国内外铜精矿先进铜冶炼工艺技术综述概要.doc

国内外铜精矿生产电解铜先进冶炼工艺技术综述 材料撰写：技术中心有色研究所铜材室 周灼刚 材料搜集整理：科技部项目管理科 付 丽 二〇一〇年十一月 目 录 一、炼铜原料概述 1 二、铜冶金方法概述 1 1、火法冶金 2 2 、湿法冶金 4 3、火法炼铜和湿法炼铜比较 5 三、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术概述 5 1、熔炼先进技术 （铜精矿→冰铜） 6 2、吹炼先进技术 （冰铜→粗铜） 9 3、火法精炼先进技术 （粗铜→阳极铜） 9 4、电解精炼先进技术 （阳极铜→电解铜） 13 四、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术应用概况 15 1、当代国内铜精矿火法冶金先进技术应用概况 15 2、当代国外铜精矿火法冶金先进技术应用概况 17 五、当代国内外铜精矿冶金的前沿技术 19 1、国内铜精矿冶金的前沿技术 19 2、国外铜精矿冶金的前沿技术 21 附图：铜火法冶金先进技术设备或流程示意图 22一、炼铜原料概述 世界上生产电解铜（阴极铜）的原料分为铜精矿和废杂铜。用铜精矿和废杂铜生产电解铜的比例大致为7：3，铜精矿依然是当今生产电解铜的主要原料。 铜精矿：在自然界中自然铜存量极少，一般多以金属共生矿的形态存在。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、碲、钴、镍、钼等。根据铜化合物的性质，铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型，主要以硫化矿和氧化矿，特别是硫化矿分布最广，目前世界电解铜产量的90％左右来自硫化矿。金银等贵金属常和铜共生，一般铜矿都是含有金银等贵金属。铜矿石经采矿和选矿富集获得铜精矿，常见为褐色、灰色、黑褐色、黄绿色，粉状，粒度一般小于0.074mm。含铜量13-30％，国内铜精矿标准目前执行YS／T318-1997《铜精矿》行业标准的规定，其产品分类和化学成分如表1。 　　　　　　表1　铜精矿的化学成分 ％ （YS/T 318—1997） 品级 Cu ≥ 杂质含量，≤ 品级 Cu ≥ 杂质含量，≤ As Pb+Zn MgO Bi As Pb+Zn MgO Bi 一级品 30 0.05 2 1 0.05 三级品 20 0.30 8 4 0.30 二级品 25 0.20 5 3 0.20 四级品 13 0.40 12 5 0.50 二、铜冶金方法概述 铜冶金方法是指由铜精矿获取金属铜（精炼铜或电解铜）所采取的工艺技术途径和手段。世界上由铜精矿生产电解铜的冶炼方法分为两大类：火法冶金和湿法冶金。目前世界上精炼铜产量的85％以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，湿法冶金生产的精炼铜只占15％左右。 1、火法冶金 火法冶金是指在高温下应用冶金炉把铜精矿中的大量脉石分离开,脱除各种杂质元素，提取纯金属铜的最古老、最常用的方法。火法炼铜通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜精矿。目前全世界的火法炼铜工艺都分为两段，第一段是造锍熔炼，由铜精矿炼成含铜40～75%的铜锍（或称冰铜），第二段是将铜锍炼成含铜98％以上的粗铜。火法炼铜所采用的步骤有焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼和电解精炼。焙烧：分半氧化焙烧和全氧化焙烧（死焙烧），目的是脱除精矿中部分或全部的硫，同时除去部分砷和锑等易挥发的杂质。随着铜冶金技术的进步，现代铜冶炼厂已经能够直接进行生精矿的冶炼，当代绝大多数铜冶炼厂已经取消了焙烧步骤。熔炼：主要是造锍熔炼，目的是使铜精矿或焙烧矿中的部分铁和其他金属杂质氧化，并与脉石和熔剂等造渣除去，产出含铜较高的冰铜。吹炼：目的是进一步脱除冰铜中的硫、铁等杂质，回收精矿中的硫，获取粗铜。 精炼：分火法精炼和电解精炼，火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去，获得纯度较高阳极铜或火精铜。电解精炼可以使用火法冶金炼出来的阳极铜达到更高的纯度。 现代铜精矿火法冶金的通常步骤和工艺流程如下： 步骤：铜精矿（含铜13～30%）→冰铜或铜锍（含铜40～70%）→粗铜（含铜≥97%）→阳极铜（含铜≥99%）→电解铜（含铜≥99.95%） 工艺流程：铜精矿→熔炼→冰铜（铜锍）→吹炼→粗铜→火法精炼 →阳极铜→电解精炼→电解铜（阴极铜） 传统火法炼铜流程一般是将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到含铜20～30％作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、和矿热电炉内进行造锍熔炼，产出的熔融铜锍(冰铜)接着送入转炉吹炼成粗铜，粗铜再在固定式精炼反射炉内经过氧化精炼脱杂，铸成阳极板，阳极板最后采用传统法电解精炼，获得品位高达99.95％以上的电解铜。在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收和提取硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素。 图-1 传统火法炼铜流程图