铜冶炼技术对比解析

冶金冶炼M etallurgical smelting 我国铜冶炼技术的进步及发展陈晓军（新疆五鑫铜业有限责任公司，新疆　昌吉　８３１１００）摘 要：随着我国社会经济的不断发展，我国逐渐成长为一个工业生产大国，重工业快速发展，对铜的需求量也在不断增加，我国的铜冶炼产业也在不断进步发展。

铜是一种重要的过渡型金属元素，它可以和多种化合物进行反应，被广泛应用在武器和装饰物品中。

我国现阶段的铜产量不足，必须不断探索新的方法去提高铜的使用率。

我国的铜冶炼技术面临着巨大的挑战，目前炼铜的方法主要有火法炼铜和湿法炼铜两种，但火法炼铜仍是目前铜冶炼主要使用的技术。

本文结合我国铜冶炼行业的现状进行分析，对铜冶炼技术的创新和发展进行探讨。

关键词：铜冶炼；技术发展进步；策略中图分类号：ＴＦ８１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）１４－００１５－２Progress and development of copper smelting technology in ChinaCHEN Xiao-jun（Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｗｕｘｉｎ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，　Ｃｈａｎｇｊｉ　８３１１００，　Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｓｏｃｉａｌ　ｅｃｏｎｏｍｙ，　Ｃｈｉｎａ　ｈａｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｇｒｏｗｎ　ｉｎｔｏ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｕｎｔｒｙ．　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｃｏｐｐｅｒ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，　ａｎｄ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ．　Ｃｏｐｐｅｒ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｍｅｔａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔ．　Ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅａｃｔ　ｗｉｔｈ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ａｎｄ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｗｅａｐｏｎｓ　ａｎｄ　ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ　ａｒｔｉｃｌｅｓ．　Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｉｓ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ，　ｓｏ　ｗｅ　ｍｕｓｔ　ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ．　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｆａｃｉｎｇ　ｇｒｅａｔ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ．　Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｍａｉｎ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ：　ｐｙｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，　ｂｕｔ　ｐｙｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Keywords: ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ；　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ；　ｓｔｒａｔｅｇｙ随着世界经济的不断发展，全球化的步伐越来越快。

中国铜冶炼技术进步与发展趋势作者：孙建光来源：《名城绘》2018年第06期摘要：随着我国工业经济的快速发展，我国对铜原料的需求不断增大，但是由于我国铜资源的短缺，这就要求我国不断发展铜治炼技术。

总体上来看，我国铜工业工艺落后，污染严重，耗能较高，铜冶炼产能过剩，高附加值的加工产品生产能力不足，阻碍了我国大中型铜冶炼企业的发展。

近些年来我国铜治炼技术不断发展，火法炼铜技术仍然占主导地位。

因此，本文针对铜冶炼技术进步与发展趋势进行了分析。

关键词：铜冶炼；技术；发展趋势一、铜冶炼技术的主要发展和进步1.1铜熔炼技术（1）闪速熔炼技术。

闪速熔炼是将经过深度脱水（含水小于0.3%）的粉状精矿，在喷嘴中与空气或氧气混合后，以高速度喷入高温的反应塔内，在悬浮状态下，短时间完成硫化物的分解、氧化和熔化等的过程，熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的沉淀池中，汇集后继续完成锍与炉渣的最终形成，并进行沉清分离。

炉渣在单独的贫化炉或闪速炉内贫化处理后再弃去。

闪速熔炼克服了传统方法未能充分利用粉状精矿的巨大表面积，将焙烧和熔炼分阶段进行的缺点，炉料与气体密切接触，在悬浮状态下与气相进行传热和传质，大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善了环境。

自建国初期诞生了芬兰奥托昆普闪速炉和加拿大国际镍公司因科闪速炉的投产，至今已经历有70多年，闪速熔炼其不仅技术成熟，还经过日本、美国等工厂对其技术进行改进，使其发展更良好。

