用于在转炉中火法冶金生产铜的方法

摘要

本发明涉及用于在转炉中火法冶金生产铜的方法。本发明建议：在整个方法步骤(用含铜粗熔体对转炉进料、处理熔体以得到Cu2S和炉渣，除去炉渣，将Cu2S转化为Cu，排空转炉)期间向各熔体通入气体。

说明书

本发明涉及一种用于在转炉中火法冶金生产铜的方法。

在火法冶金生产所谓泡铜时，例如用冰铜和/或二级原料作为原料。目标在于生产纯度至少为96重量％、优选超过99重量％的所谓泡铜。对此人们当然力求达到尽可能接近100重量％的纯度。

这种铜生产的重要部分由在转炉内的所谓“转化”构成。这种转炉以Peirce Smith和Hoboken之名是已知的。

对于这种转炉加工，首先将含铜的熔体填充到转炉中(进料到转炉中)。

在接着的处理步骤中杂质成分、尤其是硫化铁尽可能完全脱除或者转移到炉渣中。这一过程(也称为造渣)的目的在于：精练铜熔体，使其绝大部分仅由Cu₂S组成(也称为“白金属”)。

“造渣”包括随后从转炉除去炉渣。

现在为了从Cu₂S熔体制造泡铜，已知的是二次冶金(sekundrmetallurgisch)方法，其中向熔体中吹入气体、尤其是氧气(US 4830667)。由此尽可能完全地脱除硫和其他杂质例如镍。由US4830667A可知，高于1.0重量％的镍含量是不理想的。

最后将由此形成的气泡熔体从转炉中卸料。

这一方法已经广泛使用，但是其具有一些缺点。例如在“造渣”时炉渣通常必须通过该炉的进料口排出。由此存在损失有价值的铜熔体的风险。当需要得到上述高纯度时，该方法持续时间较长。

本发明的目标在于优化已知方法。由该方法生产铜应可在更短时间和/或以更高纯度进行。

本发明出于下列考虑：在转炉填充(进料)期间在反应器内没有进行冶金加工。所述炉仅作为“缓冲区”或者“保持设备”。对于熔体从转炉中倒空的最后工艺步骤也是如此。

根据本发明，这一工艺步骤同样用于熔体的二次冶金处理。换言之：在转炉进料时已经将处理气体通入到金属熔体(铜熔体)中。这具有下面的优点，即所谓“造渣”步骤几乎与“进料”同时开始，而不是在一段时间的延迟后才开始。对于熔融处理几乎可以从第一秒开始使用转炉。

直到熔体从转炉卸出的时刻均是如此。

在“除渣”期间进行吹洗处理具有能加速脱除杂质组分和形成炉渣的优点。

在该方法步骤中使用吹洗处理还具有另外的效果：通过金属浴有目的的活动使得炉渣有目的地导向转炉开口方向，并在该开口处最终排出。由此达到一方面为炉渣和另一方面为熔体的更精确分离，从而避免了现有技术中观察到的熔体损失。

因此，本发明在其最为通用的实施方案中涉及一种用于在转炉中火法冶金生产铜的方法，其具有以下特征：

a)用含铜熔体对转炉进料，

b)以下面方式处理熔体，即使得杂质成分转化到炉渣中，直到熔体基本上仅由Cu₂S组成，

c)从转炉脱除炉渣，

d)向含Cu₂S的熔体中吹入气体，以通过除去硫来制备尽可能纯的铜熔体，

e)排空转炉到下游连接的装置中，其中

f)在方法步骤a)、b)、c)和e)期间也可以向各自的熔体通入气体。

在方法步骤a)、b)、c)和e)中所用的气体可和在方法步骤d)中所用的气体一样基本上或者完全由氧气组成。同样可以用其他气体，包括惰性气体。

在方法步骤d)结束时可以有目的地减少氧气部分并通过惰性气体部分来替代。由此可以使得氧气的含量在开始时为明显高于50％，而在接近该方法步骤结束时惰性气体含量超过50％。借助该方法可以最小化铜(I)氧化物的含量。在方法步骤e)中可以继续用惰性气体处理。

在方法步骤d)中实际的化学转化过程如下面所列：

。

具有300吨泡铜的转炉的排空持续约1小时。根据本发明在这一排空阶段也应当对金属熔体进行进气(处理)。由此，铜熔体的二次冶金处理可以在整个转化过程中进行。

一种或多种气体的供给可以经多个气体吹洗元件进行。特别是由钢熔体的处理，近几十年来已知这种气体吹洗元件(气体吹洗区块)。根据本发明，可以毫无问题地采用这种气体吹洗元件。对此既可以使用具有定向的多孔性的气体吹洗元件也可以使用非定向的多孔性的气体吹洗元件。第一组的特征在于，在该吹洗元件中或多或少构造有直线型的狭缝或通道，其中气体流经这些狭缝或通道。具有非定向的多孔性的气体吹洗元件可以如“海绵”设计。所述气体必须由孔到孔移动通过该物体。

这种气体吹洗元件(或者喷嘴型的气体吹洗装置)可以单独或者成组用于转炉的底部和/或壁中。本发明规定，它们可以单独、以可预先选择的组或者所有一起起作用。由此各气体吹洗元件或者气体吹洗元件组可以充以不同气体或者不同气压。

对此优选配置相应的气体调节器。可以调节该气体调节器使得金属熔体以下面的方式移动，即在其上漂浮的炉渣保持特定的流动方向，例如向着出渣口的方向。

该方法可以如下方式进行，即在整个处理步骤中连续地向熔体中通入(吹入、喷入)一种(多种)气体。

在此，在各处理步骤期间既可以改变气体，也可以改变气体量或改变气压。

对于例如可以容纳300吨泡铜的转炉，可以例如预先安装10个气体吹洗元件，各具有例如200升/分钟的吹洗速率。

所述方法可以显著促进以至少相当于现有技术并可显著高于99.5重量％的纯度火法冶金生产铜。