国内外铜冶金的现状与发展

国内外铜冶金的现状与发展

摘要：本文分析了国内外铜冶金的现状，介绍了对于铜火法冶金和湿法冶金目前在造锍、吹炼、火法精炼和电解精炼等方面的技术。并据此对这项技术在中国的发展前景进行了展望。关键词：铜冶金现状火法炼铜湿法炼铜发展

1 前言

铜是重要的有色金属, 到2000 年世界精铜的产量将达到1 200 万吨。随着我国国民经济的发展,对铜的需求量逐年增加, 1998 年全国铜的消费量已达到120 万t, 因此每年都需要从国外进口大量的铜原料和铜制品, 铜的供需矛盾十分突出。随着铜矿石开采品位的逐渐下降, 难处理矿石的增加以及对SO 2 所造成的环境污染的普遍关注,特别是近年来铜价的大幅度波动使人们对湿法炼铜给予了高

度地重视; 这项技术已经达到了很大的生产规模和很高的机械化、自动化水平, 已经成为一种比较主要的炼铜方法。1998 年全世界采用这项技术生产的铜已超过200 万t, 占了世界精铜产量的15% , 预计到2000 年其产量将进一步扩大到240 万t, 将占到世界精铜产量的22%。我国铜资源并不丰富, 铜金属保有贮量虽然有6 000 多万t, 但贫矿多、富矿少, 而且矿石品位偏低, 在全国已探明的铜资源中含铜在017% 以下的占贮量的56% , 全国未开采利用的铜资源中有一半以上属于低品位, 全国99 座正在生产的铜矿山在采选过程中都产生了大量的表外矿、废石和尾矿; 在云南、四川、贵州、江西、西藏等省还有许多难选铜矿和含砷铜矿, 铜金属贮量在几百万t 以上, 这些难选冶和低品位铜资源用常规的采、选、冶方法均不能经济地回收, 因此湿法炼铜技术在我国有广阔的市场前景, 可以成为各铜矿山新的经济增长点, 对我国铜工业的可持续发展具有重要意义。铜是国民经济发展的重要原材料，特别是在电气工业方面应用更是广泛。【1】2005年，在中国消费快速增长的带动下，世界铜矿和精铜的产量均出现了一定的增长，产量分别为1 498万t和1 634万t，增幅均为3．1％。中国铜产量和消费量均出现了快速的增长，2005年中国铜产量为253万t，同比增长23％。2006年，中国铜产量为290万t左右，由此可见，中国铜工业在飞速发展【2】

对于中国铜工业来说，大力发展中国铜工业是全球经济一体化下的迫切需求。目前，我国是全球铜消费量位居首位的国家，同时也是铜加工工业大国，受到了社会各界的高度关注，因此从科学发展观的高度，探索我国铜冶金技术行业发展的路子非常重要。

2 国内外铜冶金的现状

2.1火法炼铜

2．1.1铜的造锍熔炼

铜熔炼是铜冶炼过程中的重要环节，但也最容易造成环境污染。目前，世界

先进的火法炼铜工艺主要分为闪速熔炼和溶池熔炼。

2．1．1.1 闪速熔炼技术

闪速熔炼是芬兰奥托昆普公司Harjavalta炼铜厂在1949年首先用来熔炼铜矿的，1959年开始用于熔炼精矿。目前，闪速熔炼仍然是世界铜熔炼的主流工艺技术，而且日臻成熟。闪速熔炼法有奥托昆普炉，In—CO炉和Contop炉三种。【2】闪速熔炼以其技术成熟可靠、热强度高、单炉处理量大、炉子寿命长，环保效果好的特点受到国内外大、中型铜冶炼厂普遍重视。

闪速熔炼的用富氧空气或热风，将干精矿喷入闪速炉的反应塔空间，使精矿粒子悬浮在高温氧化性氧流中进行氧化反应。对某些工厂反应塔操作数据的统计表明，反应塔内平均气流速度为1.4～4.7m/s时，相应的气体在塔内停留时间为1.4～4.7m/s悬浮在气流中细颗粒精矿流经反应塔的速度与气流速度几乎相等。其在塔内停留的时间亦然。对于较大颗粒停留时间较短些。因此，硫化矿物的氧化反应迅速进行并放出大量的热。

2．1．1.2 熔池熔炼技术

工业上已采用的溶池熔炼方法有反射炉熔炼、电炉熔炼、Noranda法、白银法、三菱法和Teniente法。根据送风方式可分为侧吹，底吹和顶吹。侧吹有诺兰达法，特尼恩特法，瓦约可夫法，白银法；底吹有水口山法；顶吹有三菱法，艾萨法，澳斯麦特法。

