卡尔多炉处理废杂铜技术

卡尔多炉处理废杂铜技术波立登公司的卡尔多(Kaldo)技术是氧气冶金在顶吹转炉上的一种应用.这种技术已被成功地用来冶炼铜精矿、废杂铜、阳极泥和废杂金等。众所周知，通过处理低品位废杂铜来生产粗铜或铜合金是一个非常有利可图的行业。低品位废杂铜来源广泛，价格低廉。如果能够满足环保的要求，处理这种原料生产成本很低。实践亦证明，冶炼各种低品位废杂铜的利润确实比处理铜精矿和高品位废杂铜都高。同时，在处理废杂铜过程中，还会得到很多贵金属，使得利润率进一步提高。瑞典波立登公司的卡尔多炉（Kaldo）技术就是为了满足厂家追求最大利润的要求，又能同时满足严格的环保法规要求而研发的。1、卡尔多技术的发展历史1976年第一台卡尔多设备在瑞典北部的波立登公司ROmmskar冶炼厂投入使用。最初利用这台设备处理含铅粉尘，现在用它处理铅精矿和废杂铜。波立登公司在应用卡度炉处理废杂铜的过程中，发现它是处理低品位废铜最有竞争力的技术，经济效益很好。后来这种技术很快推广到其它国家的许多具有不同生产能力的冶炼厂处理各种物料，例如还可以有效地处理废铅电池以生产再生铅。1992年意大利威尼斯附近的NuovaSamim铜冶炼厂利用波立登的卡尔多技术处理低品位废杂铜，年产25000吨粗铜。同年，伊朗铅锌总公司在Zanjan又采用卡尔多炉建立了一个铅冶炼厂，处理氧化铅精矿，年产41000吨铅。1993年波兰KGHM铜业公司在Glogow建立了一个贵金属厂处理阳极泥，采用2m3的卡尔多炉年产1000吨银。俄罗斯的Kasimov利用卡尔多技术处理废杂铜和废旧电子元件。印度SWIL铜业公司2000年引进波立登技术11m3的卡尔多炉处理废杂铜，年产铜60000吨。2、卡尔多炉处理废杂铜的工艺过程卡尔多炉可以处理含铜在30%以上的废铜原料，原料主要可分成下列4类：金属类，低挥发分：如1号或2号杂铜，铁铜合金等金属类，高挥发分：如黄铜屑和青铜屑、汽车散热器、小块铜等非金属类，低挥发分：铜渣、阳极炉精炼渣非金属类，低挥发分：黄铜和青铜的氧化皮、碎屑或青铜渣各种废料，如铜电线、电缆等含有机物的废杂铜原料可直接加料进炉冶炼，不用预处理。用卡尔多炉处理废杂铜的主要可分成5个工艺步骤，即加料、熔炼、出渣和造粒、精炼、出铜或铜合金。配料对工艺的经济性影响很大，原料中的金属、氧化物、挥发分等要进行很好的平衡。通常废杂铜原料中的铁作为氧化物的还原剂，硅作为熔剂。向卡尔多炉中加料通过一个翻斗车（201）来完成，不需要对原料进行预处理。但要避免直接向炉内加入水和油。加料结束后，氧油喷枪（103）插入炉内进行熔炼。开始时，卡尔多炉先以慢速不停地旋转，转速为1rpm，并不断加快，最后达到5rpm左右。氧油喷枪先以中型火焰进行燃烧，如果原料中有塑料等有机物，这时即开始燃烧。随后自动改变喷枪的氧油化，火焰变为高氧化状态，部分有机物挥发并与空气一起燃烧，在挥发燃烧过程中，被吸入直升烟道。由于烟道内吸入了更多的空气，最终所有塑料和有机物在直升烟道内完全燃烧。为了防止有害化合物的形成，直升烟道内的温度维持在800-9000C。炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本，炉内温度保持在12500C以下。待熔炼阶段（约1.5小时）完成后，开始出渣，这时惰性渣中含有少于0.5%的铜。出来的渣可以进行水淬造粒。炉内形成的黑铜接下来进行精炼，这时向炉内吹入压缩空气，同时卡尔多炉以15rpm的速度旋转。在精炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将黑铜转变成铜合金（炮铜），进一步精炼除去Pb和Sn，以形成粗铜。精炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理。然后将形成的粗铜从炉内倒入铜包去进行铸锭。一个周期的全部时间为4-6小时。生产规模取决于卡尔多炉的容积大小。全部操作都在控制室进行遥控。卡尔多炉处理废杂铜实际上最终得到三种可供销售的产品，即粗铜、ZnO尘和粒化渣。3、主要设备卡尔多炉处理废杂铜主要包括加料设备、卡尔多炉、集烟罩和除尘系统、环保烟罩以及其它辅助设备，如渣粒化设备和铜包等。卡尔多炉卡尔多炉包括炉子本身（100）和两个喷枪，一个为氧气和燃油喷枪（103），另一个为精炼喷枪（104）。这两个喷枪都是水冷的并可耐高温。水冷系统设有安全保护装置。卡尔多炉是一个衬有耐火砖的钢制容器。