铜是在冶金炉中，在100℃以上的高温下，从铜精矿中提取铜的一种炼铜方法。该方法由铜冶炼、铜锍吹炼和粗铜精炼三大工艺组成，其中精炼又分为火法精炼和电解精炼。(1)铜冶炼按其出现的时间和生产技术装备水平可分为传统方法和新的铜冶炼工艺两大类。根据熔炼过程中物料的存在状态和铜熔炼炉的类型，可分为熔池熔炼和悬浮熔炼。高炉、反射炉、电炉熔炼法一般属于传统方法；闪速熔炼、诺兰达法、银法和澳斯麦特法可称为铜冶炼新工艺。铜精矿是铜冶炼的原料，是一种细粉状物料，粒度小于0.074毫米的占80%以上。常见的化学成分为(%): Cu20-30，Fe20-30，S25-35，SiO 25-15，Ca0 < 5 .1.高炉冶炼。原来的高炉型是敞开式的，是炉顶两边操作。环境非常恶劣，排出的低浓度SO2烟气无法制酸，已经逐渐被密闭高炉取代。在密闭鼓风炉冶炼中，不再需要像露天鼓风炉那样预先将铜精矿烧结成块，而是将铜精矿在捏合机中湿揉成泥。捏合后的物料通过封闭炉顶的料斗加入炉内，冶炼烟气从炉顶下方两侧的烟气出口引入烟气净化系统。该炉漏风少，烟气中SO2浓度高，可经济地生产硫酸，消除烟气污染。(1)铜精矿高炉冶炼工艺铜冶炼原料由焦炭燃料、转炉渣、石灰石、应时熔剂和混捏铜精矿组成。按上述顺序分批入炉，自上而下运行。从炉体下部两侧吹入的空气体燃烧风口区域的焦炭，产生的高温气体不断上升，加热氧化炉料。硫化铁被氧化产生SO2烟气和熔融冰铜。烟气排放送制酸，冰铜送转炉吹炼，利用脉石成分和熔剂造渣，渣经水淬后出售。加入炉中的炉料首先在大约250-1000℃的温度下进入制备区，在此含水物料被加热脱水和干燥，硫化物如FeS2和CuFeS2分解释放硫并被氧化成SO2，碳酸盐如CaCO3和MgCO3分解释放CO2气体，精矿逐渐烧结和固化。凝固的物质继续向下跑到焦点区域，焦炭在1250℃左右剧烈燃烧放出热量。分解反应产生的Cu2S和FeS形成铜锍，氧化铁和脉石成分形成炉渣。这些熔体向下流入炉膛，连续不断地投入前床，完成冰铜和炉渣的分离。熔炼过程的基本反应是:

