火法炼铜工艺讲解

概述
它有很长的、很光辉的历史。考古学证
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
3000年，历史已进入了青铜时代。而今铜的化学、
工业和高技术的重要材料。铜具有
40%。铜以多种形态在自然环境中
“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
1%。
国内外铜冶金的发展现状
湿法为辅。铜的
80%左右。目前，全世界约有110座大型火法炼铜厂。其
1/3；闪速熔炼（以奥托昆普
1/3；熔池熔炼（包括特尼恩特炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、
1/3。
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
在世界范围内，铜是仅次于黄金的第2个固体矿产勘查热
20%是找铜的，并且这一比例还有增加的趋势。
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
29年。铜的主要出口国是拉美发展中国家。
商洛情况
全市已发现各类矿产60种，已探明矿产储量46种，其中大型矿床15处，
24处。储量居全省首位的有铁、钒、钛、银、锑、铼、水晶、萤石、
20种，其中柞水大西沟铁矿储量3.02亿吨，占全省的46%，
13种。
3处，矿（化）点51处，
16.86万吨。成因类型有硅卡岩型、热液型、沉积型和火山岩型，以前
皇台铜矿，位于蟒岭岩体与前奥陶系大理岩形成的硅卡岩中，矿石矿
0.5～1.4％，铁品位可达
％，探明储量40365吨。柞水穆家庄铜矿，位于中泥盆统青石垭组的粉砂质千
1.07％，提交D+E级普查储量
万吨。热液型铜矿区内分布近40处，分布在商州市两水寺、古墓沟，山阳
三十里铺、红铜沟，商南县过风楼等地。伴生铜矿在本区也有分布，

工艺流程图
熔剂
炼前准备
烟气处理
铜锍铜锍吹炼炉渣贫化鼓风熔剂弃渣
粗铜
渣浮选
熔剂燃料渣精矿尾矿
阳极板反熔炼胆矾鼓风
炉渣铜锍
设计的内容
火法炼铜是当今生产铜的主要方法，其产量占铜生产量的80%-90%，主要

3.1焙烧
“死焙烧”），分别脱除精矿中部分或全部
造锍熔炼一般采用半氧化焙烧，以保持形成冰铜时所需硫量；还原熔炼采
此外，硫化铜精矿湿法冶金中的焙烧，是把铜转化为可溶性硫酸

3.2造硫熔炼
利于铜与硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁与氧的亲和力
在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入
而金属铜则富集在铜锍等各种中间产物中，并逐步得到提纯。
把炉料中全部的铜富集在铜锍相，把脉石、氧化物及杂
然后使铜锍相与熔渣相完全分离，分别产出铜锍和熔渣，为了
造锍熔炼过程必须遵循两个原则：一是必须使炉料有相当数量的

3.2.1造锍熔炼的传统设备
造锍熔炼的传统设备为鼓风炉、反射炉、电炉等，新建的现代化大型炼铜厂

闪速熔炼是将硫化铜精矿和熔剂的混合料干燥至含水0.3%以下，与热风（或
可较充分地利用硫化物氧化反应热。降低熔炼过程的能耗。烟气
SO
浓度可超过8%。闪速熔炼可在较大范围内调节冰铜品位，一般控制在50%

闪速炉有奥托昆普型和国际镍公司型两种。70年代末世界上已有几十个工
冰铜吹炼 利用硫
并与加入的石英熔剂造渣除去，同时部分脱除其他
98%～99%的

闪速熔炼原理
入炉的浮选硫化铜精矿粒度很细，一般90%以上小于0.074mm，比表面积达
2/kg,熔炼过程中又处于悬浮状态，因而气-固或气-液间的传质和传热条件十
在高温作用下，大部分硫化物颗粒在反应塔内仅停留2到3秒即可完成
熔化、造渣等反应，并且放出大量的作为熔炼所需要的大部或全部能



=FeS+1/2S2
Sn+1=nFeS+1/2S2
=Cu2S+2FeS+1/2S2
S+1/2S2


+FeO+SO2
=Fe3O4+SO2
=2Fe3O4
S+3/2O2=Cu2O+SO2
=2SO2

5/2O2=Cu2S·FeS+2SO2+FeO
+7/2O2=FeS+FeO+3SO2
=2FeO·SiO2
Fe
O4而不完全是
，也有一部分Cu
S氧化成Cu2O。另外，强氧化造成硫的大量氧化，为此需
以保证获得适当的铜锍。氧化气氛通常用
铁供给数量的百分比来表示，比值越大，氧化程度越大，铜锍品位越高；
48%-50%。


O4+FeS=10FeO+SO2
O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+SO2
O+FeS=Cu2S+FeO
=2FeO·SiO2
Cu
O以Cu2S形态进入铜锍，同时使部分Fe3O4还原成FeO造渣。
Fe
O4的还原条件是很差的，因此炉渣铜含量高。
炉渣
矿物，这是一种极大的浪费行为。炉渣的
提炼技术，或者对炉渣进行二次处理，尽量提取矿石
"贫化"，最终从而提高矿石的利用效率。炉渣
;同时减少炉渣对于环境的污染，有利于环境保护。炉渣

