Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к области выплавки меди и, в частности, к способу и устройству для выплавки меди с комплексной переработкой шлака.
Уровень техники настоящего изобретения
В настоящее время шлак от выплавки меди обрабатывают, осуществляя медленный процесс обогащения шлака, включающий охлаждение, дробление, помол, уплотнение и флотацию, полученный шлаковый концентрат возвращают в плавильную систему, а шлаковые отходы выбрасывают или продают в качестве строительных материалов. Этот процесс является продолжительным, и для него требуется большая площадь. Еще важнее то, что содержащиеся в шлаке ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, поступают в шлаковые отходы и не подвергаются переработке, в результате чего происходит огромная потеря ценных ресурсов. Агенты для обогащения руды, добавляемые в процессе обогащения шлака, а также разнообразные тяжелые металлы, присутствующие в шлаке, могут также вызывать потенциальное загрязнение окружающей среды.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Главная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака таким образом, чтобы решить проблемы традиционной техники, которые осложняют процесс переработки шлака от выплавки меди, препятствуют эффективному извлечению тяжелых металлов и создают значительное загрязнение окружающей среды.
Для достижения вышеупомянутой цели согласно аспекту настоящего изобретения предложен способ выплавки меди с комплексной переработкой шлака, в котором может быть использована печь полной переработки (ПП) для осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака с комплексным извлечением ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получением безвредного шлака. Ценные металлы могут представлять собой один или несколько металлов из свинца, цинка и сурьмы. Печь ПП может включать полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, находящиеся в сообщении друг с другом. Стадия извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, может включать осуществление восстановительной испарительной обработки плавильного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и восстановленного шлака и осуществление осадительной обработки восстановленного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и безвредного шлака; или осуществление осадительной обработки плавильного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и осажденного шлака и осуществление восстановительной испарительной обработки осажденного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и безвредного шлака.
Кроме того, разделительная стенка может быть дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, причем восстановительная испарительная камера и осадительная камера могут быть, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры и осадительной камеры может быть расположен вблизи дна полости.
Кроме того, стадия восстановительной испарительной обработки может включать добавление восстановителя в восстановительную испарительную камеру для восстановительной испарительной обработки, причем восстановитель предпочтительно выбирают из одного или несколько материалов, представляющих собой природный газ, угольный газ, сжиженный нефтяной газ, порошкообразное железо и твердый восстановитель на основе углерода, и при этом твердый восстановитель на основе углерода предпочтительнее выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой кусковой уголь, порошкообразный уголь и кокс.
Кроме того, распылитель с боковой продувкой может быть расположен в восстановительной испарительной камере, и на стадии восстановительной испарительной обработки восстановитель можно продувать в восстановительную испарительную камеру посредством распылителя с боковой продувкой.
Кроме того, восстановительная испарительная камера может быть дополнительно оборудована дымовым выпуском, и стадия восстановительной испарительной обработки может дополнительно включать введение вторичного воздуха в верхнюю часть восстановительной испарительной камеры или дымовой выпуск.
Кроме того, на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции может составлять от 1200 до 1400°С.
Кроме того, когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют перед стадией осадительной обработки, коллектор можно добавлять в восстановительную испарительную камеру во время восстановительной испарительной обработки; и когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, второй вулканизирующий агент и/или медный концентрат можно добавлять в осадительную камеру во время осадительной обработки.
Кроме того, коллектор можно выбирать из первого вулканизирующего агента и/или медного концентрата, предпочтительно первый вулканизирующий агент можно выбирать из пирита и/или халькопирита, и предпочтительно второй вулканизирующий агент можно выбирать из одного или нескольких материалов, представляющих собой пирит, халькопирит и шлак от выплавки свинца и меди.
Кроме того, стадия осадительной обработки может дополнительно включать продувку инертного газа и/или газообразного диоксида серы в осадительную камеру.
Кроме того, осадительная камера может подвергаться изоляционной обработке во время осуществления осадительной обработки.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено также устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака, которое может включать печь ПП с впуском плавильного шлака, причем печь ПП выполнена с возможностью осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака для извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения безвредного шлака. Печь ПП может включать полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру в сообщении друг с другом, где восстановительная испарительная камера выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки плавильного шлака, и осадительная камера выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки восстановленного шлака, полученного после восстановительной испарительной обработки; или осадительная камера выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки плавильного шлака, и восстановительная испарительная камера выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки осажденного шлака, полученного после осадительной обработки.
Кроме того, разделительная стенка может быть дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, причем восстановительная испарительная камера и осадительная камера могут быть, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры и осадительной камеры может быть расположен вблизи дна полости.
Кроме того, восстановительная испарительная камера может дополнительно включать распылитель, расположенный на стороне восстановительной испарительной камеры и выполненный с возможностью добавления восстановителя в восстановительную испарительную камеру; и загрузочное отверстие, находящееся в верхней части восстановительной испарительной камеры и выполненное с возможностью добавления коллектора в восстановительную испарительную камеру.
Кроме того, осадительная камера может дополнительно включать нагревательное устройство для осуществления изоляции или нагревания осадительной камеры.
Кроме того, нагревательное устройство может представлять собой погружное сопло для сжигания или электрод.
Кроме того, восстановительная испарительная камера может быть оборудована выпуском пара, и осадительная камера может быть оборудована выпуском медного штейна и выпускным отверстием для безвредного шлака; или осадительная камера может быть оборудована выпуском медного штейна, и восстановительная испарительная камера может быть оборудована выпуском пара и выпускным отверстием для безвредного шлака.
Кроме того, устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака может дополнительно включать подающее инертный газ устройство для продувки инертного газа в осадительную камеру.
Кроме того, устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака может дополнительно включать подающее газообразный диоксид серы устройство для продувки газообразного диоксида серы в осадительную камеру.
Согласно способу выплавки меди с комплексной переработкой шлака печь ПП используют для осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака в целях комплексного извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения безвредного шлака. Ценные металлы включают один или несколько металлов из свинца, цинка и сурьмы. Печь ПП включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру в сообщении друг с другом. Стадия извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, включает осуществление восстановительной испарительной обработки плавильного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и восстановленного шлака и осуществление осадительной обработки восстановленного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и безвредного шлака; или осуществление осадительной обработки плавильного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и осажденного шлака и осуществление восстановительной испарительной обработки осажденного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и безвредного шлака.
Согласно вышеупомянутому способу шлак от выплавки меди подвергают восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке посредством интегрированного устройства, такого как печь ПП, которая может эффективно извлекать ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, содержащиеся в плавильном шлаке. Это эффективно решает проблему потерь и отходов ценных металлов в существующем способе выплавки меди и предотвращает загрязнение окружающей среды этими теряемыми металлами, и в результате этого осуществляется полное извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и одновременный непосредственный выпуск безвредного шлака из печи ПП. С другой стороны, восстановительное испарение и осаждение плавильного шлака заменяет исходный способ обогащения шлака, что не только значительно уменьшает занимаемую производственную площадь, но также упрощает процесс и практически устраняет загрязнение, вызываемое обогащающим агентом, добавляемым в процессе обогащения шлака. Способ имеет хорошую перспективу крупномасштабного промышленного применения.
Краткое описание фигур
Сопровождающие фигуры, которые составляют часть настоящего изобретения, использованы для обеспечения улучшенного понимания настоящего изобретения, причем примерные варианты осуществления настоящего изобретения и соответствующие описания использованы для разъяснения настоящего изобретения, но не представляют собой ненадлежащие ограничения настоящего изобретения. В числе фигур:
фиг. 1 иллюстрирует схематическую структурную диаграмму печи ПП в устройстве для выплавки меди с комплексной переработкой шлака согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 иллюстрирует схематическую структурную диаграмму системы для ускоренной выплавки меди согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 иллюстрирует схематическую структурную диаграмму системы для ускоренной выплавки меди согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 иллюстрирует схематическую структурную диаграмму системы для ускоренной выплавки меди согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 5 иллюстрирует схематическую структурную диаграмму системы для ускоренной выплавки меди согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фигурах использованы следующие условные обозначения:
10 - плавильная печь; 20 - медеплавильная печь; 30 - печь ПП; 31 - восстановительная испарительная камера; 32 - осадительная камера; 33 - разделительная стенка; 40 - литейное оборудование.
Подробное раскрытие вариантов осуществления настоящего изобретения
Следует отметить, что следующее подробное описание является иллюстративным и предназначено для обеспечения дополнительного описания настоящего изобретения. Все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют такие значения, которые обычно понимают специалисты в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение, если не указано иное условие.
Следует отметить, что термины, используемые в настоящем документе, предназначены только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения примерных вариантов осуществления настоящего изобретения. Если другое условие не требуется согласно контексту, формы единственного числа терминов, используемых в настоящем документе, предназначены для обозначения соответствующих форм множественного числа. Кроме того, следует также понимать, что термины «содержать» и/или «включать», используемые в описании, показывают, что существуют соответствующие признаки, стадии, операции, устройства, сборки и/или сочетания.
Как описано в литературе, в традиционной технике способ переработки шлака от выплавки меди является сложным, тяжелые металлы не могут быть эффективно извлечены, и оказывается значительным загрязнение окружающей среды.
Для решения вышеупомянутой проблемы настоящее изобретение предлагает способ выплавки меди с комплексной переработкой шлака, в котором применена печь ПП для осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака в целях комплексного извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения безвредного шлака. Ценные металлы включают один или несколько металлов из свинца, цинка и сурьмы. Печь ПП включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру в сообщении друг с другом. Стадия извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, включает осуществление восстановительной испарительной обработки плавильного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и восстановленного шлака и осуществление осадительной обработки восстановленного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и безвредного шлака; или осуществление осадительной обработки плавильного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и осажденного шлака и осуществление восстановительной испарительной обработки осажденного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и безвредного шлака.
Согласно вышеупомянутому способу шлак от выплавки меди подвергают восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке посредством интегрированного устройства, такого как печь ПП, которая может эффективно извлекать ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, содержащиеся в плавильном шлаке. Это эффективно решает проблему потерь и отходов ценных металлов в существующем способе выплавки меди и предотвращает загрязнение окружающей среды этими теряемыми металлами, и в результате этого осуществляется полное извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и одновременный непосредственный выпуск безвредного шлака из печи ПП. С другой стороны, восстановительное испарение и осаждение плавильного шлака заменяет исходный способ обогащения шлака, что не только значительно уменьшает занимаемую производственную площадь, но также упрощает процесс и практически устраняет загрязнение, вызываемое обогащающим агентом, добавляемым в процессе обогащения шлака. Способ имеет хорошую перспективу крупномасштабного промышленного применения.
