權利要求

1.降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；

所述熔煉渣渣層厚度控制為40-60cm，且當熔煉渣渣層厚度為40-50cm時，排渣口采用非銳邊排渣口，當熔煉渣渣層厚度為50-60cm時，排渣口采用銳邊排渣口；

所述大型化底吹爐的尺寸為φ（4.8-5.8）m×（28.8-30）m，設計年處理量為150-200萬噸銅礦；

所述銳邊排渣口的形狀為矩形、等邊三角形或直角三角形；

所述非銳邊排渣口的形狀為圓形。

2.根據(jù)權利要求1所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述大型化底吹爐內(nèi)銅锍厚度為1.2-1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30-40cm。

3.根據(jù)權利要求1所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述矩形的一條邊保持水平，所述等邊三角形的底邊保持水平，所述直角三角形的斜邊保持水平且直角位于斜邊上部。

4.根據(jù)權利要求1所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述銳邊排渣口的形狀為等邊三角形。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述排渣口的面積為0.1-0.15m2。

6.根據(jù)權利要求1或2所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述排渣口處設有一擋板，所述擋板由排渣口底部延伸至熔池中。

7.根據(jù)權利要求6所述的降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，其特征在于，所述擋板的長度k為30-40cm，所述擋板的寬度m大于排渣口的寬度n，所述擋板的端部與排渣口端部之間的距離h在10-15cm之間。

說明書

技術領域

本發(fā)明屬于銅冶煉領域，尤其涉及熔煉渣的調(diào)控優(yōu)化方法。

背景技術

氧氣底吹煉銅工藝是我國具有自主知識產(chǎn)權的銅冶煉技術，自上世紀90年代問世以來，由于其清潔高效的優(yōu)勢快速走向了世界舞臺，在冶金行業(yè)占有重要的地位。氧氣底吹煉銅工藝原料適應性強，反應強度高，產(chǎn)能調(diào)節(jié)范圍大，受到國內(nèi)大型銅冶煉企業(yè)的青睞。至今，國內(nèi)先后有東營方圓銅業(yè)、煙臺恒邦、包頭華鼎、中原黃金等公司采用底吹熔池熔煉技術進行銅冶煉。

隨著氧氣底吹煉銅工藝的不斷發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模也隨之擴大，氧氣底吹爐的爐型也不斷擴大。如東營方圓銅業(yè)使用的底吹爐—“多元爐”，爐型尺寸為φ5.5×28.8m，中原黃金的富氧捕金項目中的底吹爐，爐型尺寸為φ5.8×30m。大型化底吹爐可以滿足企業(yè)對于特定工藝的生產(chǎn)需求，在日常生產(chǎn)中展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。但是在底吹爐造锍熔煉的過程中，不可避免的出現(xiàn)了渣含銅偏高的問題。2018年某廠投入生產(chǎn)的大型化底吹爐渣含銅平均為5.5％，遠高于小型底吹爐渣含銅平均值2％。

研究人員對降低渣中銅含量進行了大量的探索。中國專利CN103014369A提出了一種側(cè)吹熔池熔煉工藝，該方法通過雙側(cè)吹富氧空氣，有效降低熔煉渣中銅含量；中國專利CN104032148A提出了一種基于新型熔劑的火法煉銅造锍方法，該方法以石英砂與石膏作為新型熔劑，與銅精礦搭配進入側(cè)吹爐中熔煉，能夠大幅降低造锍熔煉渣中的銅含量。上述方法要么對設備改進較大，投資成本高，要么添加了新的添加物，易引入雜質(zhì)，且復雜化了熔煉過程。

大型化底吹爐處理量大，產(chǎn)生熔煉渣多，尋求一種簡單有效的方法減少熔煉渣中的銅含量，對于企業(yè)節(jié)約成本和清潔生產(chǎn)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，該方法操作簡單、效果明顯。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

一種降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；所述熔煉渣渣層厚度控制為40-60cm，且當熔煉渣渣層厚度為40-50cm時，排渣口采用非銳邊排渣口，當熔煉渣渣層厚度為50-60cm時，排渣口采用銳邊排渣口。上述熔煉渣渣層厚度以銅锍界面至銅渣界面為準。

上述降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法中，優(yōu)選的，所述大型化底吹爐的尺寸為φ(4.8-5.8)m×(28.8-30)m(直徑×長度)，設計年處理量為150-200萬噸銅礦。優(yōu)選的，所述大型化底吹爐內(nèi)銅锍厚度為1.2-1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30-40cm。本發(fā)明中，上述尺寸、銅锍厚度、排渣口位置的大型化底吹爐與本發(fā)明對于渣層厚度控制、排渣口形狀選擇相互匹配關系好。

