銅精礦生產(chǎn)電解銅先進(jìn)冶煉工藝技術(shù)綜述

中國外銅精礦生產(chǎn)電解銅優(yōu)異冶煉

工藝技術(shù)綜述

材料撰寫：技術(shù)中心有色研究所銅材室周灼剛

材料搜集整理：科技部項目管理科付麗

一O一。年H^一月

目錄

一、煉銅原料概述...........................錯誤!未定義書簽。

二、銅冶金方法概述.........................錯誤!未定義書簽。

1、火法冶金.........................錯誤!未定義書簽c

2、濕法冶金........................錯誤!未定義書簽。

3、火法煉銅和濕法煉銅比較...........錯誤!未定義書簽。

三、現(xiàn)代中國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)概述....錯誤!未定義書簽。

1、熔煉優(yōu)異技術(shù)（銅精礦一冰銅）……錯誤!未定義書簽。

2、吹煉優(yōu)異技術(shù)（冰銅一粗銅）....錯誤!未定義書簽。

3、火法精煉優(yōu)異技術(shù)（粗銅一陽極銅）錯誤！未定義書

簽。

4、電解精煉優(yōu)異技術(shù)（陽極銅一電解銅）錯誤！未定義書

簽。

四、現(xiàn)代中國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況錯誤！未定義書

簽。

1、現(xiàn)代中國銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況錯誤！未定義

書簽。

2、現(xiàn)代國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況錯誤！未定義

書簽。

五、現(xiàn)代中國外銅精礦冶金前沿技術(shù).........錯誤!未定義書簽。

1、中國銅精礦冶金前沿技術(shù)..........錯誤!未定義書簽。

2、國外銅精礦冶金前沿技術(shù)..........錯誤!未定義書簽。

附圖：銅火法冶金優(yōu)異技術(shù)設(shè)備或步驟示意圖.…錯誤!未定義書簽。

一、煉銅原料概述

世界上生產(chǎn)電解銅（陽極銅）原料分為銅精礦和廢雜銅。用銅精礦和廢雜銅

生產(chǎn)電解銅百分比大致為7：3,銅精礦仍然是當(dāng)今生產(chǎn)電解銅關(guān)鍵原料。

銅精礦：在自然界中自然銅存量極少，通常多以金屬共生礦形態(tài)存在。銅

礦石中常伴生有多個重金屬和稀有金屬，如金、銀.碑、錨.錨、硒，鉛，錦，

鉆、銀、銅等。依據(jù)銅化合物性質(zhì)，銅礦物可分為自然銅、硫化礦和氧化礦三種

類型，關(guān)鍵以硫化礦和氧化礦，尤其是硫化礦分布最廣，現(xiàn)在世界電解銅產(chǎn)量

90%左右來自硫化礦。金銀等貴金屬常和銅共生，通常銅礦全部是含有金銀等貴

金屬。銅礦石經(jīng)采礦和選獷富集取得銅精礦，常見為褐色、灰色、黑褐色、黃綠

色，粉狀，粒度通常小于0.074mm。含銅量13-30%,中國銅精礦標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在實施

YS/T318-1997《銅精礦》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，其產(chǎn)品分類和化學(xué)成份如表1。

表1銅精礦化學(xué)成份%（YS/T318—1997）

Cu雜質(zhì)含量，WCu雜質(zhì)含量，W

品級品級

2AsPb+ZnMgOBi2AsPb+ZnMgOBi

三級

一級品300.05210.05200.30840.30

品

四級

二級品250.20530.20130.401250.50

品

二、銅冶金方法概述

銅冶金方法是指由銅精礦獲取金屬銅（精煉銅或電解銅）所采取工藝技術(shù)路

徑和手段。世界上由銅精獷生產(chǎn)電解銅冶煉方法分為兩大類：火法冶金和濕法冶

金?，F(xiàn)在世界上精煉銅產(chǎn)量85%以上是用火法冶金從硫化銅精礦和再生銅中回

收，濕法冶金生產(chǎn)精煉銅只占15%左右。

1、火法冶金

火法冶金是指在高溫下應(yīng)用冶金爐把銅精礦中大量脈石分離開，脫除多種雜

質(zhì)元素，提取純金屬銅最古老、最常見方法?；鸱掋~經(jīng)過熔融冶煉和電解精火

煉生產(chǎn)出陰極銅，也即電解銅，通常適于高端硫化銅精礦?，F(xiàn)在全世界火法煉銅

工藝全部分為兩段，第一段是造銃熔煉，由銅精礦煉成含銅40?75%銅銃（或稱

冰銅），第二段是將銅銃煉成含銅98%以上粗銅?；鸱掋~所采取步驟有焙燒、

熔煉、吹煉、火法精煉和電解精煉。焙燒：分半氧化焙燒和全氧化焙燒（死焙燒）,

目標(biāo)是脫除精礦中部分或全部硫，同時除去部分碑和睇等易揮發(fā)雜質(zhì)。伴隨銅冶

金技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代銅冶煉廠已經(jīng)能夠直接進(jìn)行生精礦冶煉，現(xiàn)代絕大多數(shù)銅冶煉