（2）浸没顶吹熔池熔炼技术。

浸没顶吹熔炼工艺是熔池熔炼的一种工艺，是在熔池内将熔体-炉料-气体三相流体间造成的强烈搅拌与混合，大大强化热能传递、质量传递和化学反应的速率，以便在燃料需求和生产能力方面产生较高的经济效益。

其喷枪是竖直浸没在熔渣层内，喷枪结构较为特殊，具有炉子尺寸比较紧凑，整体设备简单，工艺流程和操作不复杂，投资相对低等特点。

对比闪速熔炼，原料不需经过特别处理，通过炉顶加料口加入炉内，炉料呈自由落体落到熔池面上，被气流搅动卷起的熔体混合消融。

铜冶炼闪速熔炼及熔池熔炼技术探讨当前世界上广泛采用的铜火法冶炼方法主要有三种，包括传统熔炼、闪速熔炼以及熔池熔炼。

技术成熟、简易灵活、生产可靠、设备简单等是传统熔炼方法的优点，但其缺点是较低的生产效率，较差的硫回收率，烟气含SO2浓度比较低，烟气处理费用高。

因此，本文主要对闪速熔炼、熔池熔炼技术进行了简要的分析，并进一步探讨了铜的火法精炼、电解精炼等关键环节，希望能够通过不断的分析和研究，切实的提升铜冶炼技术水平。

标签：铜冶炼；闪速熔炼；熔池熔炼1 冶炼工艺选择的基本原则1.1 适应能力在冶炼中，主要有着能够对各种化学成分、粒度的原料进行处理，能够适应处理能力有较大波动等要求，因此所采用的工艺流程必须要适应这些要求。

1.2 高效节能企业要想取得更高的经济效益，生产作业必须要有着较高的效率，能源消耗较少，因此工艺工艺流程的选择必须要满足高效节能的要求。

1.3 技术先进、成熟、可靠，环境友好，排放达标技术的先进性与实用性是工艺流程必须具备的，同时技术的可靠性也至关重要，因此选择的工艺流程必须成熟可靠，技术风险较低。

此外，还需要遵循“以人为本”的原则，工艺系统必须密闭性强、有害烟气泄露少，能够满足清洁工厂的要求。

2 两种冶炼工艺分析2.1 闪速熔炼2.1.1 工艺配置图1为直接炼粗铜工艺的典型流程图。

其与闪速吹炼流程相比有着差异较为明显，主要体现在把闪速吹炼渣返回至之前的闪速熔炼炉中，而不是在单独的炉渣贫化系统中处理。

备料主要是对物料进行干燥和混合。

物料的干燥能够使工艺的总热量实现平衡，此外，还能够更好的控制烟气管路的腐蚀。

然后闪速炉中输送干燥物料。

在反应塔中，物料和氧气进行混合，反应以悬浮物的形式进行，在沉降室中进行熔融相收集，分离出炉渣与粗铜。

在余热锅炉中进行炉子烟气的冷却。

部分烟尘也会被余热锅炉收集，在电收尘器中收集剩余的颗粒，通常所有烟尘都返回炉子中。

视所选择的渣型和氧势而定，在粗铜闪速熔炼炉渣中，铜的含量为15%-25%。

日期:contents •铜冶炼技术概述•铜冶炼设备•铜冶炼工艺流程•铜冶炼技术及设备的挑战与解决方案•铜冶炼技术及设备的发展趋势与前景目录铜冶炼技术概述01古代人们使用木炭作为燃料，熔炼红铜和砷青铜。

后来，随着技术的发展，人们开始使用焦炭冶炼黄铜和白铜。

铜冶炼技术的发展历程古代铜冶炼技术19世纪末，随着工业的发展，出现了使用煤炭和鼓风炉的大型冶炼厂。

20世纪初，出现了转炉和电炉等冶炼技术。

近代铜冶炼技术现代铜冶炼技术包括闪速炉、艾萨炉、诺兰达炉等，这些技术具有高效、节能、环保等特点。

现代铜冶炼技术火法冶炼是一种传统的铜冶炼技术，其特点是能耗高、污染大，但设备简单、操作方便。

火法冶炼湿法冶炼电化学冶炼湿法冶炼是一种环保型的铜冶炼技术，其特点是能耗低、污染小，但设备复杂、操作难度大。

电化学冶炼是一种新兴的铜冶炼技术，其特点是环保、节能、高效，但设备投资大、操作要求高。

03铜冶炼技术的分类及特点0201铜冶炼技术广泛应用于电线电缆、汽车制造、航空航天、电力等领域。

工业领域铜制品如铜管、铜板等在建筑领域应用广泛，可用于给排水管道、空调管道等。

建筑领域铜及其合金在电子领域应用广泛，如集成电路芯片引线框架、印刷电路板等。

电子领域铜冶炼技术的应用范围铜冶炼设备02反射炉反射炉是一种炉膛温度高、热量利用率高的熔炼设备，通过燃料燃烧和热风循环，实现铜矿的熔炼和提纯。

鼓风炉鼓风炉是铜冶炼过程中常用的设备之一，通过向炉内鼓入空气，使炉内物料充分燃烧，达到铜矿还原熔炼的目的。

电炉电炉是一种依靠电能加热的熔炼设备，具有能源利用率高、生产效率高、环保等优点，适用于处理难熔和有特殊要求的铜矿。

铜炉设备铜矿磨机设备棒磨机棒磨机是一种将铜矿颗粒进一步细磨的设备，通过旋转的棒条将矿石磨细，有利于提高铜矿的浮选效果。

螺旋分级机螺旋分级机是一种用于铜矿水力分级和脱泥的设备，通过旋转的螺旋叶片将矿石分成不同粒度的颗粒，提高浮选效果。

球磨机球磨机是用于破碎和研磨铜矿的设备，通过高速旋转的球将矿石破碎和研磨成细小颗粒，提高后续处理的效率。

关于铜冶炼工艺技术的进展与我国铜冶炼厂的技术升级摘要：从上个世纪的70年代开始，世界铜冶炼工艺技术的发展很快，出现了很多的新的工艺技术并且应用在了铜冶炼工业中。

在此情况下，我国也进行了铜冶炼厂的技术升级工作。

本次主要针对铜冶炼工艺技术的进展和我国铜冶炼厂的技术升级的相关分析，希望可以进一步推动我国铜冶炼工艺技术的升级改造，使得更多的先进工艺技术可以应用在我国的炼铜企业中。

关键词：铜冶炼工艺技术；铜冶炼厂；技术升级；技术改造前言铜金属是人类发现和应用比较早的金属种类之一。

在时代和经济的不断发展之下，对于铜的需求量和消费量也越来越大。

这促使了铜冶炼工艺技术的发展，就我国来说，虽然很早就开始生产和使用铜，但我国的铜冶炼技术一直处在世界的落后位置。

随着我国工业水平、科技水平以及经济实力的不断提高，我国的一些铜冶炼厂也开始进行铜冶炼工艺的技术升级和改造，希望达到高效节能环保的目的，以助力于我国的经济发展。

1.铜冶炼工艺技术的进展前面我们已经知道，铜金属早在原始社会就被人们所发现并应用到生活生产中。

也是由于人们发现了铜，才结束了石器时代，之后人们迈入青铜时代。

早在1865年的时候，欧洲就发明了铜电解精炼工艺，这对世界铜冶炼技术的进步起到了非常大的推动作用。

就目前来看，世界上电解铜的冶炼方法主要有两种：火法冶炼和和湿法冶炼。

当前几乎精炼铜产量的80%左右都是用火法冶炼生产的，湿法冶炼生产的精炼铜占到了20%左右。

（一）火法铜冶炼工艺当今世界上生产铜的主要方法是以火法铜冶炼技术为主，占到了铜产量的80%左右。

火法铜冶炼工艺的优势是原料的适应性比较强、耗能较低、效率还高。

目前正在被大力推广的火法铜冶炼工艺是闪速炉熔炼和熔池熔炼。

因为在世界工业和经济的快速发展过程中，对于环境的破坏以及能源的过度消耗问题越来越严重，能源越来越紧张，生态环境也遭到了严重的破坏，这促使人们要研究和采用一些先进的铜冶炼工艺，以减少对于生态环境的破坏以及降低能源消耗。

