本发明涉及
铜冶炼领域，尤其是涉及一种
低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置。
背景技术：
我国是铜矿资源较少的国家，矿产铜主要依赖进口铜精矿。因而充分利用国内外废杂铜资源，成为我国铜冶炼工业发展的重要组成部分。废杂铜因含杂质的不同分高品位和低品位废杂铜。含铜较高的废纯铜或废纯铜合金可以直接制取再生杆或铜合金产品。低品位杂铜因含铜量低，含杂质高，要先经火法熔炼铸成阳极铜，然后电解精炼成电铜，并回收其他有价金属。我国现有废杂铜的预处理及再生利用技术与装备，主要集中在高品位的废杂铜。对低品位废杂铜的处理能力较弱，主要原因是处理低品位废杂铜的技术与装备不适用。传统的
鼓风炉-转炉-阳极炉环境污染严重。而采用固定式阳极炉等处理低品位废杂铜，经济运行不合理，处理不好会污染环境。低品位废杂铜含铜在20～90％，且来源广，成分复杂，形状各异，处理难度比较大。但由于部分较低品位废杂铜（品位一般在25％～30％）价格仅相当于相同品位铜精矿价格的83％左右，再加上可以分拣出其他有价金属、废塑料等，故具有明显的获利优势。
湿法冶金工艺由于除杂质能力差，贵金属回收率低，在废杂铜回收利用领域很少采用。前几年国内基本没有自主知识产权的先进技术和装备，主要依赖进口，如倾动炉、卡尔多炉等冶炼工艺，引进费用又高昂，结构复杂，且依然未能解决上述热效率低，污染严重，冶炼周期长、单系列冶炼规模小等问题。因此国内废杂铜冶炼工艺技术的发展迫在眉睫。
近几年国内处理低品位废杂铜，需要反复还原氧化，能耗高，生产周期长，耐材损耗大，经济上不合理。另外，由于低品位废铜含有大量有机物，在熔炼过程中，产生含持久有机污染物，环保问题难以解决，对于其烟气的处理往往需要通过添加设备单独处理，能耗大，节能方面也很难尽如人意。
技术实现要素：
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置。
本发明新的技术方案是：一种低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置，其装置包括底吹熔化炉、连接烟道、底吹氧化还原炉及二次燃烧室；所述的底吹熔化炉的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬
耐火砖a，炉体顶部一端为废杂铜加料口，顶部另一端设有烟道口a，烟道口a下方炉体底部设有喷枪口a，烟道口a一端炉体的侧面连接放铜口装置a，另一端设有放渣口装置a；所述的底吹氧化还原炉的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬耐火砖b，炉体顶部两端分别开有烟道连接口和烟道口b，上部为依次布有辅料下料口和天然气烧嘴，冰铜进料口开在天然气烧嘴一侧，放铜口装置b和放渣口装置b设于另一侧，炉体底部设有喷枪口b；所述的底吹熔化炉的烟道口a通过连接烟道与底吹氧化还原炉的烟道接口连接，底吹熔化炉的放铜口装置a通过板式
给料机与底吹氧化还原炉的冰铜进料口连接，底吹氧化还原炉的烟道口b与二次燃烧室连接。
所述的废杂铜加料口与板式给料机连接。
所述的天然气烧嘴，所述喷嘴为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气从炉顶上方同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-30°≤α≤+30°。
所述的底吹还原炉炉体，有两个烟道开口，一个为底吹熔化炉烟气进口，在炉体一端，另一个为总烟气出口，在炉体另一端。
所述的工艺是：
1）低品位废杂铜原料通过
破碎机，破碎成小块，破碎后的小块筛分后通过板式上料机加料至炉体，加料机通过炉体顶端的加料口向熔化炉连续给料；