廠已經(jīng)取消了焙燒步驟。熔煉：關(guān)鍵是造統(tǒng)熔煉，目標(biāo)是使銅精礦或焙燒礦中部

分鐵和其它金屬雜質(zhì)氧化，并和脈石和熔劑等造渣除去，產(chǎn)出含銅較高冰銅。吹

煉；目標(biāo)是深入脫除冰銅中硫、鐵等雜質(zhì)，回收精礦中硫，獲取粗銅。精煉；

分火法精煉和電解精煉，火法精煉是利用一些雜質(zhì)對氧親和力大于銅，而其氧化

物又不溶于銅液等性質(zhì)，經(jīng)過氧化造渣或揮發(fā)除去，取得純度較高陽極銅或火精

銅。電解精煉能夠使用火法冶金煉出來陽極銅達(dá)成更廢純度。

現(xiàn)代銅精礦火法冶金通常步驟和工藝步驟以下：

步驟：銅精礦（含銅13?30%）f冰銅或銅銃（含銅40?70%）一粗銅（含

銅-97%）—陽極銅（含銅-99%）電解銅（含銅-99.95%）

工藝步驟：銅精礦一熔煉一冰銅（銅銃）一吹煉一粗銅一火法精煉一陽極銅

一電解精煉一電解銅（陰極銅）

傳統(tǒng)火法煉銅步驟通常是將含銅百分之幾或千分之幾原礦石，經(jīng)過選礦提升

到含銅20?30%作為銅精礦，在密閉鼓風(fēng)爐、反射爐、和礦熱電爐內(nèi)進(jìn)行造銃

熔煉，產(chǎn)出熔融銅銃（冰銅）接著送入轉(zhuǎn)爐吹煉成粗銅，粗銅再在固定式精煉反射

爐內(nèi)經(jīng)過氧化精煉脫雜，鑄成陽極板，陽極板最終采取傳統(tǒng)法電解精煉，取得品

位高達(dá)99.95%以上電解銅。在硫化銅精礦冶煉過程中同時還能夠回收和提取硫、

金、銀、鍋、鏗_、銀、硒等有價元素。

銅精.―鼓風(fēng)爐反射爐電爐熔域印銅一會爐吹煽"相爐T反射爐精斕

I,

陽極板一I電解精煉I—電解銅

圖-1傳統(tǒng)火法煉銅步驟圖

該工藝步驟特點是：簡短、工藝傳統(tǒng)成熟、適應(yīng)性強，銅回收率可達(dá)95%。

嚴(yán)重缺點是熱效率低、能耗高、環(huán)境保護(hù)差、裝備自動化程度低，生產(chǎn)效率低下，

尤其對礦石中硫在造銃和吹煉兩階段以二氧化硫廢氣排出時回收率低，污染大，

為經(jīng)典高能耗高污染工藝，多年來出現(xiàn)了如閃速爐閃速煉銅工藝，白銀法、諾蘭

達(dá)法和艾薩發(fā)等熔池熔煉工藝，日本三菱法連續(xù)煉銅工藝和永久不銹鋼電解法等

優(yōu)異工藝，現(xiàn)代火法煉銅正逐步向連續(xù)化、自動化、高效節(jié)能和清潔環(huán)境保護(hù)方

向發(fā)展。在現(xiàn)代中國從銅精礦中提取金屬銅，關(guān)鍵采取火法冶金方法，中國銅

冶金生產(chǎn)步驟以從銅精礦至取得粗銅火法冶煉為主導(dǎo)。

火法冶金中間產(chǎn)物包含冰銅或銅統(tǒng)粗銅陽極銅，最終產(chǎn)成品為電解銅(陰極

銅)。冰銅：冰銅關(guān)鍵由硫化銅和硫化鐵相互熔解形成，它含銅在20%?70%之

間，含硫在15%?25%之間。冰銅較重，沉于下層，從熔煉爐排銅口流出來，

熔煉渣則從上部渣層排渣口排出。冰銅關(guān)鍵作為吹煉爐生產(chǎn)粗銅原料使用，冰銅

為各企業(yè)自主內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)。粗銅：是經(jīng)吹煉爐蟾后取得含銅約98%左右銅，其

外表粗糙含氣孔,由此得名，又稱“泡銅”(英文名：BlisterCopper),,中國粗銅

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YS/T70—93)：粗銅按化學(xué)成份分為3個牌號：Cu99.30C、Cu99.00C>

Cu97.50C,化學(xué)成份應(yīng)符合下表要求。

表2粗銅化學(xué)成份%(YS/T70—93)

雜質(zhì)含量小于

品級牌號Cu大于

AsSbBiPb

一號Cu99.30C99.300.060.050.010.08

二號Cu99.00C99.000.120.100.020.12

三號Cu97.50C97.500.340.290.070.40

陽極銅：是粗銅在陽極爐中楂底火法精煉后產(chǎn)物，鑄成陽極銅板，為各企

業(yè)自主內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)。

陰極銅：是陽極銅經(jīng)過電解精煉取得產(chǎn)物，現(xiàn)在實施國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T467-1997：陰極銅劃分為兩類標(biāo)準(zhǔn)陰極銅(牌號Cu-CATH-2)和高純陰

極銅(牌號Cu-CATH-1)。二者化學(xué)成份以下表3和表4。

表3GB/T467-1997標(biāo)準(zhǔn)陰極銅(Cu-CATH-2)化學(xué)成份%

Cu+Ag雜質(zhì)含量，小于

大于AsSbBiFePbSnNiZnSP

99.950.00150.00150.00060.00250.0020.0010.0020.0020.00250.001

注:供方需按批測定標(biāo)準(zhǔn)陰色銅中銅、碑、睇、例含量，并確保其它雜質(zhì)符合本標(biāo)準(zhǔn)要

求。

表4GB/T467-1997高純陰極銅(Cu-CATH-1)化學(xué)成份%

元素組雜質(zhì)元素含量，小于元素組總含量，小于

Se0.00020

0.00300

1Fe0.000200.0005

Bi0.00020

Cr-

Mn-

Sb0.0004

20.0015

Cd-

As0.0005

P-

3Pb0.00050.0005

4S0.001500.0015

Sn-

Ni-

Fe0.0010

50.0020

Si-

Zn-

Co-

6Ag_0.00250.0025

2、濕法冶金

因為銅礦石品位不停下降，難處理復(fù)雜礦增加等原因，大家對濕法冶煉越來

越重視。濕法冶金過程關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行，在很多情況下它需要和

火法冶金相配合來完成，芻產(chǎn)出精銅稱為電積銅。通常銅礦物預(yù)先經(jīng)過氧化或硫

酸化焙燒，轉(zhuǎn)變可溶狀態(tài)，然后再進(jìn)行浸出、凈化和電枳獲取電解銅。溶劑萃取

電積法（SX—EW）提取銅技術(shù)已在美國、智利、贊比亞、秘魯、澳大利亞和墨西

哥等地推廣應(yīng)用，大大提升了銅回收率并降低了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)代濕法煉銅技術(shù)通

