铜闪速熔炼工艺
浅谈“双闪”铜冶炼的工艺探索及优化
浅谈“双闪”铜冶炼的工艺探索及优化摘要：伴随着铜冶炼高投料、高品位、高氧浓、高热负的技术的发展趋势，闪速熔炼系统，不断优化着热平衡问题和造渣问题，而关键设备的开发及应用，也使得适应高强度熔炼的炉体结构设计和冷却技术有了很大的改进。
闪速熔炼是近代发展起来的一种先进的冶炼技术，能耗低，规模大，具有劳动条件好、自动化水平和劳动生产率高的优点。
精矿喷嘴技术不断地完善，精矿干燥与输送、装料系统等辅助系统不断提升等等，结合实践不断优化，现场工艺的升级与功用的提升，“双闪”铜冶炼技术不断完善。
本文将从闪速冶炼工艺的配置优化与衔接，对双闪冶炼工艺运维与系统优化开展了深入探索。
关键词：冶金工程；闪速熔炼；工艺优化；系统运维1、“双闪”铜冶炼工艺简述闪速冶炼工艺是在闪速炉一步炼铜工艺的基础上开发应用的连续吹炼工艺，连续加料、连续送风、连续排烟。
从1995年首次工业应用以来，特别是在中国几个大型冶炼厂的应用，通过工艺、设备的不断改进，该工艺已经非常成熟可靠。
闪速吹炼采用固体铜锍高浓度富氧吹炼，烟气量小，烟气连续稳定，SO2浓度高，为烟气制酸创造了很好的条件，制酸的电耗和单位能耗是其他连续吹炼工艺无法比拟的；固体铜锍吹炼可以将熔炼和吹炼在时间和空间上分开，不再相互制约，为高作业率创造了条件，可以与任何能够生产高品位铜锍的熔炼工艺相匹配生产，如氧气底吹、富氧双侧吹等；炉体密闭性好，环保条件好，“双闪”工艺硫的捕集率超过99.9%；闪速吹炼炉的单炉产能大，目前年生产能力已经达到45万t粗铜，还有进一步提高的潜力，特别适合大规模生产。
对于30万t以上产能的冶炼厂，采用闪速吹炼工艺的单位投资和单位成本低，具有一定的投资和成本优势。
2、闪速冶炼的工艺流程及现场实践闪速熔炼是充分利用细磨物料巨大的活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。
将精矿经过深度干燥后，与熔剂经干燥一起用富氧空气喷入反应塔内，精矿粒子在空间悬浮1-3s 时间，与高温氧化性气流迅速发生硫化矿物的氧化反应，并放出大量的热，完成熔炼反应即造锍的过程。
《铜精矿的闪速熔炼》课件
配料系统通常包括原料储存、计 量、输送和混合等装置，通过自 动化控制系统实现精确控制和调 整。
混合系统
混合系统的作用是将配料系统输送来 的各种原料进行均匀混合，以确保进 入闪速熔炼炉的原料质量稳定。
混合系统通常采用高效混合设备，如 搅拌器、混合器等，通过强化搅拌和 混合，减小原料之间的粒度和密度差 异，提高混合效果。
铜精矿的配料与混合
配料原则与要求
根据冶炼要求，确定配料比例， 确保原料成分符合标准。
混合方法与设备
介绍混合设备的类型和工作原理 ，以及混合效果的评估方法。
铜精矿的闪速熔炼
01
闪速熔炼原理
阐述闪速熔炼的基本原理和技术特点。
02
闪速熔炼设备
介绍闪速熔炼炉的构造、工作原理和使用维护方法。
03
熔炼工艺参数
该技术采用高温、高反应速 率的生产条件，使反应在最 佳条件下进行，提高了生产 效率。
同时，该技术采用先进的烟 气处理和余热回收技术，能 够减少对环境的污染和能源 的浪费。
02 铜精矿闪速熔炼的工艺流程
铜精矿的准备
铜精矿的来源与特点
介绍不同来源的铜精矿及其特点，如品位、杂质含量等。
铜精矿的预处理
包括破碎、磨细、筛分等工序，以确保精矿粒度合格，满足 熔炼要求。
02
该技术利用了高温、高反应速率的条件下，铜精矿中的 硫化物与氧气发生快速氧化反应，生成二氧化硫气体， 同时释放出铜和铁等有价金属。
03
铜精矿闪速熔炼技术的核心在于控制炉温和反应速率， 使反应在最佳条件下进行，以提高金属回收率和降低能 耗。
铜精矿闪速熔炼技术的历史与发展
铜精矿闪速熔炼技术起源于20世纪初，最初是为了解决当时铜矿资源品位下降、成 本上升的问题而开发的。
年产6万吨粗铜闪速熔炼炉的设计
年产6万吨粗铜闪速熔炼炉的设计年产6万吨粗铜闪速熔炼炉的设计一、引言粗铜是一种重要的金属材料，广泛应用于电力、建筑、航空航天等领域。
为了满足市场需求，设计一台年产6万吨粗铜的闪速熔炼炉至关重要。
本文将详细介绍该闪速熔炼炉的设计方案。
二、工艺流程1. 原料准备：将含铜原料进行预处理，去除杂质和水分。
2. 熔化：将预处理后的原料投入到闪速熔炼炉中进行高温加热，使其达到液态。
3. 精练：通过对液态金属进行物理和化学处理，去除其中的杂质和氧化物。
4. 铸造：将经过精练的金属液体倒入模具中进行冷却凝固，得到粗铜坯。
三、设备选型1. 闪速熔炼炉：选择具有高效率和稳定性能的电弧式闪速熔炼设备。
