我国铜冶炼技术的进步及发展

陈晓军

（新疆五鑫铜业有限责任公司，新疆 昌吉 831100）

随着世界经济的不断发展，全球化的步伐越来越快。我国的铜冶炼企业面临着极为严峻的考验。现阶段我国的铜产业产业结构不是十分合理，必须加强对产业结构的调整，使用新型的技术推动铜产业的持续发展。当前的铜冶炼技术污染很大，同时也比较浪费资源，落后的工业技术对铜产业的发展产生很大的阻碍。我们需要不断提升精矿资源的产量，探索新型的生产技术，推动铜工业的转型升级。向着控制总量、淘汰落后产能以及研发先进工艺、优化产业结构的方向持续推进。降低冶炼的成本，提高铜矿资源的开发利用率已经成为了一项重要的战略任务，铜冶炼技术的优化工作任重道远。

1 铜冶炼技术的概述

1.1 铜冶炼行业发展现状

随着社会的不断发展进步，各行各业的发展速度逐渐加快。铜冶炼行业也需要顺应社会的发展趋势，不断提升自身生产工艺和经营格局的规范性和完善性，结合具体状况进行改进优化。随着我国的重工业不断发展，铜的需求量也越来越大，所以当前社会各界普遍对铜冶炼行业有很高的重视程度。这为铜冶炼行业的迅速发展带来了很多的机遇，但同时也带来了巨大的挑战。

1.2 铜冶炼生产流程

铜冶炼技术的发展随着时代的变化不断进步，它是一种巨大的社会资源供给技术。当前阶段使用最多的是火法冶炼，这项技术的产铜量在世界铜产量之中占据很大一部分。在使用该项技术的时候需要先筛选合适的铜矿石，然后在熔炉中炼成熔琉，经过转化炉中的反应变成粗铜，最后再经过氧化精炼变为纯度更高的铜。火法冶炼技术和其他的铜冶炼技术相比，它的工艺流程更为简单，并且回收率更高。

2 我国铜冶炼技术的进步和发展

铜冶金技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜产量的85%，以下主要针对火法炼铜技术的情况进行探讨。

2.1 铜熔炼技术

熔炼是火法炼铜的主体部分，其方法较多。鼓风炉熔炼、反射炉熔炼以及电炉是早期传统的主要炼铜方法之一，这些工艺生产设备较为落后，并且生产效率低资源损耗大，同时会造成严重的环境问题烟气不利于回收制酸，操作人员的工作环境也较为恶劣。以上工艺已经被更加高效、更加环保的富氧强化熔炼技术取代。富氧强化熔炼使用到富氧技术，在进行强化容量的时候，可以充分使用情况氧化反应所产生的能量，在更接近自热的条件下进行熔炼反应，同时会生成更高浓度的二氧化硫烟气更加方便硫元素的回收，可以生产硫酸或者其他的硫酸产品，从而降低对周围环境的影响，提高能源的利用率，获得更好的经济效益。

2.1.1 闪速熔炼技术

闪速熔炼技术是一种新型的铜熔炼技术，这项技术的生产原理是使用含水量很低的粉状精矿和石英熔剂与精矿喷嘴内的富氧空气混合并从上往下喷入炉内，使炉料悬浮并充满于整个反应塔中，当达到操作温度时，立即着火燃烧，精矿中的铁和硫与空气中的氧的放热反应提供熔炼所需的全部热量。精矿中的有色金属硫化物熔化生成铜铳，氧化亚铁和石英熔剂反应生成炉渣，在沉淀池内进而完成造铳和造渣反应，并澄清分层，铜铳和炉渣分别由放铳口和放渣口排出，烟气通过上升烟道排出，铜铳送吹炼工序处理，炉渣送渣选厂处理回收渣中的大部分铜。闪速炉增大对粉状精矿的广阔表面积的利用率，可以进行高强度的连续熔炼，改变了原有的分段间断熔炼方式，让反应物可以更加充分接触，在悬浮状态下实现气相和液相的传热和传质，很大程度上提高了资源的利用率。

2.2 铜吹炼技术

2.2.1 浸没顶吹熔炼技术

浸没顶吹熔炼工艺也是熔炼技术的一种，这种工艺可以在熔池内把熔体和炉料以及气体三相流体间及逆行强烈的融合，很大程度上提高了热量的传递速度，加快了化学反应的速率，可以减少燃料的过度消耗，提高生产能力，从而提升经济效益。它的喷枪竖直浸没在熔渣层，结构十分独特，炉子尺寸相对紧凑，设备的整体结构较为简单，工艺流程较为简练，并且操作难度和资金需求都较低。和闪速熔炼技术相比，这种技术所需要的原料处理方式更为简单，在炉顶将原料加入炉内之后，可以让原料经过自由落体运动进入熔池，然后和气流搅动卷起的熔体相结合。浸没顶吹熔炼技术的代表工艺有澳大利亚的艾萨熔炼技术以及澳斯麦特炼熔技术。

