公布日：2023.07.28
申请日：2023.04.26
分类号：C22B15/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I
摘要
本发明涉及含铜废物处理技术领域，公开了一种基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法和设备。通过改进的富氧顶吹熔融工艺，能够直接将污泥作为原料进行熔炼处理，无需对含铜污泥进行造块处理，不存在堵塞设备的问题。通过熔炼，将含铜污泥中的铜氧化物还原为金属铜，方便沉降于炉缸中进行后续与炉渣分离。在富氧侧吹或富氧顶吹工序中，含铜污泥不会跟随烟气进入到后续的烟气处理系统中。
权利要求书
1.基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，烘干预处理，烘干含铜污泥，通过干燥将含铜污泥的水分含量降低至30％以下；步骤二，辐射熔炼，含铜污泥与原辅料在富氧空气作用下进行辐射熔炼，含铜污泥熔炼成含铜污泥熔体；步骤三，富氧顶吹熔池熔炼，含铜污泥熔体与加入的燃料及造渣剂共同进入顶吹熔池区，喷枪插入到顶吹熔池中，鼓入的富氧空气剧烈搅拌顶吹熔池，含铜污泥中的铜氧化物被加入的碳素等还原剂迅速还原，形成金属铜沉降于炉缸；步骤四，出渣出铜，熔炼结束后，炉渣通过溜槽进入水渣池中水淬得到水淬渣；粗铜经出铜口经溜槽进入铜水包中铸锭得到铜锭。
2.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：所述步骤一中，烘干机为带式干燥机。
3.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：所述步骤二中，原辅料包括碳质材料和造渣材料，碳质材料和造渣材料破碎为粒度小于20mm的颗粒；碳质材料包括焦炭、碳精、无烟煤；造渣原料包括石英砂、球团矿、氧化钙、氟化钙。
4.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述含铜污泥沿着辐射熔炼区炉底斜度向顶吹熔池区运动。
5.根据权利要求4所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：辐射熔炼的热源为电阻式发热体，热量通过辐射的方式进入辐射熔融区。
6.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：所述步骤三中，加入的造渣剂中的CaO、SiO2、CaF2与含铜污泥的FeO及SiO2发生造渣反应，生成硅灰石或铁橄榄石相的熔渣，熔渣与铜液于炉缸内沉降分层。
7.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：还包括烟气处理，冶炼过程产生的烟气进入烟气处理系统，烟气处理的过程包括降温、除尘、脱硫、脱硝工序。
8.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：还包括针对炉缸和喷枪进行冷却的冷却系统，所述冷却系统包括循环水泵，除盐水生产装置、冷却装置，除盐水生产装置生产的软化水作为循环冷却水，循环冷却水在炉缸水冷套和冷却装置之间循环用于冷却炉体。
9.根据权利要求1所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：除含铜污泥以外的原料分别储存在各自料仓中，按照原料的配料比例，调整料仓的下料阀门以控制出料速率。
10.根据权利要求9所述的基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，其特征在于：所述原料从料仓出来后进入称量皮带控制输送的重量，通过上料皮带加入到辐射熔炼区入口。
发明内容
本发明意在提供基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法和设备，无需繁杂的预处理工艺，以解决含铜污泥原料中铜资源高效回收的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：基于富氧顶吹工艺熔融还原含铜污泥的方法，包括以下步骤：
步骤一，烘干预处理，烘干含铜污泥，通过干燥将含铜污泥的水分含量降低至30％以下；
步骤二，辐射熔炼，含铜污泥与原辅料在富氧空气作用下进行辐射熔炼，含铜污泥熔炼成含铜污泥熔体；
步骤三，富氧顶吹熔池熔炼，含铜污泥熔体与加入的燃料及造渣剂共同进入顶吹熔池区，喷枪插入到顶吹熔池中，鼓入的富氧空气剧烈搅拌顶吹熔池，含铜污泥中的铜氧化物被加入的碳素等还原剂迅速还原，形成金属铜沉降于炉缸；
步骤四，出渣出铜，熔炼结束后，炉渣通过溜槽进入水渣池中水淬得到水淬渣；粗铜经出铜口经溜槽进入铜水包中铸锭得到铜锭。
本方案的原理及优点是：实际应用时能够直接将污泥作为原料进行熔炼处理，无需对含铜污泥进行造块处理，不存在堵塞设备的问题。通过熔炼，将含铜污泥中的铜氧化物还原为金属铜，方便沉降于炉缸中进行后续与炉渣分离。在富氧侧吹或富氧顶吹工序中，含铜污泥不会跟随烟气进入到后续的烟气处理系统中。
优选的，作为一种改进，所述步骤一中，烘干机为带式干燥机。
优选的，作为一种改进，所述步骤二中，原辅料包括碳质材料和造渣材料，碳质材料和造渣材料破碎为粒度小于20mm的颗粒；碳质材料包括焦炭、碳精、无烟煤；造渣原料包括石英砂、球团矿、氧化钙、氟化钙。
优选的，作为一种改进，所述步骤二中，所述含铜污泥沿着辐射熔炼区炉底斜度向顶吹熔池区运动。
优选的，作为一种改进，辐射熔炼的热源为电阻式发热体，热量通过辐射的方式进入辐射熔融区。
优选的，作为一种改进，所述步骤三中，加入的造渣剂中的CaO、SiO2、CaF2与含铜污泥的FeO及SiO2发生造渣反应，生成硅灰石或铁橄榄石相的熔渣，熔渣与铜液于炉缸内沉降分层。
优选的，作为一种改进，还包括烟气处理，冶炼过程产生的烟气进入烟气处理系统，烟气处理的过程包括降温、除尘、脱硫、脱硝工序。
优选的，作为一种改进，还包括针对炉缸和喷枪进行冷却的冷却系统，所述冷却系统包括循环水泵，除盐水生产装置、冷却装置，除盐水生产装置生产的软化水作为循环冷却水，循环冷却水在炉缸水冷套和冷却装置之间循环用于冷却炉体。
优选的，作为一种改进，除含铜污泥以外的原料分别储存在各自料仓中，按照原料的配料比例，调整料仓的下料阀门以控制出料速率。
优选的，作为一种改进，所述原料从料仓出来后进入称量皮带控制输送的重量，通过上料皮带加入到辐射熔炼区入口。
（发明人：陈士朝;丁银贵;张欣;管子豪;刘梦瑶;宋玮华;黄文;赵海）
