铜的冶炼方法转让专利
申请号 : CN200910138975.X
文献号 : CN101665877B
文献日 : 2011-06-15
发明人 : 中门研太 , 滨本真 , 渡边圣一
申请人 : 环太铜业株式会社
摘要 :
本发明提供一种可以从在熔炼炉中生成的炉渣得到粗铜的铜的冶炼方法。铜的冶炼方法包括：将冰铜(10)装入熔炼炉(100)中，通过氧化而从冰铜生成泡铜(30)及炉渣(20)的生成工序；在电炉(300)中，通过还原而从炉渣(20)精制出泡铜(40)的第1精制工序；在利用第1精制工序生成的炉渣(50)的铜品位超过0.8重量％的情况下，将炉渣(50)作为重复溶剂投入到熔炼炉中的投入工序。在电炉中，可以通过还原，从炉渣得到粗铜。可以使用现有的熔炼炉等来冶炼铜。
权利要求 :
1.一种铜的冶炼方法，其特征在于，包括：将冰铜装入熔炼炉中，通过氧化而从所述冰铜生成泡铜及炉渣的生成工序；
在电炉中，通过还原而从所述炉渣精制出泡铜的第1精制工序；
在利用第1精制工序生成的炉渣的铜品位超过0.8重量％的情况下，将所述炉渣作为重复熔剂投入到所述熔炼炉中或者处理铜精矿生成冰铜的熔炼炉中的投入工序。
2.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，还包括：在利用所述第1精制工序生成的炉渣的铜品位为0.8重量％以下的情况下，回收所述炉渣的回收工序。
3.根据权利要求1或2所述的铜的冶炼方法，其特征在于，还包括：在精制炉中，将在所述熔炼炉中生成的泡铜和在所述电炉中精制的泡铜精制成粗铜的第2精制工序。
4.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，装入所述熔炼炉中的所述冰铜的铜品位为65重量％～75重量％。
5.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，在所述熔炼炉的生成工序中，将泡铜的铜品位调整成98重量％以上。
6.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，在所述熔炼炉的生成工序中，生成铜品位为15重量％～25重量％的炉渣。
7.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，在所述第1精制工序中，将所述泡铜的铜品位调整成92重量％～93重量％。
8.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，所述炉渣为铁酸钙炉渣。
9.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，所述电炉为电阻加热式电炉。
10.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，在所述第1精制工序中，通过向所述电炉中添加还原剂来还原所述炉渣。
11.根据权利要求10所述的铜的冶炼方法，其特征在于，所述还原剂为焦炭及铁粒中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的铜的冶炼方法，其特征在于，所述还原剂为生铁粒。
13.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，所述熔炼炉为闪速转炉或连续制铜炉。
14.根据权利要求1所述的铜的冶炼方法，其特征在于，将闪速炉的贫化电炉用作所述电炉。
说明书 :
铜的冶炼方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铜的冶炼方法。
背景技术
[0002] 作为不使用PS转炉的铜的冶炼方法，可以举出使用闪速转炉的方法(例如参照非专利文献1)、MI连续制铜法(例如参照专利文献1)等。
[0003] 在使用闪速转炉的方法中，将调合及干燥后的铜精矿装入闪速炉中，溶解·分离成冰铜及炉渣，在暂时冷却得到的冰铜之后，粉碎并装入闪速转炉中，冰铜通过氧化而分离成
泡铜和炉渣，通过在精制炉中氧化·还原泡铜，来进行阳极铸造。
泡铜和炉渣，通过在精制炉中氧化·还原泡铜，来进行阳极铸造。
[0004] 在MI连续制铜法中，将调合及干燥后的铜精矿装入S炉中，溶解·分离成冰铜及炉渣，将得到的冰铜装入C炉中，冰铜通过氧化而分离成泡铜和炉渣，通过在精制炉中氧
化·还原泡铜，来进行阳极铸造。
化·还原泡铜，来进行阳极铸造。
[0005] 通过使在闪速炉或S炉中生成的炉渣在贫化电炉(Slag CleaningFurnace)或CL炉中滞留，来回收分离冰铜，将分离的冰铜装入闪速转炉或C炉中。炉渣在粒化后出售。另
外，使在闪速转炉或C炉中生成的炉渣在粒化后在闪速炉或S炉以及C炉中重复利用。
外，使在闪速转炉或C炉中生成的炉渣在粒化后在闪速炉或S炉以及C炉中重复利用。
[0006] 专利文献1：专利(特许)第3838105号广报
[0007] 非专利文献1：I.V.Kojo，M.Lahtinen，“Outokumpu泡铜冶炼过程(Outokumpublister smelting processes)，清洁技术标准(clean technologystandards)”：Cu2007，
关于热冶学的Carlos Diaz研讨会会议记录(Theproceedings of the Carlos Diaz
symposium on Pyrometallurgy)，Vol.3，Book2，(多伦多(Toronto)，加拿大(Canada)，
2007)，pp183-190.