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(2)从炉体结构的横截面来看，高炉有长方形和短端半圆形两种。由于风压的限制，为保证中心进风，炉膛宽度不超过1.2m，一般长10m，高4.5-5m。炉体连接有冷却水套或汽化水套。炉底以上0.5 m的两个长边水套设有直径为100-110mm的送风口，料柱高度约3m，料块率5%。(3)主要技术经济指标为冰铜品位25%-35%；炉渣中0.25-0.3%的铜；床容量50t/(m2·d)；脱硫率为50%；焦比8%-16%；烟气中SO2浓度> 3.5%。密闭鼓风炉富氧冶炼后，产能和烟气中SO2浓度有了显著提高，但能耗高、原料中硫利用率低、环境污染等问题尚未完全解决，无法实现规模化生产。直到1999年，中国仍有许多铜冶炼厂采用密闭鼓风炉冶炼工艺。2.反射炉熔炼。这种方法属于熔池熔炼的类型，长期以来在各种铜精矿熔炼方法中占有重要地位。该方法应用历史悠久，技术成熟，生产能力大，金属回收率高，粉尘率低，原料适应性强。然而，能耗高、烟气中SO2浓度低、回收困难、环境污染严重成为该方法的致命缺点，导致反射炉的冶炼能力在世界铜冶炼总能力中持续下降。例如，中国甘肃白银有色金属公司和湖北大冶有色金属公司的铜冶炼反射炉已分别被白银铜冶炼炉和诺兰达炉取代。我国仍在运行的铜冶炼反射炉床占地270m2，长32.5米，宽10.5米，高6.5米，炉头装有7个煤粉燃烧器，为冶炼过程提供必要的补充热量。反射炉熔炼热收入的80%以上来自燃料燃烧热，物料带入炉内的热量和熔炼反应热之和不超过20%。燃烧火焰通过辐射和对流将热量传递给炉料、熔池、炉壁和炉顶，炉顶和炉壁吸收的热量辐射给炉料和熔池，接受反射的热量。炉料由炉顶两侧的带式输送机通过多根进料管送入炉内，沿炉壁形成料坡。炉尾设有排气烟道和排渣口，侧面设有锍出料口。炉体由耐火材料制成，外部用钢加固。炉料在燃料燃烧产生的高温火焰作用下，受热发生分解、氧化和结渣反应，沿斜坡从两侧流入中间熔池。产生的熔体因密度不同而分层，上面是渣层，下面是铜梳层，分别通过出渣口和出铜口有规律地排出。铜梳在铜水中加热，放入转炉吹炼，产出含铜98%的粗铜，含铜5%左右的转炉渣送综合回收处理。反射炉烟气通过烟道进入除尘系统，回收烟气余热和夹带的烟尘。烟气经处理后排入空，烟尘返回配合料熔炼。反射炉冶炼的主要技术经济指标是:煤粉燃料比20%-22%；炉渣中0.35-0.4%的铜；床容量为3.6t/(m2·d)；烟气中SO2浓度为0.5%-1.0%；吸烟率为2%。3.白银炼铜法这种炼铜法是由中国白银有色金属总公司等单位联合开发的熔池熔炼法。它于1980年在西尔弗公司投产。与原反射炉熔炼相比，银法在能耗、硫利用率、单位生产能力和环境保护方面显示出优势。【接下来】(1)银铜熔炼炉的结构特点银铜熔炼炉为长方形箱形结构，炉内分为熔化区和沉降区。这两个区域由水冷隔墙隔开，隔墙连接在墙下，炉渣和冰铜通过隔墙流入沉降区。隔墙的作用是切断熔化区搅拌对渣铜分离的不利影响，为渣铜分层创造一个相对静止的环境。银铜熔炼炉有两种:单室炉(见图1)和双室炉。前者隔墙上部相连，炉气可在炉内两个区域流动，后者隔墙空上部密封，铜锍可在墙下两个区域流动，而墙上的助燃废气和冶炼产生的SO2烟气互不混合，可控制冶炼区和沉降区的气氛，改善烟气。这两种炉都是用耐火材料制成，外部用钢板、立柱和拉杆加固，炉壁由渣线以下的铸铜水套连接。熔化区水套设有风口，沉降区不设风口，分别设有出渣口和出铜口。进料管置于熔化区顶部，炉料通过带式输送机和螺旋给料机加入炉内，冶炼烟气通过熔化区端墙前的炉顶出口排出。沉降区无辅助燃烧器，使炉渣过热以降低炉渣中的铜含量，提高铜冶炼回收率。白银炉的主要结构尺寸见表1。

表1白银炉主要尺寸/m

(2)银法冶炼过程中，含水铜精矿在回转室中干燥至含水量7%左右，与熔剂和返料混合，再由带式输送机通过给料管连续加入炉内。通过熔炼区两侧的风口不断吹入压缩空气体或富氧空气体，在熔池内形成强烈搅拌的熔炼区。铜精矿被快速加热，并经历分解和氧化反应。铜锍是由铜铁矿中的Cu2S和FeS形成的。铁的低价氧化物FeO与加入的应时熔剂反应生成炉渣，S被氧化生成SO2，与燃烧废气混合生成炉气。炉渣和冰铜从隔墙下的空孔流入沉淀区进行澄清和分离。锍通过虹吸管间歇排出，并被送到转炉吹炼。炉渣从出渣口排出，储存在渣场。烟气经余热锅炉余热回收、除尘后，送至制酸厂生产硫酸。银铜冶炼工艺流程见图2，主要技术经济指标见表2。

表2银铜冶炼工艺主要技术经济指标

4.闪速熔炼。这种方法是在高温高速空气流或氧气流中将硫化铜精矿熔炼成铜锍的炼铜方法，属于悬浮熔炼型。闪速熔炼炉有两种:一种是芬兰的Outokumpu闪速炉；它是加拿大国际镍公司(Inco)的闪速炉。与反射炉熔炼相比，闪速熔炼能耗低，烟气中SO2浓度高，有利于硫酸的生产，机械化和自动化水平高，生产能力大，可实现清洁生产。缺点是设备庞大，原料准备复杂，烟尘率高，渣中铜含量高，需要稀释处理。在上述两种炉型中，芬兰奥托昆普闪速炉发展最快(工艺流程见图3)。到1997年，全世界已建成并投入运行了35座奥托昆普炼铜闪速炉，其中有2座在中国。这种方法的铜冶炼能力占世界矿物铜的一半以上。

(1)奥托昆普闪速炉的熔炼特点。该方法充分利用硫化铜精矿粒度细、比表面积大的特点和精矿中S、Fe氧化放热的潜力，强化熔炼过程，节约能源。熔炼过程是将含水量低于0.3%的干燥铜精矿喷入反应塔——一个具有高速气流(> 100m/s)的立式反应空室。在矿物氧化和辅助燃料燃烧产生的高温下，铜精矿发生以下主要熔炼反应: