铜冶金节能减排、提高铜提高燃料燃烧效率的方法和途径

铜冶金节能减排、提高铜提高燃料燃烧效率的方法和途径摘要：本文介绍了铜冶金过程中，炼铜系统中存在的主要问题以及节能的工艺途径与措施，以及生产过程中提高能源效率的一些经验和方法。

关键词：节能减排、铜冶练、燃料燃烧效率前言铜是工业生产中重要的生产原料，对我国的经济发展有着至关重要的影响。

铜在地壳中的相对丰度较低，但铜能形成比较富得矿床。

自然界产出的铜矿物有240种之多，多数并不常见，也不具有工业价值。

炼铜原料90%来自硫化矿，约10%来自氧化矿，少量来自自然铜。

铜的生产方法主要以火法冶金和湿法冶金为主。

随着经济的发展，铜生产和消费越来越重要。

然而在铜的生产过程中，铜的成本，环保节能技术与发达国家相比依然有着很大差距。

所以节能减排在实际生产过程中有着积极的经济效益，对环境的危害也会大大减小。

1铜冶金节能减排铜是工业生产中重要的生产原料，对中国的经济发展有着至关重要的影响。

铜在地壳中的相对丰度较低，但铜能形成比较富得矿床。

自然界产出的铜矿物有240种之多，多数并不常见，也不具有工业价值。

炼铜原料90%来自硫化矿，约10%来自氧化矿，少量来自自然铜。

铜的生产方法主要以火法冶金和湿法冶金为主。

随着经济的发展，铜生产和消费越来越重要。

然而在铜的生产过程中，铜的成本，环保节能技术与发达国家相比依然有着很大差距。

所以节能减排在实际生产过程中有着积极的经济效益，对环境的危害也会大大减小。

1.1炼铜系统存在的主要问题炼铜系统存在的主要问题炼铜系统存在的主要问题炼铜系统存在的主要问题目前铜炼厂存在的主要问题有。

(1)硫化铜精矿含铜一般为10%～30%，常伴有大量铁的硫化物，其量超过主金属铜，用火法冶金有精矿直接练出粗精铜，在技术上仍有一定困难，子冶炼师金属的回收率和金属产品质量上也不容易达到要求。

(2)在铜硫熔炼过程中，熔炼强度低，能耗高，硫回收率低，生产成本高，环境污染严重等问题越来越突出。

在铜硫吹炼时当温度过低时，熔体有凝固的危险，当温度过高时，转炉炉衬容易破坏。

并且在吹炼低品位铜硫时温度通常容易过高，而吹炼高品位铜硫则出现热量不足。

(3)在铜电解精炼的过程中，从技术方面看，因为电解时溶解和沉积速度总是超过铜离子迁移速度，电流密度大时，会因为浓度不同会产生阳极钝化，而阴极则结晶粗糙，甚至出现粉状结晶。

从经济方面来看，电流密度过大，电压增大，电耗增大，同时由于提高电流密度，电解液循环量增大，会增加阳极泥损失。

1.2节能减排措施1.2.1采用废杂铜冶炼工艺(1)废杂铜简介：废杂铜可分为新废杂铜和旧废杂铜，约各占一半。

新废杂铜是工业生产中产生的废料，旧废杂铜是使用后被放弃的铜或被放弃的物品或废料中的铜。

目前国内回收废铜的方法很多，主要分为两类。

一种是直接利用，即将高质量的杂铜直接熔炼成精铜或铜合金；另一种间接利用，即通过冶炼除去废杂铜中的贱金属杂质。

废杂铜冶炼工艺一般分为一段法，二断法，三段法。

一段法处理铜品位＞90%的紫杂铜，黄杂铜等，直接将其加入到精炼炉中精炼成阳极，再电解生成阴极铜。

二段法处理含铜＞70%的废杂铜，其在熔炼炉或吹炼炉内先融化，还原吹成粗铜，再经过精炼炉，产出阴极铜。

三段法是将含铜低于70%的废杂铜熔炼，转炉吹炼、阳极精炼、电解、产出阴极铜。

下面重点介绍介绍欧洲几个厂典型的废杂铜冶炼工艺。

(2)奥地利brixleg鼓风炉—转炉—反射炉废杂铜冶炼工艺。

生产工艺由鼓风炉，ps转炉，固定式阳极炉，电解组成，是典型的三段法流程。

该工艺流程的特点：不同品位的含铜残渣和紫杂铜用不同的工艺流程生产不同的产品，即：含铜20%~~50%的残渣原料进鼓风炉熔炼，用焦炭还原生产出黒铜再经转炉生产出粗铜；含铜50%~~80%的铜杂铜、黒铜和铜合金直接进转炉，生产出含铜96%以上的粗铜进行阳极炉精炼；含铜＞80%以上的杂铜、粗铜则直接进行阳极炉精炼；铜品位更高的光亮铜则无需冶炼处理，直接加入感应电炉生产铜材。

