铜冶炼行业分析(金属铜的冶炼) 铜冶炼概述:& nbsp& nbsp铜是人类最早发现和使用的金属之一，中国是世界上最早发现和使用铜的国家之一。 中国也是世界上最早采用湿法(瘿铜法)炼铜的国家。 1993年，中国铜产量居世界第五位。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp1985-1989年世界各矿山、冶炼厂和精炼厂的铜产量如下(kt):& nbsp；& nbsp& nbsp年份& nbsp& nbsp& nbsp1985年& nbsp& nbsp& nbsp1986年& nbsp& nbsp& nbsp1987年& nbsp& nbsp& nbsp1988年& nbsp& nbsp& nbsp1989年& nbsp& nbsp& nbsp地雷& nbsp& nbsp& nbsp8425 & nbsp& nbsp& nbsp8419 & nbsp& nbsp& nbsp8790 & nbsp& nbsp& nbsp8788 & nbsp& nbsp& nbsp9190 & nbsp& nbsp& nbsp冶炼厂& nbsp8871 & nbsp& nbsp& nbsp8877 & nbsp& nbsp& nbsp9240 & nbsp& nbsp& nbsp9421 & nbsp& nbsp& nbsp9700 & nbsp& nbsp& nbsp炼油厂①9715 & nbsp；& nbsp& nbsp9904 & nbsp& nbsp& nbsp10213 & nbsp& nbsp10571 & nbsp& nbsp10997 & nbsp& nbsp& nbsp(1)精铜产量是电解精炼和火法精炼的初级和再生精铜产量。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp铜和铜合金广泛应用于电气工业、机械、建筑材料和交通工具制造。 1988年美国铜的消耗量为2214kt，其中电气工业占70%，建筑业占17%，机械制造业占6%，交通运输业占3%，军用物资占1%，其他占3%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp一、铜的资源:& nbsp& nbsp& nbsp铜广泛存在于各种火成岩矿床和再生矿床中，其中斑岩铜矿和沉积铜矿是铜储量最大的矿床。 斑岩铜矿具有品位低、储量大、矿石可选性好的特点，且多为大型矿床。 沉积矿床的铜品位高，这类矿床往往规模大。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp已经发现了160多种铜矿。 在原生硫化物矿物中，黄铜矿(CuFeS2)最常见，其次是斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)和铜蓝(CUS)。次生氧化矿物主要有孔雀石(CuO 3 Cu (OH) 2)、蓝铜矿(2CuO 3 Cu (OH) 2)、硅孔雀石(CuSiO3 2H2O)和绿矾(Cu3SO4(OH)4)。 世界上约90%的原生铜是从硫化矿石中提炼出来的。 湿法冶金主要用于从氧化矿石中提取铜。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp世界铜资源的主要分布区域如下:& nbsp& nbsp& nbsp①南美洲和北美洲的西部山区，即美国、智利、秘鲁、墨西哥、加拿大等国 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp②非洲的赞比亚和扎伊尔 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和俄罗斯的乌拉尔 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp④菲律宾、巴布亚新几内亚和澳大利亚的爱莎山 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp世界铜资源量估计为1626公吨(以铜含量计)，其中储量估计为402公吨。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp中国铜储量居世界第四。 矿区主要分布在江西、湖北、安徽、云南、四川、山西、甘肃省和西藏东部。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp我国矿山普遍小而散，矿石含铜量一般不到1%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp铜矿石的开采品位主要取决于采矿、选矿、冶炼的生产成本和铜的销售价格，而销售价格又取决于经济效益。 目前地下开采的铜品位低至0.75%，而露天开采的不到0.5%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp二。铜矿开采 选矿:& nbsp；& nbsp& nbsp斑岩铜矿由于储量大、剥采比小、矿石可选性好，一般采用大型露天开采，机械化程度高，开采生产成本低，经济效益好。 如美国的宾汉铜矿、中国的德兴铜矿等大型斑岩铜矿。 品位高、覆盖层厚的中小型铜矿床一般在地下开采。