1879年第一台反射炉投入工业生产，成功地取代了鼓风炉熔炼。反射炉是当前应用最广的铜锍熔炼设备,其熔炼过程是连续进行的。炉内连续供热，将间断地加在料破上的固体炉料在高温下发生一系列反应并熔化，连续产出铜锍和炉渣两种熔体，经沉清分层后分别从炉内间断放出，在正常情况下维持炉内0.6～0.8m深的铜锍层和0.5m深的炉渣层。

反射炉熔炼可以采用重油、天然气或粉煤作燃料。燃烧产生的高温火焰沿整个炉子长方向运动，将热传给炉料及熔池，是熔炼热收入的主要来源，而精矿本身硫化物氧化及造渣所放出的热未能充分利用，大量FeS未被氧化进而入铜锍。故反射炉熔炼很难得到高品位铜锍[3]。

2.1.2 铜锍的吹炼

铜锍（冰铜）的主要成分是Cu2S和FeS。据测定表明，冰铜的密度约为4.4t/m3远比炉渣（3～3.7 t/m3）高，其粘度比炉渣低..

冰铜吹炼中主要发生的化学反应有三类：熔融硫化物的氧化，硫化物与氧化物的相互反应和造渣反应。

2．1.2．1 转炉吹炼

转炉吹炼过程中，供风情况对转炉的生产率、转炉的操作均有较大的影响。

可以用富氧，或在富氧空气下直接处理铜精矿。

在转炉操作方面，高品位冰铜(63％)的吹炼以及富氧(25％)吹炼已得到成功应用．大大强化了吹炼过程，使铜产量在不断增加，贵溪冶炼厂的粗铜生能力已突破30万t．而金隆公司、云南铜业公司等厂也超过15万t，所以要求转炉设备大型化[引。在转炉主体设备方面。转炉向大型化发展已成为必需。贵溪冶炼厂转炉尺寸由04 mX 9 m加大到04 m×11．7 m；金隆公司转炉尺寸由04 m×10．7 m加大到04 m×13．6 m；云南铜业公司新上转炉尺寸为04 m×11．7 m；葫芦岛有色金属集团有限公司在铜系统改造中．将原有的两台30 t转炉、一台50 t转炉和一台60 t 转炉的尺寸全部加大，与之相匹配的余热锅炉系统和制酸系统也将增大能力。另外．该公司还成功地将转炉D450 风机进行了高压变频技术改造，达到了降低电能消耗的目的。总之，近几年转炉吹炼从设备到操作都有了较大的改善，但间断操作引起烟气量波动、炉El漏风、烟气s浓度低、吊车作业频繁、烟气的低空污染等仍然是亟待解决的问题。

2．1.2．2 连续吹炼炉

连吹炉的优点是炉体密闭性能好，出炉烟气S浓度可达9％～13％，而且烟气量稳定，与密闭鼓风炉烟气混合进人制酸系统后，可采用两转两吸工艺制酸，尾气可达标排放。如浙江的富春江冶炼厂、山东的烟台冶炼厂、余姚的舜奇冶炼厂、东北抚顺的红透山冶炼厂，包头冶炼厂等等。但随着环保要求的日益严格以及规模化、集约化的生产趋势，连续吹炼炉工艺本身存在的缺陷更加明显，最终将被其它工艺取代[2]。

2.1.3 粗铜的火法精炼

造锍熔炼和锍的吹炼后产出的粗铜，含铜一般为98.5%～99.5%，这种粗铜的机械性能与导电性能，均不能满足工业应用的要求，必须进行精炼除去其中的杂质，提高铜的纯度使其含铜达99.95%以上。

2.1.

3.1 固定式反射炉

反射炉是传统火法精炼设备，具有结构简单，易操作，常用于处理粗铜、杂铜等固体冷料，也可以处理熔融的吹炼泡铜，可以烧固体、液体或气体燃料加热。其容积与尺寸的变化范围很大，处理能力从1t到400t，规模适应性很强。处理冷料较多和生产规模较小的工厂，多采用反射炉来精炼粗铜。

但是，传统固定式精炼炉主要依靠人工扒渣操作．劳动强度大、环保效果差、易跑铜、难控制，现已逐步被机械化程度高、炉体密闭、易操作的回转式阳极炉所替代．转炉的大型化必然使精炼炉趋向大型化。贵溪冶炼厂二期工程从国外引进的阳极炉已达350 t，金隆公司的阳极炉为300 t．云南铜业公司的阳极炉为350 t。贵溪冶炼厂三期工程国内自行设计制造的350 t阳极炉和引进的100 t／h的双