2020年(冶金行業(yè))國內外銅精礦先進銅冶煉工藝技術綜述

1、（冶金行業(yè)JS內外銅精礦先進銅冶煉工藝技術綜述20XX年XX丿多年的企業(yè)咨詢顧問經驗經過實戰(zhàn)驗證可以落地執(zhí)行的卓越管鯉75案，值得您下載擁育內外銅精礦生產電解銅先進冶煉工藝技術綜述材料撰寫：技術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二o年月TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 一、煉銅原料概述1 HYPERLINK l bookmark6 二、銅冶金方法概述1 HYPERLINK l bookmark8 1、火法冶金2 HYPERLINK l bookmark10 2、濕法冶金4 HYPERLINK l bookmark12 3火法煉銅和

2、濕法煉銅比較5 HYPERLINK l bookmark14 三、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術概述51、熔煉先進技術（銅精礦-冰銅）6 HYPERLINK l bookmark21 2、吹煉先進技術（冰銅-粗銅）9 HYPERLINK l bookmark23 3火法精煉先進技術（粗銅-陽極銅）9 HYPERLINK l bookmark25 4、電解精煉先進技術（陽極銅-電解銅）13 HYPERLINK l bookmark27 四、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術應用概況15 HYPERLINK l bookmark29 1、當代國內銅精礦火法冶金先進技術應用概況15 HYPERLIN

3、K l bookmark33 2、當代國外銅精礦火法冶金先進技術應用概況17 HYPERLINK l bookmark35 五、當代國內外銅精礦冶金的前沿技術19 HYPERLINK l bookmark17 1、國內銅精礦冶金的前沿技術19 HYPERLINK l bookmark19 2、國外銅精礦冶金的前沿技術21附圖：銅火法冶金先進技術設備或流程示意圖22一、煉銅原料概述世界上生產電解銅(陰極銅)的原料分為銅精礦和廢雜銅。用銅精礦和廢雜銅生產電解銅的比例大致為7：3，銅精礦依然是當今生產電解銅的主要原料。銅精礦：在自然界中自然銅存量極少，一般多以金屬共生礦的形態(tài)存在。銅礦石中常伴生有多

4、種重金屬和稀有金屬，如金、銀、砷、銻、鉍、硒、鉛、碲鈷、鎳、鉬等。根據(jù)銅化合物的性質，銅礦物可分為自然銅、硫化礦和氧化礦三種類型，主要以硫化礦和氧化礦，特別是硫化礦分布最廣，目前世界電解銅產量的90左右來自硫化礦。金銀等貴金屬常和銅共生，一般銅礦都是含有金銀等貴金屬。銅礦石經采礦和選礦富集獲得銅精礦，常見為褐色、灰色、黑褐色、黃綠色，粉狀，粒度一般小于0.074mm。含銅量13-30%,國內銅精礦標準目前執(zhí)行YS/T318-1997銅精礦行業(yè)標準的規(guī)定，其產品分類和化學成分如表1。表1銅精礦的化學成分%(YS/T3181997)品級Cu雜質含量，S品級Cu雜質含量，SAsPb+ZnMgOBiA

5、sPb+ZnMgOBi一級品300.05210.05三級品200.30840.30二級品250.20530.20四級10.401250.50二、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）所采取的工藝技術途徑和手段。世界上由銅精礦生產電解銅的冶煉方法分為兩大類：火法冶金和濕法冶金。目前世界上精煉銅產量的85以上是用火法冶金從硫化銅精礦和再生銅中回收的，濕法冶金生產的精煉銅只占15左右。1、火法冶金火法冶金是指在高溫下應用冶金爐把銅精礦中的大量脈石分離開,脫除各種雜質元素，提取純金屬銅的最古老、最常用的方法?；鸱掋~通過熔融冶煉和電解精火煉生產出陰極銅，也即電解銅，一般適于高

6、品位的硫化銅精礦。目前全世界的火法煉銅工藝都分為兩段，第一段是造锍熔煉，由銅精礦煉成含銅4075%的銅锍（或稱冰銅），第二段是將銅锍煉成含銅98以上的粗銅?；鸱掋~所采用的步驟有焙燒、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），目的是脫除精礦中部分或全部的硫，同時除去部分砷和銻等易揮發(fā)的雜質。隨著銅冶金技術的進步，現(xiàn)代銅冶煉廠已經能夠直接進行生精礦的冶煉，當代絕大多數(shù)銅冶煉廠已經取消了焙燒步驟。熔煉：主要是造锍熔煉，目的是使銅精礦或焙燒礦中的部分鐵和其他金屬雜質氧化，并與脈石和熔劑等造渣除去，產出含銅較高的冰銅。吹煉：目的是進一步脫除冰銅中的硫、鐵等雜質，回收精礦

7、中的硫，獲取粗銅。精煉：分火法精煉和電解精煉，火法精煉是利用某些雜質對氧的親和力大于銅，而其氧化物又不溶于銅液等性質，通過氧化造渣或揮發(fā)除去，獲得純度較高陽極銅或火精銅。電解精煉可以使用火法冶金煉出來的陽極銅達到更高的純度?，F(xiàn)代銅精礦火法冶金的通常步驟和工藝流程如下：步驟：銅精礦（含銅1330%）t冰銅或銅锍（含銅4070%）-粗銅（含銅97%）-陽極銅（含銅99%）-電解銅（含銅99.95%）工藝流程：銅精礦-熔煉-冰銅（銅锍）-吹煉-粗銅-火法精煉-陽極銅-電解精煉-電解銅（陰極銅）傳統(tǒng)火法煉銅流程一般是將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石，通過選礦提高到含銅20-30%作為銅精礦，在密閉鼓風