Вышеупомянутая печь ПП представляет собой печь интегрированной переработки, которая одновременно включает восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру. В первом режиме обработки плавильный шлак последовательно подвергают восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке. Когда плавильный шлак подвергают восстановительной испарительной обработке, оксид железа(III) (магнетит), содержащийся в плавильном шлаке, может восстанавливаться до оксида железа(II) для шлакообразования, что может уменьшать вязкость плавильного шлака, и в результате этого улучшается последующий эффект осадительного разделения и упрощается отделение второго медного штейна от восстановленного шлака. При этом после того, как оксиды ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма, восстанавливаются до металла, их отделяют посредством превращения в пары ценных металлов вследствие их летучести, в результате чего достигается цель извлечения ценных металлов. После восстановительной испарительной обработки получают восстановленный шлак (в текучем состоянии), который поступает в осадительную камеру для осадительного разделения с получением второго медного штейна и безвредного шлака. Более важно то, что восстановленный шлак после восстановительной испарительной обработки непосредственно поступает на осадительное разделение; таким образом, с одной стороны, эффективность обработки может быть значительно улучшена; с другой стороны, поскольку восстановленный шлак непосредственно поступает на осадительную обработку, может сохраняться более устойчивое текучее состояние, и в этом процессе происходят лишь незначительные изменения температуры, или температура даже не изменяется. Эти две причины улучшают эффект осаждения, что может дополнительно улучшать степень переработки второго медного штейна.
Во втором режиме обработки осадительную обработку осуществляют перед стадией восстановительной испарительной обработки. Таким образом, медный штейн в плавильном шлаке можно сначала отделять, а затем подвергать восстановительной испарительной обработке для дополнительного извлечения содержащихся в нем ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма.
Следует отметить, что согласно настоящему изобретению предпочтительнее используют режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением по сравнению с режимом осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой. Режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет преимущества, заключающиеся в следующем: чем выше температура осадительного разделения, тем лучше эффект разделения. Температура, требуемая для восстановительного испарения, является очень высокой (от 1200 до 1400°С). Таким образом, температура материала после восстановительного испарения является высокой, и разделение может быть достигнуто на стадии осаждения без дополнительного нагревания. Разумеется, в режиме осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением можно также осуществлять введение тепла для осадительной обработки. Однако режим осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой неизбежно требуется для введения тепла в течение процесса осаждения. Конкретный режим введения тепла может быть осуществлен следующим образом: можно использовать электроды (например, от 3 до 6 электродов) для осуществления нагревания или изоляции в осадительной камере, и/или может присутствовать погружное сопло для сжигания (погружное сопло для сжигания выпускает топливо и кислород, и количество кислорода регулируют в состоянии неполного сжигания топлива). Кроме того, режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет следующие преимущества: после выдерживания восстановленного шлака в осадительной камере в течение определенного периода времени осадительное расслоение шлакового штейна может быть осуществлено в более полной степени, безвредный шлак выпускают из верхней части, и второй медный штейн выпускают из нижней части.
В конкретной эксплуатации плавильный шлак может быть последовательно и многократно подвергнут стадиям восстановительного испарения и осаждения, или плавильный шлак может быть разделен на множество частей для осуществления стадий восстановительного испарения и осаждения, соответственно. Это является понятным для специалистов в данной области техники в соответствии с условиями настоящего изобретения, и соответствующие описания не будут представлены в настоящем документе.
Согласно предпочтительному варианту осуществления разделительная стенка дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, причем восстановительная испарительная камера и осадительная камера, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры и осадительной камеры расположен вблизи дна полости. Таким образом, может быть достигнут более равномерный поток между текучим расплавом, который реагирует в восстановительной испарительной камере, и расплавом, который осаждается в осадительной камере, и разделительная стенка может блокировать перемешивание в восстановительной испарительной камере и всплытие материала на поверхность, и в результате этого дополнительно улучшается эффект осадительной обработки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления стадия восстановительной испарительной обработки включает добавление восстановителя в восстановительную испарительную камеру для восстановительной испарительной обработки, причем восстановитель предпочтительно выбирают из одного или несколько материалов, представляющих собой природный газ, угольный газ, сжиженный нефтяной газ, порошкообразное железо и твердый восстановитель на основе углерода, и при этом твердый восстановитель на основе углерода предпочтительнее выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой кусковой уголь, порошкообразный уголь и кокс. Для восстановительной испарительной обработки выбирают соответствующий реагент, и переработка ценных металлов становится более полной. В фактической эксплуатации окислитель вводят в восстановительную испарительную камеру для обеспечения тепла посредством сжигания, и окислитель может также реагировать с восстановителем, образуя газообразный восстановитель, такой как монооксид углерода, для получения эффекта восстановления вместе с добавленным восстановителем.
Согласно предпочтительному варианту осуществления распылитель с боковой продувкой расположен в восстановительной испарительной камере, и на стадии восстановительной испарительной обработки восстановитель продувают в восстановительную испарительную камеру посредством распылителя с боковой продувкой. Предпочтительнее восстановительная испарительная камера дополнительно оборудована дымовым выпуском, и стадия восстановительной испарительной обработки дополнительно включает введение вторичного воздуха в верхнюю часть восстановительной испарительной камеры или дымовой выпуск. Таким образом, парообразный ценный металл может окисляться до оксида ценного металла, и затем пар может рециркулировать.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет от 1200 до 1400°С. Предпочтительнее, когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют перед стадией осадительной обработки, коллектор добавляют в восстановительную испарительную камеру во время восстановительной испарительной обработки. Коллектор предпочтительно выбирают из первого вулканизирующего агента и/или медного концентрата, и предпочтительнее первый вулканизирующий агент выбирают из пирита и/или халькопирита. Когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, второй вулканизирующий агент и/или медный концентрат добавляют в осадительную камеру во время осадительной обработки, и предпочтительно второй вулканизирующий агент выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой пирит, халькопирит и шлак от выплавки свинца и меди.
Добавление вулканизирующего агента и/или медного концентрата упрощает восстановление богатого медного штейна в плавильном шлаке для его превращения в бедный медный штейн, что может уменьшать содержание меди в безвредном шлаке и дополнительно увеличивать степень извлечения меди. В режиме, в котором стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, поскольку осажденный шлак дополнительно обрабатывают на последующей стадии восстановительного испарения, оказывается возможным применение шлака, такого как шлак от выплавки свинца и меди, в качестве вулканизирующего агента, где свинец может испаряться и рециркулировать вместе со свинцом в осажденном шлаке на стадии восстановительного испарения, таким образом, что огнеупорные материалы, получаемые в некоторых производственных процессах, могут быть полностью использованы в целях осуществления комплексного применения ресурсов без осуществления дополнительных капиталовложений в оборудование и технологических связей.
Предпочтительнее стадия осадительной обработки дополнительно включает продувку инертного газа и/или газообразного диоксида серы в осадительную камеру. Это создает слабое перемешивание, которое упрощает разделение меди и шлака. Предпочтительнее продувают газообразный диоксид серы, который выступает в качестве вулканизирующего агента, усиливая перемешивающее действие, и оказывается более предпочтительным для получения бедного медного штейна на стадии осаждения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления осадительную камеру подвергают изоляционной обработке во время осуществления осадительной обработки.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено также устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака, которое включает печь ПП 30. Печь ПП 30 оборудована впуском плавильного шлака, и печь ПП 30 выполнена с возможностью осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака для извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения безвредного шлака. Как представлено на фиг. 1, печь ПП 30 включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32 в сообщении друг с другом, где восстановительная испарительная камера 31 выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки плавильного шлака, и осадительная камера 32 выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки восстановленного шлака, полученного после восстановительной испарительной обработки; или осадительная камера 32 выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки плавильного шлака, и восстановительная испарительная камера 31 выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки осажденного шлака, полученного после осадительной обработки.
В вышеупомянутом устройстве присутствует интегрированное устройство, такое как печь ПП 30, которая одновременно включает восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32 в сообщении друг с другом. Шлак от выплавки меди может подвергаться восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке в одном и том же устройстве, которое может эффективно извлекать ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, содержащиеся в плавильном шлаке. Это эффективно решает проблему потерь и отходов ценных металлов в существующем способе выплавки меди и предотвращает загрязнение окружающей среды этими теряемыми металлами, и в результате этого осуществляется полное извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и одновременный непосредственный выпуск безвредного шлака из печи ПП. С другой стороны, восстановительное испарение и осаждение плавильного шлака применение устройство заменяет традиционный процесс обогащение шлака, что не только значительно уменьшает занимаемую производственную площадь, но также упрощает процесс и практически устраняет загрязнение, вызываемое обогащающим агентом, добавляемым в процессе обогащения шлака. Устройство имеет хорошую перспективу крупномасштабного промышленного применения.
Когда шлак от выплавки меди сначала поступает в восстановительную испарительную камеру 31 и затем поступает в осадительную камеру 32, вышеупомянутая печь ПП 30 может осуществлять восстановительную испарительную обработку и осадительную обработку плавильного шлака последовательно. Когда плавильный шлак подвергают восстановительной испарительной обработке, оксид железа(III) (магнетит), содержащийся в плавильном шлаке, может быть восстановлен до оксида железа(II) в целях шлакообразования, что может уменьшать вязкость плавильного шлака, и в результате этого улучшается последующий эффект осадительного разделения, и упрощается отделение медного штейна от восстановленного шлака. При этом после того, как оксиды ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма, восстанавливаются до металлов, они отделяются посредством превращения в пары ценных металлов вследствие своей летучести, и в результате этого достигается цель извлечения ценных металлов. После восстановительной испарительной обработки получают восстановленный шлак (в текучем состоянии), который поступает в осадительную камеру 32 для осадительного разделения в целях последующего получения медного штейна и безвредного шлака. Более важно то, что посредством интегрированного устройства плавильный шлак после восстановительной испарительной обработки непосредственно поступает на осадительное разделение; таким образом, с одной стороны, эффективность обработки может быть значительно улучшена; с другой стороны, поскольку восстановленный шлак непосредственно поступает на осадительную обработку, может сохраняться более устойчивое текучее состояние, и в этом процессе происходят лишь незначительные изменения температуры, или температура даже не изменяется. Эти две причины улучшают эффект осаждения, что может дополнительно улучшать степень переработки второго медного штейна.
