一种再生铜精炼工艺
阅读：752发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种再生铜精炼工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种再生 铜 精炼工艺，包括以下步骤，S1加料：开启全 氧 燃烧器 ，将酸性 溶剂 / 碱 性溶剂、冷料投入精炼炉中加 热处理 ，实时加入惰性气体；S2 熔化 ：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，冷料熔化完后第一次扒渣，分析所含杂质含量及含氧量，确定精炼剂的添加量；S3氧化精炼：根据不同杂质元素的 密度 、氧亲和 力 及互熔性设定除杂顺序，按顺序向精炼炉内加入对应的精炼剂进行精炼，去除铜液的杂质；S4还原精炼：将还原管插入铜液中，经还原管通入还原气体进行还原；S5出铜：关闭燃烧器，在铜液表面 覆盖 一层 木炭 ，从炉眼放出铜液，在 中间包 加入稀土。本发明能降低再生铜的杂质元素含量，提高再生铜的品位，为下一步深加工提供了优质的原材料。，下面是一种再生铜精炼工艺专利的具体信息内容。
1.一种再生铜精炼工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1加料：开启全氧燃烧器，将酸性溶剂/碱性溶剂、冷料再生铜投入精炼炉中加热处理，实时加入惰性气体加以搅拌；
S2熔化：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，待所有的冷料熔化完后进行第一次扒渣，分析所含杂质含量及氧含量，确定精炼剂的添加量；
S3氧化精炼：根据不同杂质元素的密度、氧亲和力及互熔性设定除杂顺序，按顺序向精炼炉内加入对应的精炼剂进行精炼，去除铜液中的杂质，所述杂质包括锌、铁、铅、锡和镍；
S4还原精炼：将还原管插入铜液中，经还原管通入还原气体进行还原；
S5出铜：关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，从炉眼放出铜液，在中间包加入稀土优化结晶组织。
2.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S1加料中的酸性溶剂包括二氧化硅和萤石，碱性溶剂包括熟石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种，酸性溶剂/碱性溶剂的投入量占投炉量的0.6～2％。
3.根据权利要求2所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S1加料中冷料再生铜分五个批次投入精炼炉，当炉温至1300～1400℃时，投入第一批冷料再生铜，第一批再生铜的投入量占炉容量的30～40％，间隔1.5～2h后控制炉温至1100～1300℃，再投入四批次冷料再生铜，每批次投料之间间隔1～1.5h，第二至四批次中每批次冷料再生铜的投入量占炉容量的20～25％，第五批次冷料再生铜投入后使铜水液面与炉门平齐。
4.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S2熔化中氧化性气氛为天然气与纯氧的混合气体，所述氧化性气氛的氧燃比为2～2.5:1，熔化时炉膛温度控制为1120～1150℃，熔化时长6～8h。
5.根据权利要求4所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S2熔化中第一批或第二批冷料再生铜熔化完后，使用打氧管捅搅熔池加速熔化，使原料受热均匀，氧化部分铜及杂质，在腾炉现象消失后，加入玻璃渣或冰晶石。
6.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S3氧化精炼中精炼剂包括二氧化硅、冰晶石、萤石、铁屑、玻璃渣、石英砂、河沙、石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S3氧化精炼中若出现氧化严重的铜液，采用氧化-还原-再氧化-再还原工艺处理氧化过度的铜液；
氧化阶段中在铜液表面覆盖低硫焦炭，吹风蒸锌，加酸性精炼剂精炼，加碱性精炼剂精炼。