8、爐、反射爐、和礦熱電爐內進行造锍熔煉，產出的熔融銅锍（冰銅）接著送入轉爐吹煉成粗銅，粗銅再在固定式精煉反射爐內經過氧化精煉脫雜，鑄成陽極板，陽極板最后采用傳統(tǒng)法電解精煉，獲得品位高達99.95%以上的電解銅。在硫化銅精礦冶煉的過程中同時還可以回收和提取硫、金、銀、銻、鉍、鎳、硒等有價元素。圖-1傳統(tǒng)火法煉銅流程圖該工藝流程特點是：簡短、工藝傳統(tǒng)成熟、適應性強，銅的回收率可達95%。嚴重缺點是熱效率低、能耗高、環(huán)保差、裝備自動化程度低，生產效率低下，尤其對礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段以二氧化硫廢氣排出時回收率低，污染大，為典型高能耗高污染工藝。近年來出現(xiàn)了如閃速爐閃速煉銅工藝，白銀法、諾蘭達法和

9、艾薩發(fā)等熔池熔煉工藝，日本的三菱法連續(xù)煉銅工藝和永久不銹鋼電解法等先進工藝，現(xiàn)代火法煉銅正逐漸向連續(xù)化、自動化、高效節(jié)能和清潔環(huán)保方向發(fā)展。在當代中國從銅精礦中提取金屬銅，主要采用火法冶金方法，中國銅冶金的生產流程以從銅精礦至獲得粗銅的火法冶煉為主導?；鸱ㄒ苯鸬闹虚g產物包括冰銅或銅锍粗銅陽極銅，最終產成品為電解銅（陰極銅）。冰銅冰銅主要由硫化銅和硫化鐵互相熔解形成它的含銅在20%70%之間，含硫在15%25%之間。冰銅較重，沉于下層，從熔煉爐的排銅口流出來，熔煉渣則從上部渣層排渣口排出。冰銅主要作為吹煉爐生產粗銅的原料使用，冰銅為各企業(yè)自主內定標準。粗銅：是經吹煉爐吹煉后獲得的含銅約98%左右

10、的銅，其外表粗糙含氣孔，由此得名，又稱“泡銅”（英文名：BlisterCopper）我國粗銅行業(yè)標準（YS/T7093）:粗銅按化學成分分為3個牌號：Cu99.30C、Cu99.00C、Cu97.50C,化學成分應符合下表的規(guī)定。表2粗銅化學成分%（YS/T7093）品級牌號Cu不小于雜質含量不大于AsSbBiPb1=1號Cu99.30C99.300.060.050.010.08二號Cu99.00C99.000.120.100.020.121=1號Cu97.50C97.500.340.290.070.40陽極銅：是粗銅在陽極爐中精煉火法精煉后的產物，鑄成陽極銅板，為各企業(yè)自主內定標準。陰極銅：

11、是陽極銅通過電解精煉的獲得的產物，目前執(zhí)行國家標準GB/T467-1997:陰極銅劃分為兩類標準陰極銅（牌號Cu-CATH-2）和高純陰極銅(牌號Cu-CATH-1)。兩者的化學成分如下表3和表4。表3GB/T467-1997標準陰極銅(Cu-CATH-2)化學成分%Cu+Ag不小于雜質含量，不大于AsSbBiFePbSnNiZnSP99.950.00150.00150.00060.00250.0020.0010.0020.0020.00250.001注供方需按批測定標準陰色銅中的銅、砷、銻、鉍含量，并保證其他雜質符合本標準的規(guī)定。表4GB/T467-1997高純陰極銅(Cu-CATH-1)化

12、學成分%兀素組雜質元素含量，不大于兀素組總含量，不大于1Se0.000200.003000.0005Fe0.00020Bi0.000202Cr-0.0015Mn-Sb0.0004Cd-As0.0005P-3Pb0.00050.00054S0.001500.00155Sn-0.0020Ni-Fe0.0010Si-Zn-Co-6Ag0.00250.00252、濕法冶金由于銅礦石品位不斷下降，難處理的復雜礦增加等原因，人們對濕法冶煉越來越重視。濕法冶金過程的主要化學反應是在水溶液中進行的，在許多情況下它需要與火法冶金相配合來完成，生產出的精銅稱為電積銅。一般銅礦物預先通過氧化或硫酸化焙燒，轉變可溶狀

13、態(tài)，然后再進行浸出、凈化和電積獲取電解銅。溶劑萃取電積法（SXEW）提取銅的技術已在美國、智利、贊比亞、秘魯、澳大利亞和墨西哥等地推廣應用，大大提高了銅的回收率并降低了生產成本?，F(xiàn)代濕法煉銅技術通常有硫酸化焙燒-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、細菌浸出法等，通常適用于低品位復雜礦、氧化銅礦、浮選尾礦和含銅廢礦石的堆浸槽浸或就地浸出。濕法冶煉的工序可簡單地分為三個步驟：浸出、萃取、電解。銅礦濕法冶金的一般工藝流程為：銅礦f焙燒f浸出f凈化除雜f萃取f電積f電積銅（陰極銅）濕法冶煉技術正在逐步推廣，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低，預計本世

14、紀濕法冶銅占總產量的比例將逐步提高，在當代中國銅礦物濕法冶金生產流程還不占主導地位。3、火法煉銅和濕法煉銅比較（1）濕法煉銅設備更簡單，但雜質含量較高，是火法煉銅的有益補充。（2）濕法煉銅有局限性，受制于礦石的品位及類型。（3）火法煉銅的成本要比濕法煉銅高。濕法煉銅技術具有相當大的優(yōu)越性，旦其適用范圍卻有局限性，并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術改良，這幾年已經有越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)龋瑢⒃摴に噾糜诟嗟你~礦冶煉上。濕法冶煉技術的提高及應用的推廣，降低了銅的生產成本，提高了銅礦產能，增加了社會資源供給。濕法煉銅周期長、效率低、產能規(guī)模