中国铜冶炼技术进步与发展趋势随着我国工业经济的快速发展，我国对铜原料的需求不断增大，但是由于我国铜资源的短缺，这就要求我国不断发展铜治炼技术。

总体上来看，我国铜工业工艺落后，污染严重，耗能较高，铜冶炼产能过剩，高附加值的加工产品生产能力不足，阻碍了我国大中型铜冶炼企业的发展。

近些年来我国铜治炼技术不断发展，火法炼铜技术仍然占主导地位。

因此，本文针对铜冶炼技术进步与发展趋势进行了分析。

标签：铜冶炼；技术；发展趋势一、铜冶炼技术的主要发展和进步1.1铜熔炼技术（1）閃速熔炼技术。

闪速熔炼是将经过深度脱水（含水小于0.3%）的粉状精矿，在喷嘴中与空气或氧气混合后，以高速度喷入高温的反应塔内，在悬浮状态下，短时间完成硫化物的分解、氧化和熔化等的过程，熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的沉淀池中，汇集后继续完成锍与炉渣的最终形成，并进行沉清分离。

炉渣在单独的贫化炉或闪速炉内贫化处理后再弃去。

闪速熔炼克服了传统方法未能充分利用粉状精矿的巨大表面积，将焙烧和熔炼分阶段进行的缺点，炉料与气体密切接触，在悬浮状态下与气相进行传热和传质，大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善了环境。

自建国初期诞生了芬兰奥托昆普闪速炉和加拿大国际镍公司因科闪速炉的投产，至今已经历有70多年，闪速熔炼其不仅技术成熟，还经过日本、美国等工厂对其技术进行改进，使其发展更良好。

（2）浸没顶吹熔池熔炼技术。

浸没顶吹熔炼工艺是熔池熔炼的一种工艺，是在熔池内将熔体-炉料-气体三相流体间造成的强烈搅拌与混合，大大强化热能传递、质量传递和化学反应的速率，以便在燃料需求和生产能力方面产生较高的经济效益。

其喷枪是竖直浸没在熔渣层内，喷枪结构较为特殊，具有炉子尺寸比较紧凑，整体设备简单，工艺流程和操作不复杂，投资相对低等特点。

对比闪速熔炼，原料不需经过特别处理，通过炉顶加料口加入炉内，炉料呈自由落体落到熔池面上，被气流搅动卷起的熔体混合消融。

浸没顶吹熔炼的主要代表工艺为澳大利亚的澳斯麦特炼熔技术和艾萨熔炼技术。

铜冶炼污酸处理新技术介绍（1）稀硫酸浓缩回收法铜冶炼污酸主体是硫酸，硫酸根浓度一般能达到1.5mol/L 以上。

目前对于铜冶炼污酸中硫酸根的处理有两种思路：①直接加药剂沉淀硫酸根的同时生产铁系颜料和硫酸铵产品，既能出水达标，又能带来经济效益。

②稀硫酸浓缩回收。

通常去除硫酸根的方法用的是钡沉淀法（碳酸钡法、氯化钡法）、氯化钙法、NDS法、排除盐水法等。

钡沉淀法昂贵、加过量会污染环境；钙法除硫酸根效果差；冷冻法前期投资过大；排除盐水法浪费较多的水资源。

目前国外开发的一些技术有：NDS 法、SRS 法、BDS 法等，对处理水水质要求较高。

如将稀硫酸浓缩至可回收浓度范围后，下一步回收硫酸是很好的处置方法。

浓缩稀硫酸的原理是通过蒸发浓缩法将稀废硫酸中的一部分水分蒸发掉。

尤其是蒸发浓缩硫酸浓度小于80% 的稀废硫酸时，稀废硫酸中除了只有少量硫酸分子逸出外，几乎只有水分蒸发掉，通过该方法可以实现浓缩硫酸纯度的目标。

但稀硫酸浓度远远小于80%，则热能消耗、运行费用、维护费用更高，设备更换频率更快。

（2）离子交换树脂法离子交换树脂法是利用树脂（具有一定离子选择交换性）交换水中的某些离子或基团，从而实现对该离子去除的目的，在离子交换过程中达到交换饱和上限后，通过树脂解析，这些树脂又可以重复使用。