2）从底吹熔化炉底部通过喷枪喷入天然气和氧气，供气压力保持大小一致且均大于0.5mpa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态废杂铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件，维持约1200℃的冶炼温度；
3）废杂铜熔化以后由一侧端面的放铜口间断放出，由溜槽送至底吹氧化还原炉，底吹氧化还原炉的供热方式与底吹熔化炉相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，产出粗铜运至下一工段，生成的炉渣由放渣口放出；
4）底吹熔化炉烟气通过烟道进入底吹氧化还原炉一端，在底吹氧化还原炉顶部有均匀分布的天然气烧嘴，喷出天然气和氧气，使得熔化炉过来的烟气进行二次燃烧，并且为炉内补充热量，燃烧后的烟气通过另一端烟道口b一并排出，经二次燃烧室对未反应完全的烟气进一步处理，保证安全性；
5）经二次燃烧室出来后的高温烟气（1150℃）进入余热锅炉进行降温回收烟气余热，此时烟气温度350℃，再经电收尘、活性炭喷射系统进一步处理，后经过环栅喷淋泡沫塔洗涤后排出；
6）通过冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分cu、fe、pb、zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待pb、zn富集过高时开路处理；
7）经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。
本发明的有益效果为：（1）打破传统工艺处理低品位废杂铜烟气的模式，将低品位废杂铜未充分燃烧的烟气，进行二次燃烧，避免二噁英产生的同时，为另一台炉子补充热量，减少热损失，改善环保条件，杜绝污染物的产生。
（2）打破传统杂铜处理单炉间断生产的作业模式，本发明采用一台炉子连续熔化，另外一台炉子还原作业，实现整个过程连续产出粗铜。生产能力强度大，效率高。
（3）冶炼强度大，氧气利用率高。氧气由氧枪从底部喷射进入铜锍层，铜锍的流动性好，反应区混合均匀、无旋流、无死角，能形成良好的传热和传质条件，氧气的利用率高达到100%。
（4）劳动条件好，操作方便。由于采用回转结构，整体自动化程度高，人工劳动量小。
（5）继承回转式阳极炉公称能力大的突出优点，因而生产效率高，经济效益好。
（6）节能环保。采用底吹工艺天然气和富氧空气助燃，热利用率高，燃料单耗低，同时实现连续作业，经底吹氧化还原炉产出的冶炼烟气利用余热锅炉回收热量。
（7）本发明中可以使用高富氧作业，而且氧枪、炉衬寿命长，氧枪采用特殊的结构及材质，搭配合理的氧枪布局，使得反应区远离氧枪出口及炉衬，可以大大延长炉子使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为底吹熔化炉的结构示意图。
图3为底吹氧化还原炉的结构示意图。
图4为本发明的工艺流程图。
其中：1为底吹熔化炉；2为连接烟道；3为底吹氧化还原炉；4为二次燃烧室；5为放铜口装置a；6为喷枪口a；7为烟道口a；8为废杂铜加料口；9为耐火砖a；10为放渣口装置a；11为放铜口装置b；12为放渣口装置b；13为烟道口b；14为喷枪口b；15为耐火砖b；16为辅料下料口；17为烟道接口；18为冰铜进料口；19为天然气烧嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置，其装置包括底吹熔化炉1、连接烟道2、底吹氧化还原炉3及二次燃烧室4；所述的底吹熔化炉1的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬耐火砖a9，炉体顶部一端为废杂铜加料口8，顶部另一端设有烟道口a7，烟道口a7下方炉体底部设有喷枪口a6，烟道口a7一端炉体的侧面连接放铜口装置a5，另一端设有放渣口装置a10；所述的底吹氧化还原炉3的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬耐火砖b15，炉体顶部两端分别开有烟道连接口和烟道口b13，上部为依次布有辅料下料口16和天然气烧嘴19，冰铜进料口18开在天然气烧嘴19一侧，放铜口装置b11和放渣口装置b12设于另一侧，炉体底部设有喷枪口b14；所述的底吹熔化炉1的烟道口a7通过连接烟道2与底吹氧化还原炉3的烟道接口17连接，底吹熔化炉1的放铜口装置a5通过板式给料机与底吹氧化还原炉3的冰铜进料口18连接，底吹氧化还原炉3的烟道口b13与二次燃烧室4连接。
