《铜冶炼工艺介绍》PPT课件.ppt
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1、2016年3月11日铜冶炼工艺介绍讲述内容v金属分类v金属铜的基本用途v炼铜原料概述v铜精矿冶炼方法概述v当今铜精矿火法冶金工艺技术介绍v青海铜业富氧底吹连续吹炼工艺解读v结束3一、金属分类一、金属分类有色金属有色金属重金属重金属轻金属轻金属贵金属贵金属稀有金属稀有金属有色金属:是指铁、铬、锰以外的金属。64种 重金属一般指比重大于5.0的金属,包括铜、铅、锌、镍、锡等十多种金属41、金属铜的物理性质 铜是一种化学元素,它的化学符号是Cu,它的原子序数是29,是一种过渡金属。铜呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/立方厘米。熔点1083.40.2,沸点2567。常见化合价+1和+2。电离能7.7
2、26电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3,这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀2、铜的基本用途在有色金属中,铜的产量和耗用量仅次于铝,居第二位。在电器、输电和电子工业中用量最大,据统计,世界上生产的铜,近一半消耗在电器工业中。军事上用铜制造各种子弹、炮弹、舰艇冷凝管和热交换器以及各咱仪表的弹性元件等。还可用来制作轴承、轴瓦、油管、阀门、泵体,以及高压蒸汽设备、医疗器
3、械、光学仪器、装饰材料及金属艺术品和各种日用器具等。6铜铜及及铜铜合合金金在在电电气气、机机械械制制造造行行业业、航航空空及及军军工工业业的的应应用用三、炼铜原料概述v炼铜原料概述v生产电解铜(阴极铜)的原料分为铜精矿和废杂铜。用铜精矿和废杂铜生产电解铜的比例约为7:3,铜精矿依然是当今生产电解铜的主要原料。v铜精矿:在自然界中自然铜的含量极少,一般都以金属共生矿的形态存在。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属,如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、钴、镍、钼等。根据铜化合物的性质,铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型,主要以硫化矿和氧化矿,特别是硫化矿分布最广,目前电解铜的90%左右来自硫化矿
4、。金银等贵金属常和铜共生。铜矿石经采矿和选矿富集获得铜精矿,含铜1330%。铜的主要矿物矿物矿物类别类别矿物矿物名称名称化学分子式化学分子式%Cu密度密度gcm-3颜色颜色自然自然矿物矿物自然铜自然铜Cu1008.9红色红色硫化硫化矿物矿物辉铜矿辉铜矿铜蓝铜蓝黄铜矿黄铜矿斑铜矿斑铜矿硫砷铜矿硫砷铜矿黝铜矿黝铜矿Cu2SCuSCuFeS2Cu4FeS4Cu3AsS4(Cu,Fe)12Sb4S1379.866.734.663.549.025.05.5-5.84.6-4.74.1-4.35.064.454.6-5.1灰黑色灰黑色红蓝色红蓝色黄色黄色红蓝色红蓝色灰黑色灰黑色灰黑色灰黑色铜的主要矿物氧化