15、小，而火法煉銅周期短、效率高、產能規(guī)模大。三、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術概述當代國內外火法冶金技術正朝著：短流程連續(xù)煉銅、高富氧、低能耗、高效率、低碳冶金、清潔生產、自動化、信息化和智能化先進方向發(fā)展。當代銅精礦火法冶金獲取電解銅需經熔煉、吹煉、火法精煉和電解精煉四大工序，四大工序的現(xiàn)代先進技術歸納如下。1、熔煉先進技術（銅精礦-冰銅）主要任務是對硫化銅精礦熔煉，脫除硫、鐵、鉛、鋅、錫、砷、銻、鉍、鎳等雜質和精礦中的大量脈石，火法熔煉的主要化學反應是氧化-還原反應，產物為冰銅或銅锍（中間產品）?；鸱ㄈ蹮挼耐瑫r還可以富集金、銀、鉑、鈀、硒、碲等稀貴有價元素。20世紀70年代以前，傳統(tǒng)的火法

16、熔煉方法，包括鼓風爐熔煉、反射爐熔煉和電爐熔煉，這幾種工藝的共同和難以克服的缺點是能耗大、硫利用率低、環(huán)境污染嚴重和勞動生產率低等。由于20世紀中葉以來全球性的能源和環(huán)境問題突出，能源日趨緊張，環(huán)境保護法規(guī)日益嚴格，以及勞動代價逐步上漲，促使銅冶金技術從20世紀80年代起獲得飛速發(fā)展，迫使傳統(tǒng)的火法冶金方法不得不被新的強化熔煉方法來代替，傳統(tǒng)的冶煉方法逐漸被淘汰。隨之興起的是以閃速熔煉和熔池熔煉為代表的強化冶煉先進技術，其中最重要的突破是氧氣或富氧的廣泛應用。經過二三十年的努力，閃速熔煉與熔池熔煉已成為目前取代傳統(tǒng)火法冶金最有前途的方法。據(jù)統(tǒng)計，目前世界銅產量中，這兩類火法煉銅方法所產的粗銅分

17、別占到總產量的1/3。二者之間的區(qū)別在于，閃速熔煉主要反應發(fā)生在爐膛空間，反應體系連續(xù)相是氣相（爐氣）;熔池熔煉主要反應發(fā)生熔池內，反應體系連續(xù)相是液相（锍、金屬或爐渣）。閃速熔煉（flashsmelting）包括國際鎳公司閃速爐、奧托昆普閃速爐和旋渦頂吹熔煉3種，目前閃速熔煉先進技術的知識產權仍為外國掌握。閃速熔煉是充分利用細磨物料巨大的活性表面，強化冶煉反應過程的熔煉方法。將金屬硫化物精礦細粉和熔劑經干燥與空氣一起噴入熾熱的閃速爐膛內，造成良好的傳熱、傳質條件，使化學反應以極高的速度進行。這種方法主要用于銅、鎳等硫化礦的造锍熔煉。將細粒硫化物精礦和熔劑干燥至含水0.3以下，與空氣或富氧空氣

18、一并噴入熾熱的閃速爐膛內，固體顆粒懸浮在紊流氣流中，造成氣、固、液三相間良好的傳質、傳熱條件，使化學反應以極高的速度進行。熔煉銅精礦生產過程中，懸浮在爐膛空間的物料顆粒熔融后，落入沉淀池繼續(xù)進行造冰銅（銅锍）和造渣反應。反應生成的冰銅和爐渣，按比重在池內分層，定時分別將它們放出。含高濃度SO2的爐氣，可用以制取硫酸或單質硫。閃速熔煉優(yōu)點：脫硫率高，煙氣中SO2濃度大，有利于SO2的回收，并可通過控制入爐的氧量，在較大范圍內控制熔煉過程的脫硫率，從而獲得所要求的品位的冰銅，同時也有效地利用了精礦中硫、鐵的氧化反應熱，節(jié)約能量，所以閃速熔煉適于處理含硫高的浮選精礦。使用空氣時，熔煉反應放出的熱，不

19、足以維持熔煉過程的自熱進行，須用燃料補充部分能量，如使用預熱空氣、富氧空氣或工業(yè)純氧，減少爐氣帶出的熱，可節(jié)省燃料，維持熔煉自熱進行。閃速熔煉是近代發(fā)展起來的一種先進的冶煉技術，能耗低，規(guī)模大，具有勞動條件好、自動化水平和勞動生產率高的優(yōu)點，其金屬回收率甚至高于傳統(tǒng)法工藝，還能處理難以分選的混合精礦，克服了傳統(tǒng)火法煉銅無法克服的間接加熱缺點。由于閃速熔煉具有上述優(yōu)點，所以發(fā)展很快，全世界新建的大型煉銅廠幾乎都采用這一方法。到20世紀70年代末，用閃速熔煉法生產的銅年產量已超過100萬噸。除銅、鎳冶煉外，用閃速爐處理高品位硫化鉛精礦的試驗也已取得良好成績；有的工廠還用閃速爐處理硫化鐵精礦，生產單

