火法煉銅技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

羅亞中，張 能，楊 梅，許云譜

（云南安益安全評(píng)價(jià)有限公司，云南 昆明 650200）

在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下，對(duì)銅的需求量在不斷加大，同時(shí)環(huán)境保護(hù)理念深入人心，在能源緊缺、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)下，我國(guó)銅冶煉技術(shù)得以發(fā)展，相關(guān)企業(yè)的技術(shù)和裝備也獲得了迅速發(fā)展。在此背景下，對(duì)銅冶煉技術(shù)有進(jìn)一步發(fā)展的強(qiáng)烈需求，特別是其中火法煉銅技術(shù)的應(yīng)用，在銅生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位，對(duì)其進(jìn)行發(fā)展是相當(dāng)必要的，可以保障銅生產(chǎn)效率的提升和生產(chǎn)效益。

1 火法冶銅技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

首先要掌握火法煉銅技術(shù)的工藝流程，主要有兩種方法，其中一種是硫化銅精礦燒結(jié)，然后對(duì)其還原熔煉，以得到粗銅，該生產(chǎn)方法比較簡(jiǎn)單，其產(chǎn)出的粗銅雜質(zhì)含量高、爐渣含銅高；另一種就是硫化銅精礦在經(jīng)過(guò)造硫冶煉后，會(huì)產(chǎn)出銅硫，再對(duì)其進(jìn)行吹煉得到粗銅。該工藝流程比較復(fù)雜且優(yōu)勢(shì)較多，對(duì)含銅硫化物的處理，主要采用造锍熔煉—銅硫吹煉工藝，其流程如下圖所示。

圖1 火法煉銅技術(shù)工藝流程圖

（1）熔煉技術(shù)。在火法冶銅中，熔煉是重要的冶煉過(guò)程，現(xiàn)代銅熔煉具有一項(xiàng)共同特點(diǎn)，就是提高銅硫品味、加大過(guò)程熱強(qiáng)度，并將爐子的單位容量能力增強(qiáng)。這種方法可以將其分為兩大類，即閃速熔煉、熔池熔煉。在當(dāng)前科技發(fā)展下，愈加重視對(duì)熔煉系統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)，需加強(qiáng)對(duì)適合實(shí)際生產(chǎn)情況的熔煉技術(shù)、熔煉設(shè)備的研究力度。首先是閃速熔煉技術(shù)，這種技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比，可以對(duì)粉狀精礦的巨大表面積實(shí)現(xiàn)充分利用，有效克服了焙燒、熔煉缺點(diǎn)，可以使能源消耗減少，促進(jìn)硫利用率的提高，有效使環(huán)境得以改善。閃速熔煉技術(shù)主要有奧托昆普爐等技術(shù)，主要是在高溫環(huán)境下，呈懸浮狀態(tài)的銅精礦可以迅速完成物理化學(xué)反應(yīng)，其生成的冰銅、爐渣會(huì)落入沉淀池，然后在其中澄清和分離，經(jīng)余熱鍋爐將生成的煙氣除塵、制酸。這種技術(shù)的可靠性和反應(yīng)效率高，且其單爐處理的量也較大，具有很強(qiáng)的耐用性，使用中的環(huán)保效果良好。因此，這種技術(shù)多在大中型銅冶煉廠中應(yīng)用。其次是熔池熔煉，其熔煉目的的實(shí)現(xiàn)，是在三相流體熔池的強(qiáng)烈攪動(dòng)中，使銅精礦顆粒發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，代表爐型有轉(zhuǎn)爐吹煉銅硫和煙化爐貧化熔煉鉛，爐中的混合物經(jīng)爐子排放口排出，然后在澄清爐中分離，其生成的煙氣經(jīng)余熱鍋爐降溫除塵、制酸。按照其送風(fēng)方式，可以將熔池熔煉技術(shù)分為底吹、側(cè)吹和頂吹，底吹方法有水口山法，側(cè)吹方法有諾蘭達(dá)法和瓦約可夫法等，頂吹方法則有艾薩法和澳斯麥特法等。這種技術(shù)具有良好適應(yīng)性，且其處理起來(lái)比較簡(jiǎn)單，具有濕潤(rùn)度高、成本低、對(duì)入爐物料要求較低等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用比較廣泛。

在現(xiàn)代造硫熔煉生產(chǎn)中，熔池熔煉和閃速熔煉是主要的方法，兩者的區(qū)別就在于閃速爐的反應(yīng)主要是在爐膛空間，反應(yīng)體系連續(xù)相位為氣相；熔池熔煉其反應(yīng)主要是在熔池，且其反應(yīng)體系連續(xù)相是液相。兩者在工藝技術(shù)指標(biāo)方面的有各自的優(yōu)勢(shì)，在具體選擇應(yīng)用中，要根據(jù)具體的資源儲(chǔ)備、原料成分、企業(yè)所處自然環(huán)境等，來(lái)合理選擇應(yīng)用。