该设备能够提供足够高的温度和压力，以实现快速熔化和精练过程。
2. 冷却系统：设计一个高效的冷却系统，确保闪速熔炼炉能够稳定工作。
该系统应包括冷却水循环系统和冷却剂供给系统。
3. 控制系统：采用先进的自动化控制系统，实现对闪速熔炼炉的温度、压力、流量等参数进行精确控制和监测。
四、关键技术1. 高温加热技术：选择高效的电弧加热技术，提供足够高的温度来加热原料。
同时，通过优化电极结构和电弧控制技术，提高能量利用率和加热效果。
2. 杂质去除技术：采用物理和化学方法相结合的方式，去除金属液体中的杂质。
物理方法包括离心分离、过滤等；化学方法包括还原反应、络合反应等。
3. 冷却凝固技术：设计合适的模具结构和冷却方式，以实现金属液体快速凝固，并得到均匀致密的粗铜坯。
五、安全与环保1. 安全性：设计闪速熔炼炉时，应考虑安全操作和防护设施。
设置可靠的温度、压力、液位等监测装置，以及紧急停机装置。
2. 环保性：采用封闭式操作方式，减少对环境的污染。
同时，在杂质去除过程中，选择环保友好的化学药剂，并加强废水和废气处理。
六、经济效益分析1. 投资成本：根据设备选型和关键技术要求，估算出该闪速熔炼炉的投资成本。
包括设备购置费用、土地建设费用、工程安装费用等。
铜闪速熔炼的发展与挑战
目前贵冶一系统回旋式蒸汽干燥机处理能力为220t/h，为目前国际上 能力最大的蒸汽干燥机，该蒸汽干燥机将余热锅炉产生的高压饱和蒸汽 （4.2Mpa）直接用于透平发电，然后将背压排出的1.3Mpa饱和蒸气用于 铜精矿干燥，多余的蒸气减压后并入低压管网，用于生产、生活。
火法炼铜的主要工艺流程
硫化铜矿（含Cu：0.5%-2%）
浮选
铜精矿（含Cu：18%-30%）
熔炼
铜锍 (含Cu：30%-65%) 吹炼 粗铜(含Cu：98.5%) 火法精炼
阳极铜
(含Cu：99.3%)
电解精炼
阴极铜
(含Cu：99.99%)
闪速熔炼将焙烧、熔炼和部分吹炼过程在一个设 备内结合进行，其炉体由反应塔、沉淀池和上升烟道 三部分组成。
铜精矿闪速熔炼工艺进展
一、闪速熔炼的发展概述 二、闪速炼铜的工艺过程 三、闪速熔炼的发展成就 四、主要熔炼工艺的技术对比 五、闪速熔炼的未来发展前景 六、贵冶闪速炼铜的发展历程
闪速熔炼的发源地
芬兰奥托昆普公司（奥图泰）
奥托昆普研究中心所取得的主要成果历程如下： 1949年，在芬兰Harjavalta建成第一座铜闪速炉工厂； 1954年，第一次向日本古河矿业公司转让闪速熔炼许可证； 1959年，在芬兰Harjavalta建成第一台镍闪速炉； 1962年，在芬兰Kokkola建成处理黄铁矿生产元素硫的闪速炉； 1969年，向博茨瓦纳转让闪速熔炼许可证，用于镍熔炼，同时回收元素硫； 1971年，富氧技术用于芬兰Harjavalta铜熔炼闪速炉和镍熔炼闪速炉； 1978年，在波兰Glogow建成用于直接生产粗铜的闪速炉； 1982年，研究成功铅熔炼闪速炉； 1984年，研究成功闪速吹炼技术； 1995年，在美国Kennecott Utah冶炼厂建成第一座闪速吹炼炉 。
铜精矿的闪速熔炼
与细颗粒相比，粗颗粒不但具有比表面积小和 停留时间短的缺点，而且热传递和质传递系数也 小。
在干精矿中，粒度级别的分布是不均匀的， 全部颗粒达到同样的反应程度是不可能的。 对粗 颗粒会有反应不足，细颗粒则会反应过度。
2、反应塔内精矿氧化行为与熔炼产物的形成
精矿中最常见的矿物有黄铜矿(CuFeS2)和黄铁矿(FeS2)。闪 速炉内发生的总反应可以表达如下:
一般铜精矿，生产含铜为40%～60%的铜锍时， 反应的净热约为2500～3300kJ/(t·精矿)。
表5.3 精矿和燃料发热值的比较
名称
MJ/Kg
名称
MJ/Kg
烟煤
27.9 产出铜锍品位Cu80% 2.79
重油
43.0
铜精矿
（Cu29.5%,Fe26.0
%,
1.67
S31%)产出铜锍品位
Cu51%
闪速熔炼的生产过程中，精矿中的硫化物氧 化以及造渣反应放出大量的热，辅之以热风或富 氧空气，使过程能半自热或自热进行。随着精矿 中的发热元素硫和铁的含量不同和矿物相组成不 同，氧化反应放出的热量也不同。
放出的热量还取决于氧化程度，即生产出的 铜锍品位越高，化学反应放出的热量就越多。表 5.3列出了典型的硫化铜精矿的发热值，并和普通 燃料发热值进行比较。
1、 奥托昆普闪速熔炼
奥 托 昆 普 闪 速 熔 炼 是 采 用 富 氧 空 气 或 723~1273K 的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精 矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷 入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过 程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热， 使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高温下物料 迅速反应(2~3s)，产生的熔体沉降到沉淀池内，完成 造冰铜和造渣反应，并进行澄清分离。
浅谈铜冶炼闪速熔炼技术
关键词 ：铜 ；冶炼 ；闪速熔炼
中图分类号 :G676
文献标识码 :A
文章编号 ：11-5004（2019）02-0015-2
铜是重要的金属材料，具有重要的应用，铜在自然界的储量 比较丰富，铜矿物主要以硫化矿和氧化矿为主，其中硫化矿的储 量最多，分布也最为广泛，是当前人们冶炼铜的最主要的原料。 在实际生产过程中，硫化矿先经过选矿富集，然后再应用火法工 艺炼铜人，而在火法炼铜工艺中最为重要的步骤就是熔炼，当前 熔炼主要分为传统熔炼和现代强化熔炼等，而由于传统熔炼技 术具有能耗高，热效率低、对环境污染大以及铜硫品位低等缺 点，逐渐将被淘汰。现在在火法工艺炼铜中，高效、节能并且低 污染的强化熔炼技术占主流。
图 1 闪速炼铜工艺示意图 图 1 中展示了闪速炼铜的工艺示意图，其中，备料指的是对 物料进行干燥和混合的过程，通过对物料进行干燥可以使工艺 的总热量实现平衡，而且对其自热反应具有重要的作用。在物料 干燥完成之后将其输入到闪速炉中，之后在反应塔中，物料会充 分的和氧气混合，此反应是以悬浮物的形式来进行的，沉淀池内 会进行熔融相的收集工作，将反应产生的冰铜和熔渣分离开来。 炉子烟气的冷却会在余热锅炉中进行，余热锅炉还会收集 部分烟尘，电收尘器会将剩余的颗粒收集起来，在一般情况下能 够使所有的烟尘都返回炉内。 在具体的生产过程中，根据不同的渣型选择和氧势，闪速熔 炼炉所产生炉渣中铜的含量也有所区别，通常会在 1.0%~4.0% 之间，所产生的炉渣需要进一步浮选。炉渣进选厂后一部分成为 渣精矿返回备料使用，剩下的尾矿通常含铜在 0.3% 以下，无进 一步浮选价值，可考虑炼铁或外售。
铜的直接闪速熔炼
第12章铜的直接闪速熔炼前面几章已阐明从硫化物精矿中提取铜有两个主要的步骤：熔炼和吹炼。
同时也表明熔炼和吹炼具有同样的化学工艺，例如从Cu—Fe—S相中氧化Fe和S。
很久以来，冶金和化学工程师的目标就是想把这两个步骤结合起来，变成一个连续的直接炼铜熔炼工艺。
这个结合最主要的优点在于：①将排出的SO2气体隔离，形成一个单独的连续气流；②减少能量消耗；③减少投资和成本。
本章主要介绍：①2002年铜的直接熔炼情况；②对这种工艺潜在优点的认识程度。
该工艺最主要的问题在于：①进入铜的直接熔炼炉中的大约25％的Cu最终熔解在渣中；②回收这些渣的成本将可能限制未来铜的直接熔炼向处理含Fe量低的铜精矿发展[如辉铜矿(Cu2S)和斑铜矿(Cu5FeS4) ]．而是向处理含Fe量高的黄铜精矿发展。
12．1直接炼铜的理想工艺图12·1是一个直接炼铜的理想工艺示意图，该工艺主要的加入料为精矿、氧气、空气、造渣剂和返回料。
主要产物为：铜水、低含铜量的渣、高SO2含量的烟气。
该工艺是自热式的，随着高富氧鼓风，有充足的反应热去熔化所有熔炼炉和邻近精炼厂提供的含铜返回料，包括碎电极。
该工艺也是连续的。
本章其余的部分讲述如何更快地实现这个理想。
理想的情况是：铜中杂质含量低；渣直接丢弃，不做铜的回收处理；烟气中有足量的SO2用于制硫酸。
12．2直接炼铜的工业单炉2002年，只有一个工艺——奥托昆普闪速熔炼，实现了单炉直接炼铜，如图1．4所示。
采用这个工艺的厂家有两个：波兰的Glogow和澳大利亚的奥林匹亚大坝。
这两座炉子都是处理辉铜矿和斑铜矿的。
前些年，诺兰达浸入式风口工艺(见图1．5)也能直接炼铜。
现在用于生产含铜72%～75％的高品位冰铜。
这个改变提高了熔炼速率，同时改善了杂质的脱除。
铜的直接闪速熔炼的产品(见表12．1)是：铜：99％Cu，0．44％～0.9％S，0．01％Fe，0．4％O，1280℃：渣：14％～24％Cu，约1300℃；烟气：15％～20％SO2，1350℃。
闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
过程描述
氧、空气、 干燥精矿、 石英溶剂、 返回料
喷入反应塔 内呈悬浮状 态。
