铜发展趋势.doc

1007 967X( 2010) 04 0024 03浅述铜冶炼技术发展方向及趋势*陈立华( 中冶葫芦岛有色金属集团，辽宁葫芦岛125003)摘要: 本文通过介绍国内外一些铜冶炼的改造情况，从火法和湿法两个方面简述了铜冶炼发展技术进展情况。归纳了铜冶炼技术的发展方向及趋势，简略介绍了各种工艺技术的优缺点及应用情况。关键词: 火法炼铜; 湿法炼铜; 闪速熔炼; 熔池熔炼中图分类号: TF811 文献标识码: A1 基本概况近20 年来，世界铜冶炼技术有很大的发展，火法炼铜仍然是主要的的炼铜方法，传统的火法炼铜工艺如鼓风炉、反射炉和电炉炼铜已经被淘汰，被富氧强化熔炼所取代。富氧强化熔炼的基本特点是熔炼强度大，单台炉子的生产能力高，能源消耗低，特别是冶炼烟气含二氧化硫浓度高，有利于制酸，解决了过去冶炼烟气污染环境的问题。湿法炼铜近几年来产铜比例有所提高， 1997 年湿法炼铜的比例达到总产铜量的13%，大部分集中在智利和美国，主要是采用大规模堆浸或薄层浸出，浸出液萃取电积生成铜。这种方法处理的原料主要是露天铜矿多年堆积的含铜品位低的废面表外矿。最近智利有几个新建铜矿由于矿石中金银硫无综合回收价值或不宜于选矿的氧化矿、硫化矿，也采用湿法冶炼，因此，湿法炼铜的原料有所扩大。2 火法炼铜火法炼铜厂是从铜精矿中生产粗铜，主要包括造锍熔炼和铜锍吹炼两个过程( 极个别辉铜矿含铁特低或者是从高镍锍分选的二次铜精矿采取一步炼铜)。( 1) 传统的造锍熔炼工艺包括鼓风炉，反射炉或电炉熔炼，氧化脱硫程度都很低，用空气作氧化剂，生成低品位冰铜，熔化所需的热少部分利用氧化反应热，大部分是外加热，即利用矿物燃料燃烧热或电热，产生的烟气量大而二氧化硫浓度低，在技术和经济上，烟气不适合用两转两吸法生产硫酸，制酸尾气含硫量超标，造成环境污染。( 2) 新的造锍熔炼利用纯氧或富氧空气作氧化剂，氧气脱硫程度高，反应速度快，生产能力大，相应的炉子热损失小。熔化所需的热主要利用氧化反应热，能耗低，基本上为自热熔炼，烟气最小，而其中二氧化硫浓度高，能够实现两转两吸制酸，减少对环境的污染。新的造锍熔炼分两大类: 一类是闪速熔炼或悬浮熔炼，包括奥托昆普( outokumpu) 型，因科( INCO) ，还有旋涡熔炼( ConTop) 法，也属这一类。另一类是熔池熔炼。包括诺兰达法、智利特尼因特法、三菱法、艾萨法、澳斯麦特法、瓦纽可夫法、白银法和水口山法等，其中三菱法有4 台熔炼炉、5 台吹炼炉在生产，艾萨、澳斯麦特炉近几年发展较快，目前有7 座炉子进行铜精矿的熔炼和冰铜的吹炼。闪速熔炼是精矿经过深度干燥后，用富氧空气喷入反应塔内，在悬浮状态下熔炼，熔炼产品在沉淀池沉淀分离，此法在20 世纪50 年代末开始生产，已在四十多家企业推广应用，因为不断改进在节能环保方面有显著成绩。最大的闪速炉一台炉子年产30 万t 铜，而熔池熔炼目前一台炉子年产最多20 万t。在此对年产30 万t 铜的大型厂如犹他厂、马格马铜厂，无疑闪速熔炼是最佳的选择，但对同样一台炉子来说，闪速熔炼比熔池熔炼工艺低一些，设备多一些，因此就年产10 万t 左右的铜厂闪速熔炼的投资比熔池多一些，另外闪速熔炼烟尘率较高，增加了烟气处理的复杂性，并且对原料要求也严格一些。熔池熔炼是20 世纪70 年代开始在工业上应用，目前仍在不断的创新中，它是往一个高温冰铜和炉渣熔池内，鼓入富氧空气，加入精矿，在剧烈搅拌的熔池内进行强化熔炼。它的炉型有卧、立式、回转式或固定式，鼓风方式有侧吹、顶吹、底吹。其特点第26 卷第5 期2010 年10 月有色矿冶NON FERROUS MINING AND METALLURGYVol 26 5October 2010* 收稿日期: 2010 09 10作者简介: 陈立华( 1973) ，男，毕业于辽宁工学院，工程师，从事冶炼生产和技术工作。是对炉料的要求不高，各种类型的精矿，干的、湿的、大粒的、粉状的都适用，炉子容积小，热损失小，节能环保都比较好，特别是烟尘率明显低于闪速熔炼，但推广面不及闪速熔炼，目前一台炉子最大生产能力为20 万t，但就一台炉子比较，熔池熔炼流程短，设备较少，就年产10 万t 左右的铜厂而言，单位投资要低一些。总的来说，两种类型的强化熔炼都有发展前途。