【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金工程，尤其涉及一种复杂铜资源短流程冶炼方法。
技术介绍
1、铜是一种重要的工业基础原材料和战略物资，广泛应用于电气、建筑、机械制造、国防军工等领域。
2、火法冶金是金属铜生产主要工艺，铜精矿经过“造锍熔炼→铜锍吹炼→粗铜精炼”等工序生产阳极铜。常规铜冶炼工艺中，上述工序在多个炉子内间断完成，冶炼中间产品需经吊车在多个车间内倒运，存在生产效率低、环境污染大等问题。随着优质铜精矿资源枯竭，复杂原生资源、二次资源成为主要处理对象，以及全球环境保护意识不断增强，亟需开发原料适应性强、冶炼强度高、处理能力大的新型连续炼铜方法。铜资源高效利用和环保冶炼技术创新，是应对当前资源短缺和环境保护双重挑战的关键。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种原料适应性较强、流程较短、熔炼效率较高、烟气较少、铜直收率较高的复杂铜资源短流程冶炼方法。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种复杂铜资源短流程冶炼方法，包括以下步骤：
3、(1)将复杂铜资源与熔剂、多源冷料进行混料，并在富氧条件下进行造锍熔炼，得到高品位铜锍、熔炼渣和烟气；
4、(2)所述高品位铜锍搭配熔剂后在吹炼-精炼炉中冶炼，得到吹炼渣、阳极铜和烟气；
5、所述吹炼渣可返回步骤(1)中造锍熔炼过程作为多源冷料；
6、(3)将步骤(1)所得熔炼渣与硫化剂、还原剂协同搭配，进行还原硫化后得到铜锍、贫化渣和烟气，并
7、所述铜锍可返回步骤(1)造锍熔炼过程作为多源冷料。
8、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述复杂铜资源包括19-30％的cu、22-28％的fe、20-30％的s、0.5-1.0％的pb、1.5-2.45％的zn。
9、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，所述熔剂为石英砂，添加量为复杂铜资源质量的4-8％。在造锍熔炼过程，采用铁硅渣型，需加入石英砂确保合适铁硅质量比，铁硅质量比控制在1.6-2.0，可获得低熔点渣型，进而降低能耗。
10、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，所述多源冷料为低品位铜矿(cu质量百分比＜15％)、废电路板、含铜污泥、废杂铜、残极冷料等的一种或多种，添加量为复杂铜资源质量的5-10％。造锍熔炼为自热过程，加入多源冷料一方面降低熔炼温度，减小熔渣对炉衬侵蚀，另一方面可综合回收多源冷料中的有价金属。
11、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，所述富氧条件向炉内鼓入氧气，氧气的鼓入速率为10000-30000nm3/h，富氧浓度为70-82％，氧矿比为145-165nm3/t。鼓入氧气主要发生反应如下：
12、cufes2+2.5o2＝cu2s·fes+feo+2so2 (1)
13、2fes+3o2＝2feo+2so2 (2)
14、2cu2s+3o2＝2cu2o+2so2 (3)
15、fes+cu2o＝feo+cu2s (4)
16、feo+sio2＝feo·sio2 (5)
17、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，熔炼温度为1180-1250℃；熔炼时间为0.5-2小时。
18、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述高品位铜锍包括73-78％cu、16-21％s；所述熔炼渣包括3-5％的cu、0.3-1.0％的pb(铅)、1.5-4.0的zn。造锍熔炼在强氧化气氛下进行，导致渣含铜较高，可采用还原硫化工艺回收铜熔炼渣中的铜、铅、锌等有价金属。
19、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(2)中，所述熔剂为石英砂，添加量为相当于高品位铜锍质量的5-12％。
20、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(2)中，吹炼-精炼炉中通入混合气体，吹炼-精炼炉中冶炼包含氧化期和还原期两个过程。氧化期过程纯氧鼓入速率为2000-2500nm3/h、空气鼓入速率为14000-16000nm3/h、氮气鼓入速率为5000-6000nm3/h，反应时间为12-16h；还原期过程纯氧鼓入速率为20-30nm3/h、空气鼓入速率为1000-1600nm3/h、天然气鼓入速率为250-450nm3/h，反应时间为2-4h。
21、所述纯氧，指纯度大于等于99.99％的氧气。
22、本专利技术将铜锍吹炼和粗铜精炼工艺耦合于一个炉内，通过精确控制气体的鼓入，在一个炉子内完成铜锍吹炼和粗铜精炼工序，直接产出合格阳极铜进行阳极板浇铸。
23、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(2)中，吹炼和精炼温度为1220-1270℃。
24、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(2)中，按照质量百分含量计，所述阳极铜包括99.01-99.55％的cu(其纯度为99.01-99.55％)。所述吹炼渣可返回步骤(1)造锍熔炼过程。全流程铜直收率大于95％。
25、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(3)中，所述硫化剂为硫磺、黄铁矿、硫酸钙及石膏渣的一种或多种，添加量为熔炼渣质量的2-15％。加入硫化剂主要为熔炼渣贫化提供硫源，将cu2o硫化为cu2s；硫化剂加入量过量时，会将熔渣中zn元素变为zns，降低锌回收率。