(3)北德精炼凯撒冶炼厂艾萨炉废铜冶炼工艺。

凯撒冶炼厂原有3台鼓风炉、2台转炉、2台固定式反射阳极炉、熔炼低品位的含铜残渣废料和各种品位的废杂铜，是典型的三段法工艺。

含铜1%到80%的物料在一台艾萨炉中先进行还原熔炼，产出黒铜，硅酸盐炉渣和烟尘。

烟尘富集了Zn，作为副产品出售；炉渣含铜很低，水淬后弃去。

将炉渣排出水淬后，炉内的黒铜继续吹炼，产出含铜95%的粗铜，熔体粗铜进入倾动炉精炼。

艾萨炉产出的吹炼渣富集了锡、铅，在锡、铅合金炉内熔炼成70Pb30Sn合金。

含铜93以上的废杂铜直接进倾动炉处理，产出阳极板送艾撒电解精炼。

KRS中使用艾萨法熔炼和吹炼的优势是：熔炼渣含铜低，铜的回收效率高；运行的炉子数量少，烟气量大大降低，生产能力原设计40%，能耗降低50以上。

但是由于KRS得特点，艾萨炉在很大的氧压区间内运行，对耐火材料的要求较高。

(4)瑞典波立顿隆斯卡尔冶炼厂卡尔多炉电子废料冶炼工艺。

一台卡尔多炉铅精矿、电子废料和工业残渣。

这一台卡尔多炉每年大约有200d熔炼电子废料和工业残渣回收铜及重金属，其余天数熔炼铅精矿。

电子废料、工业残渣通过提升机加入高位料仓，连续入炉。

熔炼电子废料的烟气需要骤冷(2、3s)，以除去烟气中的二恶氤，骤冷后进入旋风收尘除尘，再经过布袋除尘后排放。

卡尔多炉处理电子废料和工业残渣产出的粗铜倒入包子，用扎包车送到熔炼主厂房，由主行车调运倒入转炉吹炼。

1.2.2采用低碳铜冶炼工艺低碳经济十一节能、减排、环保为核心的新型经济发展模式，是铜冶金行业可持续发展的必然要求。

长期以来，传统铜冶金行业一直是效率低、高能耗、高污染的行业。

近年来，今年来我国铜冶炼行业取得了长足的发展，一批先进、高效的环保、节能的铜冶炼工艺相继建成并顺利投产，如闪速熔炼、奥萨麦特熔炼、闪速吹炼等。

下面重点介绍“双闪”（闪速熔炼和闪速吹炼）工艺和粗铜无碳火法精炼工艺。

“双闪”炉的研究与应用：闪速炉是一种高效强化的冶炼炉，其最大的优点是充分利用炉料的巨大比表面。

炉料进入炉内后，以高度悬浮状态于氧接触，在2s内完成各种反应，这是闪速炉实现自然冶炼的基础。

影响“双闪”炉自然也练的主要因素有富氧浓度，冰铜品位、烟尘率、炉料S/Cu、投量等。

富氧是实现“双闪”炉自然冶炼的第一要素。

冰铜品位是影响“双闪”炉自然冶炼的重要因素。

冰铜品位的选择是分配两炉热量的关键，品位过高虽然对熔炼炉自然熔炼有利，但会造成吹炼炉热量过少，无法满足吹炼炉自然需要；品位过低会造成吹炼炉产生大量含铜20%的高铜渣造成铜的直回收率低。