( 3) 关于铜锍吹炼，自从1905 年Peirce 和Smith 将P S 卧式转炉成功用于铜的吹炼以来，P S 转炉吹炼技术一直处于主导地位。P S 转炉虽然成熟可靠，但随着环保要求日益严格，以及熔炼技术的发展，该技术已无法满足当前的要求，长期以来人们一直寻求连续吹炼的工艺，但进展比较缓慢。近30 年来，出现了一些连续吹炼技术，从根本上解决了P S 转炉周期性作业造成的诸多问题。这些连续吹炼技术包括: 三菱( Mitsubishi) 吹炼、肯尼科特 奥托昆普闪速吹炼、INCO 闪速吹炼、诺兰达( Nornada) 连续吹炼、特尼恩特( Teniente) 转炉、奥斯麦特( Ausmelt) 炉吹炼，其中INCO 闪速吹炼是加拿大铜崖( Copper Ciff) 冶炼厂为处理镍冰铜中分离出来的复杂铜精矿而开发的，诺兰达( Nornada) 连续吹炼炉，1997 年11 月在加拿大诺兰达投产，目前存在炉寿命短、S 回收率低( 70%) 等问题。三菱吹炼炉需连续地注入冰铜，连续排粗铜和炉渣，因此需要与三菱熔炼炉、氧化电炉连在一起使用。特尼恩特炉的S 回收率低，炉期短，烟气量大。奥斯麦特炉吹炼于1999 年在中条山侯马冶炼厂首次投入生产，存在送风时率低，制酸尾气含硫量超标，烟气排空后造成环境污染。3 国内外几个铜冶炼厂的改造情况( 1) 美国肯尼柯特公司犹他冶炼厂， 1995 年改造成年产30 万t 铜的闪速炉熔炼工艺。美国马格马铜厂改造后也是一台年产30 万t 铜的闪速炉。日本古河公司收购澳大利亚南方铜冶炼厂，首次将诺兰达炉和三菱连续吹炼炉联合在一起。智利的特尼恩特改良转炉和俄罗斯、哈萨克斯担的瓦纽，熔炼都有很大进展。( 2) 在国内， 1992 年大冶冶炼厂成功引进了诺兰达技术。铜陵一冶建成了奥托昆普闪速熔炼工艺并迅速达到了设计生产能力。贵溪冶炼厂完成了二期、三期投产改造，使单台闪速炉的生产能力由原设计的10 万t 提高到了30 万t。中条山在国内第一家引进了澳大利亚奥斯特麦特技术。云铜引进了艾萨炼铜技术，生产已趋于稳定。铜陵二冶继中条山之后，也引进了奥斯麦特工艺，现已基本达产达标。4 世界铜冶炼发展趋势铜冶炼的发展趋势归纳起来有以下几点:( 1) 由于铜矿的性质，为了回收其中的银和硫，火法炼铜仍占主要地位，但湿法炼铜比例会有所提高。( 2) 火法炼铜中富氧熔炼( 包括闪速熔炼和熔池熔炼) 将取代传统熔炼工艺。( 3) 铜厂将是无污染工作，二氧化硫废气排放浓度将在300 ppm 以下，硫的实收率达到95% 99%。无废水废渣排放。( 4) 火法炼铜将基本上是自热熔炼。( 5) 铜锍连续吹炼将会更广泛的应用。( 6) 低品位矿将会用湿法冶金进行利用。湿法冶炼中浸出和萃取效率将会进一步提高。( 7) 计算机在线控制将是主要的生产控制手段。( 8) 工厂的规模将会更大型化，每一工序将会是单台炉子生产，操作工作将会更加减少。( 9) 电解铜的质量将会进一步提高，铜产品的高纯度将在99 99%以上。参考文献:1 朱祖泽，贺家齐 现代铜冶金学M 冶金工业出版社，20032 唐尊球 论我国铜吹炼技术发展方向J 有色冶炼， 2002( 6) 3 杨伟 云铜艾萨炉第一炉期生产实践J 中国有色冶金， 2005( 5) 4 竺春明 引进奥斯麦特技术改造云锡锡精矿熔炼系统J 有色冶炼，2002( 5) Simple Description of Copper Smelting Technology Development and TrendsCHEN Li-hua( Huludao Nonferrous Metals Group Co ，Ltd of MCC，Huludao 125003，China)Abstract: This paper describes the transformation of copper smelting at home and abroad situation， From both thefire and wet copper smelting outlined the development of copper smelting technical progress Summarized the developmentof copper smelting technology direction