專利名稱：銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及有色冶金領域，尤其是銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法。
背景技術：
現有的銅火法精煉生產工藝原理是在1200-1300℃的爐溫下，向銅液中鼓入壓縮空氣，使空氣中的氧與銅液發生反應溶解在銅液中的Cu2O與銅液中的雜質(Me′)接觸使其氧化然后用還原劑(R)進行還原過程，在還原氣氛的條件下將銅液中多余的氧除去
目前，世界上在銅精煉反射爐中使用的還原劑主要有重油、液化石油氣、柴油、天然氣、氨、丙烷、原木、木炭粉。
使用重油、液化石油氣、柴油等石油產品為還原劑時，其較高的價格使生產成本增加，同時由于受地理位置限制使供應受到影響，而且在還原過程中因為燃燒不完全冒出大量的黑煙造成環境污染。
當使用天然氣、氨、丙烷這一類還原劑時，受資源條件和工業條件的限制較大。使用這類還原劑時，儲存條件要求非常高，在銅冶煉的高溫條件下使用時安全問題尤其需引起注意；另一方面，在還原過程中也會因為燃燒不完全冒出大量的黑煙造成環境污染。
當使用原木、木炭粉等作為還原劑時，由于這類還原劑是用自然的生態資源所制的，這樣對自然環境會造成較大的影響，如引起砍伐森林、破壞植被、造成水土流失等。
發明內容
本發明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種銅火法精煉使用的煤基新型還原劑作為傳統還原劑的替代品以及與之相適應的運用方法，銅精煉爐新型煤基還原劑還原新工藝在工業上應用后，使銅的還原成本明顯降低，防止了環境污染，銅冶煉的多項技術經濟指標得到改善，同時為煤的非燃料化應用開辟了一條新的途徑有著重要的工業價值和環保意義。
本發明是通過以下技術方案實現的方法一在不加任何礦物質的情況下，用煤(包括泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤)或焦炭，破碎加工成粒度小于5mm以下的粉狀狀態，制成含固定碳15-90％、碳氫化合物為主的揮發份2-60％、全硫＜2和其它礦物成份、最終組份為100％的還原劑，替代前述的各種傳統還原劑，再用高壓風將其鼓入液體銅之中進行銅火法精煉的還原過程。
方法二當使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時，可在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，需與煤一同進行破碎混合均勻后使用，粒度范圍可在100-200目之間，視精煉爐銅液雜質、氧化的深淺和鼓入的空氣量大小而定。石英在爐渣中的存在可大大降低FeO的活度，使鐵進入爐渣而基本上不存留于液體銅之中。粉狀混合均勻的煤基還原劑鼓入銅液中后，在脫去銅液中溶解氧的同時可避免煤中的鐵污染銅液，達到精煉的目的。
方法三當使用含硫較高的煤為還原劑的主體時，可在煤中加入＜10％的脫硫劑如碳酸鈉、氟化鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO等。根據情況需要，可以加入一種或幾種脫硫劑。使用前與煤一同制成粒度小于5mm以下的粉狀狀態，混合均勻用于替代前述的各種傳統還原劑，將其鼓入液體銅之中，在脫去銅液中的溶解氧的同時可避免煤中的硫污染銅液，達到精煉的目的。
方法四當使用含硫較高和含鐵較高的煤為還原劑的主體時，方法一和方法二可同時使用或先后使用，在脫除銅液中的氧時，可減少或避免煤中的硫和鐵進入銅液，達到精煉的目的。
在銅反射爐火法精煉的還原階段，為了提高精煉效果，可以采用“深度氧化—深度還原”和反復的“氧化—還原”的新工藝以達到除雜還原的目的。也可在反射爐煙道中補充空氣，使少量未反應還原劑及其分解物燃燒，使煙氣的黑度下降，煙氣中懸浮物含量大大降低，使煙氣排放符合國家標準。
本發明與現有技術相比具有以下優點1.原料來源廣泛，廉價易得。為了提高還原過程產物陽極銅的合格率，一般采用低硫低鐵低灰分的煤為還原劑的基體。凡是成分符合低硫低鐵低灰分的煤，無論是褐煤、煙煤、無煙煤，均可作為還原劑的基體。
2.煤的處理過程與使用過程合二為一，工藝簡單。如果煤的雜質成分硫或鐵偏高，在作為還原劑使用前，采用機械的方式加入添加劑碳酸鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO或石英砂，可在脫氧的同時避免雜質成分進入銅液，不引入雜質進入生產流程。
3.利于環境保護。以煤為還原劑的基體，在替代原木、木炭為還原劑時，可直接減少森林的砍伐；在替代前述的所有傳統還原劑的條件下，由于在煙道內添加了空氣，造成有機物的完全燃燒，使排放的煙氣對環境無任何不利影響。
