專利名稱：富氧底吹煉銅爐和富氧底吹煉銅工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種富氧底吹煉銅爐和富氧底吹煉銅工藝。
背景技術：
閃速熔煉和熔池熔煉是兩大類廣泛應用的銅火法冶煉方法。熔池熔煉由于原料無需深度干燥，得到了廣泛的應用，例如，目前存在的諾蘭達法、瓦紐可夫法(立式銅水套爐型)、頂吹浸沒噴槍法(固定式圓筒豎爐型)等，這些熔池熔煉方法具有各自的優缺點。例如，諾蘭達法是采用一臺類似臥式轉爐的反應器，在反應器的一側邊設有一排風眼，空氣或富氧空氣從風眼鼓入反應容器內。但是，諾蘭達法存在的問題是由于采用單面側吹，氣液混合不均勻，存在熔煉死角而且單面側吹又易對反應容器內耐火材料特別是靠近風眼的部分產生嚴重的沖刷，降低了壽命，富氧濃度難以提高，氧的利用率低。中國專利CN1072962A(ZL9210699)提出一種底吹煉銅工藝和反應容器，其中所述反應容器具有擴大端，虹吸口、出渣口和煙氣排放口都設在遠離氧槍區的擴大端。該反應容器設置擴大端的原因在于降低吹氧區的熔體深度，由此可以降低氧槍的工作壓力，并改進反應容器內的熔體狀況，促進銅锍與渣的分離，降低渣含銅。
發明內容
本發明的一個目的在于提出一種熔煉過程容易操作、制造簡單、熔煉效果提高的富氧底吹煉銅爐。本發明的另一目的在于提出一種操作容易控制、熔煉效果提高的富氧底吹煉銅工藝。為了實現上述目的，根據本發明第一方面實施例提出一種富氧底吹煉銅爐，包括 爐體，所述爐體內限定有爐腔，且所述爐體具有加料口、煙氣出口、銅锍出口、出渣口和形成在爐體底部的氧槍插孔；和氧槍，所述氧槍插入到所述氧槍插孔內以將富氧氣體吹入到所述爐腔內的銅锍層內。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐，含銅物料無需制粒，因此簡化了熔煉操作， 降低了成本。氧氣大部分在銅锍層內與硫化物反應，隨反應后的氣體從銅锍層進入渣層內的氧氣少，渣中生成的磁性鐵含量少，渣的粘性降低，不容易形成隔離層，渣中的銅锍容易沉降下來，從而可以采用高鐵渣型、降低熔劑率與渣率，減少渣中銅的損失。同時，不容易產生泡沫渣，安全性好，而且氧槍上端容易形成蘑菇頭，保護氧槍，壽命長。在本發明的一個優選實施例中，所述氧槍的上端與所述爐腔的內底壁平齊。在本發明的一個優選實施例中，所述爐腔的底面平齊。在本發明的一個優選實施例中，所述爐體為圓筒形且所述爐腔具有圓形橫截面且所述爐腔的徑向尺寸在所述爐體的軸向方向上一致。根據本發明的一個優選實施例的富氧底吹煉銅爐進一步包括托座；托圈，所述托圈套設在所述爐體上且可旋轉地支撐在所述托座上；齒圈，所述齒圈套設在所述爐體上；和驅動裝置，所驅動裝置與所述齒圈相連用于通過驅動所述齒圈轉動而驅動所述爐體轉動。在本發明的一個優選實施例中，所述加料口和所述煙氣出口設在所述爐體的頂部且沿所述爐體的軸向方向間隔開，所述出渣口形成在所述爐體的端面上。在本發明的一個優選實施例中，所述銅锍出口設在與出渣口相對的爐體的端面上或爐體的側面下部。在本發明的一個優選實施例中，所述爐體上進一步設有燒嘴口和探料口，其中在所述燒嘴口內設有燒嘴。在本發明的一個優選實施例中，所述氧槍插孔的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α為0°彡α彡+60°。在本發明的一個優選實施例中，所述氧槍插孔的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α為-60° ^ α ^ 0°。根據本發明第二方面實施例提出一種利用富氧底吹煉銅爐進行的富氧底吹煉銅工藝，其中所述富氧底吹煉銅爐包括爐體和氧槍，所述爐體內限定有爐腔且所述爐體具有加料口、煙氣出口、銅锍出口、出渣口和形成在爐體底部的氧槍插孔，所述氧槍插入到所述氧槍插孔內，所述富氧底吹煉銅工藝包括以下步驟將含銅物料和熔劑從所述加料口加入到所述爐腔內；利用所述氧槍向爐腔內吹入富氧氣體以進行熔煉，其中所述富氧氣體吹入到所述爐腔下部的銅锍層內；和從所述銅锍出口、所述出渣口和所述煙氣出口分別排出銅锍、爐渣和煙氣。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅工藝，熔煉操作簡單，效率高，氧槍壽命長。在本發明的一個優選實施例中，所述富氧氣體的氧氣濃度為22% -99%。在本發明的一個優選實施例中，所述富氧氣體的氧氣濃度為70% -80%。在本發明的一個優選實施例中，所述富氧氣體的爐前壓力為0. 25-1. 2MPa。在本發明的一個優選實施例中，所述富氧氣體的爐前壓力為0. 4-0. 6MPa。在本發明的一個優選實施例中，所述爐渣間斷式排放。在本發明的一個優選實施例中，所述爐腔內的熔體的深度相同。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本發明一個實施例的富氧底吹煉銅爐的示意圖；圖2是圖1所示富氧底吹煉銅爐的爐體縱向剖視圖；圖3是圖1所示富氧底吹煉銅爐的爐體的橫向剖視圖；和圖4是根據本發明一個實施例的富氧底吹煉銅工藝的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附
圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可視具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。本發明基于本申請的發明人下面的發現中國專利CN1072962A提出了一種底吹煉銅反應容器，雖然擴大端可以改善反應容器內熔體狀況，降低氧槍壓力。然而，由于設置了擴大端，反應容器內的熔池變淺，熔煉過程不容易控制，氧氣容易吹穿銅锍層而進入銅锍層上面的渣層，氧氣的利用率低，并且安全性差，弱化了底吹熔煉的優勢。具體地，對于上述底吹煉銅反應容器，在熔煉過程中，進入渣層的氧氣多，則渣中的Fe0與氧氣反應生成!^e3O4 (磁性鐵)，由于磁性鐵的粘性大，從而容易在渣與銅锍層之間形成隔離層，上面渣層中熔煉產生的銅锍液滴不容易穿過隔離層沉降到銅锍層，影響了熔煉效果，并且渣中的銅含量增大。而且，容易產生泡沫渣，安全性降低。此外，上述底吹熔煉需要將原料制粒，從而操作復雜，并且氧的濃度受到限制，否則會降低氧槍壽命。下面參考附圖描述根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐和富氧底吹煉銅工藝。首先參考圖1-3描述根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐。如圖1-3所示，根據本發明一個實施例的富氧底吹煉銅爐包括爐體1和氧槍2。具體地，爐體1內限定有爐腔Q，爐腔Q的下部形成熔池，熔池分為位于上面的渣層 ZC和位于下面的銅锍層LC，渣層的液面為Z，銅锍層的液面為L。爐體1具有加料口 11、煙氣出口 12、銅锍出口 13、出渣口 14和形成在爐體1的底部的氧槍插孔15。氧槍2插入到氧槍插孔15內以將富氧氣體吹入到爐腔Q內的銅锍層LC內。可以理解的是，為了保證氧槍2將富氧氣體吹入到銅锍層LC內，氧槍2伸入爐腔Q的長度不宜過長，氧槍2插入爐腔Q的具體深度可以根據氧氣底吹熔煉的參數(例如熔池的深度)設定。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐，含銅物料與熔劑、粉煤和返塵可以直接從加料口 11加入到爐腔Q內，無需制粒，因此簡化了熔煉操作，降低了成本。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐，氧槍2將富氧氣體吹入到爐腔Q內的銅锍 (冰銅)層LC內，在銅锍層LC內鄧+FeS+CuS — i^e0+CuS+S02，其中FeO成渣上移進入渣層 ZC，而且大部分氧氣變成二氧化硫進入渣層ZC，從而進入渣層ZC的氧氣少，提高了氧氣的利用率。渣層ZC中的FeO與氧氣生成的磁性鐵!^e3O4量少，不容易在渣層ZC與銅锍層LC 之間形成隔離層，上面渣層中熔煉產生的銅锍液滴容易沉降進入下面的銅锍層LC內，而且不容易產生泡沫渣，提高了安全性。此外，在氧槍2的上端富氧空氣出口易生成!^e3O4并形成蜂窩狀的蘑菇頭，保護了氧槍2，延長了氧槍2的壽命。在本發明的一些實施例中，優選地，氧槍2的上端與爐腔Q的內底壁平齊，由此可以更好地保證氧槍2吹送到銅锍層LC的氧氣大部分在銅锍層LC與鐵的硫化物反應。可選