8.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S3氧化精炼中炉膛温度控制在1200～1250℃，铜液温度控制在1150～1180℃，每隔0.5～1h测定一次铜液中杂质的含量及氧含量，烟道压强控制为-90Pa；
将打氧管插入铜液深度的2/3处，通过打氧管将0.3～0.5MPa的压缩空气通入铜液中。
9.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：所述步骤S4还原精炼中关闭精炼炉烟道阀门，保持还原气体持续通入，控制烟道压强为-40～-20Pa，还原后铜液的温度为
1180～1200℃，氧含量控制在200-260ppm之间；
所述还原气体包括天然气、水蒸气、氮气。
10.根据权利要求1所述的再生铜精炼工艺，其特征在于：还包括大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统，所述大气污染源自动监控系统与精炼炉联通，所述高温烟道余热回收、原料蓄热系统与精炼炉联通。
一种再生铜精炼工艺
技术领域
背景技术
[0002] 冶金材料有色金属是国民经济的重要基础原材料产业，在经济建设、国防建设和社会发展中发挥着重要作用。有色金属具有良好的循环再生利用性能，有色金属再生利用节能减排效果显著，是冶金材料有色金属工业发展的重要趋势。发展冶金材料再生有色金属产业，多次循环利用有色金属，既保护原生矿产资源，又节约了能源、减少环境污染。再生铜加工制造为循环经济中重要的节能环保产业。目前在再生铜产业中精炼加工行业无推荐性工艺技术规程标准,导致再生铜加工企业分散、规模小、不规范、耗能大、污染严重。
[0003] 废杂铜精炼过程中，Pb、Sn、Fe、Zn和Ni是最为常见的杂质元素，对废杂铜的性能有着重要的影响，当杂质元素含量过高时，常会产生裂纹、硬质点、面变异物等缺陷，影响产品质量。但由于废杂铜中杂质含量高，成分复杂，限制因素多，使得目前常用的通用精炼剂不能十分有效的脱除其中的杂质元素。因此，针对废杂铜“多元”、“高杂”的特点，亟需开发针对性的高效精炼复合方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的包括提供一种再生铜精炼工艺，其能够解决由于再生铜铜中杂质含量高，成分复杂，限制因素多，使得目前常用的通用精炼剂不能十分有效的脱除其中的杂质元素的问题，实现降低再生铜的杂质元素含量，提高再生铜的品位，为下一步深加工提供了优质的原材料的目的。
[0005] 本发明的实施例通过以下技术方案实现：
[0006] 一种再生铜精炼工艺，包括以下步骤，
[0008] S2熔化：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，待所有的冷料熔化完后进行第一次扒渣，分析所含杂质含量及氧含量，确定精炼剂的添加量；
[0010] S4还原精炼：将还原管插入铜液中，经还原管通入还原气体进行还原；
[0013] 在其中一个实施例中，所述步骤S1加料中冷料再生铜分五个批次投入精炼炉，当炉温至1300～1400℃时，投入第一批冷料再生铜，第一批再生铜的投入量占炉容量的30～40％，间隔1.5～2h后控制炉温至1100～1300℃，再投入四批次冷料再生铜，每批次投料之间间隔1～1.5h，第二至四批次中每批次冷料再生铜的投入量占炉容量的20～25％，第五批次冷料再生铜投入后使铜水液面与炉门平齐。
[0017] 在其中一个实施例中，所述步骤S3氧化精炼中若出现氧化严重的铜液，采用氧化-还原-再氧化-再还原工艺处理氧化过度的铜液；
[0019] 在其中一个实施例中，所述步骤S3氧化精炼中炉膛温度控制在 1200～1250℃，铜液温度控制在1150～1180℃，每隔0.5～1h测定一次铜液中杂质的含量及氧含量，烟道压强控制为-90Pa；
[0020] 将打氧管插入铜液深度的2/3处，通过打氧管将0.3～0.5MPa的压缩空气通入铜液中。
[0021] 在其中一个实施例中，所述步骤S4还原精炼中关闭精炼炉烟道阀门，保持还原气体持续通入，控制烟道压强为-40～-20Pa，还原后铜液的温度为 1180～1200℃，氧含量控制在200-260ppm之间；
[0022] 所述还原气体包括天然气、水蒸气、氮气。
[0023] 在其中一个实施例中，还包括大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统，所述大气污染源自动监控系统与精炼炉联通，所述高温烟道余热回收、原料蓄热系统与精炼炉联通。