20、質硫。閃速熔煉的主要缺點是渣含主金屬較多，須經貧化處理，加以回收。貧化方法有電爐法和浮選法。有的廠在沉淀池后部安裝電極加熱，使貧化和熔煉在同一設備中進行。熔池熔煉：包括特尼恩特煉銅法、三菱法、奧斯麥特法、瓦紐柯夫煉銅法、艾薩熔煉法、諾蘭達法、頂吹旋轉轉爐法(TBRC)、白銀煉銅法、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、水口山煉銅法和東營底吹富氧熔煉法為我國研發(fā)擁有自主知識產權的國產化先進技術。其余先進技術的知識產權仍為外國掌握。熔池熔煉是在細小的硫化精礦加入熔體的同時，向熔體鼓入空氣或工業(yè)氧氣，供氣方式有頂噴槍或通過埋入溶池的風口。由于鼓風向溶池中壓人了氣泡，當氣泡通過熔池

21、上升時，造成“熔體柱”運動，這樣便給熔體輸入了很大的功能。熔池熔煉特點是：(1)具有很大的攪拌能，熔體與爐料的傳熱、傳質速率很大，可使精礦迅速熔入熔體。如諾蘭達煉銅法，精礦熔入熔體的速率達1.5t/(myh)。(2)硫化物氧化、造渣反應放出的熱來源于熔體，傳熱在強烈攪拌的熔體內進行，而不是靠輻射或對流從外部供熱，熔體與乳化狀固體粒子之間的傳熱系數(shù)為56.78W/(mK)，傳熱效果優(yōu)于閃速熔煉。(3)由于分散性的氧化性氣泡和熔體間的接觸面很大，傳質系數(shù)和氧化反應速度也應很大，盡管氣泡在熔池中的停留時間很短，但氧的利用系數(shù)很高。如諾蘭達煉銅法，氧的利用率超過98%。由于熔池熔煉過程中的傳熱與傳質效

22、果好，可大大強化冶金過程，達到了提高設備生產率和降低冶煉過程能耗的目的，因此70年代后得到了迅速發(fā)展。根據(jù)供風和加料方式的不同，熔池熔煉又可分為側吹、頂吹和底吹三種類型(見表2)。表2熔池熔煉的供風和加料方式表-3當代銅精礦先進熔煉技術匯總表先進煉銅法類型方法種類研發(fā)國家原料產物送風方式閃速熔奧托昆普閃速爐芬蘭銅精礦冰銅頂送風加料煉法國際鎳公司Inco閃加拿大銅精礦冰銅頂送風加料速爐旋渦頂吹熔煉-銅精礦冰銅頂送風加料-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法、加拿大銅精礦冰銅側吹三菱法日本銅精礦冰銅頂吹特尼恩特煉銅法智利銅精礦冰銅側吹

23、瓦紐柯夫煉銅法蘇聯(lián)銅精礦冰銅側吹白銀煉銅法、中國銅精礦冰銅側吹水口山煉銅法中國銅精礦冰銅富氧底吹頂吹旋轉轉爐法加拿大高鎳銅精礦冰銅頂吹仃BRC)東營富氧底吹熔煉中國銅精礦冰銅富氧底吹法2、吹煉先進技術（冰銅T粗銅）任務是把火法熔煉工序獲得的冰銅，在高溫和氧化氣氛下吹煉，進一步脫除硫和鐵等雜質，產物為中間產品粗銅，含銅98%99%，貴金屬也進入粗銅中。當代傳統(tǒng)成熟的吹煉技術包括PS轉爐吹煉、固定反射爐側吹式連續(xù)吹煉。當代國內外得以實際應用推廣的先進高效吹煉技術包括閃速爐吹煉、三菱法吹煉爐、奧斯麥特爐吹煉，很有發(fā)展前景和潛力的先進高效吹煉技術如艾薩爐吹煉法、諾蘭達爐吹煉法和富氧底吹爐吹煉法正處于工

24、業(yè)試驗階段，從發(fā)展趨勢看，傳統(tǒng)吹煉技術正在逐步讓位于先進高效吹煉技術，目前先進吹煉技術的知識產權仍主要為外國掌握。3、火法精煉先進技術（粗銅T陽極銅）任務是高溫條件下把吹煉工序獲得的粗銅進一步精煉，進一步脫除雜質，獲得適合銅電解的陽極銅或陽極板。當代國內外得以實際應用推廣的先進火法精煉技術包括回轉式陽極爐和銅陽極板全自動定量澆鑄圓盤機組，而傳統(tǒng)的火法精煉技術固定式反射爐和機械式圓盤機+人工澆鑄方式正在逐步被先進火法精煉技術取代。（1）回轉式陽極爐是相對于固定式陽極爐而言的一種火法精煉爐型，兩者的工藝原理相同，但構造與作業(yè)方式完全不同，我國目前巳有3臺，其中江西銅業(yè)集團2臺是從國外成套引進的，大

25、冶有色公司1臺是在消化引進技術基礎上自行設計的。與固定式陽極爐相比，回轉爐陽極爐是一種先進的精煉爐型，是與現(xiàn)代化大生產方式相適應的新的精煉爐型，尤其適合生產量大、機械化自動化程度高的條件下應用。與冰銅吹煉轉爐相似，回轉式陽極爐的爐體橫臥在四組托輪上，可在一定的范圍內轉動，回轉陽極爐作業(yè)時其轉動角度大約130度，為了滿足出渣和出銅時爐體角度微量調節(jié)的需要，回轉爐設置了快速驅動和慢速驅動，爐體轉速分別為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，還要備有事故復位。貴冶陽極爐的事故復位單獨采用專門的氣動馬達，動力源是貯存在氣罐中的高壓

