喷氮法在粗铜火法精炼中的应用.pdf

1 2 喷氮法在粗铜火法精炼中的应用 梁铁中江建平张志国 镐陵金落冶鲧厂，安徽，2 4 4 0 0 0 摘耍舟缯在粗铜失j 击精练中应用N 进行生产曲可能性，着重讲瑞盎昌冶炼厂半工丑l 性 愤氯试驰的经强弩存在问题，著进一步耀述了继续试驶的取路， 美捷橱骥蘸，耱羲还蘸 粗锏传统火法精炼主要采取氧化遥原精 炼法，即先鼓人空气 戚富氧空气 进行氧化 臻杂壤，并鼓A 遂藤裁将氧{ { 验段多余懿 氧除撺、这种方法对除去粗铜中的杂质十 分有效，但也有两个明显的缺点一是氧化 阶段鼓八空气中的氧与C u 结合生成犬量 C u 2 0 ，在氧抱蹬骏壤采靖藏为耨戆杂壤，为 还原阶段增添了受挺；2 2 是还原阶段所应焉 的还赋荆如天然气、丙烷、柴油、重油等都伴 随有大量碳黑生成，为环保造成极太困难， 有的还臻粼如氨气、器剿天然气等燕无污 染，餐徐捂昂贵。蠢魏，研究和试验翔秘藏步 氧化溉铜的生成及缩短甚至取消还原阶段是 非常有意义的。国内有关杂志曾做遗喷氮取 代氧化还原试驻报道，盒昌冶炼厂早期也曾 骰过小凝壤试验，键凌手二者撬模太夺，器 有一定的局限性。1 9 9 8 年金昌冶炼厂为解安 环保问题，进行了工业规模性喷氮试验，取 得了一定效果、现就篡思路及试验结果总结 如下。 l喷氮法的可行性 1 ．1蟥氯应用的条件粗铜中的杂质按其 除去静难彝程度霹分为三类易除去鲢杂 磺，熊F e 、C o 、Z n 、P b 、S n 。S ；难陈去的杂 质，如N i 、A s 、S b ；不能或很少除去的杂质， 如A u 、A g 、s e 、T e 、B i 。对电解危富较大的杂 囊蠢A s 、S b 、B i 、S ，象S 过多主要是澎螭貂投 板的致密性与街联瓶格，从而影晴列电解电 耗游。金昌冶炼厂对粗铜、阳极钢中杂质主 要拽制对电解危窿较严重的A s 、S b 、B i ，P b 等熊耪成分。垂于愈鼙冶炼厂以处理矿钢鬼 主，褴铜主要杂质禽量较低，均符会lo 粗铜 标准 见表1 ，所以精炼工序不黼饕反复氧 化遥原即可使各主簧杂质达到内控标准，这 就飨囔氮操非提供了先决条件，铱嚣S 、o 相 互疲应努嗣除去糕镧中鞋S 、O 为烹秘杂质。 1 ．2除硫硫在椒铜中主要以硫化亚铜形 态存在，其溶懈腱随氧浓度不同1 i i i 改变，并 琏漱凄升高而升高。圈1 为氧浓度较小时S O 在镧争溶舞褒与澈度的姜系； 阳极铜含硫～般要求为0 ，0 0 8 ％～O ．0 0 2 ％， 粗铜中古硫一般为0 ．0 5 ％，若要求阳极铜最 终禽S 量为O0 0 5 ％，按计算，需臻约O ．0 5 ％ 浓壤笺与之反应，擞据溶子锈中躲藏积氧抟 平衡关系“’，要馥阳极铜S 禽爨控翩在 0 ．0 0 2 ％～0 ．0 0 8 ％，需使『0 1 为0 ．1 ％左右， 因此，粗铜中氧浓度至少应为0 ．1 5 ％。除 s 的他学机理是溶解在铜中C u 鑫中静s 依 靠麓溶解手铜串C ∞孛的0 裁疑应生成 忭糟简介粱铁中 1 9 6 9 一 ，男【汉族 ，安徽锏陵人，铜睦金昌冶炼r ”高级工程师 万方数据 1 3 备注1 租铜标准妈Y B 7 4 0 8 2 中I “粗铜标准相同，阳极铜标准曲盎昌冶炼厂内部标准 2 ．1 9 9 6 年“后，盎昌冶炼广因宽租铜任务，来对粗铜成分进行过化骚． 露 謦 螽 曩 蕾 韫压【℃j 盈1S O 在铜中溶解度与溢度的关系 S 0 2 除去，群 c u 2 C u , O * 6 C u s o i ‘一1 6 3 k J 1 矗 b 2 2 2 2 4 2 07 1 T 2 从上武看，矗Q 随温度升商丽变费，囊 精炼温度为1 2 0 0 ℃时，△G I № 一8 2 8 1 ．8 3 ，照 然此反麻将剧烈进箭，并随温度升高而加剧。 1 ．3 羲像陵嫠缕搬律用金鼓冶炼厂未对 粗铜进行过氧浓度化验，根据有关资料“3 ， 吹炼程度不同对粗铜含硫与含氧有如下影 翡 政炼秘鹰 1 0 州{ s 。嘲 表面状态 啦炼斗足0 1 4 104 1 2蜂窝状 唆练委零0 ．3 2 10 ．0 4 2璋l 逛 梢为过魄0 ．5 6 1 0 ．0 3 5 太泡 从上表看，吹烁正常稍戈即中小鼓泡 对，氧、壤浓度比最为恪当，但从实践看， 要爱戴硫浓度鞋达到最佳馕是苓可能鳇，主 要骧鞠是吹炼氟量太。