关于热冶学的Carlos Diaz研讨会会议记录(Theproceedings of the Carlos Diaz
symposium on Pyrometallurgy)，Vol.3，Book2，(多伦多(Toronto)，加拿大(Canada)，
2007)，pp183-190.
[0008] 不过，在闪速转炉或C炉中生成的炉渣约含20％的铜。使该炉渣在粒化后在闪速炉或S炉及C炉中反重，从而回收铜分。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于提供一种可以从在熔炼炉中生成的炉渣得到粗铜的铜的冶炼方法。
[0010] 本发明中的铜的冶炼方法的特征在于，包括：将冰铜装入熔炼炉中，通过氧化而从冰铜生成泡铜及炉渣的生成工序；在电炉中，通过还原而从炉渣精制出泡铜的第1精制工
序；在利用第1精制工序生成的炉渣的铜品位超过0.8重量％的情况下，将炉渣作为重复熔
剂投入到所述熔炼炉中或者处理铜精矿生成冰铜的熔炼炉中的投入工序。在本发明中的铜
的冶炼方法中，可以利用在熔炼炉中生成的炉渣的还原得到粗铜。
序；在利用第1精制工序生成的炉渣的铜品位超过0.8重量％的情况下，将炉渣作为重复熔
剂投入到所述熔炼炉中或者处理铜精矿生成冰铜的熔炼炉中的投入工序。在本发明中的铜
的冶炼方法中，可以利用在熔炼炉中生成的炉渣的还原得到粗铜。
[0011] 也可以进一步包括在利用第1精制工序生成的炉渣的铜品位为0.8重量％以下的情况下，回收炉渣的回收工序。这种情况下，可以将回收的炉渣用作钢铁原料。
[0012] 也可以进一步包括在精制炉中，将在熔炼炉中生成的泡铜和在电炉中精制而成的泡铜精制成粗铜的第2精制工序。装入熔炼炉中的冰铜的铜品位也可以为65重量％～75
重量％。在熔炼炉的生成工序中，也可以将泡铜的铜品位调整成98重量％以上。在熔炼炉
的生成工序中，也可以生成铜品位为15重量％～25重量％的炉渣。在第1精制工序中，也
可以将泡铜的铜品位调整成92重量％～93重量％。炉渣也可以为铁酸钙炉渣。
重量％。在熔炼炉的生成工序中，也可以将泡铜的铜品位调整成98重量％以上。在熔炼炉
的生成工序中，也可以生成铜品位为15重量％～25重量％的炉渣。在第1精制工序中，也
可以将泡铜的铜品位调整成92重量％～93重量％。炉渣也可以为铁酸钙炉渣。
[0013] 电炉也可以为电阻加热式电炉。在第1精制工序中，也可以通过向电炉中添加还原剂来还原炉渣。还原剂也可以含有焦炭、铁粒及生铁粒的至少一种。
[0014] 熔炼炉可以为闪速转炉或连续制铜炉。这种情况下，可以使用现有的熔炼炉。这样，可以控制成本。
[0015] 也可以将闪速炉的贫化电炉用作电炉。这种情况下，可以使用现有的贫化电炉。这样，可以控制成本。
[0016] 如果利用本发明，则可以从在熔炼炉中生成的炉渣得到粗铜。
[0017] 附图说明
[0018] 图1是用于说明铜的冶炼方法的一个实施方式的模式图。
[0019] 图中，10-冰铜，20-铁酸钙炉渣，30-泡铜，40-泡铜，50-炉渣， 100-闪速转炉，200-精制炉，300-电炉。
具体实施方式
[0020] 以下说明用于实施本发明的最佳方式。
[0021] (实施方式)
[0022] 图1是用于说明铜的冶炼方法的一个实施方式的模式图。首先，如图1(a)所示，向闪速转炉100中导入冰铜10并同时喷入空气(air)或富氧空气。冰铜10是含有氧化钙
作为溶剂的冰铜。对冰铜10的铜品位没有特别限定，优选为65重量％～75重量％左右。
这是因为，如果铜品位超过75重量％，则冰铜中的铁浓度变低，不能得到足够的反应热，从
而变得不能生成炉渣，还因为，如果铜品位少于65重量％，则炉渣量变多，不经济。可以说
65重量％～75重量％的范围是闪速转炉及MI炉的热平衡的效率较好的范围。