26、空氣。有的廠則把事故復位與慢速驅動合二而一，用小功率的直流電機，電源是蓄電池，這種設計更簡明而實用?；剞D陽極爐的重油燃燒器由重油燒嘴與配風器組成，為方便清打燃燒噴口的粘結物，一般只把配風器固定在端蓋上，而重油燒嘴只是套裝在配風器中，便于拆卸。出煙口與燃燒口相對，S型的出煙短管一端固定在端蓋上，與出煙口對正，另一端為自由端，但與爐體軸線同心，因而不論爐體怎樣轉動，它都與余熱鍋爐的進煙口對齊?；剞D式陽極爐主要有氧化、出渣、還原、燃燒等項操作，回轉式陽極爐通常用重油作燃料，適于用氣態(tài)還原劑，如液化石油氣、氨氣等。與固定式陽極爐相比，回轉爐的優(yōu)點主要體現(xiàn)在其氧化、出渣、還原的操作方式上。固定式陽極爐的

27、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;同時由于人力條件的限制，爐子不能做得太寬，熔池也不能太深，因而爐子的容量也受到制約?；剞D爐式陽極爐的氧化還原噴管嵌在爐襯之中，需要氧化或還原時，只要導人足夠壓力的空氣或還原劑，然后把爐體轉到一定位置上，使噴口浸沒在熔池面下400500mm深，即可自行進行氧化或還原，操作者只需調節(jié)有關的操作參數(shù)。出渣時，打開爐口蓋，把爐體轉到爐口下沿與熔體面相平的位置，這時在氧化空氣的鼓動下，熔池表面的浮渣被一陣陣地推涌到爐口處自行流下來。回轉陽極爐的氧化、出渣與還原的操作比固定式陽極爐優(yōu)越得多，也正因為這一點，爐子的尺寸不受人工插管與扒渣的

28、限制，容量可以做到兩三百噸以上從而大大提高了生產效率，取得較好的技術經濟指標，這是回轉陽極爐發(fā)展迅速的原因之一。具體優(yōu)點勞動條件好，操作方便。由于整體密封密封好，因此除了還原期間內基本上不冒黑煙，即使在還原期，也可以采用微負壓操作，把大部分黑煙吸入煙道，以減少廠房低空污染?；剞D式陽極爐由于取消了人工插管、人工扒渣，工人勞動強度低，因而深受工人歡迎?；剞D式陽極爐出銅時，可以轉動爐體來調節(jié)出銅口的高度，使銅水流出的速度和澆鑄速度保持同步。利于陽極澆鑄采用自動生產線，縮短出銅作業(yè)時間?；剞D式陽極爐最突出的優(yōu)點是其公稱能力大，因而生產效率高，能耗低，重油耗也可降到6070kg/t銅（包括還原用重油），

29、經濟效益好，這是固定式陽極爐無法相比的。目前我國回轉式陽極爐已經國產化，設計成熟，設備精良，操作已實現(xiàn)標準化。這種陽極爐，大大改善了氧化、還原與出渣的操作條件，爐子容量大，技術經濟指標先進，勞動生產率高，爐體密封較好，有利于保護環(huán)境。出銅時由于可以隨意調節(jié)出銅口的高度，可與澆鑄作業(yè)保持同步?；剞D式陽極爐的優(yōu)點集中體現(xiàn)在大型化和能力大上，大型化是回轉爐發(fā)展的趨勢?；剞D式陽極爐配備有一套穩(wěn)定、可靠、準確的自動控制系統(tǒng)，使其作業(yè)控制在最佳狀態(tài)下。適應了大陽極板電解工藝的發(fā)展方向。我國回轉式陽極爐工藝實踐中存在的需要繼續(xù)改進問題：不適宜處理冷雜銅；氧化還原噴管使用壽命不長（只用一個爐次），更換噴管，既

30、費力，又占用了作業(yè)時間，還消耗較多的鋼管與氧氣；風口區(qū)域爐襯損壞快；回轉陽極爐適宜于快速出銅，需要配備先進高效可靠的澆鑄設備；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，爐襯較薄導致爐殼溫度高，輻射散熱較固定式爐大;回轉式陽極爐只有與現(xiàn)代化大生產方式相適，只有在生產量大、機械化自動化程度高的條件下，其優(yōu)點才能得到最充分的體現(xiàn)，而缺點也才能得到有效的控制，否則難以取得良好的效益。（2）銅陽極板全自動定量澆鑄先進技術傳統(tǒng)生產陽極板的澆鑄通常采用半自動化的圓盤澆鑄機，它由渦輪蝸桿減速機驅動的圓盤澆鑄機、人工控制澆鑄包及撈取板三部分組成。這種方式的缺點是，采用機械驅動式的圓盤澆鑄機，需要車

31、輪沿路軌轉動，沒有剎車制動，存在摩擦力大，車輪和路軌易磨損，啟動和停止時機組因慣性而造成擺動大，運行穩(wěn)定性差，容易使陽極板產生毛刺飛邊等等嚴重質量問題。人工控制澆鑄包更是落后的澆鑄方式，人為因素影響大，人員勞動強度大，易疲勞，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，給電解工序和產品質量造成了極大影響，也影響了技術經濟指標的優(yōu)化。此外這種傳統(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、生產效率低等缺點。目前國內外先進企業(yè)普遍應用全自動定量圓盤澆鑄機技術，它是芬蘭奧托昆普公司研制的技術，為當代世界上先進的銅陽極板生產技術。它由定量澆鑄系統(tǒng)、圓盤澆鑄機、取板系統(tǒng)

