世界上由銅精礦生產(chǎn)電解銅的冶煉方法分為兩大類：火法冶煉和濕法冶煉。目前精煉銅產(chǎn)量的80％以上是用火法冶煉生產(chǎn)的，濕法冶煉生產(chǎn)的精煉銅占20％左右，詳細(xì)情況如下。

 

一、火法冶煉

 

　　火法煉銅是當(dāng)今生產(chǎn)銅的主要方法，占銅產(chǎn)量的80%～90%，主要是處理硫化礦。火法煉銅的優(yōu)點(diǎn)是原料適應(yīng)性強(qiáng)，能耗低，效率高，金屬回收率高。火法煉銅可分兩類：一是傳統(tǒng)工藝：如鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉。二是現(xiàn)代強(qiáng)化工藝：如閃速爐熔煉、熔池熔煉。

 

　　由于20世紀(jì)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(hù)法規(guī)日益嚴(yán)格，勞動(dòng)成本逐步上漲，促使銅冶煉技術(shù)從20世紀(jì)80年代起獲得飛速發(fā)展，迫使傳統(tǒng)的方法不得不被新的強(qiáng)化方法來代替，傳統(tǒng)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(qiáng)化冶煉先進(jìn)技術(shù)，其中最重要的突破是氧氣或富氧的廣泛應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的努力，閃速熔煉與熔池熔煉已基本取代傳統(tǒng)火法冶煉工藝。

 

　　1、火法冶煉工藝流程

 

　　火法工藝過程主要包括四個(gè)主要步驟：造锍熔煉、銅锍（冰銅）吹煉、粗銅火法精煉和陽極銅電解精煉。

 

　　造硫熔煉（銅精礦—冰銅）：主要是使用銅精礦造冰銅熔煉，目的是使銅精礦部分鐵氧化，造渣除去，產(chǎn)出含銅較高的冰銅。

 

        冰銅吹煉（冰銅—粗銅）：將冰銅進(jìn)一步氧化、造渣脫除冰銅中的鐵和硫，生產(chǎn)粗銅。

 

        火法精煉（粗銅—陽極銅）：將粗銅通過氧化造渣進(jìn)一步脫除雜質(zhì)元素，生產(chǎn)陽極銅。

 

        電解精煉（陽極銅—陰極銅）：通過引入直流電，陽極銅溶解，在陰極析出純銅，雜質(zhì)進(jìn)入陽極泥或電解液，從而實(shí)現(xiàn)銅和雜質(zhì)的分離，產(chǎn)出陰極銅。

 

　　2、火法冶煉工藝分類

 

        （1）閃速熔煉

 

　　閃速熔煉（flash smelting）包括國際鎳公司因科（Inco）閃速爐、奧托昆普（Outokumpu）閃速爐和旋渦頂吹熔煉（ConTop）3種。閃速熔煉是充分利用細(xì)磨物料巨大的活性表面，強(qiáng)化冶煉反應(yīng)過程的熔煉方法。將精礦經(jīng)過深度干燥后，與熔劑經(jīng)干燥一起用富氧空氣噴入反應(yīng)塔內(nèi)，精礦粒子在空間懸浮1-3s時(shí)間，與高溫氧化性氣流迅速發(fā)生硫化礦物的氧化反應(yīng)，并放出大量的熱，完成熔煉反應(yīng)即造锍的過程。反應(yīng)的產(chǎn)物落入閃速爐的沉淀池中進(jìn)行沉降，使銅锍和渣得到進(jìn)一步的分離。這種方法主要用于銅、鎳等硫化礦的造锍熔煉。

 

　　閃速熔煉在20世紀(jì)50年代末開始生產(chǎn)，已在四十多家企業(yè)推廣應(yīng)用，因?yàn)椴粩喔倪M(jìn)在節(jié)能環(huán)保方面有著顯著成績。該工藝技術(shù)具有生產(chǎn)能力大、能耗低、污染少等優(yōu)點(diǎn)，單套系統(tǒng)最大礦銅產(chǎn)能可達(dá)40萬t/a以上，適用于規(guī)模20萬t/a以上的工廠。但是要求原料進(jìn)行深度干燥到含水＜0.3%,精礦粒度＜1mm，原料中雜質(zhì)鉛加鋅不宜高于6%。工藝的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、煙塵率較高，渣含銅比較高，需要進(jìn)行貧化處理。

 

　　（2）熔池熔煉

 

