金川公司二次铜精矿冶炼中镍的脱除及新型固体还原剂对脱镍效果影响研究
|
摘要
金川公司是我国最大的镍生产企业，因为其自有矿为铜镍共生，因此还生产铜。金川公司镍冶炼系统主要处理自产铜镍精矿，铜镍精矿经电炉或闪速炉熔炼产出低镍锍，低镍锍经转炉吹炼产出高镍锍，高镍锍经磨浮分离后产出二次镍精矿及含镍二次铜精矿，含镍二次铜精矿进入铜熔炼系统进行处理。
本论文探讨了利用二次铜精矿生产阳极铜的工艺流程：自热炉的生产过程、二次铜精矿在自热炉内的行为、自热炉熔炼二次铜精矿的优缺点以及如何在自热炉内降低粗铜中含镍量的方法；卡尔多炉熔炼含镍铜精矿的由来、卡尔多炉熔炼的原理；回转式阳极炉的结构与优缺点、含镍粗铜在回转式阳极炉内氧化与还原反应过程，研究了二次铜精矿中的镍在铜冶炼系统中的行为与走向，即：镍在自热炉中脱除了11.88％，在卡尔多炉脱除了86.28％，在回转式阳极炉中脱除了1.84％，从而实现了将阳极铜中的镍含量降低到1.2％以下的要求。得知：由于镍的脱除主要是在卡尔多炉中完成的，在卡尔多炉中脱镍变得至关重要，需要将卡尔多炉温度控制在1200～1250℃，氧化过程在卡尔多炉保持过氧化对镍的进一步脱除也是至关重要的。
此外还对铜熔炼车间2005年7月26日至2005年8月14日用重油还原获得的阳极铜板和2006年8月1日至2006年8月16日用新型煤基还原剂还原获得的阳极铜板的各项指标进行了比较。
1．阳极铜一二级品品级率，产品含镍量：重油还原产生的阳极铜一二级品品率仅为54.84％，而用新型还原剂的已经达到了86.54％。铜阳极板含镍量也从重油还原时的0.98％降低到新型还原剂还原时的0.81％。
2．还原成本：采用重油还原每吨铜的还原剂成本高达20.34元，而用新型还原剂后已降到了12.96元，降幅达36％。
3．环境污染：用重油还原时产生大量黑烟，对环境造成了巨大的污染同时造成了原料的浪费，恶化了工人的操作环境：而采用新型还原剂后不再逸冒黑烟，还原剂利用充分，烟气黑度已达到了林格曼一级。
4．还原产生的阳极铜面的比较：新型还原剂还原产生的阳极板外观更加光滑、更加平整，因此也就更有利于后续的电解作业。
通过比较上述指标可以看出，新型煤基还原剂还原效果均是优于重油的。
Jin-chuan Corporation is China' s biggest nickel production enterprise. Because of its own copper-nickel paragenesis ore, therefore it produces copper too. Copper system' s processing raw material is the copper-nickel milometer containing high sulfur called copper-concentrated ore which obtained after the filter separation, its main composition is Cu_2S, including few metals Ni and Fe, it is called smelted copper-concentrated ore in production.
This paper discusses the technical process that uses smelted copper-concentrated ore to produce anode copper: the production process in self-heating stove, smelted copper-concentrated ore' s main chemical reaction in self-heating fuse, blowing thermodynamics research which occurs in the self-heating stove, the advantage and disadvantage on using self-heating stove to smelt smelted smelted copper-concentrated ore as well as how to reduce nickel content in coarse copper in the self-heating stove; The origin using kaldor stove to smelt copper-concentrated ore containing nickel, the structure and craftwork of the kaldor stove, the flow of the kaldor stove, the economical and technical appraisal on kaldor stove; The advantage and disadvantage of revolving anode furnace along with its structure, the reaction mechanism of coarse copper contenting nickel in the stage of oxidation and deoxidization in revolving anode furnace, the behavior and trend of nickel lying in smelted copper-concentrated ore in copper smelting system is founded . Nickel is doffed 11. 88% in the self-heating stove , it is removed 86. 28% in kaldor stove, 1. 84% nickel is removed in revolving anode furnace, thus it has realized the request to reduce nickel content to less than 1.2% in anode copper. Because nickel removing is mainly completed in the kaldor stove, thus nickel removing in the kaldor stove becomes very important, it needs the kaldor stove's temperature to control from 1200℃to 1250℃, it is essential for nickel' further removing at the oxidation process to maintain the peroxidation at the Kaldor stove.