上述降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法中，優(yōu)選的，所述銳邊排渣口的形狀為矩形、等邊三角形或直角三角形。所述矩形的一條邊保持水平，所述等邊三角形的底邊(即等邊三角形最底部的邊)保持水平，所述直角三角形的斜邊保持水平且直角位于斜邊上部。更優(yōu)選的，所述銳邊排渣口的形狀為等邊三角形。

上述降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法中，優(yōu)選的，所述非銳邊排渣口的形狀為圓形。

上述降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法中，優(yōu)選的，所述排渣口的面積為0.1-0.15m2。

上述降低大型化底吹爐的熔煉渣含銅的方法中，優(yōu)選的，所述排渣口處設有一擋板，所述擋板由排渣口底部延伸至熔池中，所述擋板的長度k為30-40cm，所述擋板的寬度m大于排渣口的寬度n，所述擋板的端部與排渣口端部之間的距離h在10-15cm之間。在排渣口處向內(nèi)設置一擋板，可以改變排渣口前熔體的運動狀態(tài)，可以阻擋被抬高的銅锍，從而降低虹吸管道作用，從而達到降低渣含銅的目的。

本發(fā)明的原理如下：本發(fā)明在熔煉過程中將熔池攪拌均勻，渣中銅锍液滴沉降完全，通過降低排渣口“虹吸管道”作用，達到降低熔煉渣中含銅量的效果。具體的，我們研究表明如下：

1、熔煉渣渣層厚度是富氧底吹熔煉生產(chǎn)中一個重要參數(shù)，合理的渣層厚度是底吹爐能夠正常生產(chǎn)的關鍵。在排渣口進行放渣的過程中，盡管銅锍的界面遠遠低于排渣口，但由于熔煉渣與銅锍的界面張力的影響，在排渣口會形成一個銅锍管道，銅锍仍會從這個管道源源不斷地排出，這些銅锍的損失是造成大型化底吹爐渣含銅升高的一個重要原因，這個現(xiàn)象可以稱為排渣口“虹吸管道”作用。本發(fā)明中，隨著渣層厚度的增加，銅锍界面被爐渣所牽引提升的高度越高，渣層厚度越大，排渣速度也越快，能牽引銅锍提升的速度區(qū)范圍越大，渣口的“虹吸管道”作用越明顯，從而渣含銅也隨之升高。而且，隨著渣層厚度的增大，熔池攪拌條件變差，造成熔煉反應不均勻；渣層厚度大也明顯增長了其中銅锍液滴的沉降時間，造成了渣含銅的升高。本發(fā)明中，當渣層厚度過薄，噴吹的空氣容易穿破熔池，降低熔煉反應強度，同時也不利于熔煉過程的除雜。

2、我們研究表明，排渣口的形狀對放渣有較大的影響。對于孔口流動，在孔前存在有明顯流速的區(qū)域，而在該區(qū)域外的流速很小。故在底吹爐自由排渣的過程中，可以將流體簡化分成一個半球形，在這個半球形中的能量損失能代表整個流體的能量損失，這樣一個簡化的物理模型可以稱為“孔前區(qū)”。能量損失大，“孔前區(qū)”大，“虹吸管道”作用明顯，渣中含銅量增加。反之，渣中含銅量降低。經(jīng)過我們模擬研究，如圖1所示，圖1中各線代表著“孔前區(qū)”的大小，線的區(qū)間越大，說明“孔前區(qū)”越大，“虹吸管道”效應也越明顯。對于本發(fā)明所限定的排渣口中，非銳邊排渣口的“孔前區(qū)”大于銳邊排渣口的“孔前區(qū)”，各種形狀的排渣口的“孔前區(qū)”大小依次如下：圓形>直角三角形(圖1中第5種形狀)>矩形>等邊三角形，等邊三角形對熔池內(nèi)銅锍的牽引效果最小。

由于流體通過孔道時，存在垂直向心的速度分量，這就造成銳邊孔口的射流軌跡出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，即從銳邊形孔射出的流束形成倒三角形截面，然后再呈周期變化。而圓形孔口為完全中心對稱結構，因動量大小完全相同，會形成駐點，所以不會發(fā)生穿透現(xiàn)象。發(fā)生穿透現(xiàn)象的孔口，流體通過時會造成一定的能量損失，流體流出速度會降低。

由于大型化底吹爐采用連續(xù)加料、間斷出料操作，一般對排渣口的放渣時間有要求，需要在15min內(nèi)完成排渣作用，通常需要控制排渣口速度在2-3m/s之間，速度過低難以滿足排渣要求，速度過高容易造成生產(chǎn)條件惡化，影響現(xiàn)場工人操作安全。基于上述放渣速度的需要，為了保證銳邊排渣口的流體流動速度，一般需要增大渣層厚度來保證渣口流動，因此，我們對不同渣層厚度采用不同的排渣口形狀，以保證排渣速度與渣中含銅量的均衡控制。

