DOC《降低炼铜弃渣含铜技术的应用研究》

1 主要研究设备、辅料与技术路线 1.1 主要研究设备及原辅材料 主要设备:新型贫化炉(Φ3.6 m*8.1 m)、电子探针显微分析仪(EPMA). 原辅材料:铜熔炼渣;

熔剂为硼砂、萤石和石英砂;

硫化剂为硫铁矿;

还原剂为天然气. 1.2 技术路线 收稿日期:2017-10-25 基金项目:国家国际科技合作专项(2013DFA70620) 作者简介:边瑞民(1959-),男,山东人,教授级高级工程师. 新型贫化炉通过喷枪喷入氧气、天然气、空气和氮气四种气体,燃料在熔体内部进行加热,并且四种气体根据工艺需要自动进行比例切换.在配料中添加硫化剂,一方面它能够和氧气反应产生工艺所需热量,另一方面它能减少尖晶石相和渣中铜的溶解;

在熔炼过程中喷吹气体还原剂加速还原反应的进行,有效降低磁铁的含量;

通过加入组合型熔剂,可获得良好的渣型,使渣的黏度与温度维持在一个比较合理的区间;

同时浸没式燃烧传至沉降区的微搅拌作用,有利于冰铜颗粒碰撞凝聚长大沉降分离.在综合的优化技术条件下,通过控制合理的氧气与天然气比值,获得最佳还原效果,最终达到弃渣含铜0.26%的国际领先水平.

2 研究方法与条件 本研究采用单炉作业模式,即一炉炉渣贫化完成之后,再进行下一炉作业,每炉加入铜熔炼渣80 t.试验初期首先进行烘炉升温,耐火材料升温曲线完全严格按照厂家提供的参数进行.炉内温度升至设计要求时,进行造熔池作业,待熔池完成之后,开始从氧枪供入天然气、氧气和空气进行供热,并将炉体转入生产位,同时控制氧气与天然气比例为1.6,控制富氧浓度60%,待生产稳定之后,根据工艺需要,氧气、天然气、空气或氮气四种气体进行比例切换.在熔炼温度分别是1

200 ℃、1

250 ℃,沉降时间分别为30 min、60 min,铁硅比1.7~1.9的条件下,进行熔剂、硫化剂和还原剂等对渣贫化效果的影响试验,摸索最优综合研究技术条件.

3 主要研究内容与结果 3.1 熔剂对贫化后渣含铜的影响 3.1.1 SiO2的影响 由图1可知,当熔炼温度分别为1

200 ℃、1

250 ℃,沉降时间分别为30 min、60 min时,随着SiO2加入量的增加,冰铜液滴在渣中逐渐凝聚长大,沉淀效果良好.随着熔炼温度的提高以及沉降时间的延长,贫化后渣含铜降低.由表1可知,在铜原始熔炼渣中分别加入3%、10%的SiO2,贫化后渣中Cu2O的含量分别降低到0.45%和0.36%,表明通过提高SiO2的含量和熔炼温度有可能降低Cu2O在渣中的溶解度. (a)1

200 ℃反应30 min,添加3%SiO2;

(b)1

250 ℃反应60 min,添加10%SiO2 图1 不同SiO2添加量淬火样品的微观形貌 Fig.1 Microstructure of quenched samples with different SiO2 addition 表1熔炼渣及添加SiO2贫化后炉渣的组成 Table

1 Components of smelting slag and diluted slag with SiO2 /% 样品 FeO Cu2O CaO SiO2 Al2O3 MgO S ZnO Fe/SiO2 熔炼渣 57.6 3.00 1.0 25.4 4.0 0.7 1.1 3.0 1.8 图1a 58.9 0.45 0.9 26.7 4.5 0.8 0.7 2.7 1.8 图1b 59.6 0.36 0.8 28.1 5.5 0.6 0.6 2.6 1.7 3.1.2 B2O3或CaF2的影响 从图2可看出,当熔炼温度分别为1

200 ℃、1

250 ℃、沉降时间分别为30 min、60 min时,随着B2O3或CaF2加入量的增加,渣表面的冰铜液滴逐渐消失.由此表明,B2O3或CaF2的加入可使得渣和冰铜的界面张力减小.由于B2O

3、CaF2的熔点都比较低,并可能降低炉渣的熔点,从而使炉渣变稀,增加了冰铜的沉降分离效果.由表2可以看出,在熔炼渣中分别加入3%、5%的B2O3或CaF2,贫化后渣中Cu2O的含量从0.49%降低到0.40%,这可能是由于B2O3或CaF2的加入使得铜在渣中的溶解度降低的缘故. (a)1