[0024] 本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0025] 本发明通过纯氧燃烧工艺、天然气还原工艺，通过设置合理的精炼工艺参数，实现了降低再生铜的杂质元素含量，提高再生铜的品位，为下一步深加工提供了优质的原材料的目的。
具体实施方式
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027] 因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030] 此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0031] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 实施例1
[0033] 一种再生铜精炼工艺，包括以下步骤，
[0034] S1加料：开启全氧燃烧器，在精炼炉中投入占投炉量0.6％的酸性溶剂 /碱性溶剂，实时加入惰性气体加以搅拌，惰性气体可以是氮气、氩气，目的是升熔化速度，促进铜液温度均匀。酸性溶剂可以是二氧化硅、萤石，碱性溶剂可以是熟石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种，根据再生铜产品的目标品位选择具体采用哪一种或者哪几种酸性溶剂/碱性溶剂，然后将冷料再生铜分五个批次投入精炼炉，具体操作是：当炉温至1300℃时，投入第一批冷料再生铜，第一批再生铜的投入量占炉容量的30％，间隔1.5h后控制炉温至1100℃，再投入四批次冷料再生铜，每批次投料之间间隔1h，第二至四批次中每批次冷料再生铜的投入量占炉容量的20％，第五批次冷料再生铜投入后使铜水液面与炉门平齐。
[0035] 由于铜的熔点为1083℃，为了提高再生铜的熔化速率，避免将精炼炉加热至过高温度而导致增高能耗、增加成本，本技术方案控制精炼炉炉温为1300℃时加入第一批冷料再生铜，第一批冷料再生铜投入炉中后，间隔 1.5h再投入第二批冷料再生铜，目的是为留出时间让第一批冷料再生铜熔化，以保证第一批次冷料再生铜能均匀受热，使精炼炉中各部分的铜液处于同一温度。当投入第二批至第五批冷料再生铜时，由于炉内已有熔化的铜液，为了降低能耗，进一降低成本，在投入第一批冷料再生铜1.5h后控制炉温降低至1100℃，投入第二批至第五批冷料再生铜，各批次之间间隔 1h，从第二批冷料再生铜的投入开始，投入的冷料再生铜进入铜液中，由于铜液温度高于铜的熔化温度，在铜液的加热下，后续投入的冷料再生铜逐渐被铜液熔化，第五批冷料再生铜加入后，铜液液面刚好与炉门平齐，。
[0036] 本技术方案中燃烧器采用天然气与纯氧的混合气体作为燃烧气体。
[0037] S2熔化：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，待所有的冷料熔化完后进行第一次扒渣，分析所含杂质含量及氧含量，确定精炼剂的添加量及精炼时间；
[0038] 氧化性气氛为天然气与纯氧的混合气体，所述氧化性气氛的氧燃比为 2:1，熔化时炉膛温度控制为1120℃，熔化时长6h；
[0039] 为了提高天然气的燃烧效率，避免热量损失，本技术方案采用纯氧燃烧工艺，使纯氧与天然气的比例为2:1，能保证天然气完全燃烧，使天然气燃烧释放出全部的热量。现有技术中一般采用压缩空气助燃，但是，空气中氧气只约占21％，约占78％的氮气不参与燃烧，也就是说通入压缩空气助燃可能导致天然气燃烧不充分，进而产生大量烟气，烟气的排出会带走大量的热量，造成热量损失。
[0040] 当所有批次的冷料再生铜都投入精炼炉后，开始进入熔化阶段，熔化阶段时长6h等于氧化精炼与还原精炼两个阶段用时之和。
[0041] 当第一批或第二批冷料再生铜熔化完后，使用打氧管捅搅熔池加速熔化，使原料受热均匀，氧化部分铜及杂质，在腾炉现象消失后，加入玻璃渣或冰晶石。
[0042] 此处打氧管用于向铜液中通入压缩空气，由于空气的密度小于铜的密度，在铜液中的压缩空气会成为气泡并上浮至铜液表面，然后气泡在铜液表面破裂，释放气泡中的空气通过气泡在铜液中的上浮运动搅动铜液，起到搅拌铜液的作用，使原料受热均匀。而且压缩空气中含有氧气，当气泡在铜液中上浮时，铜液中部分杂质接触到氧气后在高温条件下被氧化成渣，然后气泡被炉渣带到铜液表面。在用打氧管捅搅熔池时会出现腾炉现象，当腾炉现象消失后，在铜液中加入玻璃渣或冰晶石，目的是使炉渣具有粘稠性，进而使炉渣与铜液分离。