Когда шлак от выплавки меди сначала поступает в осадительную камеру 32 и затем поступает в восстановительную испарительную камеру 31, плавильный шлак может подвергаться восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке последовательно. Таким образом, медный штейн в плавильном шлаке может быть сначала отделен, а затем подвергнут восстановительной испарительной обработке для дополнительного извлечения содержащихся в нем ценных металлов, таких как цинк. Следует отметить, что согласно настоящему изобретению предпочтительнее используют режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением по сравнению с режимом осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой. Режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет преимущества, заключающиеся в следующем: чем выше температура осадительного разделения, тем лучше эффект разделения. Температура, требуемая для восстановительного испарения, является очень высокой (от 1200 до 1400°С). Таким образом, температура материала после восстановительного испарения является высокой, и разделение может быть достигнуто на стадии осаждения без дополнительного нагревания. Разумеется, в режиме осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением можно также осуществлять введение тепла для осадительной обработки. Однако режим осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой неизбежно требуется для введения тепла в течение процесса осаждения. Конкретный режим введения тепла может быть осуществлен следующим образом: можно использовать электроды (например, от 3 до 6 электродов) для осуществления нагревания или изоляции в осадительной камере, и/или может присутствовать погружное сопло для сжигания (погружное сопло для сжигания выпускает топливо и кислород, и количество кислорода регулируют в состоянии неполного сжигания топлива). Кроме того, режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет следующие преимущества: после выдерживания восстановленного шлака в осадительной камере в течение определенного периода времени осадительное расслоение шлакового штейна может быть осуществлено в более полной степени, безвредный шлак выпускают из верхней части, и медный штейн выпускают из нижней части.
Согласно предпочтительному варианту осуществления разделительная стенка 33 дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32, восстановительная испарительная камера 31 и осадительная камера 32, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки 33 в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры 31 и осадительной камеры 32 расположен вблизи дна полости. Таким образом, может быть достигнут более равномерный поток между текучим расплавом, который реагирует в восстановительной испарительной камере 31 и расплавом, который осаждается в осадительной камере, и разделительная стенка может блокировать перемешивание в восстановительной испарительной камере и всплытие материала на поверхность, и в результате этого дополнительно улучшается эффект осадительной обработки. Предпочтительно разделительная стенка 33 представляет собой разделительную стенку с водяным охлаждением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления восстановительная испарительная камера 31 дополнительно включает распылитель и загрузочное отверстие. Распылитель расположен на стороне восстановительной испарительной камеры 31 и выполнен с возможностью добавления восстановителя в восстановительную испарительную камеру 31; и загрузочное отверстие расположено в верхней части восстановительной испарительной камеры 31 и выполнено с возможностью добавления коллектора в восстановительную испарительную камеру 31. Такой режим загрузки может дополнительно улучшать эффект восстановительной испарительной обработки плавильного шлака.
Согласно предпочтительному варианту осуществления осадительная камера 32 дополнительно включает нагревательное устройство для осуществления изоляции или нагревания осадительной камеры 32. Нагревательное устройство представляет собой погружное сопло для сжигания или электрод (в частности, как описано выше).
Согласно предпочтительному варианту осуществления восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара, и осадительная камера 32 оборудована выпуском медного штейна и выпускным отверстием для безвредного шлака; или осадительная камера 32 оборудована выпуском медного штейна, и восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара и выпускным отверстием для безвредного шлака. В частности, когда восстановительную испарительную камеру 31 используют для осуществления восстановительной испарительной обработки плавильного шлака и осадительную камеру 32 используют для осуществления осадительной обработки восстановленного шлака, полученного в результате восстановительной испарительной обработки, восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара, и осадительная камера 32 оборудована выпуском медного штейна и выпускным отверстием для безвредного шлака; когда осадительную камеру 32 используют для осуществления осадительной обработки плавильного шлака и восстановительную испарительную камеру 31 используют для осуществления восстановительной испарительной обработки осажденного шлака, полученного в результате осадительной обработки, осадительная камера 32 оборудована выпуском медного штейна, и восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара и выпускным отверстием для безвредного шлака.
Согласно предпочтительному варианту осуществления устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака дополнительно включает подающее инертный газ устройство для продувки инертного газа в осадительную камеру 32. Предпочтительнее устройство для выплавки меди с комплексной переработкой шлака дополнительно включает подающее газообразный диоксид серы устройство для продувки газообразного диоксида серы в осадительную камеру 32. Это приводит к слабому перемешиванию расплава в течение процесса осаждения, что упрощает разделение меди и шлака. Предпочтительнее продувают газообразный диоксид серы, который выступает в качестве вулканизирующего агента, усиливая перемешивающее действие, и оказывается более предпочтительным для получения бедного медного штейна на стадии осаждения.
Предпочтительно вышеупомянутое устройство дополнительно включает воздуходувку для введения вторичного воздуха в выпуск пара или выше восстановительной испарительной камеры. Таким образом, парообразный ценный металл может окисляться до оксида ценного металла, и затем пар может быть переработан.
В традиционной технике, помимо обработки плавильного шлака, требуются занимающее большую площадь медленное охлаждение шлака и сложный процесс обогащение шлака, увеличиваются строительные расходы и технические трудности, существуют проблемы потери ценных металлов и загрязнения окружающей среды, и весь режим выплавки меди представляет собой длительный процесс. Для решения перечисленных выше проблем настоящее изобретение предлагает способ ускоренной выплавки меди. Таким образом, применяемое устройство для выплавки меди включает плавильную печь, медеплавильную печь, печь ПП, первый проточный резервуар и второй проточный резервуар. Плавильная печь оборудована выпуском медного штейна и выпуском плавильного шлака. Медеплавильная печь оборудована впуском медного штейна, причем впуск медного штейна находится в сообщении с выпуском медного штейна через первый проточный резервуар. Печь ПП оборудована впуском плавильного шлака, причем впуск плавильного шлака находится в сообщении с выпуском плавильного шлака через второй проточный резервуар. Способ ускоренной выплавки меди включает следующие стадии: плавление медного концентрата в плавильной печи для получения первого медного штейна и плавильного шлака; осуществление реакции получения меди из первого медного штейна в медеплавильной печи для производства анодной меди и медеплавильного шлака; и осуществление восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака в печи ПП для комплексного извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения безвредного шлака, где ценные металлы включают один или несколько металлов из свинца, цинка и сурьмы. В способе ускоренной выплавки меди одновременно осуществляют производство анодной меди, полное извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и непосредственное получение безвредного шлака с помощью печи ПП. По сравнению с традиционной техникой вышеупомянутый способ значительно сокращает полную продолжительность процесса, а также обеспечивает уменьшение строительных расходов, снижение технической сложности, достижение комплексной переработки ресурсов и устранение опасностей для окружающей среды.
При использовании в настоящем документе термин «безвредный шлак означает шлак, который не вызывает загрязнение тяжелыми металлами.
Печь ПП означает печь полной переработки.
Согласно вышеупомянутому способу после того, как получают плавильный шлак, этот плавильный шлак подвергают восстановительному испарению и осаждению, в которой можно извлекать ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, содержащиеся в плавильном шлаке. Это эффективно решает проблему потерь и отходов ценных металлов в существующем способе выплавки меди и предотвращает загрязнение окружающей среды этими теряемыми металлами. С другой стороны, восстановительное испарение и осаждение плавильного шлака заменяет исходный способ обогащения шлака, что не только значительно уменьшает занимаемую производственную площадь, но также упрощает процесс и практически устраняет загрязнение, вызываемое обогащающим агентом, добавляемым в процессе обогащения шлака. При этом следует отметить, что в способе выплавки меди согласно настоящему изобретению применено интегрированное устройство для выплавки меди. Выпуск медного штейна плавильной печи находится в непосредственном сообщении с медеплавильной печью через проточный резервуар, и выпуск шлака плавильной печи находится в непосредственном сообщении с печью ПП через проточный резервуар, что обеспечивает ускоренную выплавку меди. При этом осуществляют производство анодной меди, полное извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и непосредственное получение безвредного шлака с помощью печи ПП, и способ имеет хорошую перспективу крупномасштабного промышленного применения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления стадия плавления медного концентрата в плавильной печи включает смешивание медного концентрата с первым флюсом для получения смеси, введение смеси в плавильную печь и осуществление плавления под действием первого окислителя для получения первого медного штейна и плавильного шлака. Предпочтительно способ плавления с донной продувкой или способ плавления с боковой продувкой используют в процессе плавления. Применение способа плавления с донной продувкой или способа плавления с боковой продувкой может дополнительно улучшать качество медного штейна. Предпочтительнее первый флюс выбирают из кварцита и/или известняка; и первый окислитель выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой кислород, сжатый воздух и обогащенный кислородом воздух.
При использовании в настоящем документе термин «обогащенный кислородом воздух» означает газ, который имеет более высокую концентрацию кислорода, чем концентрация кислорода в воздухе, и может быть получен, например, посредством введения кислорода в воздух.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии плавления медного концентрата в плавильной печи первый окислитель вводят в количестве 120 Нм3 или более О2 на тонну медного концентрата для получения содержания меди в первом медном штейне, составляющую более чем или равную 70 мас. %. Первый окислитель вводят в регулируемом количестве 120 Нм3 или более О2 на тонну медного концентрата, таким образом, содержание меди в первом медном штейне составляет более чем или равняется 70 мас. %. Таким образом, может быть исключена проблема большого количества медеплавильного шлака, вызванная чрезмерно низким содержанием меди в первом медном штейне, и в результате этого предотвращается проблема получаемого низкого выхода меди. Предпочтительнее первый окислитель вводят в количестве от 120 до 200 Нм3 или более О2 на тонну медного концентрата для получения содержания меди в первом медном штейне, составляющего от 70 до 78 мас. %. Таким образом, может быть также исключена проблема высокого содержания меди в плавильном шлаке, вызываемая чрезмерно высоким содержанием меди в первом медном штейне, и в результате этого предотвращается проблема получаемого низкого выхода меди. Кроме того, когда медный штейн содержит медь в количестве от 70 до 78%, элементы, такие как свинец, цинк и сурьма, поступают в плавильный шлак в форме оксидов, что упрощает последующее извлечение указанных элементов в печи ПП. Если медный штейн имеет низкое содержание меди, составляющее, например, от 40 до 50%, некоторое количество указанных элементов будет оставаться в медном штейне, что не имеет решающего значения для последующей переработки в печи ПП.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии плавления медного концентрата в плавильной печи охлажденный медеплавильный шлак помещают в плавильную печь и плавят вместе с медным концентратом. Посредством добавления охлажденного медеплавильного шлака может быть ослаблена проблема чрезмерного нагревания в течение процесса плавления, процесс плавления может быть легче осуществлен при более высокой концентрации обогащения кислородом, и таким образом, может быть уменьшено количество производимого пара.