26、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(3)中，所述还原剂为焦炭、无烟煤、烟煤及生物质炭的一种或多种，添加量为熔炼渣质量的4-8％。铜熔炼渣中含有较多高熔点fe3o4，加入还原剂将高价铁氧化物还原为feo造渣；若还原剂加入量过多，会将铁氧化物还原为单质铁，恶化炉渣性质。
27、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(3)中，所述还原硫化温度为1200-1350℃，恒温时间为2-5h。
28、上述短流程冶炼方法中，优选的，在步骤(3)中，所述从烟气中回收铅锌等有价金属，其中铅回收率大于98％，锌回收率大于85％。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
30、(1)本专利技术创新性的通过将复杂铜资源和多源冷料协同搭配，符合我国铜资源原料波动的情况，解决现有铜冶炼技术无法适配的瓶颈问题；确定优化工艺条件及调控措施，为复杂铜资源高效清洁处理及有价多金属综合回收提供指导；
31、(2)本专利技术创新性的将铜锍吹炼和粗铜精炼工艺耦合于一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤（2）中，所述吹炼渣返回步骤（1）中造锍熔炼过程作为多源冷料；和/或步骤（3）中，所述铜锍返回步骤（1）造锍熔炼过程作为多源冷料。
3.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述复杂铜资源包括19-30%的Cu、22-28%的Fe、20-30%的S、0.5-1.0%的Pb、1.5-2.45%的Zn；和/或步骤(1)中，所述熔剂为石英砂，添加量为复杂铜资源质量的4-8%；和/或步骤(1)中，所述多源冷料为低品位铜矿、废电路板、含铜污泥、废杂铜、残极冷料的一种或多种，添加量为复杂铜资源质量的5-10%。
4.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，所述富氧条件向炉内鼓入氧气，氧气的鼓入速率为10000-30000 Nm3/h，富氧浓度为70-82%，氧矿比为145-165Nm3/t；和/或步骤(1)中，熔炼温度为1180-1250
5.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述高品位铜锍包括73-78%Cu、16-21%S；所述熔炼渣包括3-5%的Cu、0.3-1.0%的Pb、1.5-4.0的Zn。
6.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(2)中，所述熔剂为石英砂，添加量为相当于高品位铜锍质量的5-12%。
7.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(2)中，吹炼-精炼炉中通入混合气体，吹炼-精炼炉中冶炼包含氧化期和还原期两个过程；氧化期过程纯氧鼓入速率为2000-2500 Nm3/h、空气鼓入速率为14000-16000 Nm3/h、氮气鼓入速率为5000-6000 Nm3/h，反应时间为12-16h；还原期过程纯氧鼓入速率为20-30 Nm3/h、空气鼓入速率为1000-1600 Nm3/h、天然气鼓入速率为250-450 Nm3/h，反应时间为2-4h；和/或步骤(2)中，吹炼和精炼温度为1220-1270℃。
8.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(2)中，按照质量百分含量计，所述阳极铜包括99.01-99.55%的Cu。
9.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，所述硫化剂为硫磺、黄铁矿、硫酸钙及石膏渣的一种或多种，添加量为熔炼渣质量的2-15%；和/或步骤(3)中，所述还原剂为焦炭、无烟煤、烟煤及生物质炭的一种或多种，添加量为熔炼渣质量的4-8%。
10.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(3)中，所述还原硫化温度为1200-1350℃，恒温时间为2-5h；和/或步骤(3)中，所述从烟气中回收铅锌等有价金属，其中铅回收率大于98%，锌回收率大于85%。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤（2）中，所述吹炼渣返回步骤（1）中造锍熔炼过程作为多源冷料；和/或步骤（3）中，所述铜锍返回步骤（1）造锍熔炼过程作为多源冷料。
3.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述复杂铜资源包括19-30%的cu、22-28%的fe、20-30%的s、0.5-1.0%的pb、1.5-2.45%的zn；和/或步骤(1)中，所述熔剂为石英砂，添加量为复杂铜资源质量的4-8%；和/或步骤(1)中，所述多源冷料为低品位铜矿、废电路板、含铜污泥、废杂铜、残极冷料的一种或多种，添加量为复杂铜资源质量的5-10%。
4.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，所述富氧条件向炉内鼓入氧气，氧气的鼓入速率为10000-30000 nm3/h，富氧浓度为70-82%，氧矿比为145-165nm3/t；和/或步骤(1)中，熔炼温度为1180-1250℃；熔炼时间为0.5-2小时。
5.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，按照质量百分含量计，所述高品位铜锍包括73-78%cu、16-21%s；所述熔炼渣包括3-5%的cu、0.3-1.0%的pb、1.5-4.0的zn。
6.根据权利要求1或2所述的复杂铜资源短流程冶炼方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亲猛，王松松，李中臣，赵祥林，郭学益，肖涛，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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