专利名称:铜火法精炼还原使用的煤基还原剂

文档编号:C22B15/14YK02113268
专利摘要:本发明提供一种以煤基作为原料，通过控制其成份比例，再经破碎加工至粒度在5mm以下制备成的新型还原剂来替代重油、液化石油气、柴油、天然气、氨、丙烷、原木、木炭粉等传统还原剂用于铜火法精炼进行还原的新一代还原剂，含有固定碳15－90％、碳氢化合物为主的挥发份2－60％、全硫＜2和矿物成份，最终组分为100％，用于铜火法精炼还原时，控制工况为正压、还原气氛和净渣，还原时不冒黑烟，利于防止环境污染。
权利要求:
1、一种铜火法精炼使用的煤基还原剂，其特征在于含有固定碳15-90％、碳氢化合物为主的挥发份2-60％、全硫＜2和矿物成份，最终组分为100％，经破碎加工至粒度在5mm以下制成。
2、根据权利要求1所述的煤基还原剂，其特征在于固定碳低、挥发份比较高时的成份配比为：固定碳15-50％、挥发份30-60％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
3、根据权利要求1所述的煤基还原剂，其特征在于固定碳高、挥发份低时的成份配比为：固定碳50-70％、挥发份15-35％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
4、根据权利要求1所述的煤基还原剂，其特征在于固定碳高、挥发低时的成份配比为：固定碳70-90％、挥发份2-10％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
专利说明:铜火法精炼还原使用的煤基还原剂
所属技术领域:：本发明涉及有色冶金技术领域:，尤其是铜火法精炼生产中使用地煤基还原剂。

背景技术:：现有铜火法精炼生产的工艺原理为：在1200-1300℃的炉温下，向铜液中鼓入压缩空气，使空气中的氧与铜液发生反应：

客解在铜液中的Cu2O与铜液中的杂质(Me′)接触使其氧化：

然后用还原剂(R)进行还原过程，在还原气氛的条件下将铜液中多余氧除去：
目前，世界上在铜精炼反射炉还原生产中使用的还原剂主要有：重油、液化石油气、柴油、天然气、氨、丙烷、原木、木炭粉。
当使用重油、液化石油气、柴油这一类石油产品为还原剂时，其较高的价格使生产成本增加，同时由于受地理位置限制有可能使供应受到影响，而且在还原过程中因为燃烧不完全冒出大量的黑烟造成环境污染。
当使用天然气、氨、丙烷这一类还原剂时，受资源条件和工业条件的限制较大。而且在使用重油、液化石油气、柴油、天然气、氨、丙烷等作为还原剂时，储存条件要求高，在高温条件下使用时安全问题尤其需引起注意，另一方面，在还原过程中也会因为燃烧不完全冒出大量的黑烟造成环境污染。
当使用原木、木炭粉等作为还原剂时，则对自然环境造成较大的影响，如引起砍伐森林、破坏植被、造成水土流失等。