[0043] S3氧化精炼：氧化精炼时，炉膛温度控制在1200℃，铜液温度控制在 1150℃，每隔0.5h测定一次铜液中杂质的含量及氧含量，烟道压强控制为 -90Pa；根据不同杂质元素的密度、氧亲和力及互熔性设定除杂顺序，按顺序向精炼炉内加入对应的精炼剂进行精炼，去除铜液中的锌、铁、铅、锡和镍等杂质；
[0044] 氧化精炼中精炼剂包括二氧化硅、冰晶、石萤石、铁屑、玻璃渣、石英砂、河沙、石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种。
[0045] 再生铜精炼过程中，Pb、Sn、Fe、Zn和Ni是最为常见的杂质元素，
[0046] 对于Zn的除杂：由于Zn的沸点只有907℃，在1150℃的氧化精炼温度下，大部分Zn会直接挥发，随炉气排出精炼炉，进而进入收尘系统，少部分Zn会被氧化，并与铜液中的氧化硅、氧化铁形成ZnO、ZnO·SiO2、 ZnO·Fe2O3的炉渣，进而实现除杂的目的。如果铜液中Zn较高时，Zn被氧化成ZnO后，将炉温升至1300℃，向铜液中加入木炭或焦炭颗粒，通过还原反应将ZnO还原成Zn，Zn再由于高温而挥发，进而实现除杂的目的。
[0047] 对于Fe的除杂：铜液中Fe被氧化后的产物为FeO、Fe2O3，向铜液中加入SiO2，使铜液中FeO与SiO2生成FeSiO2，Fe2O3与SiO2生成Fe2(SiO3)， FeSiO2、Fe2(SiO3)以炉渣的形式存在，进而实现除杂的目的。
[0048] 对于Pb的除杂：铜液中的Pb被氧化PbO，再向铜液中加入石英砂，PbO 与石英砂生成PbSiO3，PbSiO3以炉渣的形式存在。
[0049] 对于Sn的除杂：铜液中Sn被氧化成SnO和SnO2，在铜液中加入酸性精炼剂和碱性精炼剂，酸性精炼剂可以是SiO2，碱性精炼剂可以是石灰、纯碱或碳酸钙，SnO2与酸性精炼剂生成酸性渣，SnO与碱性精炼剂生成碱性渣，酸性渣、碱性渣均以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0050] 对于Ni的除杂：铜液中Ni被氧化成NiO，在铜液中加入铁屑，NiO与铁屑生成NiO·Fe2O3，NiO·Fe2O3以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0051] 氧化精炼中若出现氧化严重的铜液，采用氧化-还原-再氧化-再还原工艺处理氧化过度的铜液；氧化阶段中在铜液表面覆盖低硫焦炭，吹风蒸锌，加酸性精炼剂精炼，加碱性精炼剂精炼。
[0052] 将打氧管插入铜液深度的2/3处，通过打氧管将0.3MPa的压缩空气通入铜液中。
[0053] 为了实现更好的除杂效果，在氧化精炼过程中对铜液进行搅拌，在氧化精炼过程中，将打氧管插入铜液中，通过打氧管将0.3MPa的压缩空气通入铜液中，通过压缩空气实现铜液的搅拌。
[0054] S4还原精炼：还原精炼中关闭精炼炉烟道阀门，保持还原气体持续通入，控制烟道压强为-40Pa，将还原管插入铜液中进行还原，原后铜液的温度为1180℃，氧含量控制在200ppm之间，还原气体包括天然气、水蒸气、氮气，还原气体还可以根据实际情况加入其它气体。
[0055] 采用天然气作为还原剂，铜液中的Cu2O与CH4反应生成Cu、H2O和CO2， H2O以水蒸气的形式与CO2从烟道排出，最终留下Cu。
[0056] 现有技术中采用插木还原工艺实现还原，会消耗大量木材，而且在还原过程中会产生大量的烟尘，与现有技术相比，采用天然气还原工艺能节约木材，减少烟尘量的产生。
[0057] S5出铜：关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，从炉眼放出铜液，在中间包加入的稀土优化结晶组织。所述稀土可以是镧系稀土或者铈系稀土，由于稀土价格昂贵，此处也可使用镧系稀土或者铈系稀土的废料。
[0058] 当再生铜精炼结束后，关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，覆盖一层木炭的目的是为了避免铜液与氧气接触而被氧化，将精炼炉的耐火泥凿开，打开炉眼，使炉中的铜液流出，同时用碳棒控制铜液流量。产出的铜液中杂质含量为：Zn≤100ppm,Pb≤50ppm,Ni≤80ppm,Sn≤100ppm。