2.2.2 氧气顶吹炼铜技术

氧气顶吹炼铜技术在中国主要有两种，都是由澳大利亚引进，分别是芒特艾萨熔炼技术和澳斯麦特熔炼技术。氧气顶吹炼铜技术和其他铜冶炼技术相比原料的预处理操作更为简练，无需进行深度干燥处理，并且对入炉物料的要求较低，成本更低。

世界上第一家采用澳斯麦特炼铜技术的工厂是中天山有色金属公司侯马冶炼厂，这家冶炼厂有一台澳斯麦特炼熔炼炉和澳斯麦特炼吹炼炉，在两个炼炉之间设置了沉淀池，可以对冰铜和渣进行分离，其中冰铜是从溜槽内进入到吹炼炉中。该技术的投入使用的初级阶段炉体晃动较为明显，并且耐火材料的寿命较短、渣含铜高，经过不断地优化改进，这种技术已经可以持续生产，但喷枪和耐火材料寿命短的问题仍然没有得到解决。

2.2.3 富氧底吹炉连续炼铜技术

富氧底吹炉连续炼铜技术的主要工艺流程是，将原料进行底吹熔炼和底吹吹炼后生成粗铜，这个技术的关键部分是造锍熔炼和铜锍吹炼两个环节，在这两步工艺中都使用了富氧底吹技术，进而达到全过程连续生产的目的。造锍熔炼工序需要通过底吹炉底部气体喷枪入炉氧气，含铜的炉料在熔池内进行反应生成铜琉，由于底吹炉的气密性较好以及工业纯氧的利用，所以底吹造锍熔炼可以进行自热熔炼。吹炼工序在进行时是通过底吹炉底喷枪入炉氧气，熔池内粗铜、铜琉和炉渣多相共存的条件下进行铜琉的连续吹炼，最终生成粗铜。这种技术可以进行富氧强化和自热熔炼，并且建筑面积较小，资金投入需求少，可以很大程度降低铜冶炼的成本，同时也可以提高含硫烟气的回收利用率，生产过程中存在的安全风险也更低。

2.3 火法精炼

2.3.1 回转式阳极炉精炼

吹炼工序吹炼出来的粗铜，除了含有较高的硫及氧之外，还有其它一些金属杂质，在进入电解精炼前需要先火法精炼，目前火法精炼主要是采用回转式阳极炉处理，其过程大致分四个阶段，第一阶段为加料期；第二阶段为氧化期；第三阶段为还原期；第四阶段为浇铸期。火法精炼炉燃烧系统基本上采用了纯氧燃烧技术，实现了全自动安全在线控制，具有明显的节能减排效果。

2.3.2 电解精炼

目前，铜电解生产工艺分为两类，第一类为传统电解工艺；第二类为永久不锈钢阴极电解工艺，随着铜冶炼产能的提高，对电解精炼产能要求也越来越高，世界各国铜冶炼企业在扩大电解铜生产规模、改进技术、提高机械化和自动化程度、提高劳动生产率、降低能耗等方面取得了显著的进展，采用高电流密度是行之最有效的方法，有代表的技术有山东祥光铜业同奥地利Mettop公司合作研发的强化电解平行流技术；中国瑞林自主开发的双向平行流高电流铜电解工艺，电流密度最高可开到380～420A/m2,同等设备情况下产能提高50%，而综合能耗下降10%。

3 推动我国铜冶炼技术发展的策略

首先，当前阶段是我国铜冶炼技术转型发展的关键阶段，铜冶炼工厂想要持续发展就必须进行高效的技术革新，不断分析现阶段存在的问题并进行优化改进，通过扩建或者改建等方式提升自身的技术水平和生产设备水平，不断优化自身的铜产业结构，减少资源的浪费，加强环境的保护，不断减少铜冶炼的资源消耗，探寻更加稳定可靠的铜冶炼技术，从而促进铜产业更加健康、稳定的发展。

其次，铜冶炼产业需要不断创新铜矿资源的深加工技术，通过技术的提升保证高质量铜矿的生产，同时更加注意铜产品的附加值，让铜产品有更高的经济效益。我国对铜资源的需求量巨大，但我国的精矿资源储备量较少，所以我们要适当加大精矿资源的开发力度，尽力提高资源的自给率，加强铜精矿资源的使用率，从而更好地推动铜矿产业的进步。政府需要严格管控铜冶炼产业的产能，同时，号召铜矿企业更加积极地探寻铜精矿处理工艺，不断进行冶炼技术的创新，进一步提升我国的铜冶炼技术水平。

4 结语

综上所述，通过对于我国现阶段铜矿产业的状况分析，可以看出铜冶炼行业对于我国经济建设和社会发展的重要影响。需要进一步提升铜矿资源的利用率，不断创新新的铜冶炼技术，进一步完善铜矿产业结构，加强对于先进铜冶炼技术的研究学习，从而提升我国的铜冶炼工业的整体实力，让铜矿产业可以为我国的建设提供更为可靠的能源保障，也让我国的铜矿产业可以更加蓬勃的发展。