[工学]15炉渣贫化和19再生铜.ppt

1.5 炉渣贫化 1.5.1 概 述 一个年产100kt的炼铜厂，以日处理1300t（含Cu25%）铜精矿、产渣率为50%计算，渣含铜每增加0.1%，铜的冶炼回收率下降0.2%，生产费用增加约3%。若渣含铜从0.6%上升到1%时，（考虑了回收率后的）年损失金属铜量为800t。 炉渣贫化方法的选择原则上取决于渣中铜的损失形态以及所要求的最终弃渣含铜水平。后者关系到贫化成本。 贫化方法有两类：熔炼和缓冷选矿。理论上，熔炼方法能够将渣含铜降低到渣-锍平衡水平，选矿法只能回收绝大部分的夹杂锍。 1.5.2 熔炼贫化的理论基础 1.5.2.1 贫化过程反应的热力学分析 影响渣含铜的最根本因素是炉渣中的Fe3O4含量。降低炉渣中的Fe3O4 含量，就能够改善锍滴在渣中沉降的条件，如粘度、密度以及渣-锍间界面张力等；降低渣中的Fe3O4含量，将减少铜的氧化损失，从而降低渣含铜。 炉渣的熔炼贫化就是降低氧势、提高硫势，还原Fe3O4的过程。 锍品位降低, aFeS减少，有锍于反应 3Fe3O4 + FeS = 10FeO + SO2 （6-1） 向破坏Fe3O4的方向发展，如图6. 1表示。对反应（6.1）的影响因素还有温度、aFeO 和SO2的分压Pso2。这些因素与 aFe3O4的关系，在图6.1和以前的有关章节中已经讨论过了。提高温度，加入适量的SiO2, 降低Pso2，都会对Fe3O4的减少起到有效的作用。另一方面，锍品位降低，有利于锍与渣的平衡反应 （Cu2O）+ [FeS] = (FeO) + [Cu2S] （ 6-2） 向Cu2O被硫化的方向进行。 实际贫化过程中的锍品位不可能降低很多。从吹炼锍的角度出发，再生产出低品位的锍将会增加处理的麻烦。保持原来的熔炼锍品位的办法是用碳质还原剂还原Fe3O4： (Fe3O4) + C = 3（FeO） + CO (6-3) ΔG0=-430942 + 41.34T (J) 以FeO-Fe3O4-SiO2炉渣体系考虑，若取锍品位为60%，aFe3O4及aFeO之值按图6.1决定，分别为0.2和0.36。反应（6-2）在贫化熔炼温度（1250℃）下平衡时ΔG=0, 则PCO可从式（6-3）求得： Pco = 1.8?1013 计算表明，用C直接还原Fe3O4的CO平衡压力是相当大的，冶金炉内的CO分压无论如何也达不到此平衡数值。固体碳的强烈还作用使反应（6-2）彻底地向右进行。 Fe3O4的另外一条还原途径是被气体还原剂CO还原： (Fe3O4) + CO = 3（FeO） + CO2 （6-4） ΔG0=35380 - 40.16T 反应（6-4）平衡时: Pco2/Pco = 11.83 实际条件下，贫化炉炉膛空间吸入大量的空气，炉气中的P′co2约为0.04，P′co很微小，P′co2/ P′co之比值可能会大于平衡时的Pco2/Pco值，因此，贫化渣中的Fe3O4被气相中CO还原的作用是不能肯定的，实际生产中也未观察到蓝色火苗发生的现象。但是，在熔体炉渣被搅拌的情况下，与固体碳混合充分，由反应（6-2）产生出的CO应该有一定的还原作用。 1.5.3 电炉贫化 用于贫化炉渣的电炉属于矿热电炉的形式。有长方形、椭圆形和圆形。与矿热电炉相比，单位炉床面积的功率要低，为46.6 ～102kW/m2。矿热电炉一般为230kW/m2以上。贫化电炉的二次电压比较低（最低级为60～100V，最高级为80～190V），以便能够较深一些插入渣层，加强贫化作用。 贫化电炉的作业方式有两种：间断作业和连续作业。前者在一个周期完成后，放出弃渣，留下很薄的渣层，再进熔炼渣开始下一个周期，铜锍定时放出。这种方式多用于单独处理转炉渣，或渣量不大，或要求深度贫化，弃渣含金属很低的情况，如含Ni和Co的炉渣。连续作业是连续进熔炼渣，连续放出弃渣。有的贫化炉还与熔炼炉结合成一体。 1.5.3.2 电炉贫化过程及其影响贫化效果的因素 1.贫化过程 由熔炼炉溜槽流出的液态炉渣不断地进入贫化炉内，在通过自焙电极产生的电能热（以电阻热为主，有很小部分电弧热）作用下，熔体温度保持在12