[0059] 一种再生铜精炼工艺，还包括大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统，所述大气污染源自动监控系统与精炼炉联通，所述高温烟道余热回收、原料蓄热系统与精炼炉联通。大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统采用现有技术即可，也可采用针对特定环保工艺条件设计的特定系统。
[0060] 实施例2
[0061] 一种再生铜精炼工艺，包括以下步骤，
[0062] S1加料：开启全氧燃烧器，在精炼炉中投入占精炼炉容量0.8％的酸性溶剂/碱性溶剂，实时加入惰性气体加以搅拌，惰性气体可以是氮气、氩气，目的是升熔化速度，促进铜液温度均匀。酸性溶剂可以是二氧化硅、萤石，碱性溶剂可以是熟石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种，根据再生铜产品的目标品位选择具体采用哪一种或者哪几种酸性溶剂/碱性溶剂，然后将冷料再生铜分五个批次投入精炼炉，具体操作是：当炉温至1350℃时，投入第一批冷料再生铜，第一批再生铜的投入量占炉容量的35％，间隔1.8h后控制炉温至1200℃，再投入四批次冷料再生铜，每批次投料之间间隔1.3h，第二至四批次中每批次冷料再生铜的投入量占炉容量的23％，第五批次冷料再生铜投入后使铜水液面与炉门平齐。
[0063] 由于铜的熔点为1083℃，为了提高再生铜的熔化速率，避免将精炼炉加热至过高温度而导致增高能耗、增加成本，本技术方案控制精炼炉炉温为1350℃时加入第一批冷料再生铜，行业中铜的冶炼温度一般不超过 1400℃，第一批冷料再生铜投入炉中后，间隔1.8h再投入第二批冷料再生铜，目的是为留出时间让第一批冷料再生铜熔化，以保证第一批次冷料再生铜能均匀受热，使精炼炉中各部分的铜液处于同一温度。当投入第二批至第五批冷料再生铜时，由于炉内已有熔化的铜液，为了降低能耗，进一降低成本，在投入第一批冷料再生铜1.8h后控制炉温降低至1200℃，投入第二批至第五批冷料再生铜，各批次之间间隔1.3h，从第二批冷料再生铜的投入开始，投入的冷料再生铜进入铜液中，由于铜液温度高于铜的熔化温度，在铜液的加热下，后续投入的冷料再生铜逐渐被铜液熔化，第五批冷料再生铜加入后，铜液液面刚好与炉门平齐。本技术方案中燃烧器采用天然气与纯氧的混合气体作为燃烧气体。
[0064] S2熔化：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，待所有的冷料熔化完后进行第一次扒渣，分析所含杂质含量及氧含量，确定精炼剂的添加量及精炼时间；
[0065] 氧化性气氛为天然气与纯氧的混合气体，所述氧化性气氛的氧燃比为 2.3:1，熔化时炉膛温度控制为1130℃，熔化时长7h；
[0066] 为了提高天然气的燃烧效率，避免热量损失，本技术方案采用纯氧燃烧工艺，使纯氧与天然气的比例为2.3:1，能保证天然气完全燃烧，使天然气燃烧释放出全部的热量。现有技术中一般采用压缩空气助燃，但是，空气中氧气只约占21％，约占78％的氮气不参与燃烧，也就是说通入压缩空气助燃可能导致天然气燃烧不充分，进而产生大量烟气，烟气的排出会带走大量的热量，造成热量损失。
[0067] 当所有批次的冷料再生铜都投入精炼炉后，开始进入熔化阶段，熔化阶段时长7h等于氧化精炼与还原精炼两个阶段用时之和。
[0068] 当第一批或第二批冷料再生铜熔化完后，使用打氧管捅搅熔池加速熔化，使原料受热均匀，氧化部分铜及杂质，在腾炉现象消失后，加入玻璃渣或冰晶石。
[0069] 此处打氧管用于向铜液中通入压缩空气，由于空气的密度小于铜的密度，在铜液中的压缩空气会成为气泡并上浮至铜液表面，然后气泡在铜液表面破裂，释放气泡中的空气通过气泡在铜液中的上浮运动搅动铜液，起到搅拌铜液的作用，使原料受热均匀。而且压缩空气中含有氧气，当气泡在铜液中上浮时，铜液中部分杂质接触到氧气后在高温条件下被氧化成渣，然后气泡被炉渣带到铜液表面。在用打氧管捅搅熔池时会出现腾炉现象，当腾炉现象消失后，在铜液中加入玻璃渣或冰晶石，目的是使炉渣具有粘稠性，进而使炉渣与铜液分离。