In addition in this paper I carry on a comparison on the target copper sample from July twenty-sixth 2005 to August-fourteenth 2005 which used the heavy oil as reducer and which used new coal based reducer as reducer from August first 2006 to August sixteenth 2006.
1st.the best and the second best anode copper sample percentage of all products and the nickel containing in the products: the best and the second best anode copper sample deoxidized by heavy oil are only 54. 84%, but the best and the second best anode copper sample deoxidized by new coal based has already achieved 86.54% .The nickel content in anode copper deoxidized by heavy oil is 0.98% , it had fallen to 0.81% deoxidized by new coal based reducer.
2nd. deoxidization cost: the cost to deoxidize a ton copper by heavy oil is not less than 20.34 yuan , at the same time it has reduced to 12.96 yuan to deoxidize by new coal based reducer, the range of fall reaches 36%.
3rd. environmental pollution: when it was deoxidized by heavy oil massive black smokes would emit , it brought huge pollution to the environment , simultaneously posed raw material' s waste, at the same time worsened workers' operating environment; But after using the new reducer it no longer emitted any black smoke, the new reducer is completely utilized, the air quality has attained the first lingeman level.
4th. deoxidized copper sample surface comparison: the copper sample surface deoxidized by new reducer is more smooth and flat , therefore it is also more advantageous to the following electrolysis work .
We can see through the above comparisons, deoxidized effect by new coal based reducer is more excellent than that deoxidized by heavy oil.
本论文探讨了利用二次铜精矿生产阳极铜的工艺流程：自热炉的生产过程、二次铜精矿在自热炉内的行为、自热炉熔炼二次铜精矿的优缺点以及如何在自热炉内降低粗铜中含镍量的方法；卡尔多炉熔炼含镍铜精矿的由来、卡尔多炉熔炼的原理；回转式阳极炉的结构与优缺点、含镍粗铜在回转式阳极炉内氧化与还原反应过程，研究了二次铜精矿中的镍在铜冶炼系统中的行为与走向，即：镍在自热炉中脱除了11.88％，在卡尔多炉脱除了86.28％，在回转式阳极炉中脱除了1.84％，从而实现了将阳极铜中的镍含量降低到1.2％以下的要求。得知：由于镍的脱除主要是在卡尔多炉中完成的，在卡尔多炉中脱镍变得至关重要，需要将卡尔多炉温度控制在1200～1250℃，氧化过程在卡尔多炉保持过氧化对镍的进一步脱除也是至关重要的。
此外还对铜熔炼车间2005年7月26日至2005年8月14日用重油还原获得的阳极铜板和2006年8月1日至2006年8月16日用新型煤基还原剂还原获得的阳极铜板的各项指标进行了比较。
1．阳极铜一二级品品级率，产品含镍量：重油还原产生的阳极铜一二级品品率仅为54.84％，而用新型还原剂的已经达到了86.54％。铜阳极板含镍量也从重油还原时的0.98％降低到新型还原剂还原时的0.81％。
2．还原成本：采用重油还原每吨铜的还原剂成本高达20.34元，而用新型还原剂后已降到了12.96元，降幅达36％。
3．环境污染：用重油还原时产生大量黑烟，对环境造成了巨大的污染同时造成了原料的浪费，恶化了工人的操作环境：而采用新型还原剂后不再逸冒黑烟，还原剂利用充分，烟气黑度已达到了林格曼一级。
4．还原产生的阳极铜面的比较：新型还原剂还原产生的阳极板外观更加光滑、更加平整，因此也就更有利于后续的电解作业。
通过比较上述指标可以看出，新型煤基还原剂还原效果均是优于重油的。
Jin-chuan Corporation is China' s biggest nickel production enterprise. Because of its own copper-nickel paragenesis ore, therefore it produces copper too. Copper system' s processing raw material is the copper-nickel milometer containing high sulfur called copper-concentrated ore which obtained after the filter separation, its main composition is Cu_2S, including few metals Ni and Fe, it is called smelted copper-concentrated ore in production.