贫化方法有两类：电炉贫化法和浮选法。
电炉贫化法
矿热炉具有废气少、易于控制、能保证高温下有较强还原性等优点，可以提
使渣中铜含量降低，有利于还原熔融渣中的氧化铜和回收细颗粒的
电炉贫化法可以处理各种成分的炉渣，也可以处理各种返料。熔体中电
电炉贫化
钴、锌等易溶解于酸中金属的回收，但电耗及

浮选法
从富氧熔炼渣(如闪速炉渣)和转炉渣中浮选回收铜，在炼铜工业上已得到广
(与电炉贫化、炉渣返回熔炼法比较)，可以
Fe
O4及一些杂质从流程中除去，吹炼过程的石英用量将大幅度减少。铜浮选
90%以上,所得的精矿中铜锍的质量分数大于20%,尾矿w(Cu)0.3%～
。王红梅等提出闪速浮选的概念,即是一种回收磨矿-分级回路循环负荷中粗
,随着技术的成熟,有望在炉渣选矿应用得到进一步广。
等在对反射炉渣浮选回收铜的

研究中发现R407作为捕收剂可获得品位
1216%,铜回收率为72%的铜精矿,同时发现缓冷熔渣中铜的回收率可达84%。
药剂用量小,但选矿药剂多数为有机物,有刺激性气味,且价格

铜锍吹炼
98.5%-99.5%的粗铜。吹炼的实质是在
FeS氧化成FeO并与加入的石
CaO熔剂造渣，Cu
S则与氧化生成的Cu2O发生相互反应而变成粗铜。吹
为自热
1473-1523K。
世界冰铜品位一般含
40%～55%。生产高品位冰铜，可更多地利用硫化物反应热，还可缩短下一工
0.4%～0.5%。

2CuFeS
→Cu2S+2FeS+S
Cu
O+FeS→Cu2S+FeO
2FeS+3O
+SiO2→2FeO·SiO2+2SO2
2FeO+SiO
→2FeO·SiO2
一个吹炼周期分为两个阶段：第一阶段，将FeS氧化成FeO，造渣除
Cu
S）。冶炼温度1150℃～1250℃。主要反应是：
＋3O
→2FeO+2SO2
→2FeO·SiO2
1200℃～1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜：
S＋3O2→2Cu2O+2SO2
S+2Cu2O→6Cu+SO2
可自热进行，通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。
2%～5%，返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方
SO
浓度较高，一般为8%～12%，可以制酸。吹炼一般用
1kgf/cm2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排

粗铜火法精炼
而其氧化物又不溶于铜液等
通过氧化造渣或挥发除去。其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料


=2Cu2O
O+Me=2Cu+MeO
还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面，以防再氧


O+H2=2Cu+H2O
O+CO=2Cu+CO2
O+C=2Cu+CO
O+CH4=8Cu+CO2+2H2O
精炼炉渣含铜较高，可返回转
精炼作业在反射炉或回转精炼炉内进行。火法精炼的产品叫火精铜，一
99.5%以上。火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质，通常要进行电

阳极铜电解精炼
以电解铜片为阴极，在含硫酸铜的酸性
99.95%以上的电铜，而金、银、硒、碲等富集在阳
40～50g/L，温度58℃～62℃，槽电压0.2～0.3V，电
200～300A/m2，电流效率95%～97%，残极率约为15%～20%，每吨电
220～300kwh。中国上海冶炼厂铜电解车间电流密度为330A/m2。 电
并补充一定量的硫酸。净液过程为：直接浓缩、结晶，析出硫酸铜；
鼓风氧化，使铜溶解以生产更多的硫酸铜。电解脱


根据电离理论，水溶液
H+、Cu2+、SO
2-离子和水分子，因此在阳极和阴极之间施加电压通电时，

(1)阳极反应
Cu-2e=Cu2+
Me-2e=Me2+
H
O-2e=2H++1/2O2
SO
2--2e=SO3+1/2O2
（2）阴极反应
2++2e=Cu
++2e=H

2++2e= Me
在阳极上溶解的是电极电位代数值较小的还原态物质，而
因此阳极上主要是铜的析

结 论
目前铜冶金工业仍然是以火法为主。近年来铜的火法冶金工艺取得了很大的
然而由于铜矿品位的降低，人们对于冶金工业环保的要求越来越高，铜的
不可否认，湿法冶金工艺是未来大规模处理低

品位有色
贵金属矿的有效手段之一，也是世界上很多国家目前研究的重点方向之一。
但相对来讲湿法炼铜在铜冶金中所
相信随着新成果的不断出现，工艺的不断完善，使许多用现有方法不能处理

参考文献
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