32、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，陽極板重量或厚度精確度高達到;圓盤澆鑄機集成了液壓驅動、液壓制動剎車和光電控制等新技術，無路軌行走，啟動、行走和停止的平穩(wěn)性大大提高，有效地克服了陽極板的毛刺飛邊等嚴重質量問題。此外澆鑄系統(tǒng)、圓盤機系統(tǒng)和取板系統(tǒng)通過PLC實現(xiàn)計算機集成在線控制，使?jié)茶T作業(yè)實現(xiàn)了順序控制和全自動化,對提高生產效率、保證高質量的陽極板生產發(fā)揮重要作用，目前該技術在國內外銅電解廠得到了廣泛應用。我國上個世紀80年代中期由江西銅業(yè)集團從芬蘭奧托昆普公司首家成套引進，經近30年的消化吸收和再創(chuàng)新，目前該技術已經完全國產化，它對提升銅電解工序和產品質量、實現(xiàn)

33、高效節(jié)能及改善電解工序的技術經濟指標是重要的支撐。國內目前應用該技術的廠家接近10家。包括江西銅業(yè)公司、安徽金隆銅業(yè)公司、云南銅業(yè)公司、湖北大冶有色公司、金川集團銅冶煉廠和山東祥光銅業(yè)公司等。中國有色金屬報2009/6/1報道，江西華正新技術有限公司為山東祥光銅業(yè)設計制造的全自動定量圓盤澆鑄機經過3個月的試生產,已經通過驗收。該全自動定量圓盤澆鑄機是具有世界先進水平陽極銅澆鑄設備,自主開發(fā)的定量澆鑄系統(tǒng)具有完全自主知識產權,定量精度達到2kg即0.533%（陽極板重量375kg）,具有定量精度高、性能穩(wěn)定、適應性強等優(yōu)點能夠生產出滿足高品質陰極銅生產所需要的陽極板。4、電解精煉先進技術（陽極銅

34、T電解銅）任務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的成品電解銅。銅電解生產工藝目前劃分法為：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左右的薄銅片制成，又稱始極片。一片始極片的使用壽命只有一個陰極周期，所以傳統(tǒng)法的工廠都配備一定數(shù)量的種板槽和始極片加工機械，生產制作始極片，傳統(tǒng)銅電解工藝是一種有種板或始極片的銅電解法。傳統(tǒng)法銅電解生產中始極片的制作與組裝是一項勞動強度大、消耗人工多的生產環(huán)節(jié)，所需的工作量占全部極板處理作業(yè)工作量的50%以上，其缺點是工人勞動強度

35、大、機械化自動化水平低、生產效率低、工藝質量、產品質量和技經指標的優(yōu)化難于保證和實現(xiàn)，一般適合中小規(guī)模企業(yè)生產，目前仍為國內外絕大多數(shù)中小企業(yè)采用?，F(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的銅電解工藝。永久不銹鋼陰極法是適應銅電解產業(yè)大規(guī)模、高效率、低成本、大極板(陰極板規(guī)格長X寬=1000 x1000)、高電流密度和高純陰極銅方向發(fā)展而開發(fā)的當代世界最先進銅電解技術。它是以不銹鋼陰極技術為核心，集成了當今銅電解領域的各項先進技術而衍生的先進銅電解技術，它整體上解決了傳統(tǒng)銅電解工藝存在的問題，并衍生出了一系列成套高效能、高自動化和信息化的技術和裝備，包括不銹鋼陰極技術和裝備、

36、成品陰極剝離技術和裝備、陽極校正技術和裝備、殘陽極洗滌技術和裝備、電解專用吊車、添加劑自動探測監(jiān)控技術、電解槽短路和槽電壓自動探測監(jiān)控技術、新型電解液循環(huán)方式、電解液精細過濾技術等。永久不銹鋼陰極電解法使工人勞動強度大大減少，機械化自動化水平、生產效率低、工藝質量、產品質量和技經指標的得到了顯著的優(yōu)化和提升。目前永久不銹鋼陰極電解法關鍵核心技術仍為外國公司掌握，世界上擁有永久不銹鋼陰極法知識產權的有澳大利亞PTY銅精煉有限公司研制的ISA法、加拿大鷹橋公司開發(fā)的KIDD法和芬蘭Outokumpu公司開發(fā)的OK法三種。并且三種方法均得到了商業(yè)化應用。永久性陰極銅電解技術最早由澳大利亞芒特艾薩(M

37、ountIsa)礦業(yè)公司湯斯維爾精煉廠(CRL)在1978年研制成功并投入生產，稱為艾薩(ISA)電解法。芒特艾薩公司從1978年開始把艾薩技術賣到國際上,至2003年世界上有54家得到芒特艾薩公司的專利許可證，用艾薩法生產陰極銅總能力已達500萬t/a,占全世界總陰極銅產量的33%。目前國內采用永久性陰極銅電解技術唯一工廠是江西銅業(yè)公司貴溪冶煉廠，該廠三期電解采用ISA電解法，設計能力為20萬t/a,并于2003年投產。使用ISA電解法的最大工廠是德國北德精煉廠，陰極銅生產能力達37萬t/a。1986年加拿大鷹橋公司的KiddCreek冶煉廠也開發(fā)了另一種不銹鋼陰極生產工藝,稱為KIDD法。

38、1992年KIDD工藝技術實現(xiàn)商業(yè)化,到目前為止,采用KIDD工藝的電解廠共有8家，生產能力達245萬t/a;其中最大工廠是智利楚基卡馬塔冶煉廠，陰極銅生產能力達87萬t/a。芬蘭奧托昆普公司利用其先進的不銹鋼生產與制造技術,以及在陽極機組、陰極剝片機組、行車等方面的良好業(yè)績,近年來開發(fā)的OK不銹鋼陰極法也已投入了工業(yè)化生產。國內的山東陽谷銅業(yè)公司選擇了OK不銹鋼陰極法。我國不少企業(yè)和學者進行了永久陰極銅電解技術和傳統(tǒng)銅電解工藝的工程投資和經濟效益詳細論證分析比較，闡明了永久陰極銅電解技術的先進性，從而提出永久陰極銅電解技術是我國大中型銅電解工廠的發(fā)展方向，永久不銹鋼陰極電解法可以應用于銅精礦

