一种强化铜冶炼过程中冰铜-熔渣分层的铁碳复合洗炉剂

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种强化铜冶炼过程中冰铜-熔渣分层的铁碳复合洗炉剂。

背景技术

现代铜冶炼均采用富氧强化熔炼，不可避免生成大量高熔点四氧化三铁固体颗粒，其会富集于底部铜锍熔池与上部熔渣层之间，形成一层“横膈膜”，阻碍了熔渣内铜锍液滴的沉降分离，致使熔渣含铜高、铜收得率不足。对此，工业上常采用直接投放铁棒或者煤炭等还原剂来破坏该“横膈膜”，然而铁棒密度大，反应过程迅速沉底至冰铜层，利用率低、消除“横膈膜”的效率也较低；而煤炭还原剂密度过小，无法达到冰铜-熔渣界面层并直接参与“横膈膜”处四氧化三铁的还原消除。本发明通过铁、碳的复合，结合密度及形状的联合控制，使所得铁碳复合洗炉剂能够靶向停留于横膈膜处，精准还原横膈膜处的四氧化三铁颗粒，强化熔渣内冰铜液滴的沉降与分层。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种强化铜冶炼过程中冰铜-熔渣分层的铁碳复合洗炉剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种强化铜冶炼过程中冰铜-熔渣分层的铁碳复合洗炉剂，其是以金属铁棒、含碳物质为原料，将含碳物质先压制成饼状、片状或半球状，再利用粘结剂将金属铁棒和成型的含碳物质粘结成特定形状而制成，以实现复合洗炉剂靶向停留于“横膈膜”；所得铁碳复合洗炉剂的表观密度为3.7~5.3 g/cm

进一步地，所用含碳物质与金属铁棒的质量百分数之比为(6~4):(4~6)。

进一步地，所述金属铁棒的长径比为(10~1):1。

进一步地，所述含碳物质为石油焦、煤粉、沥青焦中的任意一种或几种。

进一步地，所述含碳物质使用前需经煅烧、破碎；其破碎后的粒级分为粗焦（12~6mm）、中焦（6~3 mm）、细焦（3~1 mm）、粉焦（0.075 mm以下）中的任意一种。

进一步地，所述粘结剂为煤沥青或磷生铁。

进一步地，所述粘结剂的添加量为所用金属铁棒和含碳物质总质量的5%~15%。

进一步地，所述特定形状包括螺钉型、棒球棒型、伞型或船型。具体地，当所述铁碳复合洗炉剂为螺钉型时，其上部分“螺帽”为饼状含碳物质，下部分“螺钉”为金属铁棒，“螺帽”的外径约为80 mm、“螺钉”的外径约为10 mm；当所述铁碳复合洗炉剂为棒球棒型时，其“内芯”部分为金属铁棒，“外部”由片状含碳物质包裹“内芯”形成，其整体外形尺寸的最大直径为50 mm、长度为100 mm；当所述铁碳复合洗炉剂为伞型时，其“伞面”为半球状含碳物质，“伞骨”为金属铁棒，“伞面”的外径为50 mm、“伞骨”的长度为50~100 mm；当所述铁碳复合洗炉剂为船型时，其上部分“船杆”为金属铁棒，下部分“船身”为半球状含碳物质，“船杆”的直径为10mm、长度为50~100 mm，“船身”的直径为50 mm。

进一步地，所述铁碳复合洗炉剂在铜冶炼过程中的用量为熔渣质量的0.5%~4%，其可使熔渣含铜降至0.5%以下。

本发明的显著效果在于：

本发明采用铁、碳为原料，煤沥青或磷生铁为粘结剂，通过复合洗炉剂特定密度及形状的联合设计，即在粘结剂的作用下将金属铁棒固定于碳质还原剂内，形成螺钉型、棒球棒型、伞型或船型复合洗炉剂，并控制复合洗炉剂的表观密度为3.7~5.3 g/cm

附图说明

图1为实施例1所得螺钉型复合洗炉剂的结构示意图。

图2为实施例2所得棒球棒型复合洗炉剂的结构示意图。

图3为实施例3所得伞型复合洗炉剂的结构示意图。

图4为实施例4所得船型复合洗炉剂的结构示意图。

具体实施方式

以下是基于本发明技术方案的具体实施案例，通过以下实施例并结合附图可以更好地理解本发明。需要注意的是，本发明不仅局限于以下实施例，本领域技术人员根据本发明原理，对本发明做出的形式和内容方面的非实质性修改或改动，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

以石油焦为含碳物质、直径10 mm的金属铁棒为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为6:4、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的15%进行配料；将石油焦预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为12~6 mm的粗焦，然后将破碎后的石油焦倒入模具中压制成饼状，随后将熔融的磷生铁浇铸在石油焦块的预留槽位中并将金属铁棒嵌于槽位上，经冷却后制成以石油焦为“螺帽”、金属铁棒为“螺钉”的螺钉型复合洗炉剂，其“螺帽”直径约为80 mm、高为10mm，“螺钉”直径为10 mm、高为50mm，通过真密度仪测定其表观密度为3.7 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣120 t，渣含铜为2%，熔渣温度1250 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚20 mm。投放所制备的螺钉型复合螺钉型洗炉剂0.6吨，反应0.5小时，经检测“横膈膜”厚度降至5 mm，熔渣含铜降至0.6%。