6地，氧槍2的上端可以稍微伸入到爐腔Q內，例如10-20毫米，以不使過多的氧氣進入渣層 ZC為限。如圖2所示，爐腔Q的內底面平齊，換言之，爐腔Q沒有擴大部，吹氧區的熔池的深度增大，可以更好地保證氧槍2將氧氣吹送到銅锍層LC內，而不會使過多的氧氣進入渣層 ZC內。如圖1-3所示，爐體1為圓筒形，爐腔Q具有圓形橫截面，爐腔Q的徑向尺寸在爐體1的軸向方向上一致。由于爐體1為圓筒形，因此便于爐體1轉動。為此，富氧底吹煉銅爐可以進一步包括托座5，托圈3，齒圈4，和驅動裝置6。托圈3套設在爐體1上且可旋轉地支撐在托座5上。齒圈4套設在爐體1的外表面上。驅動裝置6與齒圈4相連用于通過驅動齒圈4轉動而驅動爐體1轉動。驅動裝置6 例如可以包括電機，與電機相連的減速器，減速器的輸出軸上可以安裝齒輪，齒輪與齒圈4 嚙合以驅動齒圈4轉動。爐體1在齒圈4的帶動下，在托座5上轉動，由于爐體1可以轉動， 因此便于更換氧槍2以及其他操作。如圖1和2所示，在本發明的優選實施例中，加料口 11和煙氣出口 12設在爐體1 的頂部且沿爐體1的軸向方向間隔開，出渣口 14形成在爐體的端面上。優選地，銅锍出口 13設在與出渣口 14相對的爐體1的端面上，可選地，銅锍出口 13可以設在爐體1的側面下部。有利地，根據本發明的一些示例，爐體1上進一步設有燒嘴口 16和探料口 17以及測溫測壓口 18，在燒嘴口 16內設有燒嘴(未示出)。優選地，如圖3所示，氧槍插孔15的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α 為0°彡α彡+60°。可選地，氧槍插孔15的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α 為-60°彡α彡0°。換言之，根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐，“底吹”應做廣義理解，只要氧槍2 從爐體1的底部或鄰近底部的側部將富氧氣體吹送到爐腔Q內，都應理解為底吹，例如，優選地，氧槍2(即氧槍插孔15的開口方向)與豎直向下的方向之間的夾角α在-60° +60°的范圍內被理解為“底吹”。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐，原料無需制粒，因此簡化了熔煉操作，降低了成本。進入渣層ZC的氧氣少，提高了氧氣的利用率。渣層ZC中生成的磁性鐵!^e3O4量少， 不容易在渣層ZC與銅锍層LC之間形成隔離層，上面渣層中的銅锍容易沉降進入銅锍層LC 內，而且不容易產生泡沫渣，提高了安全性。此外，由于在氧槍2出口生成的!^e3O4在氧槍2 的上端形成蜂窩狀的蘑菇頭，保護了氧槍2，延長了氧槍2的壽命。下面參考圖4并結合圖1-3描述根據本發明實施例的利用富氧底吹煉銅爐進行的富氧底吹煉銅工藝。需要理解的是，根據本發明實施例的富氧底吹煉銅工藝并不限于利用上面描述的富氧底吹煉銅爐。具體地，用于實施根據本發明實施例的富氧底吹煉銅工藝的富氧底吹煉銅爐可以包括爐體1和氧槍2，爐體1內限定有爐腔Q且爐體1具有加料口 11、煙氣出口 12、銅锍出口 13、出渣口 14和形成在爐體1的底部的氧槍插孔15，氧槍2插入到氧槍插孔15內。如圖4所示，根據本發明實施例的富氧底吹煉銅工藝，首先將含銅物料和熔劑以及粉煤和返塵從加料口 11加入到爐腔Q內。接下來，利用氧槍2向爐腔Q內吹入富氧氣體
7以進行熔煉，其中所述富氧氣體吹入到爐腔Q下部的熔池的銅锍層內。最后，從銅锍出口 13、出渣口 14和煙氣出口 12分別排出銅锍、爐渣和煙氣。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅工藝，原料無需制粒，因此簡化了熔煉操作，降低了成本。由于所述富氧氣體吹入到爐腔Q下部的熔池的銅锍層內，進入渣層ZC的氧氣少， 提高了氧氣的利用率。渣層ZC中生成的磁性鐵!^e3O4量少，從而可以采用高鐵渣型，降低熔劑率和渣率，減少渣中銅的損失，提高了熔煉效率和銅回收率，同時不容易產生泡沫渣，提高了安全性。在本發明的一些具體實施例中，所述富氧氣體的氧氣濃度可以為22% -99%, 更優選地為70% -80%。所述富氧氣體的爐前壓力可以為0.25-1.2MPa，更優選地為 0. 4-0. 6MPa。有利地，根據本發明的實施例，所述爐渣間斷式排放。此外，優選地，爐腔Q內的熔體的深度保持一致，即在爐腔Q的整個橫截面上，熔體的深度相同，由此可以避免熔池內的銅锍層LC變淺，防止氧氣吹穿銅锍層LC進入渣層ZC，提高了熔煉效果。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種富氧底吹煉銅爐，其特征在于，包括爐體，所述爐體內限定有爐腔，且所述爐體具有加料口、煙氣出口、銅锍出口、出渣口和形成在爐體底部的氧槍插孔；和氧槍，所述氧槍插入到所述氧槍插孔內以將富氧氣體吹入到所述爐腔內的銅锍層內。
2.根據權利要求1所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述氧槍的上端與所述爐腔的內底壁平齊。
3.根據權利要求1所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述爐腔的底面平齊。
