公司将积极推进10万吨/年铜冶炼项目工程建设,那么目前铜的冶炼技术有哪些新进展呢

原标题:世界铜冶炼发展史:读懂铜冶炼工艺,看这一篇就够了

中国化工制造网讯
锡业股份与中国恩菲工程技术有限公司签署了《锡业股份10万吨/年铜冶炼项目工程总承包合同》,合同价格为11.78亿。工程承包范围为锡业股份10万吨/年铜冶炼项目的主体工程、辅助工程、公用工程及各专项评价要求的工程内容。
锡业股份表示,公司将积极推进10万吨/年铜冶炼项目工程建设,争取早日完工,实现创效。该合同无重大风险及重大不确定性,该合同的履行对公司2011年后的财务状况及经营成果有积极影响。

导言:作为五金之一,人类应用铜有着悠久的历史。目前世界上生产电解铜的冶炼方法主分为两大类:火法冶炼和湿法冶炼。目前精炼铜产量的80%以上是用火法冶炼生产的,湿法冶炼生产的精炼铜占20%左右。那么目前铜的冶炼技术有哪些新进展呢?本文就带大家盘点一下。

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铜是史前金属,早在原始社会就被人类发现和应用。由于铜的出现,石器时代随之消亡,人类逐渐迈入青铜器时代。

1865年欧洲发明了铜电解精炼,对铜冶炼技术进步意义重大。

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提及中国铜冶炼历史,不得不提到湿法铜,湿法铜源于我国,古称“胆水浸铜法”。在唐、宋主要集中在江西铅山、德兴和广东岭水,年产量最高近2000吨。铜陵地区的古矿规模更大,年代跨度又长,从商周到唐宋一直是采铜、冶铜的中心。近代炼我国铜工业处于落后地位,直到1949年前,全国只剩沈阳冶炼厂、上海冶炼厂、昆明冶炼厂和重庆冶炼厂4家工厂维持少量生产,产量不足3000吨。1949年以后,新中国整个工业水平迅速提高,新建了铜陵、白银、大冶和云南等大型炼铜厂。

目前世界上生产电解铜的冶炼方法主分为两大类:火法冶炼和湿法冶炼。目前精炼铜产量的80%以上是用火法冶炼生产的,湿法冶炼生产的精炼铜占20%左右。

一、火法冶炼

火法炼铜是当今生产铜的主要方法,占铜产量的80%左右,主要是处理硫化矿。火法炼铜的优点是原料适应性强,能耗低,效率高,金属回收率高。火法炼铜可分两类:一是传统工艺:如鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼。二是现代强化工艺:如闪速炉熔炼、熔池熔炼。

由于20世纪中叶以来全球性的能源和环境问题突出,能源日趋紧张,环境保护法规日益严格,劳动成本逐步上涨,促使铜冶炼技术从20世纪80年代起获得飞速发展,迫使传统的方法不得不被新的强化方法来代替,传统冶炼方法逐渐被淘汰。随之兴起的是以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼先进技术,其中最重要的突破是氧气或富氧的广泛应用。经过几十年的努力,闪速熔炼与熔池熔炼已基本取代传统火法冶炼工艺。

1、火法冶炼工艺流程

火法工艺过程主要包括四个主要步骤:造锍熔炼、铜锍(冰铜)吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。

造硫熔炼(铜精矿—冰铜):主要是使用铜精矿造冰铜熔炼,目的是使铜精矿部分铁氧化,造渣除去,产出含铜较高的冰铜。

冰铜吹炼(冰铜—粗铜):将冰铜进一步氧化、造渣脱除冰铜中的铁和硫,生产粗铜。

火法精炼(粗铜—阳极铜):将粗铜通过氧化造渣进一步脱除杂质元素,生产阳极铜。

电解精炼(阳极铜—阴极铜):通过引入直流电,阳极铜溶解,在阴极析出纯铜,杂质进入阳极泥或电解液,从而实现铜和杂质的分离,产出阴极铜。

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火法炼铜一般流程图

2、火法冶炼工艺分类

(1)闪速熔炼

闪速熔炼(flash
smelting)包括国际镍公司因科(Inco)闪速炉、奥托昆普(Outokumpu)闪速炉和旋涡顶吹熔炼(ConTop)3种。闪速熔炼是充分利用细磨物料巨大的活性表面,强化冶炼反应过程的熔炼方法。将精矿经过深度干燥后,与熔剂经干燥一起用富氧空气喷入反应塔内,精矿粒子在空间悬浮1-3s时间,与高温氧化性气流迅速发生硫化矿物的氧化反应,并放出大量的热,完成熔炼反应即造锍的过程。反应的产物落入闪速炉的沉淀池中进行沉降,使铜锍和渣得到进一步的分离。这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍熔炼。