4.成本低。煤作為礦產資源在地質上儲量豐富，廉價易得，容易運輸、貯存、加工。以脫除單位質量的氧為基準計算，使用煤和添加劑比使用重油、液化石油氣、柴油、天然氣、氨、丙烷、原木、木炭粉等的成本要低得多。另外還原時工人的勞動程序簡化，勞動強度下降，還原劑貯存和運輸都比較方便。
以下為本發明的典型實施例。
實施例1粗銅成分(％)Cu 98.8，Fe 0.01，S 0.3，其他(略)。
工藝條件輸送風壓0.2-0.7Mpa，精煉爐水平煙道和豎直煙道之間具備煙道閘板，氧化終點溫度1150-1180℃，爐內氣氛控制為還原氣氛，爐內正壓5-20Pa，爐內渣除凈。
在以上工況條件時，把煙煤經過破碎形成粉狀作為還原劑，不添加任何礦物質，用輸送裝置通過高壓風將其鼓入液體銅之中進行還原精煉。
還原后的陽極銅成分(％)為Cu 99.3，Fe 0.005，S 0.015，其他合格。
實施例2粗銅成分(％)Cu 98.5，Fe 0.03，S 0.02，其他(略)。
工藝條件同實施例1。
還原劑為無煙煤，還原時間為1小時，空氣攪拌，在煙道中補充空氣。
在具備以上工況條件時，把無煙煤經過破碎形成粉狀作為還原劑，加入＜10％石英砂等添加劑的礦物質，用專制的輸送裝置通過高壓風將其鼓入液體銅之中進行還原精煉。
還原后的陽極銅成分(％)Cu 99.0，Fe 0.003，S 0.010，其他合格。
實施例3粗銅成份(％)Cu 98.5，Fe 0.0 3，S 0.02，其他(略)。
工藝條件同實施例1。
還原劑為褐煤，加入＜10％的碳酸鈉、石灰石等礦物質，還原時間為1.5小時，空氣攪拌，深度還原，適度氧化回調，煙道補充空氣。
在具備以上工況條件時，把褐煤經過破碎形成粉狀作為還原劑，加入＜10％石英砂等添加劑的礦物質，用專制的輸送裝置通過高壓風將其鼓入液體銅之中進行還原精煉。
還原后的陽極銅成分Cu 99.5，Fe 0.001，S 0.010，其他合格。
實施例4粗銅成分(％)Cu 99.0，Fe 0.01，S 0.4，其他(略)。
工藝條件同實施例1。
還原劑為褐煤，先加入石英砂，多次扒渣，時間2.2小時，空氣攪拌，煙道補充空氣。
在具備以上工況條件時，把褐煤經過破碎形成粉狀作為還原劑，不添加任何礦物質作為添加劑，用專制的輸送裝置通過高壓風將其鼓入液體銅之中進行還原精煉。
還原后的陽極銅成分Cu 99.7，Fe 0.002，S 0.005，其他合格。
權利要求
1.銅火法精煉用煤基還原劑的制備方法，其特征在于以煤或焦炭作為原料，經過破碎加工成粒度5mm以下制備成含固定碳15-90％、碳氫化合物為主的揮發份2-60％、全硫＜2和其它礦物成份，最終組份為100％的還原劑，再用高壓風將其鼓入銅液體之中進行還原過程。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于煤包括泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時，在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，在使用前與煤一同破碎至粒度范圍在100-200目的粉碎狀態，混合均勻后使用。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含硫較高的煤為還原劑的主體時，在煤中加入＜10％的脫硫劑如碳酸鈉、氟化鈉、碳酸鈣、CaC2、CaO等，可以加入一種或幾種脫硫劑，在使用前與煤一同制成粒度小于5mm以下的粉狀狀態，混合均勻后使用。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于使用含硫較高的煤和含鐵較高的煤為還原劑主體時，在煤中同時或先后加入＜10％的脫硫劑和除鐵劑。
全文摘要
提供一種銅火法精煉使用的煤基新型還原劑以及制備方法，以煤或焦炭作為原料，經過破碎加工成粒度5mm以下制備成含固定碳15－90％、碳氫化合物為主的揮發份2－60％、全硫＜2和其它礦物成份，最終組份為100％的還原劑，再用高壓風將其鼓入銅液體之中進行還原過程，當使用含鐵較高的煤為還原劑的主體時，可在煤中加入＜10％的除鐵劑石英砂，當使用含硫較高的煤為還原劑的主體時，可在煤中加入＜10％的脫硫劑。
文檔編號C22B15/14GK1434140SQ02113269
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月21日 優先權日2002年1月21日
發明者劉中華, 陳雯 申請人:昆明理工精誠科技有限責任公司