铜冶炼技术对比解析

S捕集率 炉寿命
150天
业内认可的先进熔炼工艺
闪速熔炼和熔池熔炼： ※Outokumpu闪速熔炼 ※ 浸没喷枪式熔炼（ISA/Ausmelt） ※ 三菱熔炼
闪速熔炼技术的进展
闪速炼铜工艺
●第一座炼铜闪速炉于1949年在芬兰哈里亚瓦尔塔 冶炼厂投入工业生产；目前还用于镍精矿的熔炼 ；1978年开始进行铜精矿的一步炼铜；1995年开 始进行冰铜的吹炼。 ●至今已有40台炼铜闪速炉建成投产，目前在运行 的有37台（其中有3台一步炼铜闪速炉，2台冰铜 吹炼闪速炉），6台炼镍闪速炉在生产。 ●炉体冷却结构的改进、冷却强度的提高，闪速炉 的单炉产能提高，最大达到原设计的3.65倍；闪 速炉的炉寿命延长，最长达到15年，一般10年左 右
浸没喷枪顶吹技术（TSL）的进展
-----艾萨/奥斯麦特熔炼
Ausmelt工艺炼铜业绩
投产时间 1999 1999 2002,2004 2003 2004 2003 所属公司 中条山 中条山 Amplats 安徽铜都 韩国锌业 Birla铜业 工厂位置 中国，侯马市 中国，侯马市 南非，吕斯滕堡 中国，铜陵 温山，韩国 炉料类型 铜精矿 铜冰铜 水淬镍/铜/铂族金 属冰铜 铜精矿 铜渣 铜精矿熔炼+冰铜 吹炼 加料量 200,000t/a 60,000t/a 213,000t/a 330,000t/a 7万吨/年 32~35万吨 /年 产品 铜冰铜 粗铜 镍/铜吹炼 冰铜 铜冰铜 铜冰铜 粗铜

闪速炉扩产实例
冶炼厂 玉野 温山 Huelva 贵溪 NA 东予
Kennecott
投产年份
R/S尺寸 6*6.5 4.9*6 6.5*6.8 6.8*7 6*8 6*6.6 7*7.75 6.2*5.9 5.53*6.64
R/S体积 /m3 183.7 113.1 225.5 254 226 186.5 298.1 178 159.4
2005
2005 2008 2008 2007 2006
韩国锌业
Start project 赤峰金剑铜业
葫芦岛有色金属集团
温山
俄罗斯， Chelyabinsk
铅厂含铜残渣等
铜精矿 铜wk.baidu.com矿 铜精矿
7万吨/年
50万吨/年 48万吨/年 50万吨/年 15万吨/年
冰铜
冰铜 冰铜 冰铜 粗铜
同和矿业 俄罗斯铜业公司
日本
铜/多金属二次冶炼 铜精矿
2008
吉林镍业
Ni/Cu精矿
27.5万吨/年
镍冰铜
ISA工艺炼铜业绩
投产时间 所属公司 工厂位置 工厂类型 工厂能力
1987
芒特艾萨矿业有限公司
澳大利亚芒特艾萨
铜冶炼厂
15~20吨/小时的铜精 矿
70万吨/年铜精矿 100万吨/年铜精矿 年产6~10万吨铜 年装料量30万吨 80万吨/年铜精矿 年处理15万吨二次 物料 130万吨铜精矿
铜冶炼技术的进展 与中国铜冶炼业的发展趋势
铜陵有色金属集团控股有限公司
一、炼铜原料与炼铜工艺
炼铜原料
硫化矿：铜或铜铁硫化物，由原生硫化矿如黄
铜矿（CuFeS2)、斑铜矿（Cu5FeS4)等和次生硫化 矿如辉铜矿（Cu2S）、铜蓝等
氧化矿：碳酸盐、氧化物、硅酸盐、硫酸盐 废铜、铜合金、含铜废料等二次物料
闪速熔炼的技术进展
生产能力连续提高：贵溪、金隆、玉野、东予、 佐贺关等 单个精矿喷嘴取代原有的4个喷嘴，喷嘴结构连续 改进 炉体结构连续改进和冷却的强化 关键设备的技术逐步成熟：大型蒸汽干燥机，干 矿浓相输送，失重计量加料系统（LIW和Airslide），废热锅炉 工艺控制数学模型的开发和应用；计算机仿真技 术的应用 富氧代替预热鼓风，送风氧浓提高，烟气SO2浓 度提高 冰铜品位提高 贫化电炉能耗降低，冰铜品位提高，渣含铜控制
炼铜工艺技术
火法工艺（选矿-熔炼-精炼工艺）：传统炼铜工
艺，适合处理硫化矿，占矿铜产量的75%~80%
湿法工艺（浸出-萃取-电积） ：上世纪70年代中
期后兴起，适合处理氧化矿和次生硫化矿，还用 于处理浮选尾矿、废矿、旧矿和断裂的矿体；硫 化矿采用细菌浸出。占矿铜产量的25%
再生铜：1/3熔炼-精炼，2/3直接生产铜产品。不