[0070] S3氧化精炼：氧化精炼时，炉膛温度控制在1225℃，铜液温度控制在 1165℃，每隔0.7h测定一次铜液中杂质的含量及氧含量，烟道压强控制为 -90Pa；根据不同杂质元素的密度、氧亲和力及互熔性设定除杂顺序，按顺序向精炼炉内加入对应的精炼剂进行精炼，去除铜液中的锌、铁、铅、锡和镍等杂质；
[0071] 氧化精炼中精炼剂包括二氧化硅、冰晶石、萤石、铁屑、玻璃渣、石英砂、河沙、石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种。
[0072] 再生铜精炼过程中，Pb、Sn、Fe、Zn和Ni是最为常见的杂质元素，
[0073] 对于Zn的除杂：由于Zn的沸点只有907℃，在1165℃的氧化精炼温度下，大部分Zn会直接挥发，随炉气排出精炼炉，进而进入收尘系统，少部分Zn会被氧化，并与铜液中的氧化硅、氧化铁形成ZnO、ZnO·SiO2、 ZnO·Fe2O3的炉渣，进而实现除杂的目的。如果铜液中Zn较高时，Zn被氧化成ZnO后，将炉温升至1325℃，向铜液中加入木炭或焦炭颗粒，通过还原反应将ZnO还原成Zn，Zn再由于高温而挥发，进而实现除杂的目的。
[0074] 对于Fe的除杂：铜液中Fe被氧化后的产物为FeO、Fe2O3，向铜液中加入SiO2，使铜液中FeO与SiO2生成FeSiO2，Fe2O3与SiO2生成Fe2(SiO3)， FeSiO2、Fe2(SiO3)以炉渣的形式存在，进而实现除杂的目的。
[0075] 对于Pb的除杂：铜液中的Pb被氧化PbO，再向铜液中加入石英砂，PbO 与石英砂生成PbSiO3，PbSiO3以炉渣的形式存在。
[0076] 对于Sn的除杂：铜液中Sn被氧化成SnO和SnO2，在铜液中加入酸性精炼剂和碱性精炼剂，酸性精炼剂可以是SiO2，碱性精炼剂可以是石灰、纯碱或碳酸钙，SnO2与酸性精炼剂生成酸性渣，SnO与碱性精炼剂生成碱性渣，酸性渣、碱性渣均以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0077] 对于Ni的除杂：铜液中Ni被氧化成NiO，在铜液中加入铁屑，NiO与铁屑生成NiO·Fe2O3，NiO·Fe2O3以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0078] 氧化精炼中若出现氧化严重的铜液，采用氧化-还原-再氧化-再还原工艺处理氧化过度的铜液；氧化阶段中在铜液表面覆盖低硫焦炭，吹风蒸锌，加酸性精炼剂精炼，加碱性精炼剂精炼。
[0079] 将打氧管插入铜液深度的2/3处，通过打氧管将0.4MPa的压缩空气通入铜液中。
[0080] 为了实现更好的除杂效果，在氧化精炼过程中对铜液进行搅拌，在氧化精炼过程中，将打氧管插入铜液中，通过打氧管将0.4MPa的压缩空气通入铜液中，通过压缩空气实现铜液的搅拌。
[0081] S4还原精炼：还原精炼中关闭精炼炉烟道阀门，保持还原气体持续通入，控制烟道压强为-30Pa，将还原管插入铜液中，经还原管通入天然气、水蒸气、氮气等多种气体混合的还原气体进行还原，还原后铜液的温度为 1190℃，氧含量控制在240ppm之间，，还原气体包括天然气、水蒸气、氮气，还原气体还可以根据实际情况加入其它气体。
[0082] 采用天然气作为还原剂，铜液中的Cu2O与CH4反应生成Cu、H2O和CO2， H2O以水蒸气的形式与CO2从烟道排出，最终留下Cu。
[0083] 现有技术中采用插木还原工艺实现还原，会消耗大量木材，而且在还原过程中会产生大量的烟尘，与现有技术相比，采用天然气还原工艺能节约木材，减少烟尘量的产生。
[0084] S5出铜：关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，从炉眼放出铜液，在中间包加入的稀土优化结晶组织。所述稀土可以是镧系稀土或者铈系稀土，由于稀土价格昂贵，此处也可使用镧系稀土或者铈系稀土的废料。
[0085] 当再生铜精炼结束后，关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，覆盖一层木炭的目的是为了避免铜液与氧气接触而被氧化，将精炼炉的耐火泥凿开，打开炉眼，使炉中的铜液流出，同时用碳棒控制铜液流量。产出的铜液中杂质含量为：Zn≤100ppm,Pb≤50ppm,Ni≤80ppm,Sn≤100ppm。