This paper discusses the technical process that uses smelted copper-concentrated ore to produce anode copper: the production process in self-heating stove, smelted copper-concentrated ore' s main chemical reaction in self-heating fuse, blowing thermodynamics research which occurs in the self-heating stove, the advantage and disadvantage on using self-heating stove to smelt smelted smelted copper-concentrated ore as well as how to reduce nickel content in coarse copper in the self-heating stove; The origin using kaldor stove to smelt copper-concentrated ore containing nickel, the structure and craftwork of the kaldor stove, the flow of the kaldor stove, the economical and technical appraisal on kaldor stove; The advantage and disadvantage of revolving anode furnace along with its structure, the reaction mechanism of coarse copper contenting nickel in the stage of oxidation and deoxidization in revolving anode furnace, the behavior and trend of nickel lying in smelted copper-concentrated ore in copper smelting system is founded . Nickel is doffed 11. 88% in the self-heating stove , it is removed 86. 28% in kaldor stove, 1. 84% nickel is removed in revolving anode furnace, thus it has realized the request to reduce nickel content to less than 1.2% in anode copper. Because nickel removing is mainly completed in the kaldor stove, thus nickel removing in the kaldor stove becomes very important, it needs the kaldor stove's temperature to control from 1200℃to 1250℃, it is essential for nickel' further removing at the oxidation process to maintain the peroxidation at the Kaldor stove.
In addition in this paper I carry on a comparison on the target copper sample from July twenty-sixth 2005 to August-fourteenth 2005 which used the heavy oil as reducer and which used new coal based reducer as reducer from August first 2006 to August sixteenth 2006.
1st.the best and the second best anode copper sample percentage of all products and the nickel containing in the products: the best and the second best anode copper sample deoxidized by heavy oil are only 54. 84%, but the best and the second best anode copper sample deoxidized by new coal based has already achieved 86.54% .The nickel content in anode copper deoxidized by heavy oil is 0.98% , it had fallen to 0.81% deoxidized by new coal based reducer.
2nd. deoxidization cost: the cost to deoxidize a ton copper by heavy oil is not less than 20.34 yuan , at the same time it has reduced to 12.96 yuan to deoxidize by new coal based reducer, the range of fall reaches 36%.
3rd. environmental pollution: when it was deoxidized by heavy oil massive black smokes would emit , it brought huge pollution to the environment , simultaneously posed raw material' s waste, at the same time worsened workers' operating environment; But after using the new reducer it no longer emitted any black smoke, the new reducer is completely utilized, the air quality has attained the first lingeman level.
4th. deoxidized copper sample surface comparison: the copper sample surface deoxidized by new reducer is more smooth and flat , therefore it is also more advantageous to the following electrolysis work .
We can see through the above comparisons, deoxidized effect by new coal based reducer is more excellent than that deoxidized by heavy oil.