(1) 控 制 Fe 、 S 的 氧 化 2~3s； (2) 放出大量的热；反 应塔中温度1673K以上 (3) 炉料熔化。
产物:(1)含Cu-65%的冰铜; (2)含Cu1-2%的炉渣； (3)富含烟尘和30~70%SO2的烟气。
冶金学—重金属冶金
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
诞生:1949年第1台奥托昆普炉 在芬兰诞生
闪速 炼铜的 发展历程
诞生:1953年第1台印柯炉 在加拿大国际镍公司投产
推广:1970年代日本对闪速熔炼技术所作的 改革和推广，使闪速熔炼技术走向世界
应用: 20世纪末全球约有56台闪速炉， 50％的粗铜是由闪速熔炼产出的
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
* ② 印柯(Inco) 闪速熔炼
2.4 冰铜熔炼工艺- 4.2~闪速熔炼技术
过程描述
* ② 印柯(Inco) 闪速熔炼
利用工业氧气(含氧 95%~97%)，将铜精矿、 黄铁矿和熔剂从炉子两 端的精矿喷嘴水平地喷 入炉内熔池上方空间。
* ① 奥托昆普闪速炉
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
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2.4 冰铜熔炼工艺- 2.4.2~闪速熔炼技术
铜精矿的闪速熔炼
配备专业的紧急救援队伍和设备，确 保在事故发生时能够迅速展开救援。
05
闪速熔炼的应用与发展
闪速熔炼的应用领域
铜冶炼
闪速熔炼技术广泛应用于铜精矿 的冶炼，能够高效地处理低品位、
高杂质的铜精矿，产出高质量的 阴极铜。
工业硅生产
在工业硅生产中，闪速熔炼技术通 过控制适宜的反应条件，实现高效 率、低能耗的生产。
低成本
闪速熔炼工艺流程简单，操作 稳定，能够降低生产成本和提 高经济效益。
环保友好
闪速熔炼产生的烟气经过处理 后能够达到环保标准，减少对 环境的污染。
灵活性
闪速熔炼可以根据原料成分和 产品质量要求进行灵活调整， 适应不同原料和产品的需求。
03
闪速熔炼的设备与操作
闪速熔炼的主要设备
反应塔
余热锅炉
反应塔是闪速熔炼的核心设备，用于完成 铜精矿的熔炼过程。塔内设有矿石分布器 、反应剂喷嘴等关键部件。
安全防护措施
配备齐全的安全防护设备， 如防护眼镜、手套、口罩 等，确保操作人员的安全。
定期检查维护
对设备进行定期检查和维 护，确保设备正常运行， 及时发现并排除安全隐患。
事故应急处理
应急预案制定
制定详细的事故应急预案，明确应急 处理流程和责任人。
紧急救援措施
安全疏散与警戒
在事故发生时，及时组织现场人员疏 散，设置警戒线，防止次生事故的发 生。
其他领域
除铜冶炼和工业硅生产外，闪速熔 炼技术在其他有色金属冶炼领域也 有所应用，如镍、钴、锌等。
闪速熔炼技术的发展趋势
技术创新
随着科技的不Leabharlann 进步，闪速熔炼 技术也在不断创新和完善，以提
高生产效率和产品质量。
最新4铜精矿的闪速熔炼汇总
对某些工厂反应塔操作数据的统计表明：在 不同的反应塔的高度下，平均气流速度为1.4～ 4.7m/s时，相应的气体停留时间如图5.5所示。
19
5 7.5
4
7.6
气流的平均停留时间,s
3
7.1
7.5
5.7 6
7.1
2
7.5 2
1
1
2
3
4
5
反应塔内平均气流速度，m/s（数据点旁的数字是反应塔的高
度）
4铜精矿的闪速熔炼
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（60～ 70m/s）从反应塔顶部喷入高温（1450～1550℃）的反应 塔内。
精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s内就 基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过程。
熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的 沉淀池中汇集起来，继续完成冰铜与炉渣最终形成过程， 并进行沉清分离。
2
1、 奥托昆普闪速熔炼