常有硫酸化焙燒-浸出-電積（簡稱RLE法）、浸出-萃取-電積、常壓氨浸出法

（阿比特法）、高壓氨浸出法、細(xì)菌浸出法等，通常適適用于低品位復(fù)雜礦、氧

化銅礦、浮選尾礦和含銅廢礦石堆浸槽浸或就地浸出。濕法冶煉工序可簡單地分

為三個步驟：浸出、萃取、電解。

銅礦濕法冶金通常工藝步驟為：

銅礦f焙燒-浸出f凈化除雜f萃取f電積f電稅銅（陰極銅）

濕法冶煉技術(shù)正在逐步推廣，濕法冶煉推出使銅冶煉成本大大降低，估計本

世紀(jì)濕法冶銅占總產(chǎn)量百分比將逐步提升，在現(xiàn)代中國銅礦物濕法冶金生產(chǎn)步

驟還不占主導(dǎo)地位。

3、火法煉銅和濕法煉銅比較

（1）濕法煉銅設(shè)備更簡單，但雜質(zhì)含量較高，是火法煉銅有益補充。

（2）濕法煉銅有不足，受制于礦石品位及類型。

（3）火法煉銅成本要比濕法煉銅高。

⑷濕法煉銅技術(shù)含有相當(dāng)大優(yōu)越性，但其適用范圍卻有不足，并不是全部銅

礦冶煉全部可采取該種工藝。不過經(jīng)過技術(shù)改良，這幾年已經(jīng)有越來越多國家，

包含美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)龋瑢⒃摴に噾?yīng)用于更多銅

礦冶煉上。濕法冶煉技術(shù)提升及應(yīng)用推廣，降低了銅生產(chǎn)成本，提升了銅礦產(chǎn)能,

增加了社會資源供給。

⑸濕法煉銅周期長、效率低、產(chǎn)能規(guī)模小，而火法煉銅周期短、效率高、產(chǎn)

能規(guī)模大。

三、現(xiàn)代中國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)概述

現(xiàn)代中國外火法冶金技術(shù)正朝著：短步驟連續(xù)煉銅、高富氧、低能耗、高

效率、低碳冶金、清潔生產(chǎn)、自動化、信息化和智能化優(yōu)異方向發(fā)展?，F(xiàn)代

銅精礦火法冶金獲取電解銅需經(jīng)熔煉、吹煉、火法精煉和電解精煉四大工序，四

大工序現(xiàn)代優(yōu)異技術(shù)歸納以下。

1、熔煉優(yōu)異技術(shù)（銅精礦f冰銅）

關(guān)鍵任務(wù)是對硫化銅精礦熔煉，脫除硫、鐵、鋁、鋅、錫、碑、睇、秘、B

等雜質(zhì)和精礦中大量脈石.火法熔煉關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)是氧化-還原反應(yīng)，產(chǎn)物為冰

銅或銅銃（中間產(chǎn)品）?；鸱ㄈ蹮捦瑫r還能夠富集金、銀、鉗、把、硒、碗等稀

貴有價元素。20世紀(jì)7（）年代以前，傳統(tǒng)火法熔煉方法，包含鼓風(fēng)爐熔煉、反射

爐熔煉和電爐熔煉，這多個工藝共同和難以克服缺點是能耗大、硫利用率低、環(huán)

境污染嚴(yán)重和勞動生產(chǎn)率低等。因為20世紀(jì)中葉以來全球性能源和環(huán)境問題突

出，能源日趨擔(dān)心，環(huán)境保護(hù)法規(guī)日益嚴(yán)格，和勞動代價逐步上漲，促進(jìn)銅冶金

技術(shù)從20世紀(jì)80年代起取得飛速發(fā)展，迫使傳統(tǒng)火法冶金方法不得不被新強化

熔煉方法來替換，傳統(tǒng)冶煉方法逐步被淘汰。隨之興起是以閃速熔煉和熔池熔煉

為代表強化冶煉優(yōu)異技術(shù)，其中最關(guān)鍵突破是氧氣或富氧廣泛應(yīng)用。經(jīng)過二三十

年努力，閃速熔煉和熔池熔煉已成為現(xiàn)在替換傳統(tǒng)火法冶金最有前途方法。據(jù)統(tǒng)

計，現(xiàn)在世界銅產(chǎn)量中，這兩類火法煉銅方法所產(chǎn)粗銅分別占到總產(chǎn)量1/3。二

者之間區(qū)分在于，閃速熔煉關(guān)鍵反應(yīng)發(fā)生在爐膛空間，反應(yīng)體系連續(xù)相是氣相（爐

氣丫熔池熔煉關(guān)鍵反應(yīng)發(fā)生熔池內(nèi)，反應(yīng)體系連續(xù)相是液相（銃、金屬或爐渣）。

閃速熔煉（flashsmelting）包含國際銀企業(yè)閃速爐、奧托昆普閃速爐和旋渦

頂吹熔煉3種，現(xiàn)在閃速熔煉優(yōu)異技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)仍為外國掌握。閃速熔煉是充足

利用細(xì)磨物料巨大活性表面，強化冶煉反應(yīng)過程熔煉方法。將金屬硫化物精礦細(xì)

