方法,在現有技術中已經有很多。但是,現有技術中,真空蒸餾精煉脫雜所處理的對象通常是多元合金,元素多以金屬單質態揮發。而本發明中的待處理對象是銅冶煉渣,是一種渣,如果將該銅冶煉渣直接放在真空環境下進行真空蒸餾精煉脫雜,雜質元素的脫除速率和脫除效果都很不理想。原因是:眾所周知,渣是一種很復雜的物相,是一種礦物相,其中的雜質元素基本上不存在獨立相,而是很容易和其它的主元素形成礦物相,例如:形成含有大量雜質元素的銅礦物相和鐵礦物相,當真空蒸餾精煉時,該礦物相會嚴重阻礙其所含的雜質元素的揮發,從而嚴重地影響了雜質元素的揮發速率和揮發率。為此,本發明提出改進型技術方案:在真空蒸餾過程中向精煉爐I內的銅冶煉渣熔液吹送含氧氣體,利用含氧氣體中的氧元素將精煉爐I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,將雜質元素從復雜的礦物相中解放出來,產出相應的雜質元素的氧化物,該雜質元素的氧化物能夠獨立存在,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,在揮發過程中不再受到銅冶煉渣熔液中其它物質的阻礙,能夠憑借其本身所具有的揮發特性揮發,且雜質元素包括鉛、鋅、砷、銻、鉍和錫元素中的一種或多種或全部,上述雜質元素的氧化物均具有較低的沸點,在真空環境下揮發性很好,具有較高的脫除速率和脫除效果,以上幾點結合,實現了脫除銅冶煉渣中雜質元素的過程。
[0067]現今的真空蒸餾精煉脫雜過程中,上述雜質元素鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫元素主要以單質形態直接揮發,其次以硫化物形態直接揮發。上述單質與硫化物變成氣體揮發進入精煉爐I上部的自由空間后,由于精煉爐I上部的自由空間內的溫度較高,且由于鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫元素的硫化物在高溫下不穩定易發生熱分解,使得上述的硫化物的絕大部分相應地熱分解為單質鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫和單質硫,然后熱分解產生的單質鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫、單質硫以及一開始就以單質形態揮發的單質鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫隨氣流一塊進入后續的冷凝器冷凝,由于單質硫的熔點和沸點均較低,通常不會在冷凝器中冷凝,而是繼續以氣態流入后續的裝置,因此冷凝器中通常僅冷凝上述的單質鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫。由于單質鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫的熔點較低,且進一步的,冷凝過程中單質鉛、鋅、砷、鋪、祕和/或錫相互摻混,形成包括鉛、鋅、砷、鋪、祕和/或錫元素的多元合金,該多元合金的恪點更低,比元素鉛、鋅、砷、鋪、祕和錫中任何一個的恪點都低,使得多元合金雖被冷凝,但冷凝后通常是液態,至多是半液態半固態,基本不可能形成不具有粘連性的固態,使得冷凝后的多元合金仍然具有流動性和粘連性,多元合金的小液滴或者是半液態半固態且具有很強粘連性的小顆粒最終匯集于冷凝器的底部,進一步被冷凝,最終很容易冷凝形成體積很大的一大坨或一大塊的固態多元合金,由于體積太大,該固態多元合金很難從冷凝器原本設計的物料出口中運出,需要先將冷凝器停止工作,然后等待冷凝器內部溫度降至接近室溫,然后打開冷凝器,讓工人進入冷凝器進行破拆大塊,費時費力;且由于體積太大,該固態多元合金即使從冷凝器中運出后,還必須對其進行破拆粉碎以方便后續處理,費時費力,且由于鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫元素的金屬單質的硬度較低,使得上述的多元合金質地較軟,因此很難將該大塊多元合金粉碎成顆粒狀或粉末狀。