烟尘率是影响“双闪”炉自然冶炼的关键因素。

投料量越大，熔炼强度越大，热效率越高，越容易实现自热。

无碳精炼工艺的研究与应用：传统氧化还原工艺的原理是，先通入空气，进行深氧化将硫和其它杂质除尽，再利用碳氢还原剂还原氧气。

新工艺的核心是取消氧化还原作业，通过鼓入惰性气体搅拌铜液达到一步处硫脱氧的目的，做到还原剂的灵消耗，真正做到铜的无碳火法冶炼。

新工艺的成功运行为今后取消四大工序之一的阳极炉工序奠定了基础。

1.3节能减排对我们的启示（1）通过与欧洲废杂铜冶炼厂相比，目前我国的废杂铜冶炼企业的冶炼工艺技术存在明显的差距。

对原料的适应性差，现有工艺只能处理高品位废杂铜。

由于原料供应紧张等原因，废杂铜冶炼企业的利润空间被压缩，效益普遍不佳。

由于科研投入不足，现有冶炼厂的原料的综合回收程度低，回收的有价金属品种单一，不但增加了回收处理的难度和成本，还造成有价金属资源的浪费，难以获得好的效益。

能耗高，环境差是目前国内废杂铜冶炼厂较普遍的问题。

欧洲几个厂的冶炼工艺各异，但环境控制均非常严格。

在工艺、生产规模的选择上突出“新”和“大”，而忽略了效益这个核心。

欧洲冶炼厂的经营始终围绕着效益这个核心。

生产规模小，尤其是设备的单位质量小，设备数量多，生产成本高。

（2）低碳铜冶炼工艺是未来铜冶炼的方向和必然的趋势。

我国应做好及时转型，并且迎接新的挑战。

通过不断的创新和学习做到，高效、环保、节能的铜冶炼工艺。

2 铜提高燃料燃烧效率的方法和途径2.1节能减排措施及效果2.1.1节能减排改造措施呤针对上述存在的问题，白银公司对铜冶炼厂炼铜系统进行如下改造，以达到预期节能减排目标。

(1)熔炼系统。

改造现有100ｍ2白银炉及其余热锅炉，淘汰现有50m2白银炉，在现有100m2白银炉东侧新建厂房内新建一台100m2白银炉及其沉淀区烟气换热器、余热锅炉。

白银炉出渣系统改为水淬渣，白银炉出铜口、出渣口、转炉返渣口、出铜包子、出渣包子设置烟罩或集烟箱体，沉淀区烟气换热后并人集烟系统，并建脱硫除尘设施。

(2)吹炼系统。

3台转炉（2用1备）设置炉前烟罩，左、右烟罩，转炉增加密闭烟罩（目前没有），各配置一台余热锅炉，炉前烟罩收集烟气并人集烟系统一并脱硫处理。

(3)阳极炉精炼。

新增2台回转式阳极炉替代现有2台反射阳极炉。

为配合大容量回转式阳极炉生产，选用了一台28模位、浇铸能力达85~100t/h圆盘定量浇铸机，阳极炉配置余热锅炉及喷雾干燥法脱硫除尘系统。

(4)电解精炼。

电解精炼利用现有电解厂房及电解液循环系统进行改扩建。

电解工段工艺改为不锈钢阴极电解需增加阳极机组、剥片机组、残极机组及电解专用吊车各一套，及相应的不锈钢极板，电解槽全部更换，共计384个；净液工段脱铜电解全部利用，新增一套板式蒸发器组、2台浓缩器及硫酸铜、硫酸镍带式真空过滤机各一套。

并增设和完善电解、净液槽面酸雾净化处理设施，改善操作环境。

(5)氧压站。

新增１套6500Ｎｍ3/ｈ，纯度96.6％深冷制氧机组，与原有6500Ｎｍ3／ｈ制氧机组协同为富氧熔炼提供辅助保证(6)余热利用。

2台白银炉（包括原白银炉）、3台转炉余热及2台回转式阳极炉余热锅炉产生的4.5ＭＰａ中高压饱和蒸汽，全部进入新增设的饱和蒸汽背压汽轮发电机组进行发电，额定发电量2500ｋＷ，产生低压蒸汽51t/h，其中本厂工艺使用21t/h，剩余30t/h送动力厂调配使用。

发电用于本厂生产使用。

(7)环境集烟系统。

主要针对白银炉、转炉进出料口、包子箱等收集的无组织烟气，采用氧化镁法净化回收SO2用于硫酸生产。

(8)其他辅助。

主要为熔炼及电解净液、制氧站、白银炉渣水淬循环水设施制氧站循环水设施、精矿受料斗受料与排料口、配料仓排料口、精矿胶带运输机头部及两台白银炉炉顶料仓下料口等设置收尘系统。

2.1.2 节能减排效果(1) 能耗物耗指标。

通过挖潜节能改造，阴极铜生产能力达到10万t/a，采用具有自主知识产权的白银炉＋Ｐｓ转炉粗铜冶炼工艺，冶炼烟气采用稀酸净化、两转两吸制酸工艺制酸，冶炼综合能耗（精矿——阴极铜）将从改造前的1.590kg标准：妙吨降到852kg标准彤吨，电解铜直流电耗达到235kg标准：影吨，铜回收率达到97.46％，硫的捕集率达到98％（通过环境集烟系统的安装，将大幅度削减无组织排放量。