Relationship between copper content of slag and matte in the SKS copper smelting process

In the newly developed oxygen-enriched bottom-blowing copper smelting process(also known as the SKS copper smelting process), Cu loss in slag is one of the most concerning issues. This paper presents our research results concerning the relationship between the Cu content of the matte and slag in the SKS process; the results are based on actual industrial production in the Dongying Fangyuan copper smelter. The results show that the matte grade strongly influences Cu losses in slag. The dissolved and entrained losses account for 10%–20% and 80%–90% of the total SKS industrial Cu losses in slag, respectively. With increasing matte grade, the dissolved and entrained Cu losses in the SKS slag both increase continuously. When the matte grade is greater than 68%, the content of Cu in the smelting slag increases much more dramatically. To obtain a high direct recovery of copper, the matte grade should be less than 75% in industrial SKS copper production.

含铜污泥搭配发热危废协同处理及综合利用技术

本文介绍了富氧侧吹熔池熔炼炉协同处理含铜污泥和发热危废的技术,该工艺具有金属回收率高、熔炼强度大、一次能源消耗低,实现了含铜污泥的有价金属的综合回收和发热危废的无害化处理。生产实践表明:处理量10万吨/a含铜污泥和发热危废,可降低煤率约10%,节约成本770万/a,产出约4000t/a的多金属合金(其中含铜55%、含镍11.9%),为企业提质增效打开了的突破口。

砷在富氧底吹炼铜过程中的走向及物相结构

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿中,少部分存在于返渣的冰铜相和细烟尘中;冰铜中砷主要以含砷锑冰铜形式存在,平均砷含量为4.75%(质量分数);粗铜中砷主要与铜、锑、铅等形成固溶体,平均砷含量为7.78%;底吹炉渣中砷主要分布于渣相所含的含砷锑冰铜(26.38%)中,少部分存在于玻璃相基底(1.73%)和铁橄榄石相(2.08%)中;磁选前渣中砷主要存在于渣中的复杂含砷冰铜相中,大部分被渣包裹,平均砷含量为37.26%。

富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道结渣的矿物学分析

富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道烟尘结渣严重,阻塞烟道,是制约熔炼炉长周期高负荷高作业率生产的关键因素。分别利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪,研究富氧双侧吹铜熔池熔炼炉上升烟道结渣烟尘的化学成分、物相组成及微观形貌。结果表明,上升烟道烟尘的主要元素为Fe、Cu、Pb、Zn和O,主要物相是(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4),表面微观形貌呈致密无孔洞。结合生产过程工况条件,对烟道结渣原因进行分析,认为富氧双侧吹铜熔池熔炼炉生产过程中,富氧空气通过喷嘴鼓入炉内,强烈搅动熔体,熔体中的气泡破裂逸出,喷溅形成的小颗粒熔渣与冰铜被热气流带入上升烟道,熔渣与冰铜被氧化为高熔点的(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4),在烟道壁面遇冷凝结形成结渣;同时,熔炼炉负压运行,入炉原料水分低,铜精矿等未反应的粉料被烟气带入到上升烟道高温段,在氧化气氛下反应生成黏结结渣;此外,原料中Pb、Zn、As等易挥发性物质进入烟道,被氧化为低熔点化合物后与高熔点的(Cu, Zn, Fe)Fe_(2)O_(4)和Fe_(3)O_(4)黏结在一起,形成致密的结渣烟尘。因此,在冶炼生产中,建议通过控制入炉原料水分和杂质含量,减少粉料入炉;控制渣型和熔炼温度,减少熔体喷溅;使用喷嘴燃烧重油,烧熔结渣烟尘,保证生产正常稳定运行。