綜上,目前的工藝使得變成氣體揮發脫除的雜質元素以單質形態在冷凝器中被冷凝,很容易形成體積很大的一大塊多元合金,該多元合金由于體積太大、質地較軟等原因,給后續的處理帶來很多的消極影響,嚴重降低了精煉脫雜工序的工作效率,嚴重影響了整個銅冶煉流程的正常生產節奏。為此,本發明中,步驟2)中,在精煉爐I內,向精煉爐I內的銅冶煉渣熔液吹送含氧氣體,利用含氧氣體中的氧元素將精煉爐I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;然后混合有氣態的雜質元素的氧化物的氣體進入與精煉爐I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;由于氧化物的熔點比單質的熔點要高得多,使得攜帶大量氧化物的氣流進入冷凝器后,該氧化物直接被冷凝成基本上沒有粘連性的固態顆粒或粉末,該固態顆粒或粉末在下落過程中進一步地被冷卻,至冷凝器底部后徹底失去粘連性,得到一堆松散的、類似于細小沙粒的氧化物顆粒或氧化物粉末,該氧化物顆粒或氧化物粉末即為上述的氧化物混合物。顯而易見地,松散的、類似于細小沙粒的氧化物顆粒或氧化物粉末很容易地從冷凝器中運出,省時省力,徹底解決了上述體積太大的多元合金難以從冷凝器中運出的問題;且該氧化物混合物本身就是顆粒狀或粉末狀,無需后續再進行破拆粉碎,省時省力,同時徹底解決了上述多元合金由于質地較軟難以粉碎為顆粒狀或粉末狀,從而提高了精煉脫雜工序的工作效率,保證了整個銅冶煉流程的正常生產節奏。
[0068]本發明中,精煉脫雜處理僅是脫除銅冶煉渣熔液中的雜質元素鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫元素,并沒有改變銅冶煉渣熔液的性狀;氧化處理僅是將銅冶煉渣中的各鐵礦物氧化為赤鐵礦,且將銅冶煉渣熔液中的各銅礦物氧化為氧化銅礦,使得含氧氣體氧化后的銅冶煉渣熔液包括赤鐵礦、氧化銅礦和石英礦,僅是改變所含元素的物相狀態;上述步驟3)中“脫雜氧化處理結束得到脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液”提及的“脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液”仍然是銅冶煉渣熔液,是脫除了部分雜質元素的銅冶煉渣熔液,是物相狀態得到了改變的銅冶煉渣熔液。
[0069]本發明中,上述含氧氣體優選為空氣或富氧空氣,富氧空氣中氧氣的體積百分比為25%?95%。優選的,以氧氣計量,控制氧氣的吹送量為7m3/t渣?10m3/t渣。
[0070]本發明中,對于化驗結果的目標設計要求,顯而易見地,鉛、鋅、砷、銻、鉍和錫這六種元素的揮發性有大有小,該六種元素不太可能同時脫除至理想值,因此,上述目標設計要求只能以上述6中元素中的某一個元素或某幾個元素的含量作為目標參考,只能以對生產影響最大的某一個元素或某幾個元素的含量作為目標參考,例如:鉛和砷兩種元素在銅精礦中含量最高,二者對生產的影響最大,因此可以以鉛和砷這兩種元素的含量作為上述化驗結果的目標設計要求,只要取樣化驗的鉛和砷的含量達到了目標設計要求,就意味著脫雜過程結束,則首先破除精煉爐I內的真空狀態;至于其余雜質元素的脫除效果是否達到理想程度,不作深究。還可以以銅冶煉渣中氧化銅礦或赤鐵礦的含量是否達到理想值作為上述化驗結果的目標設計要求。
[0071 ]本發明中,上述驅動氣體為氮氣或氬氣,優選為氮氣。
[0072]本發明中,上述真空殘壓即指精煉爐I內空腔在真空狀態下所殘余的氣體的壓力,與名詞真空度的意義一樣。優選的,步驟2)中的真空殘壓為10Pa?lOOOPa。