（2）銅硫吹煉技術(shù)。在選硫工作中，分離了銅和大部分的鐵，最后將銅硫中的鐵、硫和其它雜質(zhì)除去，以獲得粗銅，然后進(jìn)行銅硫吹煉作業(yè)流程。首先在轉(zhuǎn)爐操作過(guò)程中，一般采用的吹煉方法為25%富氧吹煉和63%的高品位冰銅吹煉，可以使吹煉過(guò)程得以強(qiáng)化。在其主要設(shè)備方面，會(huì)選擇大型轉(zhuǎn)爐設(shè)備。在其操作中，對(duì)銅冶煉系統(tǒng)在不斷改善，相關(guān)配套的余熱鍋爐系統(tǒng)、制酸系統(tǒng)能力也在增強(qiáng)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)的高壓變頻技術(shù)改造，促進(jìn)了電能消耗的降低。

但在其操作后也會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，爐口也存在漏風(fēng)問(wèn)題，其中頻繁的運(yùn)作吊車次數(shù)，會(huì)使得煙氣對(duì)空氣的污染加重，需要進(jìn)一步加以解決。其次是連續(xù)吹煉爐操作中，其爐體是封閉的，因此嚴(yán)實(shí)性較好，排出的煙氣濃度適宜，這也是該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在煙氣與封閉鼓風(fēng)爐煙氣混合后，進(jìn)入到制酸系統(tǒng)，可以采用兩轉(zhuǎn)兩吸的方式制酸，順利排放出其中的尾氣。該技術(shù)運(yùn)用也比較廣泛，但在冶煉中密閉鼓風(fēng)爐耗能較高，該技術(shù)自身存在一定環(huán)保缺陷，因此其運(yùn)用難以持續(xù)長(zhǎng)久發(fā)展。

（3）火法精煉技術(shù)。傳統(tǒng)的火法精煉技術(shù)，其生產(chǎn)主要是以反射爐為主的，需要人工扒渣，在冶煉中會(huì)消耗大量能量，且具有生產(chǎn)環(huán)境較差、跑銅可能性較大的缺陷，已逐漸被回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐取代。這種工藝機(jī)械化強(qiáng)度較低，爐體密閉較高，操作方式也比較單一。在該技術(shù)未來(lái)的發(fā)展中，主要趨勢(shì)就是對(duì)氧化與還原反應(yīng)短時(shí)控制，使作業(yè)時(shí)間縮短，能夠擴(kuò)大生產(chǎn)增加容量。

（4）電解精煉技術(shù)。這種工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)就是大型化、自動(dòng)化，其廠房跨度和電解槽是比較大的，在選擇專用吊車自動(dòng)定位系統(tǒng)后，可以提升其機(jī)械化水平和自動(dòng)化水平，降低人工作業(yè)強(qiáng)度。我國(guó)當(dāng)前比較先進(jìn)的技術(shù)就是艾薩不銹鋼陰極電解工藝，可以減少生產(chǎn)短路情況，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

2 我國(guó)銅冶煉存在問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)

①銅原料對(duì)進(jìn)口依賴大，我國(guó)對(duì)銅精礦的需求量較大，其原料主要依賴進(jìn)口，且受多種因素影響，難以保證冶煉工藝水平，平均價(jià)格要高于國(guó)外，需加強(qiáng)對(duì)自身資源的開(kāi)發(fā)，來(lái)滿足我國(guó)內(nèi)部需求；②冶煉成本較高，冶煉企業(yè)資本的獲得，主要是通過(guò)銅精礦加工費(fèi)、副產(chǎn)品銷售費(fèi)用，銅精礦自身價(jià)格會(huì)受到加工費(fèi)用限制。我國(guó)冶煉行業(yè)成本較高，但勞動(dòng)力成本、輔助費(fèi)用等較低，而企業(yè)的管理費(fèi)用投入較大，因此需加強(qiáng)科技發(fā)展對(duì)管理的改善，降低其中花費(fèi)成本，能夠有效提高生產(chǎn)力；③環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻，在銅硫吹煉中，開(kāi)始使用的是PS轉(zhuǎn)爐工藝，其操作工藝具有間斷性，會(huì)使得爐口煙氣彌漫而影響到制酸作業(yè)。當(dāng)前我國(guó)一些冶煉企業(yè)采用了連續(xù)吹煉生產(chǎn)方式，使廠房中污染問(wèn)題得以有效緩解；④渣含銅比較高，高富氧熔煉具有節(jié)能降耗、煙氣制酸容易的特點(diǎn)，但在其爐渣中包含了較多的銅，雖然應(yīng)用了高鐵渣，將其中渣量減少，但其爐渣中含銅梁較大，會(huì)超過(guò)廢渣含銅量。通過(guò)對(duì)渣選礦，可以得到較高回收率，但其投資較多，對(duì)此廠房有著較高要求。因此需要發(fā)展新的煉渣貧化方法，通過(guò)電熱還原硫化，可以采用高鐵渣冶煉，使渣含銅量得以有效降低。

3 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前火法煉銅技術(shù)應(yīng)用中，其環(huán)保問(wèn)題、生產(chǎn)效率問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題等，都對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展有很大影響。要滿足我國(guó)銅產(chǎn)品生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保冶煉作業(yè)，就需要對(duì)火法煉銅技術(shù)有效改進(jìn)，保證其應(yīng)用成效。