主要强化熔炼工艺的应用情况
工艺
因科闪速熔炼 奥托昆普闪速熔炼
工业生产时间
1952 1949
发明国
加拿大 芬兰
现状
2家应用 37台，矿铜产量的一半
氧气喷洒熔炼
Contop熔炼 诺兰达连续熔炼 三菱连续熔炼 沃克拉连续熔炼 QS工艺
1979
1980 1973 1970 1968 1972
美国
EU 加拿大 日本 澳大利亚 美国
佐贺关 金隆
1997
日本东予冶炼厂能力的提高
1980 送风氧浓，vol% 21
干精矿投料量，tpd
1989 39 1,600 59.5 5.5
2003 50-60 2,450 65 3~4
2008 70 4000 65 3
1,000
冰铜品位，Cu% 52.1 烟尘率，% 10
同样的闪速炉由于喷嘴的连续改进，炉体冷却结构强化， 送风氧浓提高，产能提高到最初的4倍以上；由于冰铜品位 的提高，转炉生产效率提高。
1992 1999 5家投产 16万吨/年矿 铜
单炉最高 产能
原料适应 性
原料预处 理
较差
粒度＜1mm， 深度干燥， H2O＜0.3%
适应性强
制粒或增湿， H2O 9%~11%
强
干燥，H2O＜ 1%
适应性强
适应性强
适应性强
粒度＜100mm， 粒度＜100mm， 制粒或增湿， H2O 10%~12% 不需要干燥。 不需要干燥。
停产
停产 2家应用 5家应用 停产 用于炼铅
艾萨/奥斯麦特熔炼
特尼恩特炉 瓦钮可夫炉 白银炉 氧气底吹
1992
1977 1977 1981 1992
澳大利亚
智利 俄罗斯 中国 中国
应用在迅速增长
在智利、墨西哥、赞比 亚等应用 在俄罗斯应用 在中国应用 在中国、印度应用
主要强化熔炼工艺的比较
项目
应用时间 首次炼铜 矿铜冶炼
产能大：单套系统最大铜产能超过40万吨/年
送风氧浓高：闪速熔炼氧浓达90%，ISA、
三菱、诺兰达熔炼氧浓达到65%，55%和 45%
自热或半自热熔炼：有效利用硫化矿物燃烧
所产生的热量；
冰铜品位高：均超过60%，可以高达75%
现代强化熔炼工艺的特点

高熔炼强度：闪速熔炼单炉铜精矿处理量首先突 破100万吨/年以上；Isa炉单炉铜精矿处理量达到 130万吨/年；三菱炉精矿处理量将超过100万吨/年 （温山）。 硫捕集率高，环保好：一般均超过95%。闪速熔 炼和三菱熔炼超过了99%，吨铜S的排放量不到 2kg，是最清洁的铜冶炼工艺 工艺控制自动化程度高：闪速炉实现了计算机在 线控制。
铜冶炼厂 铜冶炼厂 铜冶炼厂 铜/铅冶炼厂 铜冶炼厂 再生铜冶炼厂 铜冶炼厂
2006
2007
Mopani铜矿
南秘鲁铜业
赞比亚，Mufulira
秘鲁，Ilo
铜冶炼厂
铜冶炼厂
85万吨铜精矿
120万吨铜精矿
2009（预计） Kazzinc JSC
2009（预计） 秘鲁Doe Run
哈萨克斯坦
秘鲁La Oroya
铜冶炼厂
铜冶炼厂
25万吨铜精矿
28万吨铜精矿
ISA/Ausmelt熔炼的特点



原料的适应性很强：铜、铅、镍、锡精矿，铜、铅废杂料 等再生冶炼，精矿成分和性质要求不如闪速炉严格 备料简单：可以处理湿料、块料、垃圾等，不需要特别的 备料，湿料、块料可以直接入炉。 多种操作方式：通过控制炉内不同的气氛和温度，可以自 由地进行氧化，还原，烟化（挥发分离特定的元素）。 单台炉子可以进行熔炼，也可以以进行吹炼，直接生产粗 金属 熔炼强度高，设备单位产能（床能力）高，最新的Isa炉 设计精矿处理量达到了130万吨 烟尘率低 环境指标、自动化水平、作业率、炉寿命等不如闪速熔炼
同的原料采用不同的熔炼工艺
炼铜工艺的比较

火法工艺：受到环境和成本的压力，传统工艺逐步为现
代强化熔炼工艺所取代，生产规模不断扩大，成本优势明 显，硫的捕集率超过99%，改变了高能耗、高污染的形象

湿法工艺：火法难以利用的铜原料，包括低品位废石的
利用；尾矿处理；难选硫化矿；难熔矿；废弃的矿山；开 采成本很高的深矿井；高杂质（As、Sb、Bi）原料，多 金属（Ni、Co、Zn)原料。小规模生产的投资低，生产成 本低成本低，不生产硫酸，无SO2污染。操作简单，在矿 山附近就近生产。贵金属回收困难，回收率不确定。处理 黄铜矿精矿的湿法工艺还没有工业应用，存在技术障碍。