　　熔池熔煉包括特尼恩特?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)、白銀煉銅法、水口山煉銅法和東營底吹富氧熔煉法等。熔池熔煉是在細(xì)小的硫化精礦加入熔體的同時(shí)，向熔體鼓入空氣或工業(yè)氧氣，在劇烈攪拌的熔池內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)化熔煉。由于鼓風(fēng)向溶池中壓人了氣泡，當(dāng)氣泡通過熔池上升時(shí)，造成“熔體柱”運(yùn)動(dòng)，這樣便給熔體輸入了很大的功能。它的爐型有臥、立式、回轉(zhuǎn)式或固定式，鼓風(fēng)方式有側(cè)吹、頂吹、底吹三種。

 

　　熔池熔煉是20世紀(jì)70年代開始在工業(yè)上應(yīng)用。由于熔池熔煉過程中的傳熱與傳質(zhì)效果好，可大大強(qiáng)化冶金過程，達(dá)到了提高設(shè)備生產(chǎn)率和降低冶煉過程能耗的目的。而且對(duì)爐料的要求不高，各種類型的精礦，干的、濕的、大粒的、粉狀的都適用，爐子容積小，熱損失小，節(jié)能環(huán)保都比較好，特別是煙塵率明顯低于閃速熔煉。

 

 

　　 二、濕法冶煉（SX-EW法）

 

　　濕法冶煉占銅生產(chǎn)量的10%～20%，是用溶劑浸出銅礦石或銅精礦使銅進(jìn)入溶液，然后從經(jīng)過凈化處理后的含銅溶液中回收銅的方法。主要用于處理低品位銅礦石、氧化銅礦和一些復(fù)雜的銅礦石。

 

　　濕法煉銅設(shè)備更簡單，在礦山附近就近生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，不生產(chǎn)硫酸，無SO2污染。但雜質(zhì)含量較高，且煉銅周期長、效率低、產(chǎn)能規(guī)模??；貴金屬回收困難，回收率不確定；處理黃銅礦精礦的濕法工藝還沒有工業(yè)應(yīng)用，存在技術(shù)障礙。

 

　　雖然目前濕法煉銅在銅生產(chǎn)中所占比重不大，但從今后資源發(fā)展趨勢(shì)看，隨著礦石逐漸貧化，氧化礦、低品位難選礦石和多金屬復(fù)雜銅礦的利用日益增多，濕法煉銅將成為處理這些原料的有效途徑。

 

        1、濕法冶煉工藝流程

 

        濕法冶煉工藝過程主要包括四個(gè)步驟：浸出、萃取、反萃取、金屬制備（電積或置換）。氧化礦可以直接進(jìn)行浸出，低品位氧化礦采用堆浸，富礦采用曹浸。硫化礦在一般情況下需要先焙燒后再浸出，也可在高壓下直接浸出。浸出過程常用的溶劑有硫酸、氨、硫酸高鐵溶液等。

 

 

 

 

 

 

2、火法冶煉工藝與濕法冶煉工藝比較

 

 

　　三、銅冶煉方法展望

 

　　世界銅冶煉發(fā)展趨勢(shì)銅冶煉的發(fā)展趨勢(shì)歸納起來有以下幾點(diǎn)：

 

        （1）由于銅礦的性質(zhì)，為了回收其中的銀和硫，火法煉銅仍占主要地位，但濕法煉銅比例會(huì)有所提高。

 

        （2）銅廠將是無污染工作，二氧化硫廢氣排放濃度將在300ppm以下，硫的實(shí)收率達(dá)到95%～99%。無廢水廢渣排放。

 

        （3）火法煉銅將基本上是自熱熔煉。

 

        （4）銅锍連續(xù)吹煉將會(huì)更廣泛的應(yīng)用。

 

        （5）低品位礦將會(huì)用濕法冶金進(jìn)行利用。濕法冶煉中浸出和萃取效率將會(huì)進(jìn)一步提高。

 

        （6）計(jì)算機(jī)在線控制將是主要的生產(chǎn)控制手段。

 

        （7）工廠的規(guī)模將會(huì)更大型化，每一工序?qū)?huì)是單臺(tái)爐子生產(chǎn)，操作工作將會(huì)更加減少。

 

　　隨著環(huán)保政策的嚴(yán)厲和生產(chǎn)成本的增加，從世界范圍看，成本高、技術(shù)落后小型冶煉廠將陸續(xù)關(guān)閉，大中型冶煉廠將進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低成本。而通過技術(shù)升級(jí)改造，進(jìn)一步提高原料利用率，最大限度在冶煉過程中回收廢渣、廢水、廢氣中有價(jià)元素將是降成本最重要的手段。