39、或廢雜銅為原料的冶煉廠。當代國內外銅精礦火法冶金先進技術設備或流程見附圖。、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術應用概況1、當代國內銅精礦火法冶金先進技術應用概況表-4國內先進銅冶煉工藝應用工廠實例公司原料種類陰極銅產能規(guī)模（萬噸/年）陰極銅質量標準先進技術數(shù)量和類型先進銅冶煉工藝技術整體工-藝水平熔煉吹煉火法精煉電解精煉1江西銅硫化100大極3項閃速熔煉-回轉式永久不銹國業(yè)集團銅精板高引進爐陽極爐鋼陰極電際貴溪冶礦純陰型（日本引（國產）解法（艾先煉廠極銅進）+自動定莎ISA進量澆鑄法，澳大（芬蘭利亞引引進）進）2安徽銅硫化40大極2項閃速熔煉-回轉式永久不銹國陵有色銅精板高引進爐陽極爐鋼陰極電際

40、集團金礦純陰型（日本引（國產）解法（0K先隆銅業(yè)極銅進）+自動定法，芬蘭進公司量澆鑄引進）（芬蘭引進）3安徽銅硫化20中極1項奧斯麥特-國陵有色銅精板高引進熔煉爐內集團金礦純陰型（澳大利先昌冶煉極銅亞引進）進廠4云南銅硫化60大極2項艾莎熔煉-回轉式-國業(yè)公司銅精板高引進爐（澳大陽極爐際礦純陰型利亞引（國產）先極銅進）+自動定進量澆鑄（國產）5湖北大硫化40大極2項諾蘭達熔-回轉式-國冶有色銅精板高引進煉爐（加陽極爐際公司礦純陰型拿大引（國產）先極銅進）+奧斯+自動定進麥特熔煉量澆鑄爐（澳大（國產）利亞引進）6山西中硫化20中極2項奧斯麥特奧斯-國條山公銅精板高引進熔煉爐麥特際司侯馬礦純陰型（

41、澳大利吹煉先冶煉極銅亞引進）爐（澳進廠大禾U亞引進）7山東祥硫化40大極4項閃速爐熔閃速回轉式永久不銹國光銅業(yè)銅精板高引進煉爐吹陽極爐鋼陰極電際集團礦純陰型（美國引煉（美（國產）解KIDD先極銅進）國引+自動定法（加拿進進）量澆鑄大引進）（國產）8山東東硫化40中極1項富氧底吹-國營方圓銅精板高國內熔煉爐際集團礦、純陰自主（國內自領金銀極銅研發(fā)主研發(fā)）先精礦等9甘肅白硫化20中極1項白銀熔煉-國銀有色銅精板高國內爐（國內內公司礦純陰自主自主研領極銅研發(fā)發(fā)）先，國際先進1甘肅金銅鎮(zhèn)20大極1項頂吹旋轉-國0川有色精板高引進轉爐法內公司礦純陰型（卡爾多先極銅爐）進1湖南水硫化20（擬中極1項水口山

42、煉-國1口山有銅精建板高國內銅法（國內色公司礦純陰自主內自主研領極銅研發(fā)發(fā)）先，國際先進2、當代國外銅精礦火法冶金先進技術應用概況表-5國外先進銅冶煉工藝工廠應用實例公司原料種類陰極銅產能規(guī)模（萬噸/陰極銅質量標準先進技術數(shù)量和類型應用先進銅冶煉工藝技術工藝技術水平熔煉吹煉火法精煉電解精煉年）日本三硫化28大極3項自三菱菱公司銅精板高主研三菱熔煉三菱-連續(xù)直島冶礦純陰發(fā)爐和貧化吹煉煉銅1煉廠極銅爐（研發(fā)爐（研法國者）發(fā)者）際先進芬蘭奧硫化20大極4項奧托昆普閃速陽極板永久不國際托昆普銅精板高自主閃速熔煉爐吹自動定銹鋼陰領先銅公司礦純陰研發(fā)爐（研發(fā)煉（研量澆鑄極電解2極銅者）發(fā)者）（研發(fā)法（0K

43、者）法（研發(fā)者）澳大利硫化-大極3項艾莎熔煉艾薩-永久不艾薩亞芒銅精板高自主爐（研發(fā)爐連銹鋼陰煉銅特艾薩礦純陰研發(fā)者）續(xù)吹極電解法國3礦物控極銅煉（研法（ISA際領股有限發(fā)者）法研發(fā)先公司者）4澳大利硫化-2項奧斯麥特-奧斯麥-國際奧斯麥特公司銅精礦自主研發(fā)熔煉爐（研發(fā)者）特吹煉爐（研發(fā)者）先進加拿大硫化40大極1項諾蘭達熔-諾蘭諾蘭達銅精板高自主煉爐（研達連公司礦純陰研發(fā)發(fā)者）續(xù)煉5極銅銅法國際先進美國尤硫化-大極2項閃速熔煉-閃速吹-雙閃他肯尼銅精板（引技術（引煉技術工藝6柯特冶礦高純進+進奧托昆（研發(fā)國際煉廠陰極自主普）者）領先銅-研發(fā)）智利國硫化-1項特尼恩特-國際營銅公銅精自主熔煉爐

