证明造铜期终点到，此时含氧量0.3-0.35％，含氧量能够满足自身脱硫，不需要额外鼓入空气进行氧化。向铜液中鼓入氮气进行搅拌，以使反应完全；由于不再鼓入压缩空气氧化，获得阳极铜中含氧量不会增加，缩短了还原时间。(2)本专利技术的阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法采用单炉作业，与原有的双炉作业相比，LNG单耗降低62.46％。(3)采用本专利技术的阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，以年产16.5万吨合格阳极板计算，LNG单耗由41.4Nm3/t下降到13.56Nm3/t，LNG单价为3.16元/Nm3，年可节约成本1451万元。(4)采用本专利技术的无氧化还原单炉作业半炉浇铸生产模式，排风机负荷较双炉作业转速降低200～300r/min；取消1台鼓风机功率90kw，合计日节约电量约3120kWh，按年生产330天，电费0.62元/Kwh计算，年可节约电费63.8万元。(5)本专利技术的无氧化浅还原单炉作业脱硫过程中，取消加入压缩空气，使铜液中氧含量不会额外增加，从而缩短还原时间，减少了还原剂用量；其次还原期间配入100～150Nm3/h氮气加强搅拌能力，增强还原效果，提高还原剂利用率，避免了低空污染。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。单炉作业半炉浇铸前期研究：粗铜精炼的主要任务在于脱除粗铜中有害杂质，尤其是硫元素的脱除。基本原理在于铜液中存在的大多数杂质对氧的亲和力大于铜，而多数杂质的氧化物在铜液中的溶解度很小，因此可采用造渣、排渣的方法除去。由于熔体中铜占大多数，而杂质占极少数，传统观点认为氧化反应时铜首先发生氧化作用生成Cu2O，随即溶于铜液中，并被气体搅动向四周扩散，使其他金属杂质Me氧化，反应方程：4Cu+O2＝2Cu2O(1)[Cu2O]+[Me]＝2[Cu]+(MeO)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，转炉粗铜获得：/n控制转炉粗铜吹炼终点，获得转炉粗铜，所述的转炉粗铜温度为1120℃±5℃，包括组分及质量百分含量为：Cu 99.1-99.42％，Fe 0.002-0.17％，As 0.05-0.15％，O 0.3-0.35％，S＜0.035％，Cu

【技术特征摘要】
1.一种阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，转炉粗铜获得：
控制转炉粗铜吹炼终点，获得转炉粗铜，所述的转炉粗铜温度为1120℃±5℃，包括组分及质量百分含量为：Cu99.1-99.42％，Fe0.002-0.17％，As0.05-0.15％，O0.3-0.35％，S＜0.035％，Cu2S：Cu2O＝1：2，余量其他；
步骤2，转炉粗铜精炼：
取转炉粗铜，向炉内通入氮气，进行搅拌精炼，搅拌压力为0.45-0.5MPa，炉内压控制在-5～-10Pa，获得阳极铜，进行浇铸，浇铸方式为半炉浇铸，其中，所述的精炼时间为90-120min，所述的精炼过程包括氮气搅拌自氧化和还原，精炼还原温度为1190±10℃，其中：
所述的氮气搅拌自氧化时间为20-30min，氧化过程中，氮气通入流量为550-650Nm3/h，压力为0.45-0.5MPa；
所述的还原时间为40-60min，还原过程中，氮气通入流量为100-150Nm3/h，压力为0.45-0.5MPa；同时向炉内鼓入LNG，喷入时间为40-60min，所述的LNG流量为550-650Nm3/h，LNG压力为0.35-0.4MPa。


2.根据权利要求1所述的阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，其特征在于，所述的步骤1中，转炉粗铜状态为虫铜。


3.根据权利要求1所述的阳极炉无氧化浅还原单炉作业半炉浇铸的铜精炼方法，其特征在于，所述的步骤1中，转炉粗铜的控制过程：
(1)当转炉操作进入B2期后，继续利用风眼均衡向炉内鼓入空气，压力100±10KPa，流量250...

【专利技术属性】
技术研发人员：江城，刘长东，史云胜，王涛，张晓丹，饶剑，车贤，张迪纪，杨野，王起超，
申请(专利权)人：吉林紫金铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22