引文
[1] 朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学．北京：科学出版社，2003
[2] 朱祖泽，马克毅．铜冶金学．昆明：云南科技出版社，1995
[3] 尹敬执、申泮文，基础无机化学，人民教育出版社，北京，1980
[4] 徐绍龄等，无机化学丛书，第6卷，铜分族，科学出版社，北京，1998
[5] E．G West铜和铜合金，陈北盈，涂远军，孙孝华等译．长沙：中南工业大学出版社，1987．2
[6] E．G．West等著，陈北盈等译，铜和铜冶金，中南工业大学出版社，长沙
[7] World bureau of Metals Statistics, World Metals Statistics,Yearbook,1999
[8] 周保权等，“从铜绿山矿冶遗址看我国古代矿业技术的成就”，在古代冶金国际会议上报告，北京，1981
[9] 辽宁省博物馆文物工作队，“概述辽宁省考古新收获”，文物考古工作三十年，文物出版社，1979，84-99
[10] 杨永光等，铜绿山古铜矿开采方法研究．有色金属，1980，4，84-91
[11] 朱寿康，章伯垠，铜．有色金属，1988，5，77-80
[12] 华觉明等，世界冶金发展史，科学文献出版社，北京，1985
[13] 北京钢铁学院，中国冶金简史编写组，中国冶金简史，科学出版社，北京
[14] 有色金属科学技术编委会，中国有色金属科学技术，冶金工业出版社，北京
[15] 田长许，中国金属技术史，四川科学技术出版社，成都，1987
[16] 《金属学》编写组．金属学．上海：上海人民出版社，1977
[17] 任鸿九、王立川，有色金属提取手册(铜镍)，冶金工业出版社，北京，2000
[18] 赵天从．重金属冶金学．北京：冶金工业出版社，1981
[19] 罗庆文．有色金属概论．北京：冶金工业出版社，1986
[20] 选矿手册编委会，选矿手册，第8卷第一分册，冶金工业出版社，北京
[21] 冶金部矿冶研究总院．国外连续炼铜文集[M]．北京：冶金工业出版社，1981：151．
[22] 金州有色金属公司研究所．倾斜式旋转炉氧气吹炼制取粗镍的理论探讨[K]．甘肃金昌：金川有色金属公司研究所，1974：5-11．
[23] 《有色冶金炉设计手册》编委会．有色冶金炉设计手册[M]．北京：冶金工业出版 社，2000：347．
[24] 杨荣．含镍铜精矿富氧熔炼新工艺生产实践．金川科技．1991．4
[25] 《重有色金属冶炼设计手册》编委会．重有色金属冶炼设计手册(铜镍卷)．北京：冶金工业出版社，1996．1276
[26] 刘纯鹏．铜冶金物理化学．上海：上海科技出版社，1990
[27] 龚晓虹，李衡．铜火法精炼炉述评．有色冶金设计与研究，1995，16(04)：28-36
[28] 鲁落成．回转式阳极炉．有色冶炼，1992(04)：29-32
[29] 龚晓虹，卢孟汉．铜精炼回转式阳极炉设计与生产实践．有色冶金设计与研究，1992，13(03)：168-172
[30] 鲁落成．对回转式阳极炉的实践与认识．有色金属：冶炼部分，1991(02)：6-10
[31] 龚晓虹，李衡．铜火法精炼炉评述．有色冶金设计与研究，1995，16(4)：34
[32] 陆志方．阳极炉烟气余热利用设计与生产实践．有色冶金节能，2002，19(4)：10-12
[33] 张妍．300t回转式铜精炼炉的结构特点．有色冶金设计与研究，1998，19(3)：5
[34] 光清．回转式阳极炉烟气处理与节能及环保．有色冶金设计与研究，1998，19(1)：15-20
[35] 高永学，魏凤华．NZ在回转式阳极炉还原期的应用探讨．有色冶炼，2000，29(6)：47-49
[36] 鲁落成．回转式阳极炉．有色冶炼，1992(04)：29-32
[37] 龚晓虹，卢孟汉．铜精炼回转式阳极炉设计与生产实践．有色冶金设计与研究，1992，13(03)：168-172
[38] 叶大伦．实用无机物热力学数据手册[M]．北京：冶金工业出版社，1981：195．
[39] 魏寿昆．冶金过程热力学[M]．上海：上海科学技术出版社，1980：180．
[40] 傅崇说．冶金溶液热力学原理与计算[M]．北京：冶金工业出版社，1979：22．