4.根據權利要求1所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述爐體為圓筒形且所述爐腔具有圓形橫截面且所述爐腔的徑向尺寸在所述爐體的軸向方向上一致。
5.根據權利要求4所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，進一步包括托座；托圈，所述托圈套設在所述爐體上且可旋轉地支撐在所述托座上；齒圈，所述齒圈套設在所述爐體上；和驅動裝置，所驅動裝置與所述齒圈相連用于通過驅動所述齒圈轉動而驅動所述爐體轉動。
6.根據權利要求1所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述加料口和所述煙氣出口設在所述爐體的頂部且沿所述爐體的軸向方向間隔開，所述出渣口形成在所述爐體的端面上。
7.根據權利要求6所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述銅锍出口設在與出渣口相對的爐體的端面上或爐體的側面下部。
8.根據權利要求1所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述爐體上進一步設有燒嘴口和探料口，其中在所述燒嘴口內設有燒嘴。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述氧槍插孔的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α為0°彡α彡+60°。
10.根據權利要求1-8中任一項所述的富氧底吹煉銅爐，其特征在于，所述氧槍插孔的開口方向與豎直向下的方向之間的夾角α為-60°彡α彡0°。
11.一種利用富氧底吹煉銅爐進行的富氧底吹煉銅工藝，其中所述富氧底吹煉銅爐包括爐體和氧槍，所述爐體內限定有爐腔且所述爐體具有加料口、煙氣出口、銅锍出口、出渣口和形成在爐體底部的氧槍插孔，所述氧槍插入到所述氧槍插孔內，其特征在于，所述富氧底吹煉銅工藝包括以下步驟將含銅物料和熔劑從所述加料口加入到所述爐腔內；利用所述氧槍向爐腔內吹入富氧氣體以進行熔煉，其中所述富氧氣體吹入到所述爐腔下部的銅锍層內；和從所述銅锍出口、所述出渣口和所述煙氣出口分別排出銅锍、爐渣和煙氣。
12.根據權利要求11所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述富氧氣體的氧氣濃度為 22% -99% ο
13.根據權利要求12所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述富氧氣體的氧氣濃度為 70% -80%。
14.根據權利要求11所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述富氧氣體的爐前壓力為 0. 25-1. 2MPa。
15.根據權利要求14所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述富氧氣體的爐前壓力為 0. 4-0. 6MPa。
16.根據權利要求11所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述爐渣間斷式排放。
17.根據權利要求11所述的富氧底吹煉銅工藝，其特征在于，所述爐腔內的熔體的深度相同。
全文摘要
本發明提出一種富氧底吹煉銅爐和富氧底吹煉銅工藝。所述富氧底吹煉銅爐包括爐體，所述爐體內限定有爐腔，且所述爐體具有加料口、煙氣出口、銅锍出口、出渣口和形成在爐體底部的氧槍插孔；和氧槍，所述氧槍插入到所述氧槍插孔內以將富氧氣體吹入到所述爐腔內的銅锍層內。根據本發明實施例的富氧底吹煉銅爐和富氧底吹煉銅工藝，物料無需制粒，因此簡化了熔煉操作，降低了成本。氧氣大部分在銅锍層內與硫化物反應，隨反應后的氣體從銅锍層進入渣層內的氧氣少，渣中生成的磁性鐵含量少，渣的粘性降低，不容易形成隔離層，渣中的銅锍容易沉降下來，從而可以采用高鐵渣型，降低熔劑率與渣率，減少渣中銅的損失。同時，不容易產生泡沫渣，安全性好，而且氧槍上端容易形成蘑菇頭，保護氧槍，壽命長。
文檔編號C22B15/06GK102242277SQ201110158848
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者張振民, 蔣繼穆, 陳知若, 顏杰, 黃祥華 申請人:中國恩菲工程技術有限公司