实施例2：

以煤粉为含碳物质、直径10 mm的金属铁棒为原料，煤沥青为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为5:5、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的10%进行配料；将煤粉预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为12~6 mm的粗焦，然后将破碎后的煤粉与煤沥青搅拌混合，平铺成片状，将金属铁棒放在片状中间，之后将片状卷起以包裹金属铁棒，制成以金属铁棒为“内芯”、煤粉为“外部”的棒球棒型复合洗炉剂，其整体外形尺寸的最大直径为50 mm、长度为100 mm，中间金属铁棒直径为10mm、长度为120mm，通过真密度仪测定其表观密度为5.3 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣100 t，渣含铜为1.8%，熔渣温度1300 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚18 mm。投放所制备的棒球棒型复合洗炉剂4吨，反应1小时，经检测“横膈膜”厚度降至3 mm，熔渣含铜降至0.4%。

实施例3：

以沥青焦为含碳物质、直径10 mm的金属铁棒为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为6:4、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的5%进行配料；将沥青焦预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为6~3 mm的中焦，然后将破碎后的沥青焦倒入模具中压制成半球状，并把熔融的磷生铁浇铸在沥青焦块的预留槽位中，再将金属铁棒嵌于槽位上，经冷却制成以沥青焦为“伞面”、金属铁棒为“伞骨”的伞型复合洗炉剂，其“伞面”外径为50 mm、长度为10mm，“伞骨”直径为10mm、长度为100 mm，通过真密度仪测定其表观密度为5.0 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣110 t，渣含铜为2.5%，熔渣温度1280 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚25 mm。投放所制备的伞型复合洗炉剂2吨，反应1.5小时，经检测“横膈膜”厚度降至5 mm，熔渣含铜降至0.5%。

实施例4：

以沥青焦为含碳物质、直径15 mm的金属铁棒为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为4:6、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的15%进行配料；将沥青焦预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为3~1 mm的细焦，然后将破碎后的沥青焦倒入模具中压制成半球状，并把熔融磷的生铁浇铸在沥青焦块的预留槽位中，再将金属铁棒嵌于槽位上，经冷却制成以沥青焦为“船身”、金属铁棒为“船杆”的船型复合洗炉剂，其“船身”长约为100 mm、高约为20mm，“船杆”直径为15mm、高为50mm，通过真密度仪测定其表观密度为4.5 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣110 t，渣含铜为2.0%，熔渣温度1260 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚20 mm。投放所制备的船型复合洗炉剂3吨，反应1.0小时，经检测“横膈膜”厚度降至3 mm，熔渣含铜降至0.4%。

对比例1：

以石油焦为含碳物质、直径10 mm的金属铁块为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为6:4、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的15%进行配料；将石油焦预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为12~6 mm的粗焦，然后将破碎后的石油焦倒入模具中压制成棒状，再在金属铁块的预留槽位中浇铸磷生铁，并将石油焦棒嵌于槽位上，经冷却后制成以金属铁块为“螺帽”、石油焦为“螺钉”的螺钉型复合洗炉剂，其“螺帽”直径约80 mm高为0.78 mm、“螺钉”直径约10 mm、高为50mm，通过真密度仪测定其表观密度为3.7g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣120 t，渣含铜为2%，熔渣温度1250 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚20 mm。投放所制备的螺钉型复合洗炉剂0.6吨，反应0.5小时，经检测“横膈膜”厚度降至18 mm，熔渣含铜为1.5%。

对比例2：

以石油焦为含碳物质、直径10 mm的金属铁棒为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为6:4、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的15%进行配料；将石油焦直接破碎成粒度为12~6 mm的粗焦，然后将破碎后的石油焦倒入模具中压制成饼状，随后将熔融的磷生铁浇铸在石油焦块的预留槽位中并将金属铁棒嵌于槽位上，经冷却后制成以石油焦为“螺帽”、金属铁棒为“螺钉”的螺钉型复合洗炉剂，其“螺帽”直径约为80mm、高10mm、“螺钉”直径为10 mm、高为50mm，通过真密度仪测定其表观密度为3.7 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣120 t，渣含铜为2%，熔渣温度1250 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚20 mm。投放所制备的螺钉型复合螺钉型洗炉剂0.6吨，反应0.5小时，经检测“横膈膜”厚度降至9 mm，熔渣含铜仅降至1%。

对比例3：

以石油焦为含碳物质、直径10 mm的金属铁棒为原料，磷生铁为粘结剂，按含碳物质与金属铁棒的质量比为6:4、粘结剂质量为金属铁棒和含碳物质总质量的15%进行配料；将石油焦预先经过1300℃煅烧后，破碎成粒度为15~12 mm，然后将破碎后的石油焦倒入模具中压制成饼状，随后将熔融的磷生铁浇铸在石油焦块的预留槽位中并将金属铁棒嵌于槽位上，经冷却后制成以石油焦为“螺帽”、金属铁棒为“螺钉”的螺钉型复合洗炉剂，其“螺帽”直径约为80 mm、高10mm，“螺钉”直径为10 mm、高为50mm，通过真密度仪测定其表观密度为3.7 g/cm

某铜冶炼炉熔池中含铜渣120 t，渣含铜为2%，熔渣温度1250 ℃。采用检尺取样发现冰铜-熔渣界面层四氧化三铁“横膈膜”层厚20 mm。投放所制备的螺钉型复合螺钉型洗炉剂0.6吨，反应0.5小时，经检测“横膈膜”厚度仍保持在20 mm，熔渣含铜降至0.8 %。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。