[0034] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0035] 如图1所示，本发明提供的一种复合气体喷吹碳还原熔融铜渣的装置，包括贫化电炉1，气体发生装置10，贫化电炉1的顶部通过顶吹喷枪5连接一混合仓7。气体发生装置10包括还原性气体装置11和惰性气体装置12，还原性气体装置11和惰性气体装置12的出气口均通过第一管道13与混合仓7的进气口连通。还原性气体与碳粉在混合仓7内混合成所需配比的还原剂，在惰性气体的作用下，经顶吹喷枪5送入贫化电炉1。
[0036] 将温度为1200℃的熔融铜冶炼渣直接进入贫化电炉1，经过二次升温加热至1300℃～1500℃，使熔渣具有良好的流动性，并能充分利用熔渣余热。气体发生装置10，第一管道13，混合仓7以及顶吹喷枪5形成第一流动通道。第一流动通道中，在惰性气体的作用下，顶吹喷枪5将由还原性气体和碳粉混合形成的还原剂输送至熔融铜冶炼渣，实现碳还原剂的输送，有效的平衡各种还原剂的优缺点，提高还原过程的针对性。
[0037] 贫化电炉1侧壁设有侧吹喷枪9。惰性气体装置12的出气口还通过第二管道14连接侧吹喷枪9。惰性气体装置12，第二管道14以及侧吹喷枪9形成第二流动通道。侧吹喷枪9将惰性气体从贫化电炉1的侧壁吹入贫化电炉1，惰性气体对熔渣进行搅拌，使碳粉在熔渣中能有均匀分布，同时加快熔渣中铜锍颗粒的聚集和长大。
[0038] 顶吹喷枪5连接一升降装置8，通过升降装置8提升顶吹喷枪5。当还原过程到达预期终点后，通过升降装置8提升顶吹喷枪5，停止还原剂的喷吹和输送。顶吹喷枪5设有水冷套6，防止碳粉堵塞喷头。贫化电炉1侧壁还设有进渣口2、出渣口3、出锍口4，进渣口2、出渣口3以及出锍口4均为可开合式。反应结束后通过静态沉降过程促使渣铜分离，最后通过可开合式的出渣口3与出锍口4回收产品。
[0039] 如图2所示，本发明提供的利用上述装置处理铜渣的方法，包括如下步骤：
[0040] 将熔融铜渣直接由冶炼炉送入贫化电炉，经过二次升温加热至1300～1500℃；
[0041] 将还原性气体和碳粉在混合仓内按一定比例混合组成还原剂；
[0042] 通过顶吹喷枪从贫化电炉的顶部吹入惰性气体，惰性气体将还原剂输送至贫化电炉内的熔融铜冶炼渣；同时通过侧吹喷枪从贫化电炉的侧面吹入惰性气体；
[0043] 还原剂与熔融铜冶炼渣在贫化电炉内进行选择性还原；
[0044] 通过升降装置提起顶吹喷枪，停止还原剂的喷吹和输送；
[0045] 通过静态沉降过程促使渣铜分离；
[0046] 通过出渣口和出锍口回收产品。
[0047] 其中，熔渣送入贫化电炉时温度可为1200℃，二次升温加热至1300℃～1500℃的熔渣具有良好的流动性，并能充分利用熔渣余热。侧吹惰性气体对熔渣搅拌，能够使碳粉在熔渣中均匀分布，同时加快熔渣中铜锍颗粒的聚集和长大。还原过程到达预期终点后，通过升降装置8提起顶吹喷枪5，停止还原剂的喷吹和输送。
[0048] 本实施例中的还原性气体主要包括：H2、CO、低分子烃类、天然气、焦炉和高炉尾气、含还原气体成分的工业废气。惰性气体主要为Ar或N2。在反应的过程中需通过控制还原剂比例及用量(碳氢摩尔比范围为0～1)、顶吹时间(30～120min)和喷吹气体的流量和分压(根据还原过程的具体要求进行计算和调整)使熔渣能够选择性还原。
[0049] 本发明实施例中所用渣为铜冶炼过程吹炼炉渣，其主要物相及其含量如表1所示。下面参看具体实施例，对本发明进行说明。以下所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本专利的范围。以下所举实例的检测方法均为本行业常规的检测方法。
[0050] 表1实例用渣的物相组成及含量/wt.％
[0051]
[0052] 实施例一
[0053] 本实施例为选择性还原炉渣中的磁铁矿相。实验过程为实验室规模的实验，贫化过程中加热贫化电炉的为电阻炉，反应容器根据专利要求设计，熔渣处理量约为5kg。本实施例采用图1所示的装置及图2所示的工艺流程处理熔融铜渣，具体如下：
[0054] 首先，将冶炼炉渣放入电阻炉，升温至1400℃，使熔渣具有良好的流动性；其次，设计顶吹还原剂碳氢摩尔比为1：2(实际用还原剂为CH4，流量40L/min,压力0.2MPa)，输送用惰性气体为Ar气，流量为40L/min，压力为0.2MPa喷吹时间为30min，同时侧吹搅拌用惰性气体为Ar气，流量为40L/min，压力0.2MPa；还原结束后，继续侧吹搅拌30min；后续停止喷吹，静置沉降1h；最后经过出渣口3和出锍口4排出余渣和铜锍。
[0055] 沉降后炉渣主要物相分析如图3所示，其主要组成为铁橄榄石(Fe2SiO4)相和少量的铜铁合金相，和原始炉渣对比基本不含有磁体矿相。对余渣和铜锍产品进行ICP-AES分析，余渣含铜量为0.2％，铜锍的主要组成为Cu、Pb、S和少量的Fe，符合熔渣选择性还原的要求。
[0056] 实施例二
[0057] 本实施例为还原制备铜铁合金。实验过程为扩大规模的试验，贫化过程中加热贫化电炉的为感应炉，反应容器根据专利要求设计，熔渣处理量约为500kg。本实施例采用图1所示的装置及图2所示的工艺流程处理熔融铜渣，具体如下：
[0058] 首先，将冶炼炉渣放入感应炉，升温至1500℃，使熔渣具有良好的流动性；其次，设计顶吹还原剂碳氢摩尔比为1：4(实际用还原剂为碳粉和H2，H2流量为100Nm3/h，压力0.3MPa)，输送用惰性气体为Ar气，流量为100Nm3/h，压力0.3MPa，喷吹时间为60min，同时侧吹搅拌用惰性气体为Ar气，流量为50Nm3/h，压力0.3MPa；还原结束后，继续侧吹搅拌30min；
后续停止喷吹，静置沉降30h，熔渣底部出现合金熔体相；沉降后余渣通过底部出渣口3排出，随后铜铁合金相通过底部出锍口4排出。
[0059] 所得合金产品为83.5Kg，其中Fe含量为69.7wt.％，Cu含量为26.9wt.％,贫化后渣Cu含量为0.17wt.％，Cu综合回收率为95.6％，符合熔渣直接还原制备铜铁合金的要求。
[0060] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