奥 托 昆 普 闪 速 熔 炼 是 采 用 富 氧 空 气 或 723~1273K 的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精 矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷 入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过 程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热， 使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高温下物料 迅速反应(2~3s)，产生的熔体沉降到沉淀池内，完成 造冰铜和造渣反应，并进行澄清分离。
入口初始速度对气体在塔内的停留时间起着决定性的作
用。
15
公式是在等温情况下得出的。 由于化学反应产生的热使塔内的气体瞬间被加热到高温 （1300℃以上），气体体积膨胀扩张了喷射锥空间，因而 真实速度将大大减少。 对高为9m，直径为6m的反应塔，当入口初速度为30m/s 时 ，气流在塔内的停留时间约为2s。
铜闪速熔炼的发展1104
据统计：目前全世界有各类闪速熔炼
炉60多座，其产铜量占总量的 50%以上。 中国目前采用闪速熔炼的工厂有贵溪冶炼 厂、金隆公司、祥光铜业、紫金矿业、铜
陵金冠铜业、金川防尘港镍铜冶炼项目。
闪速熔炼能充分利用原料中硫化物的反应热， 富氧浓度高达80%，可实现自热熔炼；能充分利用 精矿的反应表面积，强化熔炼过程，生产效率高， 单台闪速炉最大铜产量已超过 40万 t/a；可一步脱硫 到任意程度，总硫利用率高，烟气中SO2 浓度高， 利于制酸，对环境污染少；炉寿命长，冷修周期达 到了十年以上，同时实现了计算机在线控制，劳动 条件较好。
带调风锥的中央喷射精矿喷嘴
分散角
2002年，贵冶在闪速炉三期改造中，采用了这 种无级调速带调风锥的中央喷嘴，设计精矿处理能 力为200t/h 。
金属软管 中央油枪
ห้องสมุดไป่ตู้
最新的中央喷射扩散型喷嘴是带中 央油枪和调风锥的精矿喷嘴。2005年夏， 波立登哈亚瓦尔塔冶炼厂安装了这种新 型的精矿喷嘴，2007年贵冶新30万吨铜 工程也采用这种精矿喷嘴，设计处理精 矿能力160t/h。
1995年至2005年期间，新建或 改造的闪速熔炼给料计量系统都采 用了单螺旋给料器，其配套的都是 相对较小的失重仓，失重给料螺旋 最大的问题是失重仓在加料后，给 料量会大幅波动，出现峰值。
如今采用双螺旋给料器，其输送能力 更大，配套的失重仓容积相应加大，失重 仓排料时间更长，最小化了螺旋给料失控 量（流态化） 。
含铜较高的冰铜。
吹炼进一步氧化、造渣脱除冰铜中的铁和硫，生产粗铜。精炼分火法精 炼和电解精炼， 火法精炼是通过氧化造渣进一步脱除杂质元素，生产阳极铜。 电解精炼是通过引入直流电，阳极铜溶解，在阴极析出纯铜，杂质进入 阳极泥或电解液，从而实现铜和杂质的分离，产出阴极铜。
铜精矿的闪速熔炼
13
图 5.4 反应塔内的气体-精矿流散布示意图（中央喷嘴）
14
等温气体喷射时的速度衰减由下式表达: Ux=12.4U0r0/x (5-1) 式中，Ux为从入口点开始的x距离上的中心喷射速度 (m/s)；U0为入口初始速度(m/s)；r0为入口喷嘴半径(m) 。 式(5-1)说明，气流的终点速度乃由入口初始速度决定， 入口初始速度对气体在塔内的停留时间起着决定性的作 用。
闪速熔炼有以下的特点：
1.焙烧与熔炼结合成一个过程； 2.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；
3.FeS与Fe3O4、FeS与Cu2O(NiO)、以及其它硫化物与氧 化物的交互反应主要在沉淀池中以液—液接触的方式进行。
闪速熔炼按不同的工作原理可分为两种基本形式：
1.精矿从反应塔顶垂直喷入炉内的奥托昆普闪速炉（图 5.1）； 2.精矿从炉子端墙上的喷嘴水平喷入炉内的印柯闪速炉 （图5.2）。
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（60～
70m/s）从反应塔顶部喷入高温（1450～1550℃）的反应塔内。
精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s内就
基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过程。 熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底部的 沉淀池中汇集起来，继续完成冰铜与炉渣最终形成过程， 并进行沉清分离。 炉渣在单独贫化炉或闪速炉内贫化区处理后再弃去。
2
1、 奥托昆普闪速熔炼
奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或 723~1273K
