基于富氧底吹熔池熔炼的铜冶炼综合回收技术

收技术

摘要：随着铜冶炼技术的发展及广泛应用，产生了越来越多的铜冶炼废弃物。废弃物中存在大量金属，不仅污染环境，同时还造成了资源的浪费。为了合理利用铜资源，提升铜冶炼综合回收利用率，提出基于富氧底吹熔池熔炼的铜冶炼综合回收技术。通过铜冶炼废弃物常见元素测定波长，确定铜冶炼废弃物可回收元素。对富氧底吹熔池熔炼回收过程进行优化，结合测定结果完成冶炼过程中的铜炼废弃物回收。为验证所提技术的有效性，设计对比实验。结果表明，与其他两种传统技术相比，此技术的剩余铜冶炼废弃物比重较小，能够有效提升铜冶炼综合回收利用率，促进铜冶炼技术的长久发展。

关键词：富氧底吹熔熔炼;铜冶炼废弃；金属综合回收；波长 中图分类号：X758文献标识码：A

0引言

我国作为历史悠久的文明古国，也是最早应用铜材料的国家之一。在人类文明发展的过程中，金属铜的生产与使用起到了十分重要的作用。从青铜时代到现在社会，金属铜一直都影响着国民经济的发展。金属铜具有优良的导电导热、耐磨性能、并广泛应用于通讯、轻工、建筑等行业

[2-3]

[1]

。目前，世界铜产量的97%

都是由火法冶炼的，由此可知将会产生大量的冶炼炉渣以及烟灰。随着时间的推移固体废弃物的总量也日益增多，成为了一种潜在的可利用资源。

当下对铜冶炼炉渣的综合回收利用主要通过元素测定技术为主，但依旧会产生大量的废弃物。此废弃物中还存在大量的金属元素。铜冶炼炉渣的综合回收利用中还存在诸多的不足和有待探究的部分，富氧底吹熔池熔炼是一种有效剔除熔

渣的技术，且此技术相较于其他技术更具容易控制，因而，在此次研究中，因此采用此技术对传统的铜冶炼综合回收技术展开优化，以提升铜冶炼综合利用率，促进金属铜冶炼技术的进步与发展。

1基于富氧底吹熔池熔炼的铜冶炼综合回收技术设计

针对原有铜冶炼综合回收技术在使用中的不足，在此研究中引用富氧底吹熔池熔炼技术，对其展开优化，具体优化过程如下所示。

1.1铜冶炼废弃物可回收元素测定

采集铜冶炼废弃物并对其进行取样，称取0.100 g的铜冶炼废弃物样本置于200 ml烧杯中，加入3ml的反应试剂，盖上表面皿，低温加热到铜冶炼废弃物样本融化，将样本蒸干后取下，加入10ml反应试剂2号，用水稀释到烧杯刻度摇匀，对其展开测定并绘制标准曲线。由于铜冶炼废弃物中存在部分未知元素，会对个别元素的测定造成影响

[4-5]

。因而，选择谱线对测定结果的精准度具有直接的

影响，在此次设计中采用灵敏性高、稳定性较高的波长对铜冶炼废弃物进行分析，设定常见元素测定波长如下所示。

表1 铜冶炼废弃物常见元素测定波长设定

元素测定序号

元素名称 元素测定波长（nm）

1 Cu 223.600

2 Fe 239.205

3 Co 227.600

4 Cd 214.400

5 Ni 212.654

6 Bi 222.700

根据上述设定的波长，完成铜冶炼废弃物可回收元素的测定，并将测定结果作为综合回收技术的设计基础，通过此数据设定合理的内容，完成回收过程。

1.2富氧底吹熔池熔炼回收过程设定

根据上述测定结果，采用富氧底吹熔池熔炼技术实现回收过程设计。在熔炼的过程中，需要在合适的温度与氧势下完成，使可回收元素尽可能富集到熔池底部，充分去除无用成分，通过将铜冶炼废弃物中的有价元素富集到不同的产物中，以便于进一步的利用。在处理过程中，保证烟气中含有足量的二氧化硫浓度，以便于烟气的回收。保持合适的熔体温度，既要保证熔体适当过热，又不能使其温度过高。在此环境下，完成富氧底吹熔池熔炼反应过程。在底吹过程中，气体在熔体中顺势而上，根据气体的流动性，将元素分割为多个小气泡，根据动力学条件，确定熔体的温度以及反应速度，加速富氧底吹熔池熔炼反应过程。