富钴铜冶炼渣预浸—氧压浸出工艺研究

铜冶炼过程中产生的冶炼渣含有较多的铜、钴等有价金属,从冶炼渣中回收这些有价金属具有重要经济价值和环保意义。以Cu含量8.26%、Co含量1.52%的富钴铜冶炼渣为原料,采用预浸——氧压浸出工艺对其进行处理。系统考察了酸矿比、反应温度、反应时间、氧分压、液固比对Co、Cu、Fe浸出率浸出效果的影响,得出最佳工艺条件为:液固比3、反应温度230℃、反应时间1.5 h、酸矿比350 kg t、磨矿细度—0.074 mm占75%、氧分压0.2 MPa,在该条件下,Co、Cu、Fe浸出率分别达到98.38%、95.34%和2.07%。相较于常压浸出,该工艺能有效降低酸耗和浸液中铁离子浓度。

顶侧复合连续炼铜系统开发之工艺流程再造

富氧顶吹浸没熔炼工艺是在特定时期引进并在国内实现消化创新和广泛应用的铜冶炼技术,为我国铜冶炼行业从传统熔炼工艺向现代强化熔炼工艺的跨越作出重要贡献。近年来,连续炼铜技术和短流程技术快速发展,造锍熔炼在高富氧浓度、高铜锍品位、高温和高处理能力方向上不断突破。在高质量发展要求和技术快速进步的背景下,国内各生产企业结合自身实际围绕铜冶炼系统的绿色节能降耗开展了系列探索和研究,取得了一系列成果。本文围绕新时期铜精矿富氧顶吹浸没熔炼工厂技术升级改造的工艺创新与流程再造进行探索,提出总体思路和开发方向,包括主体设备供风装置增加侧吹喷枪,并对冶金炉炉体结构及其他配套设施进行相应的改造,取消原料制粒系统和沉降电炉,实现高品位铜锍冶炼和连续炼铜,以期为顶吹熔池熔炼工厂技术和装置的升级改造提供技术储备、指导及参考,推动行业向低碳、绿色、环保方向迈进。

铅冰铜富氧侧顶吹熔炼中试研究

针对铅冰铜复杂物料熔炼效率低、Cu与Pb分离不彻底、粗铜品位不高等技术难题,采用自主开发的富氧侧顶吹熔炼试验装备开展了中试试验。试验结果表明,在温度1250℃、氧气浓度60%的条件下,铅冰铜侧顶吹熔炼可一步产出粗铜,粗铜含Cu量达到94.03%,含Pb量为0.11%,主要杂质Pb、As和Sb的脱除率分别约为99%、90%和85%。采用该工艺,熔炼造渣+吹炼造铜可在同一反应器内完成,冶炼周期缩短至24 h,煤率9.6%,相较于传统工艺,冶炼效率大幅提升、操作环境好、能耗低,该工艺具有较好的应用前景。

“三连炉”造锍熔炼渣含铜生产实践

针对河南某企业富氧底吹熔炼炉处理复杂含铜金矿所产熔炼渣含铜的实际生产情况,结合工艺配置及工艺参数等方面着重分析影响富氧底吹熔炼炉渣含铜的主要因素,在入炉原料成分稳定的基础上结合影响渣含铜的主要因素采取措施降低渣含铜,使渣含铜从6.13%降低至3.05%。

富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺杂质元素行为

通过对富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺过程的生产数据进行整理,计算得出了铁、锌、铅和砷在整个系统的分布率。通过XRD、SEM/EDS等测试手段,对冰铜、熔炼渣和吹炼渣等部分中间产物的物相组成和微观结构进行了表征。综合分析了主要杂质元素铁、锌、铅和砷在富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺中的分布行为规律。结果表明,铁主要以铁橄榄石、铁酸锌、铁酸铜等形式分布于炉渣中,锌绝大部分也会造渣并以铁酸锌的形式进入炉渣,即大部分铁和锌能在炉渣中直接开路除去;而大部分铅和砷进入炉渣和烟尘中,可通过渣的形式及挥发机理脱除和回收,但还有相当数量的铅和砷会残留于粗铜中,只能在后续电解工序中脱除。总结了这几种杂质元素减量化控制的有效方法和途径,为铜冶炼过程中杂质元素的综合处理和稳定生产提供了参考。

