多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法
【專利摘要】本發明公開了一種多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法，包括按照銅精礦的含銅量、廢雜銅的含銅量、黃銅礦精煉渣的含銅量的質量比為1∶0.30～0.45∶0.002～0.006進行配料，將銅精礦、廢雜銅和黃銅礦精煉渣加入到熔煉爐中，并向熔煉爐中加入占銅精礦、廢雜銅和黃銅礦精煉渣的總質量5％～19％的無煙煤，在富氧空氣下熔煉生成白冰銅。本發明的方法投資規模小、能耗低、連續作業、可實現銅資源的循環利用。
【專利說明】多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于重有色冶金【技術領域】，涉及一種利用低品位銅礦熔煉白冰銅的方法， 具體涉及一種多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法。
【背景技術】
[0002] 金屬銅的冶煉技術已有幾千年的歷史，發展至今日，銅已成為當今工業中僅次于 鋼鐵、鋁的第三大金屬必需品。在現代銅冶煉工藝技術中，受經濟指標、技術指標、環境指標 等因素的影響，銅冶煉企業一方面要考慮以最少的生產成本最大限度的提高產量，另一方 面，也要力求對環境的零污染。因此，其對銅冶煉工藝又提出了新的要求。
[0003] 在銅冶煉過程中，白冰銅的生產是主要的冶煉工藝之一。提高白冰銅的品位，可以 降低單位生產能耗，提高銅產出率，進而降低企業的生產成本。迄今為止，國內外很多企業 已在富氧條件下生產出高品位的白冰銅。如美國猶他銅礦采用諾蘭達法冶煉制得白冰銅品 位可達 65 %?70 %，奧斯麥特和艾薩法所產白冰銅品位在56 %?62 %之間，湖南水口山冶 煉廠冶煉得到的白冰銅品位在67%以上等。然而，采用上述方法存在一定的缺陷：制得的 白冰銅還渣量較高，部分生產工藝的煙塵率較高，設備比較復雜。
[0004] 隨著社會經濟的發展，世界對于銅產品的需求日益加大，有限的資源使得銅礦石 的供應日趨緊張，價格不斷上漲。鑒于此，利用黃銅礦精煉渣、礦渣、廢雜銅等低品位原料進 行銅冶煉，從而實現資源循環利用已成為該行業發展的趨勢。國內根據原料中含銅品位高 低將冶煉方法分為三種：對于銅含量大于98%的高品位銅采用一步法直接加工成銅材；對 于銅含量90 %?98 %左右的較高品位的原料采用火法熔煉-精煉處理；而對于銅含量小于 90 %的原料則采用熔煉-火法熔煉-精煉處理。除一步法處理高品位廢雜銅的工藝和技術 比較成熟外，其他較低品位的含銅原料處理技術都比較落后。特別是對于大部分的黃銅礦 精煉渣、礦渣等原料，其銅含量只有百分之零點幾至百分之幾，大多還采用鼓風爐等淘汰落 后的工藝設備進行處理，能耗高、投資成本大，而且會對環境產生嚴重的污染。
[0005] 對黃銅礦精煉渣、礦渣、廢雜銅等低品位的原料進行銅冶煉的技術，由于原料來源 廣，不同批次的原料中銅含量不一，在加料過程中加料量會因為這些差異而產生很大的不 同，從而導致冶煉過程中的熱力學性能不穩定，影響白冰銅的品位。因此，在冶煉過程中還 需考慮物料平衡的問題。
[0006] 對于多源復雜低品位銅礦的處理至今還沒有一個有效的辦法。國外有少數幾家公 司嘗試對低品位銅礦進行處理，如德國的凱撒冶煉廠、美國柯麥柯廠、南阿斯頓廠等，但由 于投資較大、能耗偏高、間歇作業、操作頻繁、冶煉爐壽命短、渣含銅量高等缺點，這些處理 技術至今還沒有獲得大范圍的推廣。因此，亟需尋求一種新的方法來處理低品位的銅礦。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種投資規模小、能耗低、 連續作業、可實現銅資源循環利用的多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法。
[0008] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為一種多源復雜低品位銅礦混合熔 煉產出白冰銅的方法，包括以下步驟：按照銅精礦的含銅量、廢雜銅的含銅量、黃銅礦精煉 渣的含銅量的質量比為1 : 〇· 30?0.45 : 0.002?0.006進行配料，將銅精礦、廢雜銅和 黃銅礦精煉渣加入到熔煉爐中，并向熔煉爐中加入占銅精礦、廢雜銅和黃銅礦精煉渣的總 質量5%?19%的無煙煤，在富氧空氣下熔煉生成白冰銅。
[0009] 上述的方法中，優選的，所述熔煉過程中，所述熔煉爐的爐溫控制在1130-- 121(TC〇
[0010] 上述的方法中，優選的，所述富氧空氣中氧氣的體積濃度為60%?95%。
[0011] 上述的方法中，優選的，所述廢雜銅的粒度控制在< 100mm，所述黃銅礦精煉渣的 粒度控制在< 100mm。
[0012] 上述的方法中，更優選的，所述廢雜銅的粒度為55圓?100mm，所述黃銅礦精煉渣 的粒度為45謹?100mm。
[0013] 上述的方法中，優選的，所述廢雜銅的銅含量（即銅的質量分數，下同）<40%。 更優選的，所述廢雜銅的銅含量為25 %?40%。
[0014] 上述的方法中，優選的，所述黃銅礦精煉渣中的銅含量彡1%。