Помимо этого, оказывается предпочтительным, что температура плавления в процессе плавления составляет от 1150 до 1300°С, и первый флюс добавляют в количестве от 1 до 20 мас. % по отношению к полной массе медной руды.
Вышеупомянутую реакцию получения меди используют для непосредственного получения анодной меди. Согласно предпочтительному варианту осуществления стадия осуществления реакции получения меди из первого медного штейна в медеплавильной печи дополнительно включает одновременное добавление холодных материалов в медеплавильную печь, и/или распыление водяного аэрозоля в медеплавильную печь, и/или обеспечение охлаждающего элемента снаружи корпуса медеплавильной печи, где холодные материалы включают один или несколько материалов из медного лома, электролитической остаточной меди и твердого медного штейна.
Для сокращения продолжительности процесса в патенте КНР № CN 103382528 предложен двухстадийный способ выплавки меди, согласно которому сначала плавят медный концентрат в плавильной печи, получая штейн, содержащий от 65 до 78% меди, а затем непосредственно получают анодную медь в процессе окислительно-восстановительной реакции в конверторной печи. Этот способ характеризуют, главным образом, проблема теплового баланса и создаваемая им проблема паров: окислительно-восстановительная реакция в конверторной печи производит большое количество тепла, которое должно быть отведено некоторым способом для поддержания теплового баланса. В этом процессе регулируют количество кислорода, воздуха и азота, а также отводят тепло реакции посредством газа, таким образом, полное количество вводимого газа должно быть увеличено, и относительная концентрация кислорода необязательно снижается, что делает большим количество пара и очень низким содержание диоксида серы в паре. Таким образом, последующие системы паровой обработки и системы производства кислоты имеют большие размеры, требуя значительных капиталовложений и высоких эксплуатационных расходов. При этом является большим количество вводимого газа, что будет приводить к более интенсивному перемешиванию всего расплава. Увеличивается кинетическая энергия защищающей от расплава футеровки, и сокращается срок службы печи. Кроме того, в патенте не указан способ достижения качества штейна от 65 до 78% в плавильной печи.
В отличие от режима теплового баланса согласно вышеупомянутому патенту, в настоящем изобретении применен режим теплового баланса, который предусматривает добавление холодного материала в медеплавильную печь, и/или распыление водяного аэрозоля в медеплавильную печь, и/или обеспечение охлаждающего элемента снаружи корпуса медеплавильной печи. Далее представлены преимущества каждого режима.
Для режима добавления холодного материала: поскольку реакция, происходящая в медеплавильной печи, представляет собой экзотермическую реакцию, добавление холодного материала является благоприятным для достижения теплового баланса, а также тепло, высвобождаемое в процессе реакции, используют для плавления холодного материала, и тепло используют в полной мере. Добавленный холодный материал может представлять собой один или несколько материалов из медного лома, электролитической остаточной меди и твердого медного штейна. В настоящее время на медеплавильных заводах применяют отдельные металлургические печи для плавления и очистки вторичных медных материалов, таких как медный лом и электролитическая остаточная медь. При этом требуется не только дополнительное топливо для нагревания холодного материала, но, что гораздо важнее, приобретение отдельного оборудования, строительство отдельных цехов и размещение отдельных работников, что значительно увеличивает эксплутационные расходы завода. Таким образом, за счет применения вышеупомянутого варианта осуществления настоящего изобретения не увеличиваются оборудование, здание и число работников предприятия, которое перерабатывает медный лом, электролитическую остаточную медь и другие материалы, сберегаются энергетические и другие ресурсы, требуемые для плавления материала, и оказываются значительными экономические выгоды. Вкратце, применение значительного тепла медеплавильной печи для плавления меди сокращает расходы на переработку меди.
Для режима обеспечения охлаждающего элемента на корпусе печи: оказывается предпочтительным применение водяной рубашки, которая также способствует рассеянию тепла для достижения теплового баланса корпуса печи.
Для режима распыления водяного аэрозоля: поскольку вода поглощает большое количество тепла в течение газификации, она может принимать больше тепла в случае меньшего конечного объема газа, таким образом, что реакция получения меди может быть осуществлена в условиях продувки с высокой концентрацией кислорода, и продувка с высокой концентрацией кислорода просто решает вышеупомянутые проблемы, вызванные продувкой с низкой концентрацией кислорода в таких патентах, как CN 103382528. Кроме того, распыление водяного аэрозоля имеет следующие преимущества. 1) Температура печи регулируется более эффективно. Поскольку газификация воды может расходовать большое количество тепла, небольшое изменение количества распыляемой воды может вызывать большое изменение тепла, таким образом, что температуру печи можно регулировать более точно и эффективно. 2) Увеличивается срок службы распылителя. Вследствие высокой эффективности продувки с высокой концентрацией кислорода количество газа, распыляемого посредством распылителя, оказывается меньше, чем в случае низкой концентрации кислорода, рабочая нагрузка распылителя является низкой, и охлаждающий эффект воды может также увеличивать срок службы самого распылителя. 3) Например, концентрация кислорода в обогащенном воздухе составляет 40%, и прочность расплава может быть приблизительно в 1 раз выше, чем в случае низкой концентрации кислорода (от 21% до 25%). В случае одинакового количества пара высокая концентрация кислорода в обогащенном воздухе (например, 40%) может обеспечивать почти двойное количество материала. 4) Потребляемая энергия является низкой, и потребляемая мощность является низкой. Мощность водораспылительного устройства является значительно меньше, чем размер продувающего воздух устройства.
Вследствие вышеупомянутого режима теплового баланса согласно настоящему изобретению, медеплавильная печь согласно настоящему изобретению может быть использована в условиях продувки с высокой концентрацией кислорода. Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии осуществления реакции получения меди первый медный штейн окисляют посредством введения обогащенного кислородом воздуха в медеплавильную печь для осуществления реакции получения меди, где объемное процентное содержание кислорода в обогащенном кислородом воздухе составляет от 30 до 80%. Хотя в патенте CN 103382528 упомянуто, что концентрация кислорода в конверторной печи составляет от 9 до 60%, поскольку в ней используют газ для отвода тепла, фактическая концентрация кислорода может поддерживаться лишь на уровне ниже 25%, и высокая концентрация кислорода в обогащенном воздухе в действительности не может быть достигнута. Согласно настоящему изобретению вышеупомянутые средства теплового баланса могут в полной мере обеспечивать концентрацию кислорода в обогащенном воздухе от 30 до 80%.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии реакции получения меди, после стадии осуществления окислительной обработки, получают металлическую медь и медеплавильный шлак; когда металлическая медь в медеплавильной печи содержит менее чем 0,2 мас. % кислорода, медеплавильный шлак выпускают из медеплавильной печи, и металлическая медь представляет собой анодную медь; когда содержание кислорода в металлической меди в медеплавильной печи составляет более чем 0,2 мас. %, медеплавильный шлак выпускают из медеплавильной печи, и восстановитель вводят в медеплавильную печь для осуществления реакции восстановления примесей оксида меди в металлической меди в целях получения анодной меди.
Задача реакции получения меди заключается в том, чтобы удалить серу и другие примесные элементы, содержащиеся в первом медном штейне, для получения качественной анодной меди. В процессе удаления примесей используют, главным образом, реакцию окисления для удаления из меди примесей окисленного шлака. Когда металлическая медь в медеплавильной печи содержит менее чем 0,2 мас. % кислорода, с одной стороны, оказывается, что примеси окисляются в более значительной степени и поступают в медеплавильный шлак, и, с другой стороны, медь практически не окисляется. В то же время, согласно настоящему изобретению в процессе реакции получения меди осуществляется только реакция окисления, реакция восстановления не происходит, и может быть непосредственно получена анодная медь. Когда содержание кислорода в металлической меди в медеплавильной печи составляет более чем 0,2 мас. %, оказывается, что часть меди окисляется в процессе удаления примесей. В то же время, восстановитель может быть дополнительно добавлен для осуществления реакции восстановления указанных примесей оксида меди. Кроме того, согласно настоящему изобретению реакцию восстановления осуществляют после того, как выпускают медеплавильный шлак из медеплавильной печи, и оказывается также возможным предотвращение возврата расплава ранее окисленных примесей и шлака в металлическую медь, и в результате этого дополнительно обеспечивается качество анодной меди.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии окисления первого медного штейна в медеплавильной печи второй флюс добавляют сверху в медеплавильную печь; при этом режим донной продувки используют для введения обогащенного кислородом воздуха в медеплавильную печь в целях окислительной обработки, или первый восстановитель необязательно распыляют в целях восстановления. Предпочтительно второй флюс выбирают из кварцита и/или известняка. Предпочтительно первый восстановитель выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой природный газ, сжиженный нефтяной газ и твердый восстановитель на основе углерода. Предпочтительно твердый восстановитель на основе углерода представляет собой порошкообразный уголь и/или твердый углеродистый восстановитель. Вышеупомянутые процессы и реагенты могут дополнительно усиливать эффект реакции получения меди.