传统炼铜工艺
熔炼：反射炉 精矿预 处理： 焙烧
冰铜吹炼： PS转炉 阳极精炼、浇铸
鼓风炉、电炉
烧结
混捏 制团 烟气制酸 电解精炼： 常规始极片工艺
传统熔炼工艺的问题
●传统熔炼工艺：反射炉、电炉、鼓风炉，以反射
炉为主； ●熔炼强度低：送风氧浓低，冰铜品位低，生产效率 低，能耗高，成本高 ●生产能力低：单炉年产铜几千吨到几万吨 ● 环境污染严重：SO2回收率低 ●自动化程度低，劳动强度大 ● 60年代后期世界各地纷纷研究强化熔炼工艺
现代强化熔炼工艺
铜精矿熔炼： Outokumpu闪速炉 Inco闪速炉，三菱 炉 诺兰达炉， Isa/Ausmelt炉 Teniente转炉，瓦 钮可夫炉 Contop炉，白银炉 ，水口山炉 电解精炼： 冰铜吹炼： PS转炉 Ausmelt炉
阳极 浇铸
烟气制酸
常规始极片工艺
PC工艺
现代强化熔炼工艺的特点
闪速熔炼
1949年 1949 37台 140万吨铜 精矿
艾萨熔炼
1983 1987 9台 130万吨铜 精矿
三菱熔炼
1974年 1974 5 26.2万吨/ 年矿铜
诺兰达熔炼
特尼恩特转炉
奥斯麦特熔炼
1973 1973 3 ＜20万吨/ 年矿铜
1977年 1977 10台 ＜15万吨/ 年· 炉 矿铜
最初生产能 力/万吨/年 8.4-矿铜 8-矿铜 10-矿铜 9-矿铜 40-精矿
目前生产能力/ 万吨/年 26-矿铜 20-矿铜 30-矿铜 30-矿铜 110-精矿
1972 1979 1975 1985 1972 1971 1995
1970/1973
850tpd-精矿 ＞4000tpd精矿 100-精矿 90-精矿 10-矿铜 110-精矿 120-精矿 35矿铜
全球艾萨铜冶炼厂的处理量
7,000,000 6,000,000
年处理物料量/吨
5,000,000 4,000,000 3,000,000 2,000,000 1,000,000 0 1992 1996 1997 1998 2001 2002 2004 2005 2006 2007
年分
年处理物料量增长很快，是成长很快的新技术
1992 1992 1996 1997 2002 2002 2005
塞浦路斯迈阿密矿业 芒特艾萨矿业有限公司 Sterlite工业有限公司 联合矿业 云南铜业 Huttenwerke Kayser AG Sterlite工业有限公司
美国亚利桑那 澳大利亚芒特艾萨 印度Tuticorin 比利时霍博肯 中国昆明 德国Lunen 印度Tuticorin
送风氧浓 冰铜品位
烟气SO2%
~90%
任意 60%~75%
~65% ~62%
20%～27% ~95% 3
~55% 68%
20%~30% 99% 2年
~45% ~75%
15%~25% ~90% 1年
32%～36%
40%~50% ~62%
11%～15% ~95 1年
~75%
12%~25%
60%～90%
50% ~99.9% 8年以上

再生铜：单位能耗为矿产铜的20%，每利用1吨废杂铜
，可少开采矿石130吨，少产生2吨SO2 和100多吨工业废 渣，节约用水535立方米
二、火法炼铜工艺的进展
硫化铜精矿火法冶炼的特点

精矿中的S和Fe与氧反应，大量放热，过程可以 自热进行，无需燃料。 精矿的S氧化产生的SO2生产硫酸副产品；SO2必 须有效捕集，否则将造成环境污染 铜精矿80%小于200目（-74μ），通过工业氧可以 实现强化熔炼，产能大。 铜精矿中的金、银、铂、钯等稀贵金属在铜冶炼 中随铜富集，回收率可以达到98%
三菱连续炼铜工艺的进展
三菱连续炼铜工艺




由熔炼炉（S炉）、炉渣贫化电炉（SH炉）、吹炼炉（C 炉）组成。S炉—SH炉—C炉及其后的阳极炉均通过溜槽 连接，连续熔炼和吹炼。1974年在日本直岛冶炼厂首次投 产。 1981年Kidd Creek三菱炉投产，设计能力5.9万吨/年。 1998年印尼的Gresik精炼厂（三菱公司控股）和韩国温山 冶炼厂（日矿控股）三菱熔炼工艺投产，设计能力均为20 万吨/年阴极铜。温山冶炼厂三菱炉生产能力2005年达到 26.2万吨矿铜，计划扩产到30万吨/年矿铜，精矿处理量超 过100万吨 2000年澳大利亚的Port Kembla铜业公司（古河矿业控股 ）引进一台C炉与Noranda炉配合的工艺投产，但因故障 不断而停产。 印度的Birla冶炼厂2005年投产了一套三菱连续炼铜系统