5、氧化矿物矿物赤铜矿赤铜矿黑铜矿黑铜矿孔雀石孔雀石蓝铜矿蓝铜矿硅孔雀石硅孔雀石胆矾胆矾Cu2OCuOCuCO3Cu(OH)22CuCO3Cu(OH)2CuSiO32H2OCuSO45H2O88.879.957.568.236.225.57.145.8-6.14.053.772.0-2.22.29红色红色灰黑色灰黑色亮绿色亮绿色亮蓝色亮蓝色蓝绿色蓝绿色蓝色蓝色四、铜精矿冶炼方法概述v铜冶金方法是指由铜精矿获取金属铜(火精铜或电解铜)所采取的工艺技术途径和手段。铜精矿生产电解铜的冶炼方法分为两大类:火法冶金和湿法冶火法冶金和湿法冶金。金。目前精炼铜产量的85%以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回
6、收的。v火法冶金是指在高温下应用冶金炉把铜精矿中的大量脉石分离开,脱除各种杂质元素,提取纯金属铜的方法。火法炼铜工艺一般都分为三段,第一段是造锍熔炼,由铜精矿炼成含铜40-75%的铜锍(或称冰铜),第二段是将铜锍炼成含铜98%以上的粗铜,第三段是将粗铜精炼成阳极铜。火法熔炼步骤v熔炼:主要是造锍熔炼,其目的是铜精矿中的部分铁和其他金属氧化,并与脉石和熔剂等造渣除去,产出适合吹炼所需要的冰铜。v吹炼:目的是进一步脱除冰铜中的硫、铁等杂质,回收精矿中的硫,获取粗铜。v火法精炼:是利用杂质对氧的亲和力大于铜,而其又不溶于铜液等性质,通过氧化造渣或挥发除去,获得纯度较高的阳极铜。v现代铜精矿冶金的通常
7、步骤和工艺流程如下:v步骤:铜精矿(含铜13-30%)冰铜(含铜4075%)粗铜(含铜98.5%)阳极铜(含铜99.5%)电解铜(含铜为99.99%)v工艺流程:铜精矿熔炼铜锍吹炼粗铜火法精炼阳极铜电解精炼阴极铜原则流程图五、当今铜精矿火法冶金技术概述当今火法冶金技术正朝着:短流程连续炼铜、高富氧、底能耗、高效率、低碳冶金、清洁生产、自动化、信息化、智能化方向发展。硫化铜精矿火法工艺简介炼铜工艺炼铜工艺分类现代火法炼铜工艺从大的方面可分为两类:即漂浮熔炼和熔池熔炼。漂浮状态熔炼是将几乎彻底干燥的精矿与空气或富氧空气一起喷入炉子空间,使硫化物在漂浮状态下进行氧化反应,可充分利用粉状物料的巨大表面
8、积,加速完成初步造锍和造渣过程。此法熔炼强度大,设备能力大,节能,产出的烟气SO2浓度高。工业上已经应用的有闪速熔炼法、基夫赛特法等。闪速熔炼工艺v奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或7231273K的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷入反应塔内,在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过程中,与气流中的氧发生氧化反应,放出大量的热,使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高温下物料迅速反应(23s),产生的熔体沉降到沉淀池内,完成造冰铜和造渣反应,并进行澄清分离。闪速熔炼的特点v闪速熔炼的突出优点:v1)能耗低。反应所需的热量,大部分或全部来自硫化
9、物本身的强烈氧化放出的热。v2)烟气量小,有利于制酸。v3)生产速度高。大型的5060t/m2dv4)环境保护好。闪速熔炼主要缺点:v1)反应区氧位高,渣含Fe3O4及渣含铜高,炉渣必须贫化。v2)烟尘量大。闪速熔炼流程图诺兰达炉流程图奥斯麦特流程图双闪工艺流程图再生铜的流程图六我公司富氧底吹连续吹炼工艺解读v底吹炼铜法是具有中国知识产权的一种炼铜工艺。采用一个底吹炼铜法是具有中国知识产权的一种炼铜工艺。采用一个卧式的转炉,通过底部的氧枪将富氧空气吹入炉内,进行强卧式的转炉,通过底部的氧枪将富氧空气吹入炉内,进行强化熔炼,富氧浓度达化熔炼,富氧浓度达75%,实现完全自热熔炼,不用配煤。,实现完