Функция печи ПП представляет собой извлечение ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, посредством восстановительного испарения и осаждения с получением безвредного шлака. Согласно предпочтительному варианту осуществления печь ПП включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру в сообщении друг с другом. Стадия извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, включает осуществление восстановительной испарительной обработки плавильного шлака в восстановительной испарительной камере для получения парообразного ценного металла и восстановленного шлака и осуществление осадительной обработки восстановленного шлака в осадительной камере для получения второго медного штейна и безвредного шлака; или осуществление осадительной обработки плавильного шлака в осадительной камере для получения второго медного штейна и осажденного шлака и осуществление восстановительной испарительной обработки осажденного шлака в восстановительной испарительной камере для получения парообразного ценного металла и безвредного шлака.
Вышеупомянутая печь ПП представляет собой печь интегрированной переработки, которая одновременно включает восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру. В первом режиме обработки плавильный шлак последовательно подвергают восстановительной испарительной обработке и осадительной обработке. Когда плавильный шлак подвергают восстановительной испарительной обработке, оксид железа(III) (магнетит), содержащийся в плавильном шлаке, может быть восстановлен до оксида железа(II) в целях шлакообразования, что может уменьшать вязкость плавильного шлака, и в результате этого улучшается последующий эффект осадительного разделения, и упрощается отделение второго медного штейна от восстановленного шлака. При этом после того, как оксиды ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма, восстанавливаются до металлов, они отделяются посредством превращения в пары ценных металлов вследствие своей летучести, и в результате этого достигается цель извлечения ценных металлов. После восстановительной испарительной обработки получают восстановленный шлак (в текучем состоянии), который поступает в осадительную камеру для осадительного разделения с получением второго медного штейна и безвредного шлака. Более важно то, что восстановленный шлак после восстановительной испарительной обработки непосредственно поступает на осадительное разделение; таким образом, с одной стороны, эффективность обработки может быть значительно улучшена; с другой стороны, поскольку восстановленный шлак непосредственно поступает на осадительную обработку, может сохраняться более устойчивое текучее состояние, и в этом процессе происходят лишь незначительные изменения температуры, или температура даже не изменяется. Эти две причины улучшают эффект осаждения, что может дополнительно улучшать степень переработки второго медного штейна.
Во втором режиме обработки осадительную обработку осуществляют перед стадией восстановительной испарительной обработки. Таким образом, медный штейн в плавильном шлаке можно сначала отделять, а затем подвергать восстановительной испарительной обработке для дополнительного извлечения содержащихся в нем ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма.
Следует отметить, что согласно настоящему изобретению предпочтительнее используют режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением по сравнению с режимом осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой. Режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет преимущество, заключающееся в том, что чем выше температура осадительного разделения, тем лучше эффект разделения. Температура, требуемая для восстановительного испарения, является очень высокой (от 1200 до 1400°С). Таким образом, температура материала после восстановительного испарения является высокой, и разделение может быть достигнуто на стадии осаждения без дополнительного нагревания. Разумеется, в режиме осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением можно также осуществлять введение тепла для осадительной обработки. Однако режим осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой неизбежно требуется для введения тепла в течение процесса осаждения. Конкретный режим введения тепла может быть осуществлен следующим образом: можно использовать электроды (например, от 3 до 6 электродов) для осуществления нагревания или изоляции в осадительной камере, и/или может присутствовать погружное сопло для сжигания (погружное сопло для сжигания выпускает топливо и кислород, и количество кислорода регулируют в состоянии неполного сжигания топлива). Кроме того, режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет следующие преимущества: после выдерживания восстановленного шлака в осадительной камере в течение определенного периода времени осадительное расслоение шлакового штейна может быть осуществлено в более полной степени, безвредный шлак выпускают из верхней части, и второй медный штейн выпускают из нижней части.
В конкретной эксплуатации плавильный шлак может быть последовательно и многократно подвергнут стадиям восстановительного испарения и осаждения, или плавильный шлак может быть разделен на множество частей для осуществления стадий восстановительного испарения и осаждения, соответственно. Это является понятным для специалистов в данной области техники в соответствии с условиями настоящего изобретения, и соответствующие описания не будут представлены в настоящем документе.
Согласно предпочтительному варианту осуществления разделительная стенка дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, причем восстановительная испарительная камера и осадительная камера, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры и осадительной камеры расположен вблизи дна полости. Таким образом, может быть достигнут более равномерный поток между текучим расплавом, который реагирует в восстановительной испарительной камере, и расплавом, который осаждается в осадительной камере, и разделительная стенка может блокировать перемешивание в восстановительной испарительной камере и всплытие материала на поверхность, и в результате этого дополнительно улучшается эффект осадительной обработки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления стадия восстановительной испарительной обработки включает добавление второго восстановителя в восстановительную испарительную камеру для восстановительной испарительной обработки, причем второй восстановитель предпочтительно выбирают из одного или несколько материалов, представляющих собой природный газ, угольный газ, сжиженный нефтяной газ, порошкообразное железо и твердый восстановитель на основе углерода, и при этом твердый восстановитель на основе углерода предпочтительнее выбирают из кускового угля и/или порошкообразного угля. Для восстановительной испарительной обработки выбирают соответствующий реагент, и переработка ценных металлов становится более полной. В фактической эксплуатации окислитель вводят в восстановительную испарительную камеру для обеспечения тепла посредством сжигания, и окислитель может также реагировать с восстановителем, образуя газообразный восстановитель, такой как монооксид углерода, для получения эффекта восстановления вместе с добавленным восстановителем.
Согласно предпочтительному варианту осуществления распылитель с боковой продувкой расположен в восстановительной испарительной камере, и на стадии восстановительной испарительной обработки второй восстановитель продувают в восстановительную испарительную камеру посредством распылителя с боковой продувкой. Предпочтительнее восстановительная испарительная камера дополнительно оборудована дымовым выпуском, и стадия восстановительной испарительной обработки дополнительно включает введение вторичного воздуха в верхнюю часть восстановительной испарительной камеры или дымовой выпуск. Таким образом, парообразный ценный металл может окисляться до оксида ценного металла, и затем пар может быть извлечен.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет от 1200 до 1400°С. Предпочтительнее, когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют перед стадией осадительной обработки, коллектор добавляют в восстановительную испарительную камеру во время восстановительной испарительной обработки. Коллектор предпочтительно выбирают из первого вулканизирующего агента и/или медного концентрата, и предпочтительнее первый вулканизирующий агент выбирают из пирита и/или халькопирита. Когда стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, второй вулканизирующий агент и/или медный концентрат добавляют в осадительную камеру во время осадительной обработки, и предпочтительно второй вулканизирующий агент выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой пирит, халькопирит и шлак от выплавки свинца и меди.
Добавление вулканизирующего агента и/или медного концентрата упрощает восстановление богатого медного штейна в плавильном шлаке для его превращения в бедный медный штейн (второй медный штейн), что может уменьшать содержание меди в безвредном шлаке и дополнительно увеличивать степень извлечения меди. В режиме, в котором стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, поскольку осажденный шлак дополнительно обрабатывают на последующей стадии восстановительного испарения, оказывается возможным применение шлака, такого как шлак от выплавки свинца и меди, в качестве вулканизирующего агента, где свинец может быть испарен переработан вместе со свинцом в осажденном шлаке на стадии восстановительного испарения, таким образом, что огнеупорные материалы, получаемые в некоторых производственных процессах, могут быть полностью использованы в целях осуществления комплексного применения ресурсов без осуществления дополнительных капиталовложений в оборудование и технологических связей.
Предпочтительнее стадия осадительной обработки дополнительно включает продувку инертного газа и/или газообразного диоксида серы в осадительную камеру. Это создает слабое перемешивание, которое упрощает разделение меди и шлака. Предпочтительнее продувают газообразный диоксид серы, который выступает в качестве вулканизирующего агента, усиливая перемешивающее действие, и оказывается более предпочтительным для получения бедного медного штейна на стадии осаждения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления после стадии получения второго медного штейна, способ выплавки меди дополнительно включает стадию возвращения второго медного штейна в плавильную печь для плавления. Это может увеличивать коэффициент использования меди.
Согласно предпочтительному варианту осуществления после стадии получения второго медного штейна, способ выплавки меди дополнительно включает стадию возвращения второго медного штейна в конверторную печь для получения меди. Это может увеличивать коэффициент использования меди. Поскольку второй медный штейн (и твердый второй медный штейн) обычно добавляют в охлажденном состоянии, он может также функционировать в целях теплового баланса.
Согласно предпочтительному варианту осуществления на стадии осуществления реакции получения меди из первого медного штейна полученная медь представляет собой расплавленную медь; после стадии реакции получения меди способ выплавки меди дополнительно включает стадию литья расплавленной меди. Это позволяет далее отливать из расплавленной меди продукт, такой как листовая анодная медь.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена также система выплавки меди. Как представлено на фиг. 2, система выплавки меди включает плавильную печь 10, медеплавильную печь 20, печь ПП 30 (печь ПП 30, которая представлена на фиг. 1), первый проточный резервуар и второй проточный резервуар, где плавильная печь 10 выполнена с возможностью плавления медного концентрата для получения первого медного штейна и плавильного шлака; плавильная печь 10 оборудована выпуском первого медного штейна и выпуском плавильного шлака; медеплавильная печь 20 оборудована впуском медного штейна, который находится в сообщении с выпуском первого медного штейна через первый проточный резервуар; медеплавильная печь 20 выполнена с возможностью осуществления реакции получения меди из первого медного штейна для производства анодной меди и медеплавильного шлака; печь ПП 30 оборудована впуском плавильного шлака, который находится в сообщении с выпуском плавильного шлака через второй проточный резервуар для осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака в целях извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке.