粉和燎劑經(jīng)干燥和空氣?起噴入熾熱閃速爐膛內(nèi),造成良好傳熱、傳質(zhì)條件，使

化學(xué)反應(yīng)以極高速度進(jìn)行，這種方法關(guān)鍵用于銅、銀等硫化礦造毓熔煉。將細(xì)粒

硫化物精礦和熔劑干燥至含水0.3%以下，和空氣或富氧空氣一并噴入熾熱閃速

爐膛內(nèi)，固體顆粒懸浮在紊流氣流中，造成氣、固、液三相間良好傳質(zhì)、傳熱條

件，使化學(xué)反應(yīng)以極高速度進(jìn)行。熔煉銅精礦生產(chǎn)過程中，懸浮在爐膛空間物料

顆粒熔融后，落入沉淀池繼續(xù)進(jìn)行造冰銅（銅統(tǒng)）和造渣反應(yīng)。反應(yīng)生成冰銅和

爐渣，按比重在池內(nèi)分層，定時分別將它們放出。含高濃度S02爐氣，可用以制

取硫酸或單質(zhì)硫。

閃速熔煉優(yōu)點：脫硫率高，煙氣中S02濃度大，有利于S02回收，并可經(jīng)過

控制入爐氧量，在較大范圍內(nèi)控制熔煉過程脫硫率，從而取得所要求品位冰銅，

同時也有效地利用了精礦中硫、鐵氧化反應(yīng)熱，節(jié)省能量，所以閃速熔煉適于處

理含硫高浮選精礦。使用空氣時，熔煉反應(yīng)放出熱，不足以維持熔煉過程自熱

進(jìn)行，須用燃料補充部分能量，如使用預(yù)熱空氣、富氧空氣或工業(yè)純氧，降低爐

氣帶出熱，可節(jié)省燃料，維持熔煉自熱進(jìn)行。閃速熔煉是近代發(fā)展起來一個優(yōu)異

冶煉技術(shù)，能耗低，規(guī)模大，含有勞動條件好、自動化水平和勞動生產(chǎn)率高優(yōu)點，

其金屬回收率甚至高于傳統(tǒng)法工藝，還能處理難以分選混合精礦，克服了傳統(tǒng)火

法煉銅無法克服間接加熱缺點。因為閃速熔煉含有上述優(yōu)點，所以發(fā)展很快，全

世界新建大型煉銅廠幾乎全部采取這一方法。到20世紀(jì)70年代末，用閃速熔煉

法生產(chǎn)銅年產(chǎn)量已超出100萬噸。除銅、銀冶煉外，用閃速爐處理高端硫化鉛

精礦試驗也已取得良好成績；有工廠還用閃速爐處理硫化鐵精礦，生產(chǎn)單質(zhì)硫。

閃速熔煉關(guān)鍵缺點是渣含主金屬較多，須經(jīng)貧化處理，加以回收。貧

化方法有電爐法和浮選法。有廠在沉淀池后部安裝電極加熱，使貧化和熔

煉在同一設(shè)備中進(jìn)行。

熔池熔煉：包含特尼恩特?zé)掋~法、三菱法、奧斯麥特法、瓦紐柯夫煉銅法、

艾薩熔煉法、諾蘭達(dá)法、頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法(TBRC)、白根煉銅法、水口山煉銅法

和東營底吹富氧熔煉法等10種。其中白銀煉銅法、水」山煉銅法和東營底吹富

氧熔煉法為中國研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)國產(chǎn)化優(yōu)異技術(shù)。其它優(yōu)異技術(shù)知識產(chǎn)