44、先進司所屬礦研發(fā)（特尼恩7特尼恩特改良轉特分公爐）（研司發(fā)者）8加拿大鷹橋公司1項自主研發(fā)永久不銹鋼陰極電解法國際先進前蘇聯(lián)硫化-1項瓦紐科夫-瓦紐諾里爾銅精自主熔煉爐科夫9斯克銅礦研發(fā)（研發(fā)工藝鎮(zhèn)礦業(yè)者）國際公司先進加拿大銅鎮(zhèn)-1項頂吹旋轉-國際銅崖冶精自主轉爐法先進1煉廠礦研發(fā)(TBRC0法研發(fā)者）美國尤硫化20-1項諾蘭達熔-國際1他洲煉銅精引進煉爐（引先進1銅廠礦進）比利時硫化-1項引艾薩熔煉-艾薩-雙閃霍博肯銅精進+1爐（澳大爐連工藝1冶煉廠礦項自利亞引續(xù)吹國際2主研進）煉（合先進發(fā)作研發(fā)者）北德精硫化-2項艾薩熔煉艾薩-國際煉公司銅精引進爐（澳大爐連先進1凱撒冶礦利亞引續(xù)吹3煉廠進

45、）煉（引進）五、當代國內外銅精礦冶金的前沿技術1、內銅精礦冶金的前沿技術根據(jù)國家中長期科技規(guī)劃（2006-2020年）、有色金屬工業(yè)中長期科技規(guī)劃（2006-2020年）和有色金屬工業(yè)“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃（初稿）相關內容和精神，當代我國銅精礦火法冶金發(fā)展的前沿技術歸結如下。短流程連續(xù)煉銅清潔冶金技術縮短銅冶煉工藝流程是解決冶煉低空污染和節(jié)能的重要途徑。國外在銅連續(xù)冶煉方面獲得成功的有三菱法和“雙閃”工藝。但這兩種連續(xù)煉銅工藝，雖然解決了吹煉作業(yè)的環(huán)保問題，但也存在如投資較高或運行成本高或不能處理粗銅冷料等問題。同時，這兩種工藝均須引進國外的技術，不僅費用高，而且技術上受制于人。我國除了侯馬冶

46、煉廠采用Ausmelt吹煉和陽谷祥光銅業(yè)采用閃速吹煉工藝之外，其他冶煉廠全部是采用PS轉爐吹煉，或者是單系列生產規(guī)模在3萬噸以下的已被國家列為淘汰的鼓風爐+連吹爐工藝。因PS轉爐間斷操作，存在煙氣量波動大、爐口漏風率高、二氧化硫煙氣泄漏等問題。采用連續(xù)煉銅技術，縮短冶煉工藝流程或取消PS轉爐吹煉，是未來解決冶煉低空污染的重要途徑。由于銅冶煉工藝流程長、不連續(xù)，“熔煉吹煉”2個階段，需在2個獨立的爐子中進行，造成銅冶煉工藝流程長、能耗高、投資大等一系列問題。流程工業(yè)重大節(jié)能減排效果的取得，必須在流程上有重大創(chuàng)新。為解決該技術難題，國內正在研究的有兩種工藝技術路線，一是氧氣底吹爐連續(xù)煉銅技術；二是

47、閃速爐短流程一步煉銅技術。氧氣底吹連續(xù)煉銅工藝技術氧氣底吹銅熔煉技術國內已經成熟，借鑒氧氣底吹熔煉和其他連續(xù)吹煉的成功經驗，開發(fā)底吹連續(xù)煉銅技術已經具備工業(yè)化試驗基礎。氧氣底吹連續(xù)煉銅技術開發(fā)的核心是銅锍連續(xù)吹煉。工業(yè)化試驗開發(fā)的內容主要包括：連續(xù)煉銅工藝技術，含工藝條件、工藝參數(shù)和過程控制等；包括噴槍、爐體在內的連續(xù)吹煉爐規(guī)格和結構的選擇開發(fā)；熔煉爐與連吹爐相配套的成套裝置的研究開發(fā)。閃速爐短流程一步煉銅工藝技術本技術采用技術集成及優(yōu)化方法，將白銀爐、閃速爐及粗銅連吹爐進行工程性結合，達到取消節(jié)能排放瓶頸一PS轉爐吹煉工序，創(chuàng)造出一種具有我國自主知識產權的“連續(xù)煉銅”短流程新工藝，可實現(xiàn)重大

48、的節(jié)能效果。技術指標：冰銅品位70%；粗銅品位98%；粗銅綜合能耗260kgce/t-cu;硫控制率99.7%;初期產業(yè)化規(guī)模100-200kt/a粗銅。難冶煉復雜銅資源復合型冶煉新工藝與成套裝置我國自上世紀末以來巳陸續(xù)引進了閃速熔煉的芬蘭奧托昆普技術以及熔池熔煉的澳大利亞奧斯麥特/艾薩煉銅技術、加拿大諾蘭達煉銅法等。閃速熔煉和奧斯麥特熔煉在原料適應性方面各有長處和短處，針對全球銅資源不斷向難冶煉與復雜性的發(fā)展趨勢，憑借我國已同時充分掌握上述兩方面技術的優(yōu)勢，依托國內相關“產、學、研”科技力量，通過消化吸收與集成創(chuàng)新，自主開具有自主知識產權的復合型銅冶煉新工藝與成套裝置，實現(xiàn)難冶煉復雜礦的高效、節(jié)能、環(huán)保冶金具有重大意義。主要開展低品位難冶煉銅原料閃速熔煉工藝技術與裝置，復雜銅原料奧斯麥特熔煉工藝技術與裝置，復雜銅資源伴生元素的污染控制與資源化，復雜銅資源粗銅質量控制和“閃速熔煉一閃速吹煉”技術創(chuàng)新研究。在原料銅品位1535%條件下，粗銅綜合能耗300kgce/t-Cu;硫捕集率99.7%。生物技術提取金屬采用生物技術處理傳統(tǒng)選冶工藝不能經濟回