В описанном выше устройстве медную руду можно плавить с помощью плавильной печи 10 для получения первого медного штейна и плавильного шлака. После того, как получают плавильный шлак, плавильный шлак может подвергаться восстановительному испарению и осаждению с помощью печи ПП 30, в которой можно извлекать ценные металлы, такие как цинк, свинец и сурьма, содержащиеся в плавильном шлаке. Это эффективно решает проблему потерь и отходов ценных металлов в существующем способе выплавки меди и предотвращает загрязнение окружающей среды этими теряемыми металлами. С другой стороны, восстановительное испарение и осаждение плавильного шлака заменяет исходный способ обогащения шлака, что не только значительно уменьшает занимаемую производственную площадь, но также упрощает процесс и практически устраняет загрязнение, вызываемое обогащающим агентом, добавляемым в процессе обогащения шлака. При этом следует отметить, что в устройстве для выплавки меди согласно настоящему изобретению печь ПП 30 сообщается с выпуском шлака плавильной печи 10, и медеплавильная печь 20 сообщается с выпуском медного штейна плавильной печи 10. После того, как медную руду плавят для получения первого медного штейна и плавильного шлака, первый медный штейн подвергают реакции получения меди для получения анодной меди более высокого качества и, с другой стороны, перерабатывают плавильный шлак, полученный в процессе плавления, то есть применение интегрированного устройства для выплавки меди значительно сокращает продолжительность стадий выплавки меди и имеет хорошую перспективу крупномасштабного промышленного применения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления печи ПП 30 расположены параллельно или последовательно. Таким образом, множество печей ПП 30 может производить второй медный штейн, ценный металл и разлагаемый водой безвредный шлак посредством непрерывной эксплуатации или поочередной эксплуатации, и в результате этого улучшается эффективность обработки. Разумеется, оказывается также возможным применение множества печей ПП 30 для последовательной обработки плавильного шлака в целях дополнительного улучшения эффективности обработки. Соответствующие описания не представлены в настоящем документе.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения медеплавильные печи 20 расположены параллельно. Это также улучшает возможности устройства.
Согласно типичному варианту осуществления настоящего изобретения, как представлено на фиг. 3, две медеплавильные печи 20 расположены параллельно, и присутствует одна печь ПП; или
согласно другому типичному варианту осуществления настоящего изобретения, как представлено на фиг. 4, присутствует одна медеплавильная печь 20, и две печи ПП расположены параллельно; или
согласно следующему типичному варианту осуществления настоящего изобретения, как представлено на фиг. 5, две медеплавильные печи 20 расположены параллельно, и две печи ПП расположены параллельно.
Согласно предпочтительному варианту осуществления печь ПП 30 включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32 в сообщении друг с другом. Восстановительная испарительная камера 31 сообщается с выпуском плавильного шлака для осуществления восстановительной испарительной обработки плавильного шлака. Восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара. Осадительная камера 32 сообщается с восстановительной испарительной камерой 31 для осуществления осадительной обработки восстановленного шлака после восстановительной испарительной обработки, и осадительная камера 32 оборудована выпуском второго медного штейна и выпускным отверстием для шлака (как представлено на фиг. 1). В качестве альтернативы, печь ПП 30 включает полость, причем полость содержит восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32 в сообщении друг с другом. Осадительная камера 32 сообщается с выпуском плавильного шлака для осуществления осадительной обработки плавильного шлака, и осадительная камера 32 оборудована выпуском второго медного штейна. Восстановительная испарительная камера 31 сообщается с осадительной камерой 32 для осуществления восстановительной испарительной обработки осажденного шлака после осадительной обработки, и восстановительная испарительная камера 31 оборудована выпуском пара и выпускным отверстием для шлака.
Таким образом, печь ПП 30, предложенная согласно настоящему изобретению, представляет собой интегрированное устройство, которое включает восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32 в сообщении друг с другом. Соединительное соотношение между восстановительной испарительной камерой 31 и осадительной камерой 32 может определять, что восстановительное испарение и осаждение осуществляют последовательно, или осаждение и восстановительное испарение осуществляют последовательно.
Когда восстановительная испарительная камера 31 сообщается с выпуском плавильного шлака, и осадительная камера 32 сообщается с восстановительной испарительной камерой 31, восстановительная испарительная обработка и осадительная обработка плавильного шлака могут быть осуществлены последовательно. Когда плавильный шлак подвергают восстановительной испарительной обработке, оксид железа(III) (магнетит), содержащийся в плавильном шлаке, может быть восстановлен до оксида железа(II) в целях шлакообразования, что может уменьшать вязкость плавильного шлака, и в результате этого улучшается последующий эффект осадительного разделения, и упрощается отделение второго медного штейна от восстановленного шлака. При этом после того, как оксиды ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма, восстанавливаются до металлов, они отделяются посредством превращения в пары ценных металлов вследствие своей летучести, и в результате этого достигается цель извлечения ценных металлов. После восстановительной испарительной обработки получают восстановленный шлак (в текучем состоянии), который поступает в осадительную камеру для осадительного разделения в целях дальнейшего получения второго медного штейна и безвредного шлака. Более важно то, что посредством интегрированного устройства плавильный шлак после восстановительной испарительной обработки непосредственно поступает на осадительное разделение; таким образом, с одной стороны, эффективность обработки может быть значительно улучшена; с другой стороны, поскольку восстановленный шлак непосредственно поступает на осадительную обработку, может сохраняться более устойчивое текучее состояние, и в этом процессе происходят лишь незначительные изменения температуры, или температура даже не изменяется. Эти две причины улучшают эффект осаждения, что может дополнительно улучшать степень переработки второго медного штейна.
Когда восстановительная испарительная камера 31 сообщается с выпуском плавильного шлака, и осадительная камера 32 сообщается с восстановительной испарительной камерой 31, осадительная обработка и восстановительная испарительная обработка плавильного шлака могут быть осуществлены последовательно. Таким образом, медный штейн в плавильном шлаке можно сначала отделять, а затем подвергать восстановительной испарительной обработке для дополнительного извлечения содержащихся в нем ценных металлов, таких как цинк, свинец и сурьма. Следует отметить, что согласно настоящему изобретению предпочтительнее используют режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением по сравнению с режимом осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой. Режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет следующие преимущества: чем выше температура осадительного разделения, тем лучше эффект разделения. Температура, требуемая для восстановительного испарения, является очень высокой (от 1200 до 1400°С). Таким образом, температура материала после восстановительного испарения является высокой, и разделение может быть достигнуто на стадии осаждения без дополнительного нагревания. Разумеется, в режиме осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением можно также осуществлять введение тепла для осадительной обработки. Однако режим осуществления осаждения перед восстановительной испарительной обработкой неизбежно требуется для введения тепла в течение процесса осаждения. Конкретный режим введения тепла может быть осуществлен следующим образом: можно использовать электроды (например, от 3 до 6 электродов) для осуществления нагревания или изоляции в осадительной камере, и/или может присутствовать погружное сопло для сжигания (погружное сопло для сжигания выпускает топливо и кислород, и количество кислорода регулируют в состоянии неполного сжигания топлива). Кроме того, режим осуществления восстановительной испарительной обработки перед осаждением имеет следующие преимущества: после выдерживания восстановленного шлака в осадительной камере в течение определенного периода времени осадительное расслоение шлакового штейна может быть осуществлено в более полной степени, безвредный шлак выпускают из верхней части, и второй медный штейн выпускают из нижней части.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, как представлено на фиг. 1, разделительная стенка 33 дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру 31 и осадительную камеру 32, восстановительная испарительная камера 31 и осадительная камера 32, соответственно, расположены на двух сторонах от разделительной стенки 33 в горизонтальном направлении, и соединительный канал восстановительной испарительной камеры 31 и осадительной камеры 32 расположен вблизи дна полости. Таким образом, может быть достигнут более равномерный поток между текучим расплавом, который реагирует в восстановительной испарительной камере 31 и расплавом, который осаждается в осадительной камере, и разделительная стенка может блокировать перемешивание в восстановительной испарительной камере и всплытие материала на поверхность, и в результате этого дополнительно улучшается эффект осадительной обработки. Предпочтительно разделительная стенка 33 представляет собой разделительную стенку с водяным охлаждением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления восстановительная испарительная камера 31 дополнительно включает распылитель с боковой продувкой. Распылитель с боковой продувкой расположен сбоку или снизу от восстановительной испарительной камеры 31 и выполнен с возможностью распыления восстановителя в восстановительную испарительную камеру 31. Предпочтительнее восстановительная испарительная камера дополнительно оборудована дымовым выпуском для удаления паров ценных металлов. Кроме того, предпочтительно восстановительная испарительная камера оборудована дополнительно загрузочным отверстием для добавления коллектора в восстановительную испарительную камеру 31.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, когда восстановительная испарительная камера 31 сообщается с выпуском плавильного шлака, и осадительная камера 32 сообщается с восстановительной испарительной камерой 31, осадительная камера 32 дополнительно включает нагревательное устройство для осуществления изоляции или нагревания осадительной камеры 32. Это может предотвращать охлаждение осадительной камеры 32, дополнительно обеспечивая эффект осадительного разделения. Предпочтительно нагревательное устройство представляет собой погружное сопло для сжигания или электрод.
Согласно предпочтительному варианту осуществления медеплавильная печь 20 дополнительно оборудована вторым распылителем и впуском флюса, где второй распылитель расположен сбоку или снизу от медеплавильной печи 20 для поочередного добавления окислителя или восстановителя в медеплавильную печь 20, и впуск флюса используют для загрузки флюса. Таким образом, рафинирование медного штейна может быть осуществлено в одном оборудовании медеплавильной печи, и качество повышается до качества электролитической анодной меди. Предпочтительно корпус медеплавильной печи 20 представляет собой горизонтальный цилиндрический корпус печи. В фактической эксплуатации множество медеплавильных печей 20 может быть расположено параллельно для осуществления поочередной эксплуатации или одновременной эксплуатации. Предпочтительно соответствующее количество водяного аэрозоля может быть распылено во второй распылитель для поглощения избытка тепла, производимого в течение процесса выплавки меди, и в результате этого уменьшается количество пара, и увеличивается срок службы распылителя.
Согласно предпочтительному варианту осуществления медеплавильная печь 20 также оборудована выпуском расплавленной меди; система выплавки меди дополнительно включает литейное оборудование 40, где литейное оборудование 40 находится в сообщении с выпуском расплавленной меди для литья расплавленной меди. На стадии введения первого медного штейна в реакцию получения меди получаемая анодная медь представляет собой расплавленную медь. С помощью литейного оборудования 40 далее можно осуществлять литье расплавленной меди для получения продукта, такого как анодная листовая медь. Предпочтительнее литейное оборудование 40 представляет собой двухдисковую литейную машину.
Согласно предпочтительному варианту осуществления медеплавильная печь 20 дополнительно оборудована выпуском медеплавильного шлака для удаления медеплавильного шлака; плавильная печь 10 дополнительно оборудована впуском медеплавильного шлака для введения охлажденного медеплавильного шлака в плавильную печь 10.
Согласно предпочтительному варианту осуществления плавильная печь 10 дополнительно оборудована впуском второго медного штейна для введения охлажденного второго медного штейна в плавильную печь 10. Это может дополнительно увеличивать коэффициент использования меди.