喷吹方式对大型铜熔炼底吹炉流动特性影响研究

基于计算流体力学方法,采用VOF多相流模型和Realizable k⁃ε湍流模型,对不同喷吹方式的大型底吹炉流动特性进行模拟,分析了预稳过程、喷吹气体运动特征、气⁃锍⁃渣相互作用特征以及熔池混合效果。结果表明,大型底吹炉的双枪喷吹由枪座上的两支氧枪共同形成一个叠加的气动搅拌区,其内部存在显著的气⁃锍⁃渣相互作用,为大型底吹炉提供良好动力学条件。9°双枪喷吹混合效果较佳,熔池气含率达到2.70%,平均速度为0.20 m/s,平均湍动能为0.059 m^(2)/s^(2),熔池内部扰动剧烈并且熔体喷溅较少,有利于提高熔炼效率。

铜富氧顶吹熔池熔炼过程烟气中SO_(3)含量控制实践

SO_(3)属于铜富氧顶吹熔池熔炼过程烟气中最常见的一种污染物,会导致烟气中含有的酸露点逐渐升高,空气余热设备严重堵塞,甚至还会产生“烟羽”现象等,并且还会对制硫酸系统的生产工艺效果及运行效率造成严重的影响。本文以铜富氧顶吹熔池熔炼方法为例,介绍烟气中SO3产生的机理、危害性及SO_(3)的检测技术,并通过采取有效方法来控制SO_(3)含量的产生,为相关行业降低SO_(3)含量提供有效的实践操作经验。

用氧压酸浸法从铜冶炼电尘灰中回收铜锌砷

研究了采用氧压酸浸法从铜冶炼电尘灰中回收铜、锌、砷,考察了氧气压力、酸度、液固质量比、反应温度和反应时间对铜、锌和砷浸出率的影响。结果表明:在硫酸酸度40 mol/L、氧气压力0.8 MPa、液固质量比2/1、反应温度80℃、反应时间4 h条件下,铜、锌和砷浸出率分别为97.12%、95.31%和96.52%,该法可实现电尘灰无害化、资源化利用。

氧枪座布置对大型铜熔炼底吹炉流动特性的影响

大型铜熔炼底吹炉在现代铜冶炼工业中发挥重要作用,相较中小型底吹炉其氧枪特征发生较大改变。以氧枪座为喷吹单元的气动搅拌已成为炉内扰动源,氧枪座布置情况直接影响大型底吹炉的熔炼效果。本文以某冶炼厂的大型底吹炉为研究对象,建立以枪座为基础的局部模型,通过CFD数值模拟分析了两个氧枪座参数,即枪座角度和两枪间距,对熔池流动特性的影响。结果表明:枪座角度和两枪间距分别对气泡上浮路径和有效搅拌区范围有显著影响,适当减小枪座角度将延长气泡上浮的运动空间,适当增大两枪间距将弱化有效搅拌区重叠。旋转炉体或重新设置氧枪是值得推荐的,有利于强化大型底吹炉熔炼过程。

稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用

随着科技技术的提高,稀氧燃烧技术在铜冶炼中的广泛使用取代了传统的煤气燃烧,不但大大提高了燃烧的效率,而且在稀氧燃烧技术下所熔炼产生的铜的纯度和品质也更高。而稀氧燃烧技术是在新科技下发展的重要化工技术,这项技术不但可以减少在传统煤气燃烧中产生的安全隐患问题,还可以利用稀氧燃烧技术的同时提高布尘,从而提高烟气中铜的回收率,还可以高效处理生态环境问题,使在烟气质量能够达标以后再加以排放。该文重点从稀氧燃烧技术在使用之前生产铜的状况,以及使用稀氧燃烧工艺之后生产铜的状况入手,对稀氧燃烧工艺在铜冶炼中的运用从以下四个方面展开了论述,以便于进一步提高稀氧燃烧工艺在冶金铜中的技术水平。