10、全自热熔炼,不用配煤。从投产后运营的情况来看,底吹炼铜法在工艺上有着突出的从投产后运营的情况来看,底吹炼铜法在工艺上有着突出的特点:原料适应性强、备料简单、精矿不用干燥和制粒、富特点:原料适应性强、备料简单、精矿不用干燥和制粒、富氧浓度高、炉体热损失少(炉体无铜水套)、熔池反应速度氧浓度高、炉体热损失少(炉体无铜水套)、熔池反应速度快、氧枪寿命长、易操作、烟尘率低、环保条件好和投资省快、氧枪寿命长、易操作、烟尘率低、环保条件好和投资省等。特别是富氧空气直接送到铜锍层反应,不易形成泡沫渣,等。特别是富氧空气直接送到铜锍层反应,不易形成泡沫渣,安全性高;单炉完成铜锍和渣的分离,不需设沉降电炉,安全
11、性高;单炉完成铜锍和渣的分离,不需设沉降电炉,Fe/SiO2高(高(1.82.0),渣量少,熔炼渣经渣选矿,渣尾),渣量少,熔炼渣经渣选矿,渣尾矿含矿含Cu0.35%,铜回收高,铜回收高,98.5%;同时底吹熔炼还具;同时底吹熔炼还具有脱除杂质高,贵金属富集率高等优点。有脱除杂质高,贵金属富集率高等优点。工艺流程总述v 我公司火法冶炼工艺采用富氧底吹造锍熔炼、铜锍底吹我公司火法冶炼工艺采用富氧底吹造锍熔炼、铜锍底吹吹炼、粗铜回转式阳极炉精炼工艺。吹炼、粗铜回转式阳极炉精炼工艺。工艺过程为湿精矿加入氧气底吹熔炼炉自热熔炼产出72%的铜锍。经冷却破碎后的铜锍由加料系统加入到吹炼炉中吹炼成粗铜,液态
12、粗铜加入到回转式阳极炉精炼并浇铸产出阳极送电解精炼。主要设备有4.820m氧气底吹炉一台,4.420m底吹连续吹炼炉1台,4.012.5m阳极炉2台。液态熔炼渣和液态转炉渣送缓冷渣场缓冷后送炉渣选矿车间用浮选法回收铜,产出的渣精矿返回熔炼炉,渣尾矿外卖。熔炼炉和吹炼炉产出的高温烟气经余热锅炉回收余热(产生的蒸汽用于发电),再经电收尘器收尘后送硫酸车间制酸。阳极炉氧化期烟气经降温除尘后送制酸系统,还原期含二氧化硫很少,经降温除尘后和全厂环保通风的气体一起进行脱硫,脱硫装置采用活性焦脱硫吸附解析装置回收二氧化硫,并将二氧化硫送制酸,脱硫后的烟气通过120m的环保烟囱排放。工艺指标火法冶炼系统的生产
13、规模、产品、原料、燃料及辅助材料火法冶炼系统的生产规模、产品、原料、燃料及辅助材料v1)、生产规模及产品v本项目规模为:年处理年处理47万吨混合铜精矿(干基)万吨混合铜精矿(干基)v火法冶炼的产品:铜阳极板火法冶炼的产品:铜阳极板,产量为126722.58t/a,含铜99.0%,含金4.95g/t,含银522.65g/t。v2)原料v原料为铜精矿。v3)燃料v(1)天然气v氧气底吹熔炼炉、底吹连续吹炼炉烘炉和保温采用天然气作为燃料。回转式阳极炉的烘炉、保温和生产采用天然气为燃料,回转式阳极精炼炉还原期采用天然气作为还原剂。粗铜排放溜槽和阳极铜浇铸溜槽的保温、浇铸中间包和浇铸包的烘烤等也采用天然
14、气。v(2)块煤v底吹熔炼炉在精矿发生较大变化或调整渣型时,跟根据需要加入块煤。熔炼所需的块煤,用汽车运至冶炼厂精矿仓储存。底吹吹炼炉为控制渣中Fe3O4的含量,也需配入少量块煤。吹炼所需的块煤,储存在主厂房吹炼炉顶应急块煤仓中。v本项目块煤用量约为2610t/a,粒度要求不大于15mmv4)熔剂v底吹熔炼炉和吹炼炉采用石英石熔剂造硅渣。石英石外购,厂内不设熔剂破碎设施。本项目石英石用量约为47043t/a。v5)氧气v氧气底吹熔炼炉和底吹连续吹炼炉均采用富氧熔炼和吹炼,阳极炉采用稀氧燃烧技术,熔炼用氧气量880848103Nm3/a,压力0.8Mpa;吹炼用氧量24225103Nm3/a,压