闪速熔炼在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着显著成绩。该工艺技术具有生产能力大、能耗低、污染少等优点,单套系统最大矿铜产能可达40万t/a以上,适用于规模20万t/a以上的工厂。但是要求原料进行深度干燥到含水<0.3%,精矿粒度<1mm,原料中杂质铅加锌不宜高于6%。工艺的缺点是设备复杂、烟尘率较高,渣含铜比较高,需要进行贫化处理。

闪速熔炼中最具竟争力、发展最快并且工业应用较多的当属奥托昆普闪速熔炼。采用该法生产的铜量约占世界铜产量的三分之一以上。闪速熔炼具有技术成熟可靠,自动化程度高,生产强度大,作业成本低,环境保护好等优势,被称之为标准的清洁炼铜工艺。

奥托昆普闪速炉:该技术是当前世界上最先进的铜冶炼技术,具有节能、环保、高效的特点。而通过计算机在线优化控制系统进行“双闪”铜冶炼技术,更是在世界铜冶炼范围处于领先地位。由于环境要求越来越严厉,而老冶炼厂的P-S转炉正在过时淘汰,不能满足环境要求;从热平衡问题和造渣问题角度看,采用P-S转炉,熔炼的冰铜品位很难超过65%,而闪速吹炼由于可以使用高浓度富氧吹炼,热平衡可以保证,因而闪速熔炼的冰铜品位可以达到甚至超过70%,使熔炼的效率很高,符合铜闪速熔炼“四高”——高投料、高品位、高氧浓、高热负的技术的发展趋势。

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闪速熔炼工艺流程图

(2)熔池熔炼

熔池熔炼包括特尼恩特炼铜法、三菱法、奥斯麦特法、瓦纽柯夫炼铜法、艾萨熔炼法、诺兰达法、顶吹旋转转炉法(TBRC)、白银炼铜法、水口山炼铜法和东营底吹富氧熔炼法等。熔池熔炼是在细小的硫化精矿加入熔体的同时,向熔体鼓入空气或工业氧气,在剧烈搅拌的熔池内进行强化熔炼。由于鼓风向溶池中压人了气泡,当气泡通过熔池上升时,造成“熔体柱”运动,这样便给熔体输入了很大的功能。它的炉型有卧、立式、回转式或固定式,鼓风方式有侧吹、顶吹、底吹三种。

熔池熔炼是20世纪70年代开始在工业上应用。由于熔池熔炼过程中的传热与传质效果好,可大大强化冶金过程,达到了提高设备生产率和降低冶炼过程能耗的目的。而且对炉料的要求不高,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。

奥斯麦特工艺:奥斯麦特顶吹浸没喷qiang工艺已经在有色金属和贵金属以及高温处理各种废料的商业生产中得到广泛应用。2003
年底,包括奥斯麦特在南澳大利亚新建的示范工厂在内,全世界有16
家冶炼厂应用奥斯麦特工艺进行商业生产,其中包括中国铜陵的金昌冶炼厂、印度的铜厂和韩国锌公司的再生铜厂家铜厂。奥斯麦特法工厂可以是单台或多台炉子配置,通常不需复杂的物料和烟气处理系统。由于该工艺简单、灵活和能效高,使用奥斯麦特工艺的设备成本比较低。奥斯麦特工艺注重减少外围设备的规模和复杂性,因此在奥斯麦特炉系统内或周围进行低成本改造使客户可以减少尾气处理规模,特别是硫的固定和酸厂、燃料和气体输送系统。原料简单并且给料不需要干燥和磨矿。

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2011年世界铜冶炼产能主要冶炼厂

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主要炼铜工艺对比

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国内主要铜企粗炼能力(截止2013年)

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国外部分铜企冶炼工艺情况

需要注意的是再生铜冶炼也是火法冶炼的一种,铜本身是可再生资源,再生铜是炼铜的重要原料,根据国际铜业研究组织(ICSG)数据,在主要发达国家,再生铜产量的比重非常高,其中美国约占60%,日本约占45%,德国约占80%。

二、再生铜冶炼工艺

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