權(quán)仍為外國掌握。熔池熔煉是在細(xì)小硫化精礦加入熔體同時，向熔體鼓入空氣或

工業(yè)氧氣，供氣方法有頂噴槍或經(jīng)過埋入溶池風(fēng)口。因為鼓風(fēng)向溶池中壓人了氣

泡，當(dāng)氣泡經(jīng)過熔池上升時，造成“熔體柱”運動，這么便給熔體輸入了很大功

效。

熔池熔煉特點是：(1)含有很大攪拌能，熔體和爐料傳熱、傳質(zhì)速率很大，

可使精礦快速熔入熔體。如諾蘭達(dá)煉銅法，精礦熔入熔體速率達(dá)1.5t/(m2?h)。

(2)硫化物氧化、造渣反應(yīng)放出熱起源于熔體，傳熱在強烈攪拌熔體內(nèi)進(jìn)行，而

不是靠輻射或?qū)α鲝耐獠抗?，熔體和乳化狀固體粒子之間傳熱系數(shù)為

56.78W/(m2-K),傳熱效果優(yōu)于閃速熔煉。(3)因為分散性氧化性氣泡和熔體間

接觸面很大，傳質(zhì)系數(shù)和氧化反應(yīng)速度也應(yīng)很大，盡管氣泡在熔池中停留時間很

短，但氧利用系數(shù)很高。如諾蘭達(dá)煉銅法，氧利用率超出98%。因為熔池熔煉過

程中傳熱和傳質(zhì)效果好，可大大強化冶金過程，達(dá)成「亮升設(shè)備生產(chǎn)率和降低冶

煉過程能耗目標(biāo)，所以70年代后得到了快速發(fā)展。依據(jù)供風(fēng)和加料方法不一樣,

熔池熔煉又可分為側(cè)吹、頂吹和底吹三種類型(見表2)。

表2熔池熔煉供風(fēng)和加料方法

供風(fēng)方式加料方式

熔池熔煉方法氧化性氣體固體物料

他吹

諾絲達(dá)法浸沒風(fēng)眼上部加制粒料

瓦紐科夫法浸沒風(fēng)眼上部加制粒料

白銀法浸沒風(fēng)眼上部加料

特尼恩特法浸沒風(fēng)眼從風(fēng)眼噴吹

頂吹

三菱法以吹噴槍頂吹噴槍

艾產(chǎn)臨煉法浸沒噴槍上部加1W粒料

奧斯麥特法浸沒噴槍上部加料

枚吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法澳吹噴愴頂吹噴槍

底吹

QSL法底吹噴槍上部加制粒料

水口山熔臨法底吹噴槍上部加制粒料

東營富氧良吹熔嫉法庭吹吸槍上部加料

表-3現(xiàn)代銅精礦優(yōu)異熔煉技術(shù)匯總表

優(yōu)異煉

銅法類方法種類研發(fā)國家原料產(chǎn)物送風(fēng)方法

型

閃速熔奧托昆普閃速爐芬蘭銅精礦冰銅頂送風(fēng)加料

煉法國際銀企業(yè)Inco閃加拿大銅精礦冰銅頂送風(fēng)加料

速爐

旋渦頂吹熔煉-銅精礦冰銅頂送風(fēng)加料-

Contop爐

熔池熔艾薩熔煉法澳大利亞銅精礦冰銅頂吹

煉法奧斯麥特熔煉法澳大利亞銅精礦冰銅頂吹

諾蘭達(dá)法、加拿大銅精礦冰銅側(cè)吹

三菱法日本銅精礦冰銅頂吹

特尼恩特?zé)掋~法智利銅精礦冰銅側(cè)吹

瓦紐柯夫煉銅法蘇聯(lián)銅精礦冰銅側(cè)吹

白銀煉銅法、中國銅精礦冰銅側(cè)吹

水口山煉銅法中國銅精礦冰銅富氧底吹

頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法加拿大高鍥銅精礦冰銅頂吹

（TBRC）

東營富氧底吹熔煉中國銅精礦冰銅富氧底吹

法

2、吹煉優(yōu)異技術(shù)（冰銅一粗銅）

任務(wù)是把火法熔煉工序取得冰銅，在高溫和氧化氣氛下吹煉，深入脫除硫和

鐵等雜質(zhì)，產(chǎn)物為中間產(chǎn)品粗銅，含銅98%?99%,貴金屬也進(jìn)入粗銅中?，F(xiàn)

代傳統(tǒng)成熟吹煉技術(shù)包含PS轉(zhuǎn)爐吹煉、固定反射爐側(cè)吹式連續(xù)吹煉?，F(xiàn)代中國

外得以實際應(yīng)用推廣優(yōu)異高效吹煉技術(shù)包含閃速爐吹煉、三菱法吹煉爐、奧斯麥

特爐吹煉，很有發(fā)展前景和潛力優(yōu)異高效吹煉技術(shù)如艾薩爐吹煉法、諾蘭達(dá)爐吹

煉法和富氧底吹爐吹煉法正處于工業(yè)試驗階段，從發(fā)展趨勢看，傳統(tǒng)吹煉技術(shù)正

在逐步讓在優(yōu)異高效吹煉技術(shù)，現(xiàn)在優(yōu)異吹煉技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)仍關(guān)鍵為外國掌握。

3、火法精煉優(yōu)異技術(shù)（粗銅一陽極銅）

任務(wù)是高溫條件下把吹煉工序取得粗銅深入精煉，深入脫除雜質(zhì)，取得適合

銅電解陽極銅或陽極板。現(xiàn)代中國外得以實際應(yīng)用推廣優(yōu)異火法精煉技術(shù)包含回

轉(zhuǎn)式陽極爐和銅陽極板全自動定量澆鑄圓盤機組，而傳統(tǒng)火法精煉技術(shù)固定式反

射爐和機械式圓盤機+人工澆鑄方法正在逐步被優(yōu)異火法精煉技術(shù)替換。

正的爐坡單獨處泥圜史

nn

送電解物煉

粗銅火法精煉的一般流程

(1)回轉(zhuǎn)式陽極爐是相對于固定式陽極爐而言一個火法精煉爐型，二者工

藝原理相同，但結(jié)構(gòu)和作業(yè)方法完全不一樣，中國現(xiàn)在巳有3臺，其中江西銅業(yè)

集團2臺是從國外成套引進(jìn)，大冶有色企業(yè)1臺是在消化引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上自行設(shè)

計。和固定式陽極爐相比，回轉(zhuǎn)爐陽極爐是一個優(yōu)異精煉爐型，是和現(xiàn)代化大生

產(chǎn)方法相適應(yīng)新精煉爐型，尤其適合生產(chǎn)量大、機械化自動化程度高條件下應(yīng)用。

和冰銅吹煉轉(zhuǎn)爐相同，回轉(zhuǎn)式陽極爐爐體橫臥在四組托輪上，可在一定范

圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)陽極爐作業(yè)時其轉(zhuǎn)動角度大約13()度，為了滿足出港和出銅時爐

體角度微量調(diào)整需要，回轉(zhuǎn)爐設(shè)置了快速驅(qū)動和慢速驅(qū)動，爐體轉(zhuǎn)速分別為

0.56r/min和0.05r/min,相差十倍。另外考慮到交流停電事故,為了使出銅口和

氧化還原口能夠離熔體，還要備有事故復(fù)位。貴冶陽極爐事故復(fù)位單獨采取專門

氣動馬達(dá)，動力源是貯存在氣罐中高壓空氣。有廠則把事故復(fù)位和慢速驅(qū)動合二

而一，用小功率直流電機，電源是蓄電池，這種設(shè)計更簡明而實用?；剞D(zhuǎn)陽極爐

重油燃燒器由重油燒嘴和配風(fēng)器組成，為方便清打燃燒噴口粘結(jié)物，通常只把配

風(fēng)器固定在端蓋上，而重油燒嘴只是套裝在配風(fēng)器中，便于拆卸。出煙口和燃燒

口相對.，S型出煙短管一端固定在端蓋上，和出煙口時正，另一端為自由端，但

和爐體軸線同心，所以不管爐體怎樣轉(zhuǎn)動，它全部和余熱鍋爐進(jìn)煙口對齊。回轉(zhuǎn)

式陽極爐關(guān)鍵有氧化、出渣、還原、燃燒等項操作，回轉(zhuǎn)式陽極爐通常見重油作

燃料，適于用氣態(tài)還原劑，如液化石油氣、氨氣等。

和固定式陽極爐相比，回轉(zhuǎn)爐優(yōu)點關(guān)鍵表現(xiàn)在其氧化、出渣、還原操作方法

上。固定式陽極爐上述作業(yè)，要依靠人工插管、人工扒渣來完成，勞動條件之惡

劣，勞動強度大;同時因為人力條件限制，爐子不能做得太寬，熔池也不能太深,

所以爐子容量也受到制約，回轉(zhuǎn)爐式陽極爐氧化還原噴管嵌在爐襯之中，需要氧

化或還原時，只要導(dǎo)人足夠壓力空氣或還原劑，然后把爐體轉(zhuǎn)到一定位置上，使

噴口浸沒在熔池面下400?500mm深，即可自行進(jìn)行氧化或還原，操作者只需調(diào)