所述的废杂铜加料口8与板式给料机连接。
所述的天然气烧嘴19，所述喷嘴为套管形式，插入到所述喷枪插孔内以将氧气和天然气从炉顶上方同时喷入炉内，喷枪的开孔方向与竖直方向的夹角为-30°≤α≤+30°。
所述的底吹还原炉炉体，有两个烟道开口，一个为底吹熔化炉1烟气进口，在炉体一端，另一个为总烟气出口，在炉体另一端。
所述的工艺是：
1）低品位废杂铜原料通过破碎机，破碎成小块，破碎后的小块筛分后通过板式上料机加料至炉体，加料机通过炉体顶端的加料口向熔化炉连续给料；
2）从底吹熔化炉1底部通过喷枪喷入天然气和氧气，供气压力保持大小一致且均大于0.5mpa，保证炉内充分剧烈反应，同时气体鼓入对熔池的搅动，为固态废杂铜熔化、氧化提供良好的传热传质条件，维持约1200℃的冶炼温度；
3）废杂铜熔化以后由一侧端面的放铜口间断放出，由溜槽送至底吹氧化还原炉3，底吹氧化还原炉3的供热方式与底吹熔化炉1相同，其生产过程设置加料位和生产位，待液态铜达到还原终点后由放铜口开孔放铜，产出粗铜运至下一工段，生成的炉渣由放渣口放出；
4）底吹熔化炉1烟气通过烟道进入底吹氧化还原炉3一端，在底吹氧化还原炉3顶部有均匀分布的天然气烧嘴19，喷出天然气和氧气，使得熔化炉过来的烟气进行二次燃烧，并且为炉内补充热量，燃烧后的烟气通过另一端烟道口b13一并排出，经二次燃烧室4对未反应完全的烟气进一步处理，保证安全性；
5）经二次燃烧室4出来后的高温烟气（1150℃）进入余热锅炉进行降温回收烟气余热，此时烟气温度350℃，再经电收尘、活性炭喷射系统进一步处理，后经过环栅喷淋泡沫塔洗涤后排出；
6）通过冶炼烟气首先通过骤冷塔回收部分cu、fe、pb、zn等元素，生成的烟灰可重新返回精炼炉冶炼，待pb、zn富集过高时开路处理；
7）经过工艺处理后的烟气通过环保烟囱达标排放。
技术特征：
技术总结
本发明提供一种低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置，所述的底吹熔化炉的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬耐火砖，炉体顶部一端为废杂铜加料口，另一端设有烟道口，烟道口下方炉体底部设有喷枪口，烟道一端炉体的侧面连接放铜口装置，另一端设有放渣口装置；底吹氧化还原炉的炉体为筒状卧式可回转熔炼炉，内衬耐火砖，炉体顶部两端分别开有烟道连接口和烟道口，上部为依次布有辅料下料口和天然气烧嘴，冰铜进料口开在天然气烧嘴一侧，放铜口装置和放渣口装置设于另一侧，炉体底部设有喷枪口；优点为：减少热损失；生产能力强度大，效率高；冶炼强度大，氧气利用率高；劳动条件好，操作方便；生产效率高，经济效益好；节能环保。
技术研发人员：杜武钊;李永伟;边瑞民
受保护的技术使用者：东营方圆
有色金属有限公司;东营鲁方金属材料有限公司;山东方圆有色金属科技有限公司
技术研发日：2017.10.26
技术公布日：2018.03.23
声明：
“低品位废杂铜清洁冶炼新工艺及其装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：东营方圆有色金属有限公司;东营鲁方金属材料有限公司;山东方圆有色金属科技有限公司
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2024年12月20日 ~ 22日 