[41] 傅崇说．有色冶金原理[M]．北京：冶金工业出版社，1992：51．
[42] 陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，1984
[43] 于宏，冯利新，熔铜反射炉节能工艺．有色金属，1990，5，6-8
[44] 杨大锦，2003年云南冶金年评．云南冶金，2004，4，28-33
[45] 傅崇说．有色冶金原理．冶金工业出版社．1993．4
[46] 北京有色冶金设计研究总院等编．重有色冶炼设计手册(铜镍卷)．冶金工业出版社．1996
[47] 傅崇说．冶金溶液热力学原理与计算．北京：冶金工业出版社，1979
[48] 傅崇说．有色冶金原理．北京：冶金工业出版社，1987
[49] 黄希祜．钢铁冶金原理．北京：冶金工业出版社，2002
[50] Raymond F. Mikesell. The Global Copper Industry: Problems and prospect. NewYork: Croom Helm, 1988. 1
[51] 贵溪冶炼厂岗位培训办公室．熔炼车间岗位培训教材(闪速炉部分)．贵溪：贵溪冶炼厂，1997．1
[52] 《有色金属提取冶金手册》编委会．有色金属提取冶金手册(铜镍)．北京：冶金工业出版社，2000．1
[53] 王中奎．中国铜的生产与消费．世界有色金属，1997，(1)：49-54
[54] 张忠义，王士爱．我国铜工业的现状与发展分析．云南冶金，1998，(1)：8-15
[55] 张凤奎．中国铜铝产品生产现状和发展趋势．世界有色金属，1998，(7)：27-31
[56] 唐绍桦，李峰．火法冶金中氧的测定和控制．闪速熔炼，1992，(4)：37
[57] 陈莉．我国铜冶炼生产状况与发展趋势．有色冶炼，1998，(8)：3134
[58] 罗晓玲．发展我国铜工业的对策和政策建议．世界有色金属，2000，(7)：17-19
[59] 陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，1984
[60] 段兴文．镍在铜火法冶炼过程中的行为及走向的探讨．金川科技，2005，(2)：32-35
[2] 朱祖泽，马克毅．铜冶金学．昆明：云南科技出版社，1995
[3] 尹敬执、申泮文，基础无机化学，人民教育出版社，北京，1980
[4] 徐绍龄等，无机化学丛书，第6卷，铜分族，科学出版社，北京，1998
[5] E．G West铜和铜合金，陈北盈，涂远军，孙孝华等译．长沙：中南工业大学出版社，1987．2
[6] E．G．West等著，陈北盈等译，铜和铜冶金，中南工业大学出版社，长沙
[7] World bureau of Metals Statistics, World Metals Statistics,Yearbook,1999
[8] 周保权等，“从铜绿山矿冶遗址看我国古代矿业技术的成就”，在古代冶金国际会议上报告，北京，1981
[9] 辽宁省博物馆文物工作队，“概述辽宁省考古新收获”，文物考古工作三十年，文物出版社，1979，84-99
[10] 杨永光等，铜绿山古铜矿开采方法研究．有色金属，1980，4，84-91
[11] 朱寿康，章伯垠，铜．有色金属，1988，5，77-80
[12] 华觉明等，世界冶金发展史，科学文献出版社，北京，1985
[13] 北京钢铁学院，中国冶金简史编写组，中国冶金简史，科学出版社，北京
[14] 有色金属科学技术编委会，中国有色金属科学技术，冶金工业出版社，北京
[15] 田长许，中国金属技术史，四川科学技术出版社，成都，1987
[16] 《金属学》编写组．金属学．上海：上海人民出版社，1977
[17] 任鸿九、王立川，有色金属提取手册(铜镍)，冶金工业出版社，北京，2000
[18] 赵天从．重金属冶金学．北京：冶金工业出版社，1981
[19] 罗庆文．有色金属概论．北京：冶金工业出版社，1986
[20] 选矿手册编委会，选矿手册，第8卷第一分册，冶金工业出版社，北京
[21] 冶金部矿冶研究总院．国外连续炼铜文集[M]．北京：冶金工业出版社，1981：151．
[22] 金州有色金属公司研究所．倾斜式旋转炉氧气吹炼制取粗镍的理论探讨[K]．甘肃金昌：金川有色金属公司研究所，1974：5-11．