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp铜矿选矿通常采用物理方法分离矿石中的铜矿物，富集成高品位铜精矿。 一般铜精矿品位20% ~ 30%，尾矿品位0.05% ~ 0.1%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp三、火法炼铜& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp硫化铜精矿适用于火法炼铜。目前，世界铜产量的85% ~ 90%由火法硫化铜矿产出。 铜的热解一般包括:①浮选铜精矿的焙烧或烧结；(2)铜精矿或焙烧矿的冰铜熔炼；(3)将铜锍吹制成粗铜；(4)粗铜的火法精炼；⑤阳极铜的电解精炼 最终产品——电解铜是冶炼出来的。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(1)焙烧的目的是将硫化铜精矿中的硫部分或完全氧化，以SO2的形式除去。 焙烧在流态化焙烧炉中进行，产品为焙烧矿。 焙烧工艺现在主要用于反射炉冶炼。 近年来发展起来的许多强化熔炼方法是直接熔炼和浮选铜精矿，而不是焙烧。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(2)铜锍熔炼是火法炼铜最重要的熔炼工艺。冶炼的目的是将铜精矿中的铜形成含有铜、硫、铁和贵金属的钢矛，然后吹制成粗铜；铜精矿和熔剂中的脉石成分形成含铜量最低的炉渣，直接丢弃或回收铜后丢弃。 排放的SO2烟气用于制造硫酸或其他硫产品。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp铜冶炼过去是在反射炉、鼓风炉和电炉等传统冶金炉中进行的。 这些传统方法的主要缺点是:1 .硫化物炉料氧化产生的反应热不能作为能量充分利用；2.产生低浓度SO2烟气，不能经济制酸，对环境造成严重污染。 因此，传统的冶炼工艺正逐渐被节能环保的强化冶炼新工艺所取代。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp近三四十年来，许多新的强化炼铜工艺在工业上得到了广泛应用，可归纳为两大类:一类是悬浮熔炼，如奥托昆普闪速熔炼、INCO氧气闪速熔炼和KHD公司的连续顶吹涡流熔炼等。另一种是熔池熔炼，如国内的诺兰达熔炼法、三菱法、瓦努科夫法、Isar法、白银法等。 这些方法的共同特点是采用富氧技术，强化冶炼过程，充分利用炉料氧化反应热的能量，在自热或接近自热的条件下冶炼，产生高浓度SO2烟气，可有效回收制造硫酸或其他硫磺产品，具有良好的环保、节能和经济效益。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp奥托昆普闪速熔炼被长期实践证明是一种成熟的现代炼铜方法，近年来发展迅速。现在世界上有35座冶炼铜和镍的奥托昆普闪速炉，约占世界铜冶炼能力的30%，已成为新建或改建铜冶炼厂选择的工艺之一。 目前，有4台INCO氧气闪速炉(包括前苏联的)在运行。 闪速熔炼不仅可以获得高品位的铜锍，还可以直接生产粗铜，如波兰格沃古夫的第二工厂和澳大利亚奥林匹克坝冶炼厂。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp熔池熔炼是向熔体中吹入富氧空气体，熔池被气体剧烈搅动，加入的炉料在熔体中发生激烈的气、液、固三相物理化学反应，从而完成熔炼过程。 诺尔达工艺、三菱工艺、瓦努科夫工艺、西尔弗工艺等。是其他冶炼工艺，并已用于工业生产。 诺尔达冶炼工艺有4台炉，三菱工艺有2台炉，瓦努科夫工艺有5台炉，特尼恩特工艺有5台炉。 此外，澳大利亚新开发的爱莎冶炼工艺已有两家工厂投入工业生产。 中国的水口山冶炼工艺也到了工业试验阶段。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp富氧熔炼可以强化熔炼过程，大大减少烟气带走的烟气量、热量和粉尘，减少烟气处理设施和制酸装置的投资，提高直接熔炼收得率，节约能耗，提高炉子单位生产率。提高烟气中SO2的浓度和硫的利用率，大大改善环境污染程度。 所有新开发的强化炼铜工艺都采用富氧技术。 一些传统的炼铜工艺，如反射炉、鼓风炉等，富氧熔炼后也取得了成效。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp余热回收是铜冶炼节能降耗的重要途径。 冶炼烟气余热利用技术相对成熟，被铜冶炼厂广泛采用，成为铜冶炼厂设计中不可缺少的一部分。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp计算机控制在冶炼过程中的应用是一个重要的技术发展方向。 闪速熔炼法和三菱法是最早实现计算机全过程自动控制的方法。 从贵溪冶炼厂引进的铜闪速炉过程在线计算机控制获得成功。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)铜锍吹炼仍以卧式转炉为主，少数工厂采用虹吸转炉、三菱吹炼炉和连续吹炼炉。 吹炼设备正在向大型化、机械化方向发展，最大的卧式转炉达到了φ4.2×11.7m，辅助机械设备如气孔穿孔机、炉口清理机、铸渣机、密闭罩等被广泛使用。 奥托昆普公司和肯尼科特公司联合开发的闪吹工艺已用于工业。