发明内容:：本发明目的在于提供一种在铜火法精炼还原时，以煤基作为原料，通过控制其成份比例，再经破碎加工至粒度在5mm以下制备成的新型还原剂来替代重油、液化石油气、柴油、天然气、氨、丙烷、原木、木炭粉等传统还原剂用于铜火法精炼进行还原的新一代还原剂。
使用这种新型还原剂进行还原时，再配合工艺控制条件，使铜的还原成本明显降低，减少环境污染，铜冶炼的多项技术经济指标得到改善，具有重要的工业价值和环保意义，同时为煤的非燃料化应用开辟了一条新的途径。
本发明是通过以下技术方案实现的：铜火法精炼使用的煤基还原剂，其特征在于含有固定碳15-90％、碳氢化合物为主的挥发份2-60％、全硫＜2和矿物成份，最终组分为100％，经破碎加工至粒度在5mm以下制成。
使用时工艺控制条件为：
风压：0.2-0.7Mpa；氧化终点温度：1150-1180℃；炉内气氛控制为还原气氛；炉内正压：5-20Pa。
在以上工艺控制条件下，把还原剂用输送装置通过高压风将其鼓入液体铜之中进行还原精炼生产。本发明提出的还原剂制作成如下系列产品：
A型还原剂固定碳高、挥发份低时还原剂成份配比为：固定碳50-70％、挥发份15-35％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
这种还原剂在铜火法冶炼的还原过程中，由于固定碳低、挥发份比较高，并经过破碎加工成粉状状态用于替代前面所述的各种传统还原剂，再用高压风为输送介质，通过专制的输送装置将其鼓入液体铜之中进行还原精炼时，还原强度非常高、还原时生成的火焰很长、还原速度快、不容易控制还原终点、不冒黑烟，还原后阳极铜的质量合格。
B型还原剂固定碳高、挥发份低时还原剂的成份配比为：固定碳50-70％、挥发份15-35％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
这种还原剂在铜火法冶炼的还原过程中，由于固定碳高、挥发份高，并经过破碎加工成粉状状态用于替代前面所述的各种传统还原剂，再用高压风为输送介质，通过专制的输送装置将其鼓入液体铜之中进行还原精炼时，还原强度高、还原时生成的火焰长、还原速度快、容易控制还原终点，不冒黑烟，还原后阳极铜的质量合格。
C型还原剂固定碳高、挥发低时还原剂的成份配比为：固定碳70-90％、挥发份2-10％、全硫＜2和其它矿物成份，最终组分为100％。
这种还原剂在铜火法冶炼的还原过程中，由于固定碳高、挥发低，并经过破碎加工成粉状状态用于替代前面所述的各种传统还原剂，再用高压风为输送介质，通过专制的输送装置将其鼓入液体铜之中进行还原精炼时，还原强度高、还原时生成的火焰长度一般、还原速度快、容易控制还原终点，不冒黑烟，还原后阳极铜的质量合格。
本发明提供的煤基新型还原剂与传统的还原剂相比，具有以下优点：
1.原料来源广泛，廉价易得。为了提高还原过程产物阳极铜的合格率，一般采用低硫低铁低灰分的煤为还原剂的基体。凡是成分符合配比的均可作为还原剂的基体。
2.煤的处理过程与使用过程合二为一，工艺简单。如果煤的杂质成分硫或铁偏高，在作为还原剂使用前，采用机械的方式加入添加剂碳酸钠、碳酸钙、CaC2、CaO或石英砂，可在脱氧的同时避免杂质成分进入铜液生产流程。
3.利于环境保护。以煤基作为还原剂的基体，在替代原木、木炭为还原剂时，可直接减少森林的砍伐；本发明的还原剂在控制适宜的工况条件下，可做到炉内还原时完全燃烧，不冒黑烟，排放的烟气对环境无任何不利影响。
这种不以植物本身或植物的副产品为原料制备而成的还原剂，从根本上杜绝了制备铜冶炼还原剂中砍伐森林、破坏生态，对保护长江上游的自然资源、保护生态环境和促进可持续性发展战略具有积极的作用和贡献。
4.成本低。从现阶段看，煤作为矿产资源在地质上储量丰富，廉价易得，容易运输、贮存、加工。以脱除单位质量的氧为基准计算，使用煤和添加剂比使用重油、液化石油气、柴油、天然气、氨、丙烷、原木、木炭粉等物质的成本要低得多。另外，还原剂的运输和贮存都比较方便。还原生产时工人的劳动程序简化，劳动强度下降。

以下为本发明的典型应用实例：
实施例1
粗铜成分(％)：Cu 98.8，Fe 0.01，S 0.3，其他(略)。
工艺条件：常规氧化。还原剂为A型还原剂，加入＜10％石灰，还原温度1150-1170℃，时间2小时，空气搅拌，烟道补充空气。
阳极铜成分：Cu 99.3，Fe 0.005，S 0.015，其他合格。
实施例2
粗铜成分(％)：Cu 98.5，Fe 0.03，S 0.02，其他(略)。
工艺条件：常规氧化。还原剂为B型还原剂，加入＜10％石英砂，还原温度1150-1170℃，时间1小时，空气搅拌，烟道补充空气。
阳极铜成分：Cu 99.0，Fe 0.003，S 0.010，其他合格。
实施例3
Cu 98.5，Fe 0.03，S 0.02，其他(略)。
工艺条件：常规氧化。还原剂为C型还原剂，加入＜10％的碳酸钠和石灰石，还原温度1150-1170℃，时间1.5小时，空气搅拌，深度还原，适度氧化回调，烟道补充空气。
阳极铜成分：Cu 99.5，Fe 0.001，S 0.010，其他合格。