[0073]本發明中,對用于盛裝銅冶煉渣熔液的盛渣容器5的結構和類型不作限制,滿足用于盛裝銅冶煉渣熔液這個功能即可,該盛渣容器5頂面至少具有一個開口以允許精煉爐I上下升降。
[0074]本發明中,通過設置在進液管2上的驅動氣體管201向進液管2內的銅冶煉渣熔液中噴吹帶壓的驅動氣體。
[0075]本發明中,高雜質銅精礦意指銅精礦中雜質元素的含量較高,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,雜質元素的含量超過行業對其含量的通用的要求范圍。本發明中,實際生產中,上述銅精礦不一定包括全部的上述六種雜質元素,可能包括上述六種雜質元素的一種或幾種,也可能包括全部的上述六種元素。實際生產中,即使上述銅精礦包含上述的六種雜質元素的某一種,但該雜質元素的含量可能也不超過行業通用標準,而是所含的其它某種雜質元素的含量超過行業通用標準。實際生產中,只要上述銅精礦中所含的雜質元素是上述六種雜質元素之一且該雜質元素含量超過行業通用標準,該銅精礦就為高雜質銅精礦。高雜質銅精礦經熔煉工序產出的熔煉渣一般就是高雜質熔煉渣。
[0076]本發明可處理的高雜質銅冶煉渣中可能存在的上述六種雜質元素的重量百分比的優選的上限值為:鉛<5.0%、鋅<10.0%、砷<5.0%、銻<3.0%、鉍<5.0%、錫<1.0%。
[0077]本發明提供了一種銅冶煉渣的資源化回收方法,顯而易見地,該資源化回收方法并不是只能處理高雜質銅冶煉渣,處理高雜質銅冶煉渣僅是該資源化回收方法的眾多功能中的比較突出的一點;既然該資源化回收方法能夠處理高雜質銅冶煉渣,顯然,其也能夠處理元素含量正常的銅冶煉渣。采用本發明提供的資源化回收方法處理元素含量正常的銅冶煉渣也在本發明的保護范圍內。即只要采用本發明提供的資源化回收方法處理銅冶煉渣,均在本發明的保護范圍內。
[0078]本發明中銅冶煉渣熔液循環流動的原理:當將設置在精煉爐I底面上的進液管2和出液管3浸入到盛渣容器5內熔液的上液面以下一定深度,然后開啟與精煉爐I連通的真空栗將精煉爐I內的空腔抽成真空狀態,此時在精煉爐I內真空殘壓與外界大氣壓之間的大氣壓差的作用下盛渣容器5中的熔液沿進液管2和出液管3的空腔通道上升流入精煉爐I的空腔內;此時的銅冶煉渣熔液并不循環流動;為使銅冶煉渣熔液循環流動,向進液管2內的熔液中噴吹帶壓的驅動氣體,驅動氣體進入進液管2內的熔液后由于受熱膨脹和壓力下降,弓丨起等溫膨脹,在進液管2內瞬間產生大量的氣泡核并迅速膨脹,膨脹的氣體驅動銅冶煉渣熔液上升,在大氣壓差及驅動氣體的帶動下盛渣容器5中的熔液不斷地由進液管2上升流入精煉爐I內,然后精煉爐I內的熔液再通過出液管3不斷地由精煉爐I流出返回至盛渣容器5內,在盛渣容器5、進液管2、精煉爐I以及出液管3之間形成熔液的循環流動。
[0079]本發明中,上述雜質元素鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫元素以氧化物形態揮發的這個過程主要發生在盛渣容器5中的銅冶煉渣熔液的上表面附近處,當銅冶煉渣熔液上表面附近的雜質元素被脫除后,位于銅冶煉渣熔液內部和下部的雜質元素憑借擴散動力開始向上表面附近處擴散,恢復提高銅冶煉渣熔液上表面附近處的雜質元素含量,使得該處的雜質元素進入等待揮發脫除的狀態,顯然,在盛渣容器5、進液管2、精煉爐I以及出液管3之間形成恪液的循環流動,恪液如此大循環量地流動為脫除銅冶煉渣恪液中的上述雜質元素提高了極為有利的動力學條件,大循環量的流動提高了銅冶煉渣熔液內部和下部的雜質元素擴散至上液面附近處的速度,減少了擴散時間,也使得銅冶煉渣熔液內部和下部的雜質元素可以最大化地上升至銅冶煉渣熔液的上液面附近處,從而提高了精煉脫雜處理的脫雜速率和脫雜程度,降低了精煉脫雜處理的脫雜周期。
[0080]在本發明中,銅冶煉渣的溫度在1000 °C?13