一種高雜質銅精礦的冶煉方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有色金屬冶金技術領域，尤其是涉及一種高雜質銅精礦的冶煉方法。
【背景技術】
[0002]在銅冶煉行業內，從硫化銅精礦提銅通常采用火法冶金的方法，其流程一般為:硫化銅礦石—采選工序—銅精礦—熔煉工序—冰銅+熔煉渣—吹煉工序—粗銅+吹煉渣—陽極精煉工序—陽極銅—電解精煉工序—高純陰極銅。
[0003]銅冶煉渣包括在銅冶煉生產過程中產出的多種渣，絕大部分是熔煉渣，還有少部分的吹煉渣等等。其中銅熔煉渣主要包括0.90 %?3.0 %的Cu，35 %?44 %的Fe，25 %?35% 的 S12o
[0004]現今的銅冶煉渣處理目的是回收銅冶煉渣中的銅元素，產出銅元素含量較高的渣精礦(一種從渣中回收產生的銅精礦)，銅冶煉渣中原有的鐵、硅等殘留在尾礦中，作為固體廢棄物應用在建筑行業等行業中。隨著技術進步，個別前沿專利技術提出改進型銅冶煉渣處理方法，在產出渣精礦的同時，產出鐵精礦和較高SO2含量的含硅產品。
[0005]眾所周知，銅冶煉渣里還包括鉛、鋅、砷、鋪、祕和/或錫等雜質元素。這部分雜質元素來源于投入熔煉爐的銅精礦。從整個銅冶煉流程的元素平衡角度計算，在冶煉過程中，原料銅精礦中的雜質元素很大部分進入了銅冶煉渣中，其中，進入銅熔煉渣中的雜質元素比例最大。
[0006]這部分雜質元素，一方面，影響后續銅冶煉渣處理后所產出的鐵精礦和含硅產品的質量和純度，例如:鉛、鋅、砷、銻、鉍以及錫等雜質元素是鐵精礦中嚴格限制含量上限的元素種類，國標中對鐵精礦中的雜質元素含量進行了嚴格的分級要求，雜質元素會對煉鐵過程和煉鋼過程產生非常顯著的消極影響，嚴重影響生產過程、設備壽命以及產品質量等等。
[0007]另一方面，提及雜質元素，行業技術人員習慣性的思維是“壞的東西，盡量除去的東西”，殊不知，換個思維角度，這部分雜質元素也是一種可以產生經濟效益的資源。如果銅冶煉企業將這部分雜質元素較好地回收，然后以金屬產品的形式外售，與外售陰極銅板一樣，也可以產生顯著的經濟效益。目前，還未有現有技術提出對銅冶煉渣中的這部分雜質元素進行回收。
[0008]綜上，目前的銅冶煉渣處理方法，以及前沿專利技術中提及的改進型銅冶煉渣處理方法，均未考慮銅冶煉渣中所含的大量雜質元素的問題。這部分雜質元素既給現有的產品質量帶來很大的消極影響，耗費大量資源以及能源，提高了銅冶煉企業的生產成本，又沒有發揮其本身所固有的經濟價值，沒有為銅冶煉企業帶來應有的經濟效益，一邊是成本升高，一邊是沒有產出經濟效益，兩邊相加，給銅冶煉企業的經濟盈利空間帶來了顯著的消極影響，降低了銅冶煉企業的盈利能力。
[0009]再者，近年來，隨著銅冶煉行業飛速發展，老冶煉廠和新建冶煉廠挖潛改造使銅產量增加較快，而且這種趨勢還會一直持續下去，造成優質銅精礦的供應變得越來越緊張。對于買礦企業來說，采購優質的銅精礦比采購含雜質高的銅精礦成本要高得多。因此，銅冶煉企業從自身效益出發，采購的原料變得越來越復雜，雜質成分越來越高，主要有鉛、鋅、砷、銻、鉍、錫等雜質元素。雜質含量高的銅精礦比優質的銅精礦價格要便宜一定程度，雜質含量越高，銅精礦越便宜。這些高雜質銅精礦投入生產后，進一步地提高了銅冶煉渣中的雜質元素含量。根據上述，換個思維角度，雜質元素也是一種資源，也可以產生經濟效益，如果銅冶煉企業以較低的價格采購高雜質銅精礦，然后，再將其中所含的雜質元素以金屬產品的形式外售，產出經濟效益，一進一出，兩頭結合，既降低了原料成本，又增加了額外的經濟收入，這將顯著地提高銅冶煉企業的盈利能力，這對于目前低迷的銅冶煉行業來說將是一個具有很大吸引力的經營模式。
[0010]因此，如何將銅冶煉渣中的雜質元素脫除以利于產出純度更高質量更好的下游產品，同時將雜質元素回收以金屬產品的形式外售，為銅冶煉企業帶來經濟效益，提高銅冶煉企業的盈利能力，同時減少資源浪費，減少環境污染是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

【發明內容】

[0011]基于上述說明，本發明的目的在于提供一種高雜質銅精礦的冶煉方法，該方法能夠將銅冶煉渣中的雜質元素脫除以利于產出純度更高質量更好的下游產品，同時將雜質元素回收以金屬產品的形式外售，為銅冶煉企業帶來經濟效益，提高銅冶煉企業的盈利能力，同時減少資源浪費，減少環境污染。