[0015] 本發明的方法中，根據銅精礦的含銅量、廢雜銅的含銅量、黃銅礦精煉渣的含銅量 的質量比可知，銅精礦、廢雜銅、黃銅礦精煉渣中的銅含量均大于0。
[0016] 本發明的方法中所涉及的主要化學反應如下：
[0017] 2Cu0+C = 2Cu+C02 Δ G = -515. 702kJ/mol (1)
[0018] 2Cu+FeS = Cu2S+Fe AG = -21. 62kJ/mol (2)
[0019] Fe+Fe304 = 4Fe0 AG = -63. 62kJ/mol (3)
[0020] 2Fe0+Si02 = 2Fe0 · Si02 Δ G = -135. 6kJ/mol (4)
[0021] 總反應為：
[0022] 2Cu0+C+FeS+Fe304+Si02 = Cu2S+2Fe0 · Si02+C02+2Fe0
[0023] 從上述化學反應關系式看出，對于黃銅礦精煉渣中含有的氧化銅首先與無煙煤反 應生成單質銅。之后，生成的單質銅與銅精礦、廢雜銅（Cu) -起與硫化亞鐵（FeS)反應，生 成白冰銅，并將四氧化三鐵（Fe304)還原為低價態的氧化亞鐵（FeO)。最后，利用氧化亞鐵與 石英進行造渣，使得渣與白冰銅分離。由此可見，在上述反應過程中，不但可以實現還原白 冰銅中的FeS，提高白冰銅的品位，而且可以回收黃銅礦精煉渣等低品位銅礦中的銅元素， 實現了銅元素的資源循環利用。
[0024] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0025] 1.在現有的白冰銅制造工藝過程中，不但加入了廢雜銅，而且加入了低品位的黃 銅礦精煉渣，其按照一定比例進行混合，可以實現對于黃銅礦精煉渣中的低品位銅的回收。 [0026] 2.在現有的銅精礦熔煉過程中，加入了低品位的黃銅礦精煉渣、廢雜銅等原料一 起熔煉生成白冰銅，低品位的黃銅礦精煉渣中的銅可以通過碳進行還原，還原得到的單質 銅與廢雜銅一起熔煉，節省了因處理黃銅礦精煉渣、廢雜銅的設施投資。
[0027] 3.由于在白冰銅制造過程中，所存在的反應均為放熱反應，因此，可以充分利用反 應過程中的反應熱，減少冷銅料熔化所需要的燃料量，從而可以降低單位生成過程的能耗。
[0028] 4.由于在本過程中單質銅同時來源于廢雜銅與黃銅礦精煉渣。因此，可以促使單 質銅與硫化鐵、四氧化三鐵等磁性鐵材料反應，進一步降低渣中的銅含量。
[0029] 5·在傳統的冶煉過程中，由于锍與爐渣相互溶解度很小且密度不同，所以需要不 斷地擺動轉爐傾倒爐渣，延長了工作周期，增加了勞動強度。用本發明的方法，可以實現一 次造渣，縮短了生產周期，降低了勞動強度。
【具體實施方式】
[0030]以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的 保護范圍。
[0031]將銅精礦粉、廢雜銅、黃銅礦精煉渣按照一定的含銅比例混合熔煉，同時加 入一定 量的無煙煤作為反應物與燃料，在富氧條件下熔煉生成白冰銅。
[0032] 實施例1 :
[0033] -種本發明的多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法，其所用到的銅精 礦、廢雜銅、黃銅礦精煉渣的成分如下，含量均表示該元素的質量分數：
[0034] 銅精礦成分為：
[0035]
【權利要求】
1. 一種多源復雜低品位銅礦混合熔煉產出白冰銅的方法，包括以下步驟：按照 銅精礦的含銅量、廢雜銅的含銅量、黃銅礦精煉渣的含銅量的質量比為1 : 0.30? 0. 45 : 0. 002?0. 006進行配料，將銅精礦、廢雜銅和黃銅礦精煉渣加入到熔煉爐中，并向 熔煉爐中加入占銅精礦、廢雜銅和黃銅礦精煉渣的總質量5 %?19 %的無煙煤，在富氧空 氣下熔煉生成白冰銅。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔煉過程中，所述熔煉爐的爐溫控制 在 113(TC ?12KTC。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述富氧空氣中氧氣的體積濃度為 60%?95%。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢雜銅的粒度控制在< 100mm，所述 黃銅礦精煉渣的粒度控制在< 100mm。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢雜銅的粒度為55mm?100mm，所述 黃銅礦精煉渣的粒度為45mm?100mm。
6. 根據權利要求1?5中任一項所述的方法，其特征在于，所述廢雜銅的銅含量 彡 40%。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述廢雜銅的銅含量為25%?40%。
8. 根據權利要求1?5中任一項所述的方法，其特征在于，所述黃銅礦精煉渣中的銅含 量d
【文檔編號】C22B15/00GK104232925SQ201410520261
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】王富源, 張虎, 姚小龍, 李立清, 張曉峰, 曹佐英, 肖克 申請人:濟源市欣欣實業有限公司, 中南大學