整相關(guān)操作參數(shù)。出渣時，打開爐口蓋，把爐體轉(zhuǎn)到爐口下沿和熔體面相平位置，

這時在氧化空氣鼓動下，熔池表面浮渣被一陣一陣地推涌到爐口處自行流下來。

回轉(zhuǎn)陽極爐氧化、出渣和還原操作比固定式陽極爐優(yōu)越得多，也正因為這一點，

爐子尺寸不受人工插管和小渣限制，容量能夠做到兩三百噸以上從而大大提升

了生產(chǎn)效率，取得很好技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，這是回轉(zhuǎn)陽極爐發(fā)展快速原因之一。具體

優(yōu)點①勞動條件好，操作方便。因為整體密封密封好，所以除了還原期間內(nèi)基礎(chǔ)

上不冒黑煙，即使在還原期，也能夠采取微負(fù)壓操作，把大部分黑煙吸入煙道，

以降低廠房低空污染。回轉(zhuǎn)式陽極爐因為取消了人工插管、人工扒渣，工人勞動

強度低，所以深受工人歡迎。②回轉(zhuǎn)式陽極爐出銅時，能夠轉(zhuǎn)動爐體來調(diào)整出銅

口高度，使銅水流出速度和澆鑄速度保持同時。利于任極澆鑄采取自動生產(chǎn)線，

縮短出銅作業(yè)時間。③回轉(zhuǎn)式陽極爐最突出優(yōu)點是其公稱能力大，所以生產(chǎn)效率

高，能耗低，重油耗也可降到60~70kg/t銅（包含還原用重油），經(jīng)濟效益好，這

是固定式陽極爐無法相比，

現(xiàn)在中國回轉(zhuǎn)式陽極爐已經(jīng)國產(chǎn)化，設(shè)計成熟，'使備精良，操作已實現(xiàn)標(biāo)

準(zhǔn)化。這種陽極爐，大大改善了氧化、還原和出渣操作條件，爐子容量大，技術(shù)

經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)異，勞動生產(chǎn)率高，爐體密封很好，有利于保護(hù)環(huán)境。出銅時因為能

夠隨意調(diào)整出銅口高度，可和澆鑄作業(yè)保持同時?；剞D(zhuǎn)式陽極爐優(yōu)點①集中表現(xiàn)

在大型化和能力大上，大型化是回轉(zhuǎn)爐發(fā)展趨勢。②回轉(zhuǎn)式陽極爐配置有一套穩(wěn)

定、可靠、正確自動控制系統(tǒng)，使其作業(yè)控制在最好狀態(tài)下。③適應(yīng)了大陽極

板電解工藝發(fā)展方向。

中國回轉(zhuǎn)式陽極爐工藝實踐中存在需要繼續(xù)改善問題：①不宜處理冷雜銅；

②氧化還原噴管使用壽命不長(只用一個爐次)，更換噴管，既費力，又占用了作

業(yè)時間，還消耗較多鋼管和氧氣；③風(fēng)口區(qū)域爐襯損壞快；④回轉(zhuǎn)陽極爐適宜于

快速出銅，需要配置優(yōu)異高效可靠澆鑄設(shè)備；⑤熱損失仍然較大，除了爐口水套

耗熱、爐口處煙氣外溢損失外，爐襯較薄造成爐殼溫度高，輻射散熱較固定式爐

大；⑦回轉(zhuǎn)式陽極爐只有和現(xiàn)代化大生產(chǎn)方法相適，只有在生產(chǎn)量大、機械化自

動化程度高條件下，其優(yōu)點才能得到最充足表現(xiàn)，而缺點也才能得到有效控制，

不然難以取得良好效益。

(2)銅陽極板全自動定量澆鑄優(yōu)異技術(shù)傳統(tǒng)生產(chǎn)陽極板澆鑄通常采取半自

動化圓盤澆鑄機，它由渦輪蝸桿減速機驅(qū)動圓盤澆鑄機、人工控制澆鑄包及撈取

板三部分組成。這種方法缺點是，采取機械驅(qū)動式圓盤澆鑄機，需要車輪沿路軌

轉(zhuǎn)動，沒有剎車制動，存在摩擦力大，車輪和路軌易磨損，開啟和停止時機組因

慣性而造成擺動大，運行穩(wěn)定性差，輕易使陽極板產(chǎn)生毛刺飛邊等等嚴(yán)重質(zhì)量問

題。人工控制澆鑄包更是落后澆鑄方法，人為原因影響大，人員勞動強度大，易

疲憊，陽極板單重和厚度均勻性差，誤差大，物理規(guī)格不合格率高，給電解工序

和產(chǎn)品質(zhì)量造成了極大影響，也影響了技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)化。另外這種傳統(tǒng)圓盤澆

鑄機還存在可靠性能差、自動化信息化水平落后、維修保養(yǎng)工作量大、生產(chǎn)效率

低等缺點。

現(xiàn)在中國外優(yōu)異企業(yè)普遍應(yīng)用全自動定量圓盤澆鑄機技術(shù)，它是芬蘭奧托昆

普企業(yè)研制技術(shù)，為現(xiàn)代世界上優(yōu)異銅陽極板生產(chǎn)技術(shù)。它由定量澆得系統(tǒng)、圓

盤澆鑄機、取板系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)四大部分組成。定量澆鑄實現(xiàn)了澆鑄包動