作为溶剂的冰铜。对冰铜10的铜品位没有特别限定，优选为65重量％～75重量％左右。
这是因为，如果铜品位超过75重量％，则冰铜中的铁浓度变低，不能得到足够的反应热，从
而变得不能生成炉渣，还因为，如果铜品位少于65重量％，则炉渣量变多，不经济。可以说
65重量％～75重量％的范围是闪速转炉及MI炉的热平衡的效率较好的范围。
[0023] 如图1(b)所示，冰铜10通过熔融氧化而分离生成铁酸钙(FeOx-CaO)炉渣20与泡铜30。对铁酸钙炉渣20的铜品位没有特别限定，优选为10重量％～25重量％左右。这是
因为，如果炉渣中铜品位超过25重量％，则炉渣的体积增加，重复量变多，不经济，还因为，
如果低于10重量％，则不能得到适宜的炉渣熔融范围，不适于操作。
因为，如果炉渣中铜品位超过25重量％，则炉渣的体积增加，重复量变多，不经济，还因为，
如果低于10重量％，则不能得到适宜的炉渣熔融范围，不适于操作。
[0024] 对铁酸钙炉渣20的氧化钙含量没有特别限定，优选为10重量％～20重量％左右。这是因为，在该范围内，可以作为较好的炉渣的熔融范围而维持适宜的炉操作。对泡铜
30的铜品位没有特别限定，优选为98重量％以上。这是因为，在下一个精制炉中的炉渣发
生量增加，难以对其进行处理。此外，铁酸钙炉渣20的成分及泡铜30的铜品位可以利用向
闪速转炉100内吹入的氧量、冰铜量的比率等来调整。
30的铜品位没有特别限定，优选为98重量％以上。这是因为，在下一个精制炉中的炉渣发
生量增加，难以对其进行处理。此外，铁酸钙炉渣20的成分及泡铜30的铜品位可以利用向
闪速转炉100内吹入的氧量、冰铜量的比率等来调整。
[0025] 接着，如图1(c)所示，向精制炉200中导入泡铜30并同时向电炉300中导入铁酸钙炉渣20。作为电炉300，例如可以使用电阻加热式的电炉。接着，通过从电极向铁酸钙炉
渣20供给电力来加热铁酸钙炉渣20并同时调整电炉300内的还原度。例如，在使用内径
为9m、电极间距离为3.4m的电炉的情况下，向铁酸钙炉渣20施加4小时～5小时左右抽头
电压90V～110V。另外，通过焦炭、铁粒、生铁粒等的添加，来调整电炉 300内的还原度。
渣20供给电力来加热铁酸钙炉渣20并同时调整电炉300内的还原度。例如，在使用内径
为9m、电极间距离为3.4m的电炉的情况下，向铁酸钙炉渣20施加4小时～5小时左右抽头
电压90V～110V。另外，通过焦炭、铁粒、生铁粒等的添加，来调整电炉 300内的还原度。
[0026] 在此，由于铁酸钙炉渣的电阻系数较低，所以如果提高抽头电压，则电极浸渍深度变小，从而变得难以保持熔体。因此，通过在实用上的电压范围内将抽头电压设定成90V左
右，可以尽可能多地赢得电极浸渍深度。因而，抽头电压优选为90V左右。
右，可以尽可能多地赢得电极浸渍深度。因而，抽头电压优选为90V左右。
[0027] 通过还原铁酸钙炉渣20，铜分沉淀而被分离。这样，如图1(d)所示，从铁酸钙炉渣20精制出泡铜40，生成炉渣50。此外，由于铁酸钙炉渣20的还原，炉渣50的杂质(例
如As、Sb、Bi、Ni、Pb等)减少。另外，还可以增大泡铜40的铅含量。
如As、Sb、Bi、Ni、Pb等)减少。另外，还可以增大泡铜40的铅含量。
[0028] 接着，如图1(e)所示，向精制炉200中导入泡铜40。接着，在精制炉200中，从泡铜30及泡铜40精制出粗铜。利用以上工序，可以从冰铜10得到粗铜。其中，在电解精制
粗铜时，为了使粗铜中的Bi共沉淀，所以优选在精制炉中添加Pb，但由于泡铜40的铅含量
多，所以可以不需要在精制炉200中添加铅。
粗铜时，为了使粗铜中的Bi共沉淀，所以优选在精制炉中添加Pb，但由于泡铜40的铅含量
多，所以可以不需要在精制炉200中添加铅。