[0086] 一种再生铜精炼工艺，还包括大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统，所述大气污染源自动监控系统与精炼炉联通，所述高温烟道余热回收、原料蓄热系统与精炼炉联通。大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统采用现有技术即可，也可采用针对特定环保工艺条件设计的特定系统。
[0087] 实施例3
[0088] 一种再生铜精炼工艺，包括以下步骤，
[0089] S1加料：开启全氧燃烧器，在精炼炉中投入占投炉量1％的酸性溶剂/ 碱性溶剂，实时加入惰性气体加以搅拌，惰性气体可以是氮气、氩气，目的是升熔化速度，促进铜液温度均匀。酸性溶剂可以是二氧化硅、萤石，碱性溶剂可以是熟石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种，根据再生铜产品的目标品位选择具体采用哪一种或者哪几种酸性溶剂/碱性溶剂，然后将冷料再生铜分五个批次投入精炼炉，具体操作是：当炉温至1400℃时，投入第一批冷料再生铜，第一批再生铜的投入量占炉容量的40％，间隔2h后控制炉温至1300℃，再投入四批次冷料再生铜，每批次投料之间间隔1～1.5h，第二至四批次中每批次冷料再生铜的投入量占炉容量的25％，第五批次冷料再生铜投入后使铜水液面与炉门平齐。
[0090] 由于铜的熔点为1083℃，为了提高再生铜的熔化速率，避免将精炼炉加热至过高温度而导致增高能耗、增加成本，本技术方案控制精炼炉炉温为1400℃时加入第一批冷料再生铜，第一批冷料再生铜投入炉中后，间隔 2h再投入第二批冷料再生铜，目的是为留出时间让第一批冷料再生铜熔化，以保证第一批次冷料再生铜能均匀受热，使精炼炉中各部分的铜液处于同一温度。当投入第二批至第五批冷料再生铜时，由于炉内已有熔化的铜液，为了降低能耗，进一降低成本，在投入第一批冷料再生铜2h后控制炉温降低至1300℃，投入第二批至第五批冷料再生铜，各批次之间间隔1.5h，从第二批冷料再生铜的投入开始，投入的冷料再生铜进入铜液中，由于铜液温度高于铜的熔化温度，在铜液的加热下，后续投入的冷料再生铜逐渐被铜液熔化，第五批冷料再生铜加入后，铜液液面刚好与炉门平齐。本技术方案中燃烧器采用天然气与纯氧的混合气体作为燃烧气体。
[0091] S2熔化：向精炼炉中通入氧化性气氛进行熔化，待所有的冷料熔化完后进行第一次扒渣，分析所含杂质含量及氧含量，确定精炼剂的添加量及精炼时间；
[0092] 氧化性气氛为天然气与纯氧的混合气体，所述氧化性气氛的氧燃比为 2.5:1，熔化时炉膛温度控制为1150℃，熔化时长8h；
[0093] 为了提高天然气的燃烧效率，避免热量损失，本技术方案采用纯氧燃烧工艺，使纯氧与天然气的比例为2.5:1，能保证天然气完全燃烧，使天然气燃烧释放出全部的热量。现有技术中一般采用压缩空气助燃，但是，空气中氧气只约占21％，约占78％的氮气不参与燃烧，也就是说通入压缩空气助燃可能导致天然气燃烧不充分，进而产生大量烟气，烟气的排出会带走大量的热量，造成热量损失。
[0094] 当所有批次的冷料再生铜都投入精炼炉后，开始进入熔化阶段，熔化阶段时长8h等于氧化精炼与还原精炼两个阶段用时之和。
[0095] 当第一批或第二批冷料再生铜熔化完后，使用打氧管捅搅熔池加速熔化，使原料受热均匀，氧化部分铜及杂质，在腾炉现象消失后，加入玻璃渣或冰晶石。
[0096] 此处打氧管用于向铜液中通入压缩空气，由于空气的密度小于铜的密度，在铜液中的压缩空气会成为气泡并上浮至铜液表面，然后气泡在铜液表面破裂，释放气泡中的空气通过气泡在铜液中的上浮运动搅动铜液，起到搅拌铜液的作用，使原料受热均匀。而且压缩空气中含有氧气，当气泡在铜液中上浮时，铜液中部分杂质接触到氧气后在高温条件下被氧化成渣，然后气泡被炉渣带到铜液表面。在用打氧管捅搅熔池时会出现腾炉现象，当腾炉现象消失后，在铜液中加入玻璃渣或冰晶石，目的是使炉渣具有粘稠性，进而使炉渣与铜液分离。
[0097] S3氧化精炼：氧化精炼时，炉膛温度控制在1250℃，铜液温度控制在 1180℃，每隔1h测定一次铜液中杂质的含量及氧含量，烟道压强控制为 -90Pa；根据不同杂质元素的密度、氧亲和力及互熔性设定除杂顺序，按顺序向精炼炉内加入对应的精炼剂进行精炼，去除铜液中的锌、铁、铅、锡和镍等杂质；
[0098] 氧化精炼中精炼剂包括二氧化硅、冰晶石、萤石、铁屑、玻璃渣、石英砂、河沙、石灰、纯碱和烧碱中的一种或多种。