[23] 《有色冶金炉设计手册》编委会．有色冶金炉设计手册[M]．北京：冶金工业出版 社，2000：347．
[24] 杨荣．含镍铜精矿富氧熔炼新工艺生产实践．金川科技．1991．4
[25] 《重有色金属冶炼设计手册》编委会．重有色金属冶炼设计手册(铜镍卷)．北京：冶金工业出版社，1996．1276
[26] 刘纯鹏．铜冶金物理化学．上海：上海科技出版社，1990
[27] 龚晓虹，李衡．铜火法精炼炉述评．有色冶金设计与研究，1995，16(04)：28-36
[28] 鲁落成．回转式阳极炉．有色冶炼，1992(04)：29-32
[29] 龚晓虹，卢孟汉．铜精炼回转式阳极炉设计与生产实践．有色冶金设计与研究，1992，13(03)：168-172
[30] 鲁落成．对回转式阳极炉的实践与认识．有色金属：冶炼部分，1991(02)：6-10
[31] 龚晓虹，李衡．铜火法精炼炉评述．有色冶金设计与研究，1995，16(4)：34
[32] 陆志方．阳极炉烟气余热利用设计与生产实践．有色冶金节能，2002，19(4)：10-12
[33] 张妍．300t回转式铜精炼炉的结构特点．有色冶金设计与研究，1998，19(3)：5
[34] 光清．回转式阳极炉烟气处理与节能及环保．有色冶金设计与研究，1998，19(1)：15-20
[35] 高永学，魏凤华．NZ在回转式阳极炉还原期的应用探讨．有色冶炼，2000，29(6)：47-49
[36] 鲁落成．回转式阳极炉．有色冶炼，1992(04)：29-32
[37] 龚晓虹，卢孟汉．铜精炼回转式阳极炉设计与生产实践．有色冶金设计与研究，1992，13(03)：168-172
[38] 叶大伦．实用无机物热力学数据手册[M]．北京：冶金工业出版社，1981：195．
[39] 魏寿昆．冶金过程热力学[M]．上海：上海科学技术出版社，1980：180．
[40] 傅崇说．冶金溶液热力学原理与计算[M]．北京：冶金工业出版社，1979：22．
[41] 傅崇说．有色冶金原理[M]．北京：冶金工业出版社，1992：51．
[42] 陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，1984
[43] 于宏，冯利新，熔铜反射炉节能工艺．有色金属，1990，5，6-8
[44] 杨大锦，2003年云南冶金年评．云南冶金，2004，4，28-33
[45] 傅崇说．有色冶金原理．冶金工业出版社．1993．4
[46] 北京有色冶金设计研究总院等编．重有色冶炼设计手册(铜镍卷)．冶金工业出版社．1996
[47] 傅崇说．冶金溶液热力学原理与计算．北京：冶金工业出版社，1979
[48] 傅崇说．有色冶金原理．北京：冶金工业出版社，1987
[49] 黄希祜．钢铁冶金原理．北京：冶金工业出版社，2002
[50] Raymond F. Mikesell. The Global Copper Industry: Problems and prospect. NewYork: Croom Helm, 1988. 1
[51] 贵溪冶炼厂岗位培训办公室．熔炼车间岗位培训教材(闪速炉部分)．贵溪：贵溪冶炼厂，1997．1
[52] 《有色金属提取冶金手册》编委会．有色金属提取冶金手册(铜镍)．北京：冶金工业出版社，2000．1
[53] 王中奎．中国铜的生产与消费．世界有色金属，1997，(1)：49-54
[54] 张忠义，王士爱．我国铜工业的现状与发展分析．云南冶金，1998，(1)：8-15
[55] 张凤奎．中国铜铝产品生产现状和发展趋势．世界有色金属，1998，(7)：27-31
[56] 唐绍桦，李峰．火法冶金中氧的测定和控制．闪速熔炼，1992，(4)：37
[57] 陈莉．我国铜冶炼生产状况与发展趋势．有色冶炼，1998，(8)：3134
[58] 罗晓玲．发展我国铜工业的对策和政策建议．世界有色金属，2000，(7)：17-19
[59] 陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，1984
[60] 段兴文．镍在铜火法冶炼过程中的行为及走向的探讨．金川科技，2005，(2)：32-35