以袅昌冶炼厂3 0 t 转 炉为倒，每分钟鼓入风量为2 6 6 m 3 含氧量 约8 0 k g ，若氧剥用率为黜％，l m i n 糕铜中 将溶辩氧6 4 k g ，魍锅氧滚魔提高0 ，2 1 3 ％。自 此可见，在转炉中氧、硫浓度很难控制恰 当。假是，吹炼时可将氧、硫浓度控制程～个 较接遥乎鬻豹裁鬻，魏9 。】为0 ．1 5 ％～0 ，4 ％， 跚为0 ．0 5 ％左右。 如上所述，粗铜中D 现在0 ．1 ％时，即可将 【s 】终爨0 ，0 0 8 ％黻下。舞了攘抉反瘟速凌，嚣 叉不使铜液体增加新的氧杂质，喷入隋性气 体N ，进行搅拌无疑是一可行办法。 1 , 4 还愿臃羧瞳K 作粥对于唆氦痒 监，我们最高期勰是取清还原作业，但出于 氧、硫比例难以控制，脱硫结束后，粗铜中往 往还蠢多余的巍，因此必颁进行还暇搀 韭。盎昌冶炼厂戳往还舔靖聚用空气雾纯柴 油还原法，这种方法最大弊摘是在还原剂中 掺 了大量氧，降低了还原作用 延长了还 原辩闲。西蘧羲翻考惠援K 代蓥空气避舒 雾他效果应好些，愿因有2 、 1 由于氮匿机专机专用，因此压力较高 豫6 A { 辍 瑟且稳定，强忿了雾讫效果； 2 N z 是隋性气体不参与反应，可以相 对缩短还原时间。 2试验辍藐 第一阶段1 9 9 8 年3 ～4 月，先后避行 了3 次阳极炉唆氮试验，发现橱中的硫可碰 万方数据 1 4 聪尽。舞散{ ℃还骧难撞，氧纯壤隶，继搂喷 氮，结果铜氧化程度加耀，试验宣告失败。 第二阶段通过总结，认为第一阶段失败 的主要原因有3 点①炉麟压力为微负蔗，空 气进人炉瓣②N 中澎鸯氧成分③糖钢鼓 泡过大，台氧过多。于是，送行了第二酚段试 验氧化阶段分为喷氮脱硫和空气氧化；逄原 阶段采用空气雾化柴油，试验结果见表2 。 表2第二黔段试验每炉操俸对阈 m i n 试验镰暴可敬瓷疆竣下嚣点 t1 喷氮取代空气遵行氧化，时间并术延 长，其原因有两个方面。一方面喷人N 2 压 力 约O ．6 M e a 远高于鼓 空气压力 约 0 ．2 ～0 。3 M P a ，使嬉体获褥充分迪搅撂费 用，扶蔼靛避了反应进行；舅一方面是多数 炉次人炉粗铜为中大鼓泡，含氧浓度较离， 从而减轻了浓度的影响。 2 述鞭作韭时闻臻娥，说明氧化终点时 氧派瘦或镪承中氧含量褥到了有效整翻； 第三阶段采用N ’霹化柴油取代空气 雾化，由于油量尽量开小，与第二阶段比还 原时同无明显变化，但油糕显著下降，从试 验_ | ；囊鹳i t 键8 A 4 k g 帮第 辩段7 ．0 4 k g 黪{ 磊 到6 ．3 5 k g 。 在第二、三阶段试验中，阳极板物理规格 合格率基本保持在9 9 ％以上 主品位达标率 C u ≥9 9 ．3 0 ％ 达1 0 0 ％，杂曩壤援见袅l 。 跌表{ 著，加超标1 0 ％，B i 超标1 1 ．4 ％S b 及 P b 与原米持平。但由于A s ，B j 元素在火法精炼 中分别属于难以除去和很少除去的杂质，萁 在阳极板中的古量绝大程度上依赣于糖锕禽 量，霹魏，我织认为这一煮不穗否认蹬K 的 有效性。另外，从5 月到1 0 月，电解铜也并来 园A s ，B i 的微量超标造成质量事故，使我们 可以更加肯定这～点。 3试验廷穗酌憨法 喷甄试骚未能取消还原阶段的原因鼹s 、O 比在转炉吹炼中不能控制恰当。对此，笔者 试为胃辍控割疆钢中【s l 稍衰，【o 】镳嚣，托 封捆袋实褒f o j l S ] 6 0 ，1 ％，并能菠时纯骚 出粗铜中S 、O 比，即可通过计算在精炼中控 制空气通 比例，使S 姆O 的比例最终实现 f o l ～I S 】 O ，1 ％f 见圉2 。根据图2 ，姿运人 空气髓最终【S l ≤0 ．0 0 8 ％对，剜胃簸接鑫 铜；当通人空气后聚终I S ] O ．0 0 8 ％时，则可 进行喷氮作业。 旅度％ ～＼ ＼ 网2 精炼过程I O I 、{ S I 控制图 4 戆囊语 1 喷氮法适用的先决条件是，税铜中含 杂质含鬣至少要符合Y B 7 4 0 8 2 中l o 粗 铜标准。 动巍压蝼蒸嚣麓可疆莛到与空气簸蘸 接近的效果，并使氧{ { 二终点氧浓赛酶低，从 而缩短还原时间。 3 N ，雾化还原代替空气雾化，可节省 壹霆身辫A 钢水中氧瓣消耗掉的柴演，赢褥 较好的经济效益。 4 若有精确、高效而可靠的跟踪检测设 备作前提，用喷氮兼用掇气氧化法来墩代目 翦的氧化还原精练法凳霹行的。但可髓要影 镌到操佟拜季淘。 参考戈献 1 米撼坶等编著．铜冶盎学 万方数据