Согласно предпочтительному варианту осуществления медеплавильная печь 20 дополнительно оборудована впуском холодного материала для добавления одного или нескольких материалов из остаточной электролитической меди, медного лома и твердой меди в медеплавильную печь 20. Таким образом, остаточная электролитическая медь из вышеупомянутого процесса электролиза, а также приобретенный медный лом и твердый медный штейн могут быть введены в медеплавильную печь в качестве холодного материала для лучшего осуществлении теплового баланса в медеплавильной печи, и создаются условия для введения кислорода в медеплавильную печь.
Согласно предпочтительному варианту осуществления система выплавки меди дополнительно включает охлаждающее устройство для охлаждения медеплавильной печи 20. Это обеспечивает, что медеплавильная печь 20 поддерживает тепловой баланс в течение стадии реакции получения меди, создаются условия для введения кислорода в медеплавильную печь, и, кроме того, может быть увеличен срок службы печи. Охлаждающее устройство включает, без ограничения, устройство водяной рубашки с отрицательным давлением или распылительное охлаждающее устройство.
Согласно предпочтительному варианту осуществления плавильная печь 10 представляет собой плавильную печь с верхней продувкой, печь взвешенной плавки, плавильную печь с нижней продувкой или плавильную печь с боковой продувкой.
Благоприятные эффекты настоящего изобретения дополнительно проиллюстрированы следующими вариантами осуществления:
Вариант осуществления 1
Устройство для выплавки меди, представленное на фиг. 2, используют для выплавки меди, и в каждом устройстве технологические условия определены следующим образом.
Плавильная печь: температура плавления составляет 1300°С; флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 10% по отношению к полной массе медной руды; окислитель представляет собой кислород, добавленный в количестве 150 Нм3 O2 на тонну медной руды.
Медеплавильная печь: флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 20% по отношению к полной массе первого медного штейна; окислитель представляет собой обогащенный кислородом воздух, имеющий объемное содержание кислорода 40% и добавленный в количестве 200 Нм3 O2 на тонну первого медного штейна; распылитель используют для распыления окислителя в медеплавильную печь с одновременным распылением водяного аэрозоля; при этом холодный медный лом добавляют в медеплавильную печь; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь; медеплавильный шлак выпускают перед тем, как распыляют восстановитель; медеплавильный шлак охлаждают и возвращают в плавильную печь.
Печь ПП: восстановительное испарение и осаждение осуществляют последовательно; на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет 1200°С; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь, добавленный в количестве 10% по отношению к полной массе плавильного шлака; небольшое количество кислорода вводят для обеспечения тепла, поддерживающего горение; газообразный диоксид серы вводят в осадительную камеру, и вулканизирующий агент (пирит) добавляют для получения бедного медного штейна; полученный бедный медный штейн возвращают в плавильную печь.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна, который содержи 75% меди, и получают 650000 тонн плавильного шлака, который содержит 3% меди и 2,77% цинка; медеплавильная печь производит 235000 тонн анодной меди, содержащей 99,3% меди и 0,05% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,3% меди и 0,28% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 80%.
Вариант осуществления 2
Способ обработки является таким же, как способ согласно варианту осуществления 1, за исключением того, что исходный материал (медная руда) имеет следующие отличия.
В год перерабатывают 1,5 миллиона тонн медного концентрата, где медный концентрат содержит 25% меди, 1,5% цинка и 0,5% сурьмы; посредством плавления производят 400000 тонн медного штейна, который содержит 75% меди, и получают 1 миллион тонн плавильного шлака, который содержит 2% меди и 2,03% цинка; медеплавильная печь производит 450000 тонн анодной меди, содержащей 99,2% меди и 0,03% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП, шлак содержит 0,3% меди и 0,20% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 80%.
Вариант осуществления 3
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Плавильная печь: температура плавления составляет 1300°С; флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 20% по отношению к полной массе медной руды; окислитель представляет собой кислород, добавленный в количестве 200 Нм3 О2 на тонну медной руды.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 260000 тонн медного штейна, который содержит 78% меди, и получают 620000 тонн плавильного шлака, который содержит 4% меди и 2,05% цинка; медеплавильная печь производит 236000 тонн анодной меди, содержащей 99,5% меди и 0,03% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,2% меди и 0,26% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 82%.
Вариант осуществления 4
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Плавильная печь: температура плавления составляет 1150°С; флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 1% по отношению к полной массе медной руды; окислитель представляет собой кислород, добавленный в количестве 120 Нм3 О2 на тонну медной руды.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 260000 тонн медного штейна, который содержит 70% меди, и получают 700000 тонн плавильного шлака, который содержит 2,5% меди и 3,25% цинка; медеплавильная печь производит 231000 тонн анодной меди, содержащей 99,1% меди и 0,03% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,3% меди и 0,27% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 80%.
Вариант осуществления 5
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Плавильная печь: температура плавления составляет 1100°С; флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 0,8% по отношению к полной массе медной руды; окислитель представляет собой кислород, добавленный в количестве 90 Нм3 О2 на тонну медной руды.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 200000 тонн медного штейна, который содержит 65% меди, и получают 780000 тонн плавильного шлака, который содержит 5% меди и 4,71% цинка; медеплавильная печь производит 228000 тонн анодной меди, содержащей 98,0% меди и 0,1% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,6% меди и 0,49% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 95%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 78%.
Вариант осуществления 6
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Медеплавильная печь: флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 20% по отношению к полной массе первого медного штейна; окислитель представляет собой обогащенный кислородом воздух, имеющий объемное содержание кислорода 80%, добавленный в количестве 120 Нм3 О2 на тонну первого медного штейна; распылитель используют для распыления окислителя в медеплавильную печь с одновременным распылением водяного аэрозоля; при этом холодный медный лом добавляют в медеплавильную печь; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь; медеплавильный шлак выпускают перед тем, как распыляют восстановитель; медеплавильный шлак охлаждают и возвращают в плавильную печь.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна который содержит 75% меди, и получают 650000 тонн плавильного шлака, который содержит 3% меди и 2,77% цинка; медеплавильная печь производит 246000 тонн анодной меди, содержащей 99,5% меди и 0,03% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,4% меди и 0,32% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99,6%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 80%.
Вариант осуществления 7
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Медеплавильная печь: флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 20% по отношению к полной массе первого медного штейна; окислитель представляет собой обогащенный кислородом воздух, имеющий объемное содержание кислорода 30%, добавленный в количестве 140 Нм3 О2 на тонну первого медного штейна; распылитель используют для распыления окислителя в медеплавильную печь с одновременным распылением водяного аэрозоля; при этом холодный медный лом добавляют в медеплавильную печь; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь; медеплавильный шлак выпускают перед тем, как распыляют восстановитель; медеплавильный шлак охлаждают и возвращают в плавильную печь.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна, который содержит 75% меди, и получают 650000 тонн плавильного шлака, который содержит 3% меди и 2,77% цинка; медеплавильная печь производит 220000 тонн анодной меди, содержащей 98,8% меди и 0,03% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,5% меди и 0,34% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 98,7%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 75%.
Вариант осуществления 8
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Медеплавильная печь: флюс представляет собой кварцит, добавленный в количестве 20% по отношению к полной массе первого медного штейна; окислитель представляет собой обогащенный кислородом воздух, имеющий объемное содержание кислорода 25% и добавленный в количестве 140 Нм3 О2 на тонну первого медного штейна; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь; водяной аэрозоль не распыляют, и холодный материал не добавляют.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна, который содержит 75% меди, и получают 650000 тонн плавильного шлака, который содержит 3% меди и 2,77% цинка; медеплавильная печь производит 182000 тонн анодной меди, содержащей 97,6% меди и 0,12% серы; после плавильный шлак обрабатывают, осуществляя восстановительное разбавление (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,41% меди и 0,50% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 95%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 70%.
Вариант осуществления 9
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Печь ПП: восстановительное испарение и осаждение осуществляют последовательно; на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет 1350°С; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь, добавленный в количестве 10% по отношению к полной массе плавильного шлака; небольшое количество кислорода вводят для обеспечения тепла; вулканизирующий агент (пирит) добавляют для получения бедного медного штейна; газообразный диоксид серы вводят в осадительную камеру, и полученный бедный медный штейн возвращают в плавильную печь.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна, который содержит 75% меди, и получают 650000 тонн плавильного шлака, который содержит 3% меди и 2,77% цинка; медеплавильная печь производит 235000 тонн анодной меди, содержащей 99,3% меди и 0,05% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,1% меди и 0,19% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 99%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 85%.
Вариант осуществления 10
Способ обработки является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением следующих условий.
Печь ПП: осаждение и восстановительное испарение осуществляют последовательно; на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет 1350°С; восстановитель представляет собой порошкообразный уголь, добавленный в количестве 10% по отношению к полной массе плавильного шлака; небольшое количество кислорода вводят для обеспечения тепла; осадительная камера осуществляет нагревание электрода.
Результаты переработки: перерабатывают 1 миллион тонн медного концентрата в год, где медный концентрат содержит 20% меди и 2% цинка; посредством плавления производят 250000 тонн медного штейна, который содержит 72% меди, и получают 630000 тонн плавильного шлака, который содержит 3,5% меди и 2,63% цинка; медеплавильная печь производит 240000 тонн анодной меди, содержащей 99,3% меди и 0,05% серы; после этого плавильный шлак обрабатывают с помощью печи ПП (восстановительное испарение и осаждение), шлак содержит 0,6% меди и 0,54% цинка. Степень извлечения меди для всей системы составляет приблизительно 98,5%, и степень извлечения цинка составляет приблизительно 68%.