的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精
矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷 入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过 程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热， 使反应塔中的温度维持在 1673K 以上。在高温下物料
第四次课_铜精矿的闪速熔炼
闪速熔炼有以下的特点：
1.焙烧与熔炼结合成一个过程； 2.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；
3.FeS与Fe3O4、FeS与Cu2O(NiO)、以及其它硫化物与氧 化物的交互反应主要在沉淀池中以液—液接触的方式进行。
闪速熔炼按不同的工作原理可分为两种基本形式：
1.精矿从反应塔顶垂直喷入炉内的奥托昆普闪速炉（图 5.1）； 2.精矿从炉子端墙上的喷嘴水平喷入炉内的印柯闪速炉 （图5.2）。
为喷嘴和炉型设计的改进提供基础。
13
精矿颗粒和气体的运动规律 从反应塔顶部喷嘴喷出的气-固（精矿）混合流，离开喷
嘴后，在塔内形成了两个区域：
1.喷嘴口附近的喷射区（或称入口区）； 2. 扩张气流区 (如图5.4中的截面A-A以下)。 扩张区延续到熔池面上时流体形状改变。此时的气流速 度称为终点气流速度。
7
2、印柯闪速炉熔炼
印柯闪速炉熔炼法也称之为氧焰熔炼法，该 法是用工业氧（95~98%O2）将干精矿和熔剂从 炉子两端水平喷入炉子的反应区，炉料在熔池上 面的炉膛空间强烈氧化，熔炼产出冰铜和炉渣。 冰铜品位45~48%，渣含铜0.6%~0.7%。烟 气SO2含量70~80%。由于采用工业氧，烟气量 很小。
19
在沉淀池内的主要反应有以下几类: （1）Fe3O4的还原反应
[FeS] + 3(Fe3O4) + = 10(FeO) + SO2 （5-5）
在有SiO2存在的情况下,FeO与SiO2造渣,使Fe3O4 的还原变得容易。影响该反应进行的因素是炉渣中 Fe3O4的活度、Fe/SiO2、锍品位、二氧化硫分压和 温度以及各相之间接触的动力学条件。 根据图5.5，可以确定出沉淀池终渣中Fe3O4的含 量(%)与锍品位的关系。
3闪速熔炼
3、冰铜闪速熔炼
3.1铜熔炼方法介绍
3.2悬浮熔炼
悬浮状态熔炼是将几乎彻底干燥的精矿与空气或富氧空气一起喷入炉子空间，使硫化物在漂浮状态下进行氧化反应，可充分利用粉状物料的巨大表面积，加速完成初步造锍和造渣过程。
此法熔炼强度大，设备能力大，节能，产出的烟气SO2浓度高。
工业上已经应用的有闪速熔炼法、基夫赛特法等。
3.3闪速熔炼
3.3.1概述
A过程介绍
闪速熔炼是现代火法炼铜的主要方法。
它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，从而大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善了环境。
富氧和新型
精矿喷嘴的采用，使闪速熔炼又有了新的发展。
闪速熔炼是将经过深度脱水(含水率小于0.3％)的粉状精矿，在喷嘴中与空气或氧气混合后，以高速度(60～70m／s)从反应塔顶部喷入高温(1450～1550℃)的反应塔内。
此时，精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s内就基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过程。
熔融硫化物和氧化物的混合熔体降入反应塔底部的沉淀池中汇集起来，进而完成铜锍与炉渣最终形成过程，并进行沉清分离。
炉渣在单独贫化炉或闪速炉贫化区内经处理后再弃去。
闪速熔炼工艺流程如图3－1所示。
图3－1闪速熔炼工艺流程设备图
B特点
闪速熔炼有以下的特点：焙烧与熔炼结合成一个过程；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；FeS与Fe3 O4、FeS与Cu2O以及其他硫化物与氧化物的交互反应，主要在沉淀池中以。
火法炼铜工艺讲解
------------------------------------------精品文档-------------------------------------1 概述铜是人类应用的最古老的金属之一，它有很长的、很光辉的历史。