[0012]為解決上述的技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0013]—種高雜質銅精礦的冶煉方法，包括熔煉工序、吹煉工序、陽極精煉工序以及銅冶煉渣處理工序，所述銅冶煉渣處理工序具體包括以下步驟:
[0014]I)將熔融的銅冶煉渣熔液加入到用于盛裝銅冶煉渣熔液的盛渣容器中；然后將設置在精煉爐底壁上的進液管和出液管浸入到所述盛渣容器內銅冶煉渣熔液的上液面以下一定深度，然后開啟與所述精煉爐連通的真空栗將所述精煉爐內的空腔抽成真空狀態，此時在精煉爐內真空殘壓與外界大氣壓之間的大氣壓差的作用下所述盛渣容器中的銅冶煉渣熔液沿所述進液管和所述出液管內的空腔通道上升流入所述精煉爐的空腔內；
[0015]所述精煉爐的外形是立式柱狀，內部中空形成空腔，所述精煉爐包括鋼制外殼以及砌筑在所述鋼制外殼內表面的耐火材料內襯，所述精煉爐的頂部設置有用于與所述真空栗連接的出氣口；
[0016]所述進液管與所述出液管均包括鋼制內殼、設置在所述鋼制內殼的內表面的耐火材料內襯以及設置在所述鋼制內殼的外表面的耐火材料外襯；
[0017]所述進液管與所述出液管固定設置于所述精煉爐的底壁上且與所述精煉爐的底壁密封連接，所述精煉爐內的空腔與所述進液管中的空腔通道相互連通，所述精煉爐內的空腔與所述出液管中的空腔通道相互連通，所有與所述精煉爐連接的裝置在與所述精煉爐連接的部位均進行密封處理以防止破壞所述精煉爐內的真空狀態；
[0018]2)向所述進液管內的銅冶煉渣熔液中噴吹帶壓的驅動氣體，然后在大氣壓差及驅動氣體的帶動下所述盛渣容器中的銅冶煉渣熔液不斷地由所述進液管上升流入所述精煉爐內，然后所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液再通過所述出液管不斷地由所述精煉爐流出返回至所述盛渣容器內，在所述盛渣容器、進液管、精煉爐以及出液管之間形成銅冶煉渣熔液的循環流動；
[0019]同時，在所述精煉爐內，向所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液吹送含氧氣體；
[0020]利用含氧氣體中的氧元素將所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液中所包括的雜質元素氧化成相應的雜質元素的氧化物，氧化形成的雜質元素的氧化物在真空環境下變成氣態氧化物揮發脫除，實現脫除銅冶煉渣中雜質元素的過程；
[0021]然后混合有氣態的雜質元素的氧化物的氣體進入與所述精煉爐連通的冷凝器被冷凝，得到冷凝后的凝聚態的雜質元素的氧化物混合物，實現回收銅冶煉渣中雜質元素的過程；
[0022]所述雜質元素包括鉛、鋅、砷、銻、鉍和錫元素中的一種或多種或全部；
[0023 ]利用含氧氣體中的氧元素的氧化作用將銅冶煉渣熔液氧化，使得氧化后的銅冶煉渣熔液包括赤鐵礦、氧化銅礦和石英礦，實現將銅冶煉渣氧化的過程；
[0024]3)所述步驟2)進行一段時間后，取樣化驗脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液的組分及含量，若化驗結果達到目標設計要求，則首先破除所述精煉爐內的真空狀態，然后將設置在所述精煉爐底壁上的進液管和出液管脫離所述盛渣容器內的銅冶煉渣熔液，脫雜氧化處理結束;若化驗結果未達到目標設計要求，繼續脫雜氧化處理，直至化驗結果達到目標設計要求；
[0025]脫雜氧化處理結束得到脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液、凝聚態的雜質元素的氧化物混合物以及由所述真空栗排出的煙氣；
[0026]4)將步驟3)得到的脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液首先經過緩冷處理，然后將經過緩冷處理后的銅冶煉渣通過浮選和磁選回收赤鐵礦，通過活化浮選或浸出回收含銅產品，最后將回收赤鐵礦和含銅產品后的尾礦進行過濾，得到含硅產品，實現回收銅冶煉渣中鐵、銅以及硅元素的過程。
[0027]優選的，所述步驟2)中，將所述含氧氣體以浸沒吹送的方式吹送至所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液的上液面以下，噴出所述含氧氣體的出氣口位于所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液的上液面以下。
