火法炼铜工艺讲解--实用.doc

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。铜的主要出口国是拉美发展中国家。

1.2 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，

中型矿床 24 处。储量居全省首位的有铁、钒、钛、银、锑、铼、水晶、萤石、

白云母和钾长石等20 种，其中柞水大西沟铁矿储量 3.02 亿吨，占全省的46%，

居全省第二位的有铜、锌、钼、铅等13 种。

铜矿主要分布于丹凤、山阳、柞水和商州，矿床 3 处，矿（化）点51 处，探明储量 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

三种为主。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，矿石矿物有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿和少量铅锌矿。铜矿品位0.5～1.4％，铁品位可达20％，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枚岩、白云岩和白云质粉砂岩中，矿石平均品位 1.07％，提交 D+E 级普查储量

3.689 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，山阳县色河干沟、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，主要见于山阳黑沟多金属矿和柞水银洞子银铅矿、大西沟。

2.工艺流程图

硫化铜精矿熔剂燃料

炼前准备

烟气处理烟气造锍熔炼炉渣

鼓风铜锍熔剂

炉渣贫化

硫酸

烟气

铜锍吹炼铜锍弃渣熔剂燃料粗铜炉渣

火法精炼

渣浮选鼓风

阳极板

渣精矿尾矿

胆矾电解精炼

反熔炼阳极泥

电解铜

3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

用于处理硫化矿。工艺主要包括四个步骤，即造硫熔炼、铜锍吹炼、粗铜火法精

炼和阳极铜电解精炼。主要原料是硫化铜精矿。

3.1 焙烧

焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧（“死焙烧”），分别脱除精矿中部分或全部

的硫，同时除去部分砷、锑等易挥发的杂质。此过程为放热反应，通常不需另加

燃料。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；还原熔炼采用全氧化焙烧；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盐，称硫酸化焙烧。

3.2 造硫熔炼

工艺原理：利于铜与硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁与氧的亲和力大于铜的特性，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炉渣或烟尘被除去，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。

造锍熔炼其目在于，把炉料中全部的铜富集在铜锍相，把脉石、氧化物及杂质汇集与熔渣相，然后使铜锍相与熔渣相完全分离，分别产出铜锍和熔渣，为了达到这个目的，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硫来形成铜锍；二是使炉渣二氧化硅含量接近饱和，以使铜锍和炉渣不致混溶。

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

多采用闪速炉。

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（或氧气、或富氧空气）混合，喷入炉内迅速氧化和熔化，生成冰铜和炉渣。其优点

是熔炼强度高，可较充分地利用硫化物氧化反应热。降低熔炼过程的能耗。烟气中 SO2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% 左右，这样对下一步吹炼有利。但炉渣含铜较高，须进一步处理。

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

厂采用奥托昆普型闪速炉，中国贵溪冶炼厂也采用此种炉型。冰铜吹炼利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点，在卧式转炉中，往熔融的冰铜中鼓入空气，

使硫化亚铁氧化成氧化亚铁，并与加入的石英熔剂造渣除去，同时部分脱除其他