考古学证明，早在一万年前，西亚人已用铜制作装饰品之类的物件。
铜和锡可制成韧性合金青铜，考古发现在公元前约3000年，历史已进入了青铜时代。
而今铜的化学、物理学和美学性质使它成为广泛应用于家庭、工业和高技术的重要材料。
铜具有优良可锻性、耐腐蚀性、韧性，适于加工；铜的导电性仅次于银，而其价格又较便宜，故而被广泛应用于电力；铜的导热性能也颇佳；铜和其他金属如锌、铝、锡、镍形成的合金，具有新的特性，有许多特殊的用途。
铜是所有金属中最易再生的金属之一，再生铜约占世界铜供应总量的40%。
铜以多种形态在自然环境中存在，它存在于硫化物矿床中（黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、蓝铜矿）、碳酸盐矿床中（蓝铜矿、孔雀石）和硅酸盐矿床中（硅孔雀石、透视石），也以纯铜即所谓“天然铜”的形态存在。
铜以硫化矿或氧化矿形式露天开采或地下开采，采出矿石经破碎后，再在球磨机或棒磨机中磨细。
矿石含铜一般低于1%。
1.1 国内外铜冶金的发展现状目前国内外的铜冶炼技术的发展主要还是以火法冶炼为主，湿法为辅。
铜的火法生产量占总产量的80%左右。
目前，全世界约有110座大型火法炼铜厂。
其中，传统工艺（包括反射炉、鼓风炉、电炉）约占1/3；闪速熔炼（以奥托昆普炉为主）约占1/3；熔池熔炼（包括特尼恩特炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、中国的白银炉、水口山炉等）约占1/3。
另外，世界范围内铜冶金工业同样面临铜矿资源短缺的问题，国土资源部信息中心统计资料表明：在世界范围内，铜是仅次于黄金的第2个固体矿产勘查热点，全球固体矿产勘查支出中约20%是找铜的，并且这一比例还有增加的趋势。
相应地，铜也是各大势力集团争夺的焦点之一。
从全球角度看铜的保证年限只有约29年。
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产， 经过 ６ ０年 的探索 和发展 ， 尤其是在近 １ ０余年 间， 由于新型精矿喷嘴和炉体冷却元件 的研发应用 ， 闪速熔炼技术得到了飞速发展 ， 进人了“ 四高” 熔炼 时代 ， 既高富氧 、 高铜锍品位 、 高处理量、 高热负荷 ， 目前 单 台闪 速炉 产 量 已达 到 了 ４ Ｏ万 吨 。据不 完 全 统计 ，０年 共 出售 了 近 ５ ６ ０个 许 可 证 ， 目前 已在 ２ ０ 多个 国家被应 用 。采 用该法 生 产 的铜 量 约 占世 界铜 产量 的三 分 之 一 以上 。闪 速 熔 炼 具 有 技 术 成 熟 可 靠， 自动 化程 度高 ， 产强 度大 ， 生 作业 成本低 ， 保 环境 护好 等优 势 ， 称 之 为标 准 的清 洁炼 铜工 艺 。 国家 被 发展和改革委员会 ２０ ０６年 第 ４ 号文《 ０ 铜冶炼行业 准 人条件 》 中首推 闪速 熔炼 工艺 。
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Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｓ ｏ ｒ ａ ｅ ｓ ｌ ｎ ；ｐ ｏ ｅ ｓｔ ｃ ｎ ｃ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｒ ｔｃ ｉｎ；ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｈ ｆ ｕ ｎ ｃ ｍｅｔ ｇ ｒｃ ｓ ｅ ｈ ｉ ；ｅ ｕ ｐ ｎ ；ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｐ ｏｅ ｔ ｌ ｉ ｏ ｌ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ
１ 概 述
目前 世 界 上 铜 矿物 主 要 分 为硫 化 矿 和 氧化 矿 ， 特 别是 硫 化 矿 分 布 最 广 ， 当 今 炼 铜 的 主 要 原 料 。 是
硫化矿经过选矿富集后主要采用火法工艺炼铜 。 熔炼是火法炼铜最重要的冶炼过程 ， 其工艺主 要分传统熔炼和现代强化熔炼两种。传统熔炼工艺 主 要有 鼓风 炉 、 射 炉 及 电 炉熔 炼 等 ， 反 因其 能 耗 高 、 热 效率 低 、 铜锍 品位 低 、 烟气 Ｓ 浓 度低 、 境污 染 Ｏ： 环 严 重等 缺点 ， 渐被 高 效 、 能 和低污 染 的强化 熔 炼 逐 节