15、力1.2Mpa;精炼用氧5187103Nm3/a,压力0.8Mpa。v6)耐火砖v氧气底吹熔炼炉和底吹连续吹炼炉、阳极炉和溜槽的内衬均为耐火材料砌筑。耐火材料由厂方按照要求的数量、规格和类型,运至耐火材料库。v本项目耐火材料用量约为1450t/工艺流程图设备连接图连吹流程图底吹熔炼流程图主要工艺过程v火法区域的工艺流程按作业性质可分为:精矿仓及配料系统、铜锍破碎及上料系统、底吹熔炼系统、底吹吹炼系统、阳极炉及浇铸系统、环集烟气及阳极炉烟气脱硫系统等。火法系统效果图原料卸矿、储存配料及上料系统精矿仓配料及原料输送系统处理精矿量1424t/d。精矿仓可储存精矿时间为50天。精矿仓中的各种铜精矿利用
16、抓斗起重机抓配成成分均匀的混合铜精矿、混合铜精矿、渣精矿、石英石分别通过抓斗桥式起重机、圆盘给料机和定量给料机经胶带输送机送至熔炼厂房,返回烟尘经双螺旋喂料机和加湿搅拌器。吹炼用石英石和部分冷料经1#、2#胶带输送机送到4#胶带输送机。3、4#胶带输送机共用一个通廊,并经过转运站转运至5、6#胶带输送机上,然后运往底吹熔炼厂房。考虑到冬季极端寒冷天气的情况,本项目设计一个精矿解冻库,采用蒸汽辅助热风进行解冻,将车皮上冻结的精矿在解冻库解冻后再运往精矿仓。熔炼系统对精矿配料及上料系统的要求:(1)上料必须连续稳定。(2)配料、上料的计量设备要精确。(3)配送到熔炼系统的物料粒度、水分含量要符合熔
17、炼系统的要求铜锍破碎、储存及配料熔炼炉产出的铜锍经缓冷后,倒入破碎场进行三级破碎破碎流程为:液压打渣机(400mm以下)装载机中式板矿给料机1号颚式破碎机鳞板输送机2号颚式破碎机胶带输送机卸料小车铜锍仓破碎后的铜锍粒径在25mm以下。吹炼渣和精炼渣也通过该系统破碎后由汽车运至精矿仓的返料仓。吹炼所需的块煤、石英石也储存在铜锍仓内,铜锍仓设有抓斗桥式起重机,将铜锍、块煤、石英石分别抓至各自中间配料仓中。配料区配置有4台定量给料机,两台用于铜锍的配料;两台用于石英石、块煤的配料;配料后的物料通过两台胶带输送机运输至熔炼主厂房吹炼工段。氧气底吹熔炼系统氧气底吹熔炼炉是通过熔池下部的喷枪将富氧空气将富
18、氧空气吹入熔池,使熔池处于强烈的搅拌状态。炉料从炉子顶部加入到熔池表面,迅速被卷入搅拌的熔体中,形成良好的传热和传质条件,氧化反应释放出大量的热量,使炉料很快熔化,生成铜锍和炉渣;烟气由上方的排烟口排出,进入余热锅炉经降温除尘后送硫酸车间制酸。底吹熔炼的基本原理冰铜熔炼所用原料主要是铜精矿和含铜的返料铜精矿和含铜的返料,除了有Cu、Fe、S等元素外,还含有SiO2、CaO、MgO等。在熔炼过程中发生的物理化学变化如下:(1)高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解)高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解在1200以上,所有高价化合物均会发生离解反应。FeS2FeS0.5S2FenSn+1=nFeS+0.5S
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