[0099] 再生铜精炼过程中，Pb、Sn、Fe、Zn和Ni是最为常见的杂质元素，
[0100] 对于Zn的除杂：由于Zn的沸点只有907℃，在1180℃的氧化精炼温度下，大部分Zn会直接挥发，随炉气排出精炼炉，进而进入收尘系统，少部分Zn会被氧化，并与铜液中的氧化硅、氧化铁形成ZnO、ZnO·SiO2、 ZnO·Fe2O3的炉渣，进而实现除杂的目的。如果铜液中Zn较高时，Zn被氧化成ZnO后，将炉温升至1350℃，向铜液中加入木炭或焦炭颗粒，通过还原反应将ZnO还原成Zn，Zn再由于高温而挥发，进而实现除杂的目的。
[0101] 对于Fe的除杂：铜液中Fe被氧化后的产物为FeO、Fe2O3，向铜液中加入SiO2，使铜液中FeO与SiO2生成FeSiO2，Fe2O3与SiO2生成Fe2(SiO3)， FeSiO2、Fe2(SiO3)以炉渣的形式存在，进而实现除杂的目的。
[0102] 对于Pb的除杂：铜液中的Pb被氧化PbO，再向铜液中加入石英砂，PbO 与石英砂生成PbSiO3，PbSiO3以炉渣的形式存在。
[0103] 对于Sn的除杂：铜液中Sn被氧化成SnO和SnO2，在铜液中加入酸性精炼剂和碱性精炼剂，酸性精炼剂可以是SiO2，碱性精炼剂可以是石灰、纯碱或碳酸钙，SnO2与酸性精炼剂生成酸性渣，SnO与碱性精炼剂生成碱性渣，酸性渣、碱性渣均以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0104] 对于Ni的除杂：铜液中Ni被氧化成NiO，在铜液中加入铁屑，NiO与铁屑生成NiO·Fe2O3，NiO·Fe2O3以炉渣形式存在，进而实现除杂的目的。
[0105] 氧化精炼中若出现氧化严重的铜液，采用氧化-还原-再氧化-再还原工艺处理氧化过度的铜液；氧化阶段中在铜液表面覆盖低硫焦炭，吹风蒸锌，加酸性精炼剂精炼，加碱性精炼剂精炼。
[0106] 将打氧管插入铜液深度的2/3处，通过打氧管将0.5MPa的压缩空气通入铜液中。
[0107] 为了实现更好的除杂效果，在氧化精炼过程中对铜液进行搅拌，在氧化精炼过程中，将打氧管插入铜液中，通过打氧管将0.5MPa的压缩空气通入铜液中，通过压缩空气实现铜液的搅拌。
[0108] S4还原精炼：还原精炼中关闭精炼炉烟道阀门，保持天然气、水蒸气、氮气等多种气体混合的还原气体持续通入，控制烟道压强为-20MPa，将还原管插入铜液中，经还原管通入天然气、水蒸气、氮气等多种气体混合的还原气体进行还原，还原后铜液的温度为1200℃，氧含量控制在260ppm之间，还原气体包括天然气、水蒸气、氮气，还原气体还可以根据实际情况加入其它气体。
[0109] 采用天然气作为还原剂，铜液中的Cu2O与CH4反应生成Cu、H2O和CO2， H2O以水蒸气的形式与CO2从烟道排出，最终留下Cu。
[0110] 现有技术中采用插木还原工艺实现还原，会消耗大量木材，而且在还原过程中会产生大量的烟尘，与现有技术相比，采用天然气还原工艺能节约木材，减少烟尘量的产生。
[0111] S5出铜：关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，从炉眼放出铜液，在中间包加入的稀土优化结晶组织。所述稀土可以是镧系稀土或者铈系稀土，由于稀土价格昂贵，此处也可使用镧系稀土或者铈系稀土的废料。
[0112] 当再生铜精炼结束后，关闭燃烧器，在铜液表面覆盖一层木炭，覆盖一层木炭的目的是为了避免铜液与氧气接触而被氧化，将精炼炉的耐火泥凿开，打开炉眼，使炉中的铜液流出，同时用碳棒控制铜液流量。产出的铜液中杂质含量为：Zn≤100ppm,Pb≤50ppm,Ni≤80ppm,Sn≤100ppm。
[0113] 一种再生铜精炼工艺，还包括大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统，所述大气污染源自动监控系统与精炼炉联通，所述高温烟道余热回收、原料蓄热系统与精炼炉联通。大气污染源自动监控系统和高温烟道余热回收、原料蓄热系统采用现有技术即可，也可采用针对特定环保工艺条件设计的特定系统。
[0114] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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