在 上述 诸多 熔 炼工 艺 中 ， 最具 竞 争力 、 发展 最快 并且 工业应用较多的当属奥托昆普 闪速熔炼。 奥 托 昆 普 闪 速 熔 炼 工 艺 是 芬 兰 Ｏ ｔｅ ｕｏ ｃ公 司 ｔ
２ 铜 闪速熔炼在 中国的发展
在 引进 闪速 炼 铜技 术 之 前 ， 国的炼 铜 技术 基 中 本是 采用 传 统 的熔 炼 工 艺 。 自改 革 开放 以后 ， 随着
望了闪速熔炼的未来。 关键词： 闪速熔炼 ； 工艺技术 ； ； ； 设备 环保 发展 中图分类号 ：Ｆ４ 文献标识码 ： 文章编号 ： ０ — ８２２ １）３ ０２ ０ Ｔ８１ Ａ １ ９ ３４ （０ １０ － ０５－ ４ ０
ＬＵ Ｊ ｎ— ｕ Ｉ ｉ ｊｎ ａ
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类， 闪速熔炼主要有奥托昆普 闪速熔炼 和 Ｉ Ｃ Ｎ Ｏ氧 气 闪速熔 炼 。熔 池 熔 炼 主 要 有诺 兰 达熔 炼 、 三菱 法 熔炼 、 尼 恩特 转 炉熔 炼 、 氧 顶 吹 浸没 熔 池 熔 炼 、 特 富 瓦 纽科 夫 法 熔 炼 、 吹 自热 熔 炼 法 及 白银 法 等 ｊ 顶 。
Ｔｏａ ０ ｔｌｌ ９ Ｎｏ ３ ２ ｌ ． ０ １
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总第 １９ ０ 期
２ １ 年第 ３ ０１ 期
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刘建军
（ 中国瑞林工程技术有限公司， 江西 南昌 ３ｏ ） ３￣２ 摘 要： 随着国内外市场的融通 以及铜市场的全球化 ， 我国的铜冶炼工业面临着更严峻的竞争和挑战， 其焦点主要是 产品质量 、 生产成本 以及环境保护。本文通过介绍闪速熔炼在中国工艺、 设备 的发展 ， 阐述 了闪速熔炼技术的优势 ， 并展
Ａｂ ｔ ｔ ｎ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｇｏ ａ ｉａｉｎ ｏ ｏ ｐ ｒｍａｋ ｔ ｈ ｎ ｓ ｏ ｐ ｒｉ ｄ ｓｒ ｌ ｆ ｃ ｒ ｏ ｓｉ ａ ｄ ｏ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｃｎ ｎ ｌｂ ｌ ｔ ｆｃ ｐ ｅ ｒ ｅ ，Ｃ ｉ ｅ ｅ ｃ ｐ ｅ ｕ ｔ ｗｉ ａ ｅ ｍｏｅ ｃ ｉ ｆ ｚ ｏ ｎ ｙ ｌ ｓ ｖ ｒ ｈ ｌ ｎ ｅ ｎ ｏ ｅｉ ｏ ．Ｆ ｃ ｓ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔｑ ａ ｉ ｅ ｅｅ ｃ ａｌ ｇ ｓａ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ｉｎ ｅ ｔ ｏ ｕ ｓ ｒ ｄ ｃ ｕ ｌ ｙ，ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｃ ｓ ｄ ｅ ｖｒ ｎ ｎａ ｒ ｔｃ ｉｎ ｔ ｒｄ ｃｉ ｏ ｔａ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｐ ｅ ｔ ．Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｏ ｎ ｏ ｌ ｏ ｏ ｈ ｓ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆＣ ｉ ａ ａ ｈ ｆ ｒ ａ ｅ ｓ ｌ ｎ ｒ ｃ ｓ ｄ ｅ ｕ ｐ ｎ ，ｅ ｐ ｔ ｔｄ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｆ ｈ ｆ ｒ ａ ｅ ｓ ｌ ｎ ｒ ｃ ｓ ｄ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｎ ｇ ｆ ｓ ｕ ｎ ｃ ｍｅｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｘ ａｉ ｅ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ａ ｕ ｃ ｍｅｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｌ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｎ ｉ ｎ