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(4)火法精炼中广泛使用的旋转精炼炉已成为铜冶炼厂的标准精炼设备，只有少数冶炼厂仍使用反射炉处理冷粗铜。 铜阳极板大多在双模或单模圆盘浇铸机上浇铸，采用自动定量浇铸。 近年来，一些工厂采用了Hazler专用连铸机。 在炼油中，除了少数插树还原外，重油、天然气、液氨、液化石油气都被广泛用作还原剂。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(5)炼铜炉渣稀释有电炉法和浮选法。 冶炼渣大多用电炉贫化，部分工厂采用浮选法。然而，浮选法被广泛用于吹渣。 许多工厂不再返回冶炼炉。 浮选法回收率高，废渣中铜含量低，但投资和生产成本高。 应根据具体情况选择哪种方法。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(六)传统的电解精炼方法仍占主导地位。为了减少人工劳动，阴极和阳极板的机械化生产线被广泛使用。 不锈钢永久阴极Elsa电解近年来逐渐推广。目前，世界上已有10多家电器精炼厂和20多家电器厂采用了这种方法。 自70年代逆流法用于工业生产以来，已在十余家工厂推广应用。 大多数工厂将这种方法作为快速增加产能或暂时增加铜产量的措施。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(七)难以浮选和浸出的氧化铜矿石或硫化氧化物混合矿石，可采用分凝工艺提取铜。 在中有两种类型的离析过程。国内首创回转窑分凝工艺直接加热提铜，效果良好。 分凝工艺投资大，生产成本高，适合处理铜品位2.5% ~ 4%的矿石。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp4.湿法炼铜& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp湿法炼铜是用溶剂浸出铜矿石或精矿，然后从含铜浸出液中提取铜的方法。 目前该方法主要用于处理氧化铜矿、低品位铜矿和硫化矿废料，也用于从焙烧硫化矿浸出提铜。 世界湿法冶金铜产量约占总产量的10% ~ 15%，80年代末达到1300kt/a。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp20世纪60-70年代，我国采用硫化铜精矿焙烧-浸出-电积工艺建设了一些小工厂，但由于经济效益差，技术问题多，大多停产。 近年来，从该工艺移植的一些技术已经生产出了硫酸铜。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp近年来，由于铜的高效萃取剂和萃取技术的快速发展，可以从铜浓度很低的浸出液中选择性萃取铜离子，并将铜反萃取到高酸高铜溶液中，满足了铜电积工艺的要求。 因此，原选冶方法难以回收的低品位铜矿、含铜废石、难选氧化矿、坑采残柱和选矿尾矿成为湿法炼铜的原料，扩大了炼铜的资源。 近年来，美国、智利、赞比亚、秘鲁、墨西哥等国的许多矿山采用堆浸、原地浸出、搅拌槽浸出等工艺处理无法回收的铜资源，建设了一批溶剂萃取工厂。 例如，赞比亚联合矿业公司的尾矿搅拌浸出生产能力达到100 ~ 120 kt/a 德兴铜矿进行了1000吨矿石的工业堆浸试验。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp五、再生铜的生产:& nbsp& nbsp& nbsp世界上消耗的铜的三分之一来自从铜和铜合金废料中再生的铜。 因此，充分利用废铜具有重要意义。 长期以来，工业发达国家都非常重视废铜的回收利用。 前西德约40%的铜是从废料中回收的。 1988年，美国23%的铜消费来自废铜。 英国、法国和意大利消费的铜约有50%来自废铜。 每年从废铜中回收的铜占中国铜总产量的30 ~ 40%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp废铜的回收要根据原料的品种和成分来确定。 牌号清晰的铜合金废料一般可以直接重熔铸造成合金使用。 一些高品位的废铜(> 95% Cu)和低品位的废铜(10% ~ 95% Cu)一般可以通过炼铜竖炉、高炉、转炉、精炼炉等冶金设备的一级或多级处理，然后电解精炼成电解铜。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp中国的再生铜冶炼技术相对落后，厂家多，规模小。近年来，虽然采用了阳极板定量浇铸、精炼炉余热利用等技术，但并不普遍。 精炼设备还是用反射炉，手工劳动重。 国外使用的倾动精炼炉机械化、自动化程度高，省去了人工进行氧化、还原、出铜、出渣等操作，是处理废铜冷料的先进设备。 我国精炼铜水还原广泛使用重油，还原期黑烟严重污染环境，技术亟待改进。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在我国，除了贵溪冶炼厂引进了80年代初自行研制的闪速熔炼炉和炼银炉外，其他工厂仍采用传统的反射炉、密闭鼓风保护和电炉冶炼，工厂技术装备水平普遍较低。 近年来，所有工厂都在进行技术改造。如大冶引进诺兰达冶炼法改造现有反射炉，铜陵冶炼厂正在建设闪速炉代替密闭鼓风炉。 铜冶炼厂的技术装备水平也在不断提高。 我国开发的水口山冶炼工艺已通过工业试验。 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