Из представленного выше описания можно видеть, что вышеупомянутыми вариантами осуществления настоящего изобретения достигнуты следующие технические эффекты:
За счет применения способа выплавки меди, предложенного согласно настоящему изобретению, достигнут большой годовой объем переработки, обеспечено большое производство анодной меди (медный продукт, который по чистоте может приближаться к электролитической анодной меди), и оказывается высокой степень извлечения ценных металлов. В частности, из данных варианта осуществления 1 и вариантов осуществления 5-8, можно видеть, что в вариантах осуществления 1 и 5 применен режим добавления холодного материала и распыления водяного аэрозоля в медеплавильную печь. По сравнению с техническим решением согласно варианту осуществления 8, в котором холодный материал не добавляют, или водяной аэрозоль не распыляют в медеплавильную печь, в вариантах осуществления 1 и 5 содержание кислорода окислителя в реакции получения меди значительно повышено, и в результате этого реакция получения меди может быть осуществлена в условиях высокой концентрации кислорода в обогащенном воздухе без создания чрезмерного нагревания, и эффективность извлечения сульфида меди и содержание меди анодной меди также эффективно улучшаются. Разумеется, хотя в медеплавильную печь не добавляют холодный материал или не распыляют водяной аэрозоль, в техническом решении согласно варианту осуществления 8 настоящего изобретения также применен ускоренный способ выплавки меди для эффективного извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и непосредственно производят анодную медь и получают безвредный шлак, что также находится в пределах объема охраны настоящего изобретения.
В итоге, настоящее изобретение позволяет эффективно извлекать ценные металлы в плавильном шлаке в течение процесса плавления посредством восстановительного испарения и осаждения, и в результате этого осуществляется переработка ресурсов, и уменьшается загрязнение окружающей среды. Кроме того, согласно настоящему изобретению плавильная печь присутствует в качестве основы, и одновременно сокращается продолжительность выпуска продукта и выпуска шлака, в результате чего значительно упрощается способ выплавки меди. Согласно оценкам среднее содержание цинка в шлаке составляет 3%, степень переработки составляет 80%, и медеплавильное предприятие, имеющее производительность 200000 тонн в год, может извлекать 19000 тонн цинка в год, что значительно улучшает экономические выгоды предприятия, значительно упрощает процесс переработки шлака, значительно уменьшает занимаемую площадь, а также устраняет потенциальный риск загрязнения шлаковыми отходами.
Выше представлены только предпочтительные варианты осуществления, настоящего изобретения, не предназначенные для ограничения настоящего изобретения. Как понимают специалисты в данной области техники, настоящее изобретение может быть подвергнуто разнообразным модификациям и изменениям. Любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и аналогичные изменения, осуществляемые в рамках идей и принципов настоящего изобретения, находятся в пределах объема охраны настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УСКОРЕННОЙ ВЫПЛАВКИ МЕДИ | 2018 |
|
RU2733803C1 |
| СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ СОДЕРЖАЩЕГО ЭТОТ МЕТАЛЛ ШЛАКА | 2006 |
|
RU2368673C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕРНОВОЙ МЕДИ | 2014 |
|
RU2633410C2 |
| Устройство и способ плавки никеля с верхним дутьем | 2020 |
|
RU2749184C1 |
| ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕДЬ И ДРУГИЕ ЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ | 2008 |
|
RU2476611C2 |
| Одностадийная система плавления никеля и одностадийный способ плавления никеля | 2021 |
|
RU2769534C1 |
| СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЛИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ НЕСКОЛЬКИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ШЛАКА, СОДЕРЖАЩЕГО УКАЗАННЫЙ МЕТАЛЛ ИЛИ СОЕДИНЕНИЕ УКАЗАННОГО МЕТАЛЛА | 2007 |
|
RU2371490C1 |
| ОГНЕУПОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ | 2015 |
|
RU2693110C2 |
| ОГНЕУПОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ | 2015 |
|
RU2712870C2 |
| СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА МЕДИ | 2005 |
|
RU2377329C2 |
Группа изобретений относится к пирометаллургии, в частности к выплавке меди с комплексной переработкой шлака. В способе использована печь полной переработки (ПП). Печь ПП (30) включает полость, в которой расположены сообщающиеся друг с другом восстановительная испарительная камера (31) и осадительная камера (32). Стадия извлечения содержащихся в плавильном шлаке ценных металлов включает восстановительную испарительную обработку плавильного шлака в восстановительной испарительной камере (31) для получения аэрозоля ценных металлов и восстановленного шлака, и осадительную обработку восстановленного шлака в осадительной камере (32) для получения медного штейна и обедненного шлака. В другом варианте - осадительную обработку плавильного шлака в осадительной камере (32) для получения медного штейна и осажденного шлака и восстановительную испарительную обработку осажденного шлака в восстановительной испарительной камере (31) для получения аэрозоля ценных металлов и обедненного шлака. Изобретения позволяют эффективно извлекать ценные металлы и значительно упростить способ выплавки меди. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ комплексной переработки шлака от выплавки меди с применением печи полной переработки (ПП) для осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака в целях комплексного извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения обедненного шлака, причем ценные металлы включают один или несколько металлов из свинца, цинка и сурьмы, печь ПП включает полость, полость содержит восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру в сообщении друг с другом, при этом стадия извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, включает:
осуществление восстановительной испарительной обработки плавильного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и восстановленного шлака, и осуществление осадительной обработки восстановленного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и обедненного шлака, или
осуществление осадительной обработки плавильного шлака в осадительной камере для получения медного штейна и осажденного шлака, и осуществление восстановительной испарительной обработки осажденного шлака в восстановительной испарительной камере для получения аэрозоля ценных металлов и обедненного шлака,
при этом стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют перед стадией осадительной обработки, добавляют коллектор в восстановительную испарительную камеру во время восстановительной испарительной обработки, или стадию восстановительной испарительной обработки осуществляют после стадии осадительной обработки, добавляют второй вулканизирующий агент и/или медный концентрат в осадительную камеру во время осадительной обработки, при этом стадия осадительной обработки дополнительно включает продувку инертного газа и/или газообразного диоксида серы в осадительную камеру.
2. Способ по п. 1, в котором разделительная стенка дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру и осадительную камеру, причем восстановительная испарительная камера и осадительная камера расположены на двух сторонах от разделительной стенки в горизонтальном направлении, а соединительный канал восстановительной испарительной камеры и осадительной камеры расположен вблизи дна полости.
3. Способ по п. 1, в котором стадия восстановительной испарительной обработки включает добавление восстановителя в восстановительную испарительную камеру для восстановительной испарительной обработки, причем восстановитель предпочтительно выбирают из одного или несколько материалов, представляющих собой природный газ, угольный газ, сжиженный нефтяной газ, порошкообразное железо и твердый восстановитель на основе углерода, при этом твердый восстановитель на основе углерода предпочтительнее выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой кусковой уголь, порошкообразный уголь и кокс.
4. Способ по п. 3, в котором распылитель с боковой продувкой расположен в восстановительной испарительной камере, причем на стадии восстановительной испарительной обработки восстановитель продувают в восстановительную испарительную камеру посредством распылителя с боковой продувкой.
5. Способ по п. 4, в котором восстановительная испарительная камера дополнительно оборудована дымовым выпуском, а стадия восстановительной испарительной обработки дополнительно включает введение вторичного воздуха в верхнюю часть восстановительной испарительной камеры или дымовой выпуск.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором на стадии восстановительной испарительной обработки температура реакции составляет от 1200 до 1400°C.
7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором коллектор выбирают из первого вулканизирующего агента и/или медного концентрата, причем первый вулканизирующий агент выбирают из пирита и/или халькопирита, а второй вулканизирующий агент выбирают из одного или нескольких материалов, представляющих собой пирит, халькопирит и шлак от выплавки свинца и меди.
8. Способ по любому из пп. 1-5, в котором осадительную камеру подвергают изоляционной обработке во время осуществления осадительной обработки.
9. Устройство для комплексной переработки шлака от выплавки меди, включающее печь ПП (30) с впуском плавильного шлака, причем печь ПП (30) выполнена с возможностью осуществления восстановительного испарения и осаждения плавильного шлака для извлечения ценных металлов, содержащихся в плавильном шлаке, и получения обедненного шлака, причем печь ПП (30) включает полость, при этом полость содержит восстановительную испарительную камеру (31) и осадительную камеру (32) в сообщении друг с другом, причем:
восстановительная испарительная камера (31) выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки плавильного шлака, а осадительная камера (32) выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки восстановленного шлака, полученного после восстановительной испарительной обработки, или
осадительная камера (32) выполнена с возможностью осуществления осадительной обработки плавильного шлака, а восстановительная испарительная камера (31) выполнена с возможностью осуществления восстановительной испарительной обработки осажденного шлака, полученного после осадительной обработки,
восстановительная испарительная камера (31) дополнительно включает распылитель, расположенный на стороне восстановительной испарительной камеры (31) и выполненный с возможностью добавления восстановителя в восстановительную испарительную камеру (31), и
загрузочное отверстие, расположенное в верхней части восстановительной испарительной камеры (31) и выполненное с возможностью добавления коллектора в восстановительную испарительную камеру (31),
устройство дополнительно включает подающее инертный газ устройство для продувки инертного газа в осадительную камеру (32) и/или подающее газообразный диоксид серы устройство для продувки газообразного диоксида серы в осадительную камеру (32).
10. Устройство по п. 9, в котором разделительная стенка (33) дополнительно расположена в полости для разделения полости на восстановительную испарительную камеру (31) и осадительную камеру (32), причем восстановительная испарительная камера (31) и осадительная камера (32), расположены на двух сторонах от разделительной стенки (33) в горизонтальном направлении, причем соединительный канал восстановительной испарительной камеры (31) и осадительной камеры (32) расположен вблизи дна полости.
11. Устройство по пп. 9 или 10, в котором осадительная камера (32) дополнительно включает нагревательное устройство для осуществления изоляции или нагревания осадительной камеры (32).
12. Устройство по п. 11, в котором нагревательное устройство представляет собой погружное сопло для сжигания или электрод.
13. Устройство по пп. 9 или 10, в котором восстановительная испарительная камера (31) оборудована выпуском пара, а осадительная камера (32) оборудована выпуском медного штейна и выпускным отверстием для обедненного шлака, или осадительная камера (32) оборудована выпуском медного штейна, а восстановительная испарительная камера (31) оборудована выпуском пара и выпускным отверстием для обедненного шлака.
| Двухкамерная руднотермическая печь для переработки материалов | 1988 |
|
SU1585637A1 |
| Печь для непрерывной плавки сульфидныхМАТЕРиАлОВ B жидКОй BAHHE | 1977 |
|
SU813102A1 |
| ПЕЧЬ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ | 2002 |
|
RU2215238C1 |
| CN 101851704 A, 06.10.2010 | |||
| US 20100242682 A1, 30.09.2010. | |||