[0029] 在此，在电炉300内生成的炉渣50的铜品位高于0.8重量％的情况下，炉渣50返回到熔炼炉100中重复被使用。这种情况下，可以将炉渣50用作溶剂并同时可以进一步从
炉渣50得到粗铜。如果炉渣50的铜品位为1重量％以下左右，则可以将该炉渣用作钢铁
原料。在本实施方式中，铜品位变成0.8重量％以下的炉渣50被作为钢铁原料回收。
炉渣50得到粗铜。如果炉渣50的铜品位为1重量％以下左右，则可以将该炉渣用作钢铁
原料。在本实施方式中，铜品位变成0.8重量％以下的炉渣50被作为钢铁原料回收。
[0030] 如果利用本实施方式，则可以利用还原而从铁酸钙炉渣得到粗铜。在此，由于铁酸钙炉渣的电阻系数较低，所以认为在使用电阻加热式电炉的情况下，难以加热熔融铁酸钙
炉渣。但是，认为像本实施方式这样，通过还原，铁酸钙炉渣的铜品位降低，由此电导率也降
低。因而，认为在电炉内，铁酸钙炉渣的电阻系数增大。由于以上原因，可以使用电阻加热
式电炉来从铁酸钙炉渣得到粗铜。
炉渣。但是，认为像本实施方式这样，通过还原，铁酸钙炉渣的铜品位降低，由此电导率也降
低。因而，认为在电炉内，铁酸钙炉渣的电阻系数增大。由于以上原因，可以使用电阻加热
式电炉来从铁酸钙炉渣得到粗铜。
[0031] 另外，还可以通过调整还原度，将铁酸钙炉渣的铜品位减低至所期望的值。例如，通过将铜品位降低至0.8重量％以下，可以将铁酸钙炉渣用作钢铁原料。另外，还可以通过
调整还原度，使铁酸钙炉渣的铁品位提高至55重量％以上。这样，可以提高铁酸钙炉渣作
为钢铁原料的品质。
调整还原度，使铁酸钙炉渣的铁品位提高至55重量％以上。这样，可以提高铁酸钙炉渣作
为钢铁原料的品质。
[0032] 另外，如果将闪速炉用作本实施方式中的闪速转炉100，则可以将闪 速炉随带的硅酸盐(FeOx-SiO2)炉渣用的贫化电炉用作本实施方式中的电炉300。因而，可以不设置新
的设备来实施本实施方式中的铜的冶炼方法。
的设备来实施本实施方式中的铜的冶炼方法。
[0033] 其中，在本实施方式中，作为熔炼炉，使用的是闪速转炉，但不限定于此。也可以将MI连续制铜炉用作熔炼炉。在本实施方式中，图1(a)及图1(b)的工序相当于生成工序，图
1(d)的工序相当于第1精制工序，图1(e)的工序相当于第2精制工序。
1(d)的工序相当于第1精制工序，图1(e)的工序相当于第2精制工序。
[0034] 【实施例】
[0035] 以下按照上述实施方式中的铜的冶炼方法得到粗铜。
[0036] (实施例1)
[0037] 在实施例1中，没有在电炉中添加还原剂，溶解了铁酸钙炉渣。将向电炉中导入之前的铁酸钙炉渣的组成比示于表1。另外，使电炉内的温度为1343℃。在实验中使用的电
炉的内径为660mm，电极使用石墨，电极间距离为200mm。另外，抽头电压为40V，保持时间为
4小时。
炉的内径为660mm，电极使用石墨，电极间距离为200mm。另外，抽头电压为40V，保持时间为
4小时。
[0038] (实施例2)
[0039] 在实施例2中，在电炉中添加焦炭作为还原剂，溶解了铁酸钙炉渣。向电炉中导入之前的铁酸钙炉渣的组成比及实验炉与实施例1相同。焦炭的添加量相对铁酸钙炉渣为5
重量％。使电炉内的温度为1343℃。抽头电压为40V，保持时间为5小时。
重量％。使电炉内的温度为1343℃。抽头电压为40V，保持时间为5小时。
[0040] (分析)
[0041] 对电炉中的溶解后的铁酸钙炉渣的组成进行分析。将其结果示于表1。另外，对电炉中的溶解后的泡铜的组成进行分析。将其结果与氧分压一起示于表2。如表2的氧分压
所示，在实施例1及实施例2的任意例中，均确认了电炉内已成为还原气氛。
所示，在实施例1及实施例2的任意例中，均确认了电炉内已成为还原气氛。
[0042] 【表1】
[0043] 炉渣组成(重量％)