离子交换树脂具有可再生、操作简单、工艺条件成熟等优点在行业内得到广泛的应用。

但是由于污酸中的重金属以及氟离子、氯离子和砷的浓度非常高，离子交换树脂很容易就达到饱和，因此需要经常解析、脱附，使反应周期变短，且离子交换树脂在酸度很高的情况下对污酸中污染物的去除还有待于实验验证，通常情况下，在企业中离子交换树脂法是作为污酸后续深度处理的方法。

（3）膜技术用于酸性废水处理的膜技术主要有两个方面的应用，一是用于固液分离，以自动反冲洗表面过滤器为代表 : 二是用于废水除盐，以反渗透系统为代表。

酸性废水本身可能含有细小的不溶颗粒，在处理过程中也可能产生细小的沉淀。

铜冶炼水平与工艺水平铜冶炼水平与工艺水平1)火法冶炼工艺当前，全球矿铜产量的75%-80％是以硫化形态存在的矿物经开采、浮选得到的铜精矿为原料，火法炼铜是生产铜的主要方法，特别是硫化铜精矿，基本全部采用火法冶炼工艺。

火法处理硫化铜精矿的主要优点是适应性强，冶炼速度快，能充分利用硫化矿中的硫，能耗低。

其生产过程一般由以下几个工序组成：备料、熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼，最终产品为电解铜。

原料制备工序：将铜精矿、燃料、熔剂等物料进行预处理，使之符合不同冶炼工艺的需要。

熔炼工序：通过不同的熔炼方法，对铜精矿造硫熔炼，炼成含铜、硫、铁及贵金属的冰铜，使之与杂质炉渣分离；补出的含二氧化硫烟气经收尘后用于制造硫酸或其他硫制品，烟尘返回熔炼炉处理。

吹炼工序：除去冰铜中的硫铁，形成含铜及贵金属的粗铜，炉渣和烟尘返回上一工序处理。

火法精炼工序：将粗铜中硫等杂质进一步去除，浇铸出符合电解需要的阳极板。

电解精炼工序：除去杂质，进一步提纯，生产出符合标准的阴极铜成品，并把金银等贵金属富集在阳极泥中。

传统熔炼方法如鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，由于效率低、能耗高、环境污染严重而逐渐被新的富氧强化熔炼工艺所代替［[3]新的富氧强化熔炼可分为闪速熔炼和熔池熔炼两大类，前者包括奥托昆普型闪速熔炼和加拿大国际镍公司闪速熔炼等，后者包括诺兰达法、三菱法、艾萨法、奥斯麦特法和瓦纽可夫法以及我国自主开发的水口山法、白银炉熔炼、金峰炉熔炼等技术。

铜锍吹炼方法有传统的卧式转炉、连续吹炼炉、虹吸式转炉。

新型吹炼技术包括艾萨吹炼炉、三菱吹炼炉和闪速吹炼炉等。

粗铜的火法精炼在阳极炉内进行，对于转炉产出的液态粗铜采用回转式阳极炉或固定式反射炉精炼，经氧化、还原等作业进一步脱除粗铜中的铁、铅、锌、砷、锑、铋等杂质，并浇铸成含铜99.2%-99.7％的阳极板。

铜电解工艺有传统电解法、永久阴极电解法和周期反向电流电解法3种。

目前大多数电解铜厂都使用传统电解法，永久阴极电解法和周期反向电流电解法是20世纪70年代以来发展的新技术。