本發(fā)明中，底吹爐熔煉階段中，排渣口用黃泥將其堵塞牢靠，等底吹爐熔煉至一定階段開始放渣時，只需現(xiàn)場工人使用鐵棍等將黃泥堵住的排渣口打開。故改變排渣口的形狀，只需現(xiàn)場操作工人控制打開黃泥口的形狀即可，不需要重新改變底吹爐的結構，操作簡單。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明通過控制熔煉渣渣層厚度和改變排渣口的形狀來實現(xiàn)熔煉渣中含銅量的調(diào)控，可將熔煉渣中含銅量控制在低于3％，達到清潔生產(chǎn)的標準，節(jié)約了企業(yè)的成本。

2、本發(fā)明不改變現(xiàn)有底吹熔煉的工序以及爐型，不額外添加熔劑，工藝簡單，操作難度低，生產(chǎn)成本低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中不同形狀排渣口放渣過程“孔前區(qū)”大小的示意圖。

圖2為本發(fā)明在排渣口增加擋板后的底吹爐的結構示意圖。

圖3為圖2中A-A面的剖切視圖(未視出壁厚)。

圖例說明：

1、擋板；2、排渣口；3、爐體。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。

除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。

實施例1：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.5×28.8m的大型化底吹爐，設計年處理量為150萬噸多金屬復雜礦料(即銅礦，下同)，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為70cm時，熔煉渣含銅量為4％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為50cm，排渣口采用的形狀為圓形(圖1中第2種形狀)，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.2m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.3m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.5％。

實施例2：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.5×28.8m的大型化底吹爐，設計年處理量為150萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為70cm時，熔煉渣含銅量為4％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為40cm，排渣口采用的形狀為圓形(圖1中第2種形狀)，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.2m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.1m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3％。

實施例3：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為矩形(圖1中第1種形狀)，矩形的一邊保持水平，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.6m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.8％。

實施例4：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為直角三角形(圖1中第5種形狀)，斜邊保持水平，且直角位于斜邊上部，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.4m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至4％。

實施例5：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為等邊三角形(圖1中第3種形狀)，且等邊三角形的底邊保持水平，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.8m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.5％。

實施例6：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為等邊三角形(圖1中第3種形狀)，且等邊三角形的底邊保持水平，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

并且，如圖2、圖3所示，本實施例中的大型化底吹爐的爐體3在排渣口底部設有一擋板1，擋板1水平設置(也可向下傾斜設置)，擋板1的長度k為40cm，擋板1的寬度m大于排渣口2的寬度n，擋板1的端部與排渣口2端部之間的距離h在10cm之間。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.8m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.3％。

實施例7：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本實施例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為直角三角形(圖1中第6種形狀)，斜邊保持水平，且直角位于斜邊下部，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本實施例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.3m/s。

經(jīng)測定，本實施例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至4.5％。

對比例1：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.5×28.8m的大型化底吹爐，設計年處理量為150萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為70cm時，熔煉渣含銅量為4％。

通過采用本對比例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為60cm，排渣口采用的形狀為圓形(圖1中第2種形狀)，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.2m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本對比例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為2.9m/s。

經(jīng)測定，本對比例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.8％。

對比例2：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.8×30m的大型化底吹爐，設計年處理量為200萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為80cm時，熔煉渣含銅量為5.5％。

通過采用本對比例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為40cm，排渣口采用的形狀為等邊三角形(圖1中第3種形狀)，且等邊三角形的底邊保持水平，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.3m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本對比例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為1.8m/s。

經(jīng)測定，本對比例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量雖然降低至3％，但放渣速度慢，不符合實際生產(chǎn)要求。

對比例3：

國內(nèi)某廠規(guī)格為φ5.5×28.8m的大型化底吹爐，設計年處理量為150萬噸多金屬復雜礦料，采用現(xiàn)有常規(guī)操作方式，經(jīng)測定表明，當熔煉渣渣層厚度為70cm時，熔煉渣含銅量為4％。

通過采用本以比例中的減小大型化底吹爐熔煉渣中含銅量的方法，在富氧底吹熔煉過程中，控制熔煉渣渣層厚度進行造锍熔煉；在底吹爐排渣過程中，改變排渣口的形狀；具體的，熔煉渣渣層厚度控制為70cm，排渣口采用的形狀為等邊三角形(圖1中第3種形狀)，且等邊三角形的底邊保持水平，排渣口的面積約為0.1m2，銅锍厚度為1.2m，排渣口中心與銅锍界面之間的垂直距離為30cm。

本對比例進行放渣操作，保證熔煉渣從渣口正常流出，此時放渣出口速度為3.0m/s。

經(jīng)測定，本對比例獲得的技術指標為：熔煉渣含銅量降低至3.8％。

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