作全自動化，陽極板重量或厚度正確度高達(dá)成；圓盤澆鑄機集成了液壓驅(qū)動、

液壓制動剎車和光電控制等新技術(shù)，無路軌行走，開啟、行走和停止平穩(wěn)性大大

提升，有效地克服了陽極板毛刺飛邊等嚴(yán)重質(zhì)量問題。另外澆鑄系統(tǒng)、圓盤機系

統(tǒng)和取板系統(tǒng)經(jīng)過PLC實現(xiàn)計算機集成在線控制，使?jié)茶T作業(yè)實現(xiàn)了次序控制

和全自動化，對提升生產(chǎn)效率、確保高質(zhì)量陽極板生產(chǎn)發(fā)揮關(guān)鍵作用，現(xiàn)在該技

術(shù)在中國外銅電解廠得到了廣泛應(yīng)用。中國上個世紀(jì)80年代中期由江西銅業(yè)集

團從芬蘭奧托昆普企業(yè)首家成套引進(jìn)，經(jīng)近30年消化吸收和再創(chuàng)新，現(xiàn)在該技

術(shù)已經(jīng)完全國產(chǎn)化，它對提升銅電解工序和產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)高效節(jié)能及改善電解

工序技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)是關(guān)鍵支撐。

中國現(xiàn)在應(yīng)用該技術(shù)廠家靠近10家。包含江西銅業(yè)企業(yè)、安徽金隆銅業(yè)企

業(yè)、云南銅業(yè)企業(yè)、湖北大冶有色企業(yè)、金川集團銅冶煉廠和山東祥光銅業(yè)企業(yè)

等。中國有色金屬報［/6/1］報道，江西華正新技術(shù)為山東祥光銅業(yè)設(shè)計制造全自

動定帚圓盤澆鑄機經(jīng)過3個月試生產(chǎn)，已經(jīng)經(jīng)過驗收。?亥全自動定量圓盤澆鑄機

是含有世界優(yōu)異水平陽極銅澆鑄設(shè)備,自主開發(fā)定量澆鑄系統(tǒng)含有完全自主知識

產(chǎn)權(quán),定量精度達(dá)成±2kg即±0.533%（陽極板重量375kg）,含有定量精度高、性能

穩(wěn)定、適應(yīng)性強等優(yōu)點，能夠生產(chǎn)出滿足高品質(zhì)陰極銅生產(chǎn)所需要陽極板。

4、電解精煉優(yōu)異技術(shù)（陽極銅一電解銅）

任務(wù)是在電解槽中通入直流電，把陽極板精煉成純度更高和用途更廣成品電

解銅。銅電解生產(chǎn)工藝現(xiàn)在劃分法為：傳統(tǒng)法（常規(guī)法）和現(xiàn)代法，大極板長周

期工藝和小極板短周期工藝。

傳統(tǒng)法銅電解精煉工藝，不管是大極板長周期電解，還是小極板短周期電解,

其陰極均用厚度為0.6mm左右薄銅片制成，又稱始極片。一片始極片使用壽命

只有一個陰極周期，所以傳統(tǒng)法工廠全部配置一定數(shù)量種板槽和始極片加工機

械，生產(chǎn)制作始極片，傳統(tǒng)銅電解工藝是一個有種板或始極片銅電解法。傳統(tǒng)法

銅電解生產(chǎn)中始極片制作和組裝是一項勞動強度大、消耗人工多生產(chǎn)步驟，所需

工作量占全部極板處理作業(yè)工作量50%以上，其缺點是工人勞動強度大、機械化

自動化水平低、生產(chǎn)效率低、工藝質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量和技經(jīng)指標(biāo)優(yōu)化難于確保和實

現(xiàn)，通常適合中小規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)在仍為中國外絕大多數(shù)中小企業(yè)采取。

現(xiàn)代銅電解工藝為永久不銹鋼陰極電解法，也稱無種板或無始極片銅電解工

藝。永久不銹鋼陰極法是適應(yīng)銅電解產(chǎn)業(yè)大規(guī)模、高效率、低成本、大極板（陰

極板規(guī)格長X寬=1000X1000)、高電流密度和高純陰極銅方向發(fā)展而開發(fā)現(xiàn)代世

界最優(yōu)異銅電解技術(shù)。它是以不銹鋼陰極技術(shù)為關(guān)鍵，集成了當(dāng)今銅電解領(lǐng)域各

項優(yōu)異技術(shù)而衍生優(yōu)異銅電解技術(shù)，它整體上處理了傳統(tǒng)銅電解工藝存在問題，

并衍生出了一系列成套高效能、高自動化和信息化技術(shù)和裝備，包含不銹鋼陰極

技術(shù)和裝備、成品陰極剝離技術(shù)和裝備、陽極校正技術(shù)和裝備、殘陽極洗滌技術(shù)

和裝備、電解專用吊車、添加劑自動探測監(jiān)控技術(shù)、電解槽短路和槽電壓自動探

測監(jiān)控技術(shù)、新型電解液循環(huán)方法、電解液精細(xì)過濾技術(shù)等。永久不銹鋼陰極電

解法使工人勞動強度大大降低，機械化自動化水平、生產(chǎn)效率低、工藝質(zhì)量、產(chǎn)

品質(zhì)量和技經(jīng)指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化和提升?，F(xiàn)在永久不繡鋼陰極電解法關(guān)鍵關(guān)鍵

技術(shù)仍為外國企業(yè)掌握，壯界上擁有永久不銹鋼陰極法知識產(chǎn)權(quán)有澳大利亞PTY

銅精煉研制ISA法、加拿大鷹橋企業(yè)開發(fā)KIDD法和芬蘭Outokumpu企業(yè)開發(fā)0K

法三種。而且三種方法均得到了商業(yè)化應(yīng)用。

永久性陰極銅電解技術(shù)最早由澳大利亞芒特艾薩(MountIsa)礦業(yè)企業(yè)湯斯

維爾精煉廠(CRL)在1978年研制成功并投入生產(chǎn)，稱為艾薩(ISA)電解法。芒特艾

薩企業(yè)從1978年開始把支薩技術(shù)賣到國際上，至世界上有54家得到芒特艾薩企

業(yè)專利許可證，用艾薩法生產(chǎn)陰極銅總能力已達(dá)500萬瓶,占全世界總陰極銅產(chǎn)量

33%?，F(xiàn)在中國采取永久性陰極銅電解技術(shù)唯一工廠是江西銅業(yè)企業(yè)貴溪冶煉廠,

該廠三期電解采取ISA電解法，設(shè)計能力為20萬t/a,并于投產(chǎn)。使用ISA電解法

最大工廠是德國北德精煉廠，陰極銅生產(chǎn)能力達(dá)37萬t/ao

1986年加拿大鷹橋企業(yè)KiddCreek冶煉廠也開發(fā)了另一個不銹鋼陰極生產(chǎn)