在电机的驱动下，它可以小于20rpm的速度转动。它还可以进行3600的仰俯，操作者可根据需要选择合适的角度进行装料、熔炼或出铜和出渣。卡尔多炉冶炼作业时，与水平成280角转动，这是为了利用它在倾斜转动时产生的搅动作用。耐火材料采用抗渣粘结能力强的铬镁砖。一般砌两层，起安全保险作用的一层靠近钢外壳，内层为作业层。这样保证在冶炼过程中万一耐火砖损坏，不致影响炉体的钢壳而伤及设备。氧油喷枪可沿托架在液压马达的驱动下移出或移入炉内，驱动系统中的液压蓄有器可保证万一停电或动力消失时，喷枪仍能移出卡尔多炉。喷枪是用水进行冷却的，因而可承受炉内的高温。冷却系统中的安全装置可在万一出现冷却水泄漏时立即切断供水。炼好的粗铜和熔渣被直接倒到不同的拾包里。集烟罩和除尘系统如果废料中含有塑料，它们的大部分将在集烟罩（101）内燃烧。水冷的集烟罩紧扣卡度炉的加料口，但其间隙足以吸入适量的空气保证含有CO和碳氢化合物的离炉烟气在集烟罩内燃烧，集烟罩内的温度能保持在800-9000C，以防止生成有害的化合物。集烟罩内衬有防腐蚀的耐火砖。其顶部设有紧急烟气出口。经过充分燃烧后的烟气经文丘里进行冷却和除尘。文丘里工作时具有较大的压降，以保证较高的除尘效率。收集到的粉尘变成泥浆送到浓缩机。卡尔多炉环保烟罩整个卡尔多炉都用环保烟罩（150）罩住。冶炼过程产生的粉尘都被风机抽出烟罩送到袋式过滤器除尘净化，然后才排到烟囱。因此，卡尔多炉冶炼时，工作环境和周围环境都是清洁的。所以，卡尔多炉处理废杂铜能满足最严格的环保法要求。4、生产指标下表举例给出了不同大小的卡尔多炉的生产规模及经济技术指标。卡尔多炉工作容积，m31246加料量废杂铜平均品位40-50%，吨/年10000200004000060000每年运行天数320320320320循环时间，小时6666循环数/每天4444循环数/每年1280128012801280粗铜生产量，吨/年4500100002000024-30000渣量，吨/年450080001600024000尘，吨/年1000200040006000消耗量油或天然气，m3/年750125019502600氧化，百万m3/年1.72.94.56电，MWh/年1800320050006700SiO2，吨/年24050010001500耐火砖，吨/年701202503805、举例：一个年产2万吨粗铜的卡尔多厂的物料平衡（吨/年）进料重量（吨）CuNiFePbZnSnSiO2CaOAl2O3碎电线80007760（97%）电机50001250（25%）3500(70%)50(1%)7375(50%)黄铜渣50001500（30%）100(2%)150(3%)100(2%)1000(20%)50(1%)100(2%)铜渣100002000（20%）2000(20%)400(4%)500(5%)2000(20%)100(10%)500(5%)低品位废料3000600（20%）150(5%)30(1%)600(20%)300(10%)150(5%)废散热器120007800（65%）120(1%)840(7%)1440(12%)480(4%)120(1%)石英石30002850(95%)30(1%)30(1%)合计4600020910（45.5%）100(0.22%)5920(12.9%)1340(2.9%)3020(6.6%)530(1.1%)5450(11.8%)430(0.9%)750(1.6%)出料金属2087020750(99.4%)60(0.29%)060(0.29%)020(0.1%)渣1700080(0.47%)40(0.24%)5920(34.8%)80(0.47%)1220(7.18%)80(0.47%)5450(32%)430(2.5%)750(4.4%)尘400080(2%)1200(30%)1800(45%)430(10.7%)总和2091010059201340302053054504301556、结论用卡尔多炉处理废杂铜有很多优点：a)熔炼、还原和精炼可都在同一个熔炉内完成，无需外加熔炉b)既可处理高品位废杂铜，又可处理低品位废杂铜。而处理低品位废杂铜经济效益更好c)产出可堆放的惰性炉渣，其金属含量很低，一般渣含铜小于0.5%d)卡尔多炉结构紧凑，设备简单，能完全密闭，因而可防止排放物溢散。操作环境良好，对外也没有污染，可满足最严格的环境要求e)生产灵活，适于处理各种物料，并可在不同金属间转换，不必对设备作任何改造f)投资省，经济效益好，工厂规模可大可小