[0044]Cu CaO Fe SiO2 Al2O3 MgO Pb Zn Ni As Sb Cr Bi Cd
熔融前 21.9 13.3 39.6 2.5 0.45 0.15 0.90 0.46 0.11 0.44 0.039 0.01 0.028 0.01
实施例1 9.5 17.7 45.8 3.8 1.6 0.19 0.80 0.41 0.07 0.28 0.025 0.02 0.007 0.01
实施例2 1.2 17.8 55.9 3.0 0.84 0.23 0.07 0.44 0.02 0.03 0.001 0.01 0.001 0.01[0045] 【表2】
熔融前 21.9 13.3 39.6 2.5 0.45 0.15 0.90 0.46 0.11 0.44 0.039 0.01 0.028 0.01
实施例1 9.5 17.7 45.8 3.8 1.6 0.19 0.80 0.41 0.07 0.28 0.025 0.02 0.007 0.01
实施例2 1.2 17.8 55.9 3.0 0.84 0.23 0.07 0.44 0.02 0.03 0.001 0.01 0.001 0.01[0045] 【表2】
[0046] 泡铜组成(重量％)
[0047]LogPO2 Cu S Fe Pb Zn Ni As Sb Bi
实施例1 -5.29 92.3 0.086 0.09 2.7 0.08 0.32 1.78 0.15 0.13
实施例2 -8.45 92.0 0.062 0.32 4.0 0.28 0.47 1.89 0.18 0.12
实施例1 -5.29 92.3 0.086 0.09 2.7 0.08 0.32 1.78 0.15 0.13
实施例2 -8.45 92.0 0.062 0.32 4.0 0.28 0.47 1.89 0.18 0.12
[0048] 如表1所示，在实施例1、2的任意例中，铁酸钙炉渣的铜品位降低。因而，确认了通过还原可能会使铁酸钙炉渣脱铜。进而，在添加5重量％焦炭的情况下，炉渣的铜品位降
低至1.2重量％。因而，确认了通过调整还原度，可以调整炉渣的铜品位。
低至1.2重量％。因而，确认了通过调整还原度，可以调整炉渣的铜品位。
[0049] 另外，如表2所示，确认了通过还原，可以从铁酸钙炉渣得到粗铜。进而，在添加焦炭的情况下，含有较多铅。因而，确认了通过调整还原度，可以不需要在精制炉中添加铅。
[0050] 进而，如表3所示，如果比较导入电炉前的铁酸钙炉渣的重量及溶解精制之后的铁酸钙炉渣的重量，在实施例1的没有添加还原剂的情况下，减少13％左右，在实施例2的
添加还原剂的情况下，减少29％左右。因而，可知具有可以减少在熔炼炉中重复投入的炉渣
重量、可以减轻熔炼炉的燃料费等负荷的效果。此外，在表3中，溶解精制后的炉渣重量及
泡铜重量的总和与投入电炉时的炉渣重量不同。这是因为，有时部分成分从炉渣中挥发，另
外，在从炉中取出冷却固化的炉渣时，混有粘到炉底、炉壁等上的残留物。
添加还原剂的情况下，减少29％左右。因而，可知具有可以减少在熔炼炉中重复投入的炉渣
重量、可以减轻熔炼炉的燃料费等负荷的效果。此外，在表3中，溶解精制后的炉渣重量及
泡铜重量的总和与投入电炉时的炉渣重量不同。这是因为，有时部分成分从炉渣中挥发，另
外，在从炉中取出冷却固化的炉渣时，混有粘到炉底、炉壁等上的残留物。
[0051] 【表3】
[0052] 炉渣重量的变化
[0053]投入电炉时的 炉渣重量(kg)溶解精制后的 炉渣重量(kg)炉渣重量的 减少率(％) 溶解精制后的 泡铜重量(kg)实施例1 276.9 240.3 13.2 41.2
实施例2 276.2 195.6 29.2 63.0
实施例2 276.2 195.6 29.2 63.0