工藝，稱為KIDD法。1992年KIDD工藝技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化，到現(xiàn)在為止，采取KIDD

工藝電解廠共有8家，生產(chǎn)能力達(dá)245萬t/a;其中最大工廠是智利楚基卡馬塔冶煉

廠，陰極銅生產(chǎn)能力達(dá)87萬t/a。

芬蘭奧托昆普企業(yè)利用其優(yōu)異不銹鋼生產(chǎn)和制造技術(shù)，和在陽極機組、陰極

剝片機組、行車等方面良好業(yè)績，多年求開發(fā)OK不銹鋼陰極法也已投入了工業(yè)

化生產(chǎn)。中國山東陽谷銅業(yè)企業(yè)選擇了OK不銹鋼陰極法。

中國不少企業(yè)和學(xué)者進(jìn)行了永久陰極銅電解技術(shù)和傳統(tǒng)銅電解工藝工程投

資和經(jīng)濟效益具體論證分析比較，說明了永久陰極銅電解技術(shù)優(yōu)異性，從而提出

永久陰極銅電解技術(shù)是中國大中型銅電解工廠發(fā)展方向，永久不銹鋼陰極電解法

能夠應(yīng)用于銅精礦或廢雜銅為原料冶煉廠。

現(xiàn)代中國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)設(shè)備或步驟見附圖。

四、現(xiàn)代中國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況

1、現(xiàn)代中國銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況

表?4中國優(yōu)異銅冶煉工藝應(yīng)用工廠實例

陰極優(yōu)異銅冶煉工藝技術(shù)整

優(yōu)異

銅產(chǎn)陰極體

原料技術(shù)

能規(guī)銅質(zhì)電解工

種類

公司數(shù)量火法精煉

模量標(biāo)熔煉吹煉藝

和類精煉

（萬準(zhǔn)水

型

噸/年）平

閃速熔煉回轉(zhuǎn)式永久不銹

1江西銅硫化100大極3項-國

爐陽極爐鋼陰極電

業(yè)集團銅精板高引進(jìn)（國產(chǎn)）解法（艾際

（日本引

+自動定莎ISA

貴溪冶礦純陰型先

進(jìn)）量澆鑄法，澳大

煉廠.極銅（芬蘭利亞引進(jìn)

引進(jìn)）進(jìn)）

閃速熔煉回轉(zhuǎn)式

2安徽銅硫化40大極2項-永久不銹國

爐陽rM極爐/y

陵有色銅精板高引進(jìn)（國產(chǎn)）鋼陰極電際

（日本引

+自動定

集團金礦純陰型解法（OK先

進(jìn)）量澆鑄

隆銅業(yè)極銅（芬蘭法，芬蘭進(jìn)

企業(yè)引進(jìn)）引進(jìn)）

奧斯麥特-

3安徽銅硫化20中極1項--中

熔煉爐

陵有色銅精板高引進(jìn)（澳大利國

亞引進(jìn)）

集團金礦線陰型先

呂冶煉極銅進(jìn)

r

艾莎熔煉回轉(zhuǎn)式

4云南銅硫化60大極2項--國

爐（澳大陽極爐

業(yè)企業(yè)銅精板高引進(jìn)利亞引（國產(chǎn)）際

進(jìn)）+自動定

礦純陰型先

量澆鑄

極銅（國產(chǎn)）進(jìn)

諾蘭達(dá)熔回轉(zhuǎn)式

5湖北大硫化40大極2項國

煉爐（加陽極爐

冶有色銅精板高引進(jìn)拿大引（國產(chǎn)）際

講）+奧斯+自動定

企業(yè)礦純陰型先

麥特熔煉量澆鑄

極銅爐（澳大（國產(chǎn)）進(jìn)

利亞引

進(jìn)）

奧斯麥特奧斯

6山西中硫化20中極2項國

熔煉爐麥特

引進(jìn)

條山企銅精板高（澳大利吹煉際

型

亞引進(jìn)）爐（澳

業(yè)侯馬礦純陰先

Hr茶1

冶煉極銅亞引進(jìn)

r進(jìn)）

閃速爐熔閃速回轉(zhuǎn)式

7山東祥硫化40大極4項永久不銹國

煉爐吹陽極爐

光銅業(yè)銅精板高引進(jìn)煉（美（國產(chǎn)）鋼陰極電際

（美國引

國引+自動定

集團礦純陰型解KIDD先

進(jìn)）進(jìn)）量澆鑄

極銅（國產(chǎn)）法（加拿進(jìn)

大引進(jìn)）

1項富氧底吹

8山東東硫化40中極一國

熔煉爐

中國

營方圓銅精板高（中國自際

自主主研發(fā)）

集團礦、純陰領(lǐng)

研發(fā)

金銀極銅先

精礦

等

1項

9甘肅白硫化20中極白銀熔煉.,.中

中國

銀有色銅精板高爐（中國國

自主

企業(yè)礦純陰自主研領(lǐng)

研發(fā)

技銅發(fā)）先

,國

際

優(yōu)

異

10甘肅金銅銀20大極1項頂吹旋轉(zhuǎn)---中

川有色精板高引進(jìn)轉(zhuǎn)爐法國

企業(yè)礦純陰型（卡爾多先

極銅爐）進(jìn)

1項

11湖南水硫化20（擬中極水口山煉中

中國

口山有銅精建板高銅法（中國

自主

色企業(yè)礦純陰國自主研領(lǐng)

研發(fā)

極銅發(fā)）先

,國

際

優(yōu)

異

2、現(xiàn)代國外銅精礦火法冶金優(yōu)異技術(shù)應(yīng)用概況