富氧侧吹铜冶炼工艺控制系统的设计与应用

介绍了富氧侧吹熔池熔炼+富氧顶吹连续吹炼冶炼工艺。在设计了先进的仪表检测及DCS控制系统的同时,引入了先进的APC过程控制系统。通过该套控制系统,操作人员可以非常方便地对铜冶炼过程中的许多关键参数进行确定,同时有效实现对生产过程工艺参数的监视、生产操作与联锁控制,在保证冶金炉生产稳定的前提下,实现整个生产系统的自动控制及高效运行。

“奥炉改造工程”的改造实践

侯马北铜公司是一个年产20万t阴极铜的新型冶炼厂,且奥斯麦特炉改造工程是侯马北铜公司技术升级改造和环保工程的一部分。针对该改造工程的改造实践,简要介绍侯马北铜公司奥斯麦特炉改造工程的主要工艺流程、冶炼工艺技术及冶炼物料处理设施,可供相关工程参考借鉴。

铜冶炼烟气脱硝工艺源头控制及药剂用量研究

福建某铜冶炼企业稀贵厂冶炼过程排放氮氧化物质量浓度较高,脱硝使用的药剂用量大、费用高,对成本管控有较大影响。针对该情况,分析了氮氧化物生成机理及影响因素,组织了两组试验,分别针对氧油比以及吹炼压缩风量对氮氧化物形成的影响进行了研究,并对脱硝药剂的使用情况进行优化。试验证明,氧油比为1.6∶1时,氮氧化物质量浓度最低;在可造渣的前提下,吹炼风量为350 m^(3)/h时,氮氧化物控制效果最优;当将氮氧化物质量浓度控制在1500 mg/m^(3)以内是,脱硝药剂添加量可显著降低。

富氧侧吹熔炼处理含镍、铜危险废物工艺研究

采用先进的富氧侧吹熔炼工艺,通过控制炉内的气氛与温度,将含Ni、Cu的危险废物转化为镍铜锍产品,从中回收利用有价金属Ni和Cu,同时产生的水淬渣毒性较小。不仅解决了含Ni、Cu的危险废物对环境的污染问题,还可以有效地减少原生矿的开采,缓解资源稀缺带来的压力,促进有色金属资源的循环利用。

氧气底吹铜熔池熔炼过程的机理及产物的微观分析

对氧气底吹熔炼过程气体喷吹行为、造锍熔炼化学反应机理及熔炼炉内热工作状态进行理论分析及水模型实验和取样分析验证。结果表明,氧气底吹气流能使熔体形成均匀的扩散区,实现熔体的搅拌,在气体连续相区和液体连续相区,气液、液液之间的相互作用强烈,为炉内化学反应及传热传质提供了良好的动力学条件;氧气底吹熔炼过程在零配煤的情况下能达到自热熔炼,在节能减排方面,该工艺具有很强的优势;获得了铜渣、冰铜和蘑菇头中各组分的形貌,确定了铜渣、冰铜和蘑菇头的物相组成,渣样主要由冰铜相、磁铁矿相、铁橄榄石相和玻璃体相组成,熔炼内的氧势和硫势分布有利于反应的进行,能有效抑制Fe3O4的形成以及降低渣含铜。

氧气底吹铜熔炼渣中多组元造渣行为及渣型优化

通过分析氧气底吹铜熔炼过程产生的铁硅型工业铜渣中SiO2、Fe、S、Cu、CaO等组元含量变化趋势,结合冶金过程原理,研究上述各组元造渣行为及组元含量相互间的映射关系,并进行渣型优化。结果表明：SiO2、Fe、S、Cu及CaO等组元的造渣行为具有相互关联性,且各组元与Cu造渣行为的关联性由强到弱的顺序依次为S、m（Fe）/m（SiO2）、SiO2、Fe。同时,SiO2和Fe含量对Cu含量的耦合作用较明显,随SiO2含量升高,Fe含量降低,Cu含量呈降低趋势。通过渣型优化,渣中SiO2含量为26.5%~28%、Fe含量为38.5%~40%（质量分数）,该渣型的流动性较好,理论上底吹熔炼渣含Cu可降低到2.5%（质量分数）以下。