[0028]優選的，所述步驟2)中，通過氧槍以頂吹氣體的方式將所述含氧氣體吹送至所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液中，所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液的上液面以上且與銅冶煉渣熔液的上液面相距一定距離；
[0029]所述氧槍為包括多個內外套裝的空心管的多層內外套管結構，所述氧槍包括由空心管內的空腔或相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體的氣源裝置連通；
[0030]所述氧槍還包括由相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于對所述氧槍進行冷卻保護的冷卻循環水通道，所述冷卻循環水通道與冷卻水供給裝置連通；
[0031]所述氧槍還包括用于提高所述含氧氣體噴出速度和控制所述含氧氣體噴射方向的噴頭，所述噴頭設置在所述氧槍的底端，所述氧槍的出氣口設置在所述噴頭上；
[0032]所述氧槍設置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0033]優選的，所述步驟2)中，當所述精煉爐內的空腔處于真空狀態時，通過氧槍以頂吹氣體的方式向所述精煉爐內噴吹可燃氣體和含氧氣體，將所述可燃氣體和所述含氧氣體點燃燃燒，利用所述可燃氣體和所述含氧氣體的燃燒反應放出的熱量對所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液進行補充加熱處理，利用所述可燃氣體和所述含氧氣體的燃燒反應放出的熱量對噴濺在所述精煉爐內壁上的銅冶煉渣熔液冷卻后形成的結瘤物進行清除處理；
[0034]所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內的銅冶煉渣熔液的上液面以上且與銅冶煉渣熔液的上液面相距一定距離；
[0035]所述氧槍為包括多個內外套裝的空心管的多層內外套管結構，所述氧槍包括由空心管內的空腔或相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述可燃氣體的可燃氣體通道，所述可燃氣體通道與所述可燃氣體的氣源裝置連通；
[0036]所述氧槍還包括由空心管內的空腔或相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體的氣源裝置連通；
[0037]所述氧槍還包括由相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于對所述氧槍進行冷卻保護的冷卻循環水通道，所述冷卻循環水通道與冷卻水供給裝置連通；
[0038]所述氧槍設置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動。
[0039]優選的，當所述精煉爐內的空腔處于大氣壓狀態時，通過氧槍以頂吹氣體的方式向所述精煉爐內噴吹可燃氣體和含氧氣體，將所述可燃氣體和所述含氧氣體點燃燃燒，利用所述可燃氣體和所述含氧氣體的燃燒反應放出的熱量對噴濺在所述精煉爐內壁上的銅冶煉渣熔液冷卻后形成的結瘤物進行熔化清除處理，利用所述可燃氣體和所述含氧氣體的燃燒反應放出的熱量對所述精煉爐進行烘爐處理；
[0040]所述氧槍為包括多個內外套裝的空心管的多層內外套管結構，所述氧槍包括由空心管內的空腔或相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述可燃氣體的可燃氣體通道，所述可燃氣體通道與所述可燃氣體的氣源裝置連通；
[0041]所述氧槍還包括由空心管內的空腔或相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體的氣源裝置連通；
[0042]所述氧槍還包括由相鄰兩個內外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于對所述氧槍進行冷卻保護的冷卻循環水通道，所述冷卻循環水通道與冷卻水供給裝置連通；
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