将此部分与上述设定的铜冶炼废弃物可回收元素测定部分相结合，通过化学反应，提取有价金属元素并将其进行二次应用。至此，基于富氧底吹熔池熔炼的铜冶炼综合回收技术设计完成。

2 实验分析

在上述部分中，完成了基于富氧底吹熔池熔炼的铜冶炼综合回收技术的设计过程，为验证此技术的使用效果，在此部分中对其展开实验研究并分析相应的实验结果。

2.1实验环境设定

为保证实验过程的可控性与结果的一致性，对实验中使用的设备进行设定，具体设定参数如下所示。

表2 实验设备参数

设备名称 规格 数量

搪玻璃反应罐

BFK-500L 1

搪玻璃反应罐

BFK-300L 2

高位计量糟

650*250 1

电动葫芦 300*300 1

水喷射泵 GSPB 1

控制柜 FZ/T 90072-1995

1

反应釜 N50-VN500LPP式

1

使用上述实验设备作为实验环境，并选用文中设计技术与其他两种传统技术进行对比，完成实验整体过程，为了提升实验的对照性，选取综合回收后剩余的铜冶炼废弃物占综合利用前总体物质的比重作为实验的对比指标。此实验共进行2次，并设定总体物质重量分别为1kg,5kg,10kg,20kg,50kg。通过上述设定，完成实验并获取实验数据，分析三种技术的使用差距。

2.2 实验结果分析

表3 实验结果分析

首次实验剩余的铜冶炼废弃物占

比/%

二次实验剩余的铜冶炼废弃物占

比/%

实验材料重量

中设计技术

文统技

传统技

传文中设计技术

统技

传统技

传

术1 术2 术1 术2

1kg

.25

3.15

6.24

5.30

3.15

6.21

5

5365365

kg .30 .42 .64 .18 .15 .46

10kg

.15

3.78

6.32

5.27

3.23

6.23

5

20kg

.24

3.15

7.14

5.26

3.48

6.14

5

50kg

.15

3.15

9.74

5.24

3.71

6.64

5

由上述实验结果可知，文中设计的铜冶炼综合回收技术是三种方法中最为有效的。在首次实验结束后，文中设计技术的铜冶炼废弃物占比最低。与此相比，其他两种传统技术的使用情况较差，其铜冶炼废弃物占比较高，说明技术的回收能力较差。在第二次实验结束后，使用文中设计技术的实验组并没有出现铜冶炼废弃物占比上升的情况，说明文中设计方法具有一定的稳定性。其他两种传统技术在二次实验后，出现铜冶炼废弃物占比波动的情况，可见此两种技术在使用后稳定性较差。综合上述实验结果可知，文中设计技术的使用效果最佳。

3 结束语

此次研究中，对铜冶炼过程中的主要副产物的综合回收提出了新的处理方案。传统的技术虽然具有相应的回收能力，但随着设备的不断进步，传统的综合利用技术与现有的冶炼设备具有不适配的情况。由此，展开此次研究。通过实验结果可知，此次研究的使用效果较佳。在日后的研究中，可使用此技术提升铜冶炼的综合利用率。

由于篇幅问题以及现有设备的问题，在此次研究中，还存在回收时间过长的不足，在未来的综合利用研究中，应对此次研究中的不足加以改进，以保证铜冶炼的长久发展。

参考文献

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作者介绍：

栾会光（1986.12.12-），男，山东烟台人，汉族，本科，工程师，职务：经理，研究方向：火法冶炼，单位：山东恒邦冶炼股份有限公司。