我國銅冶煉技術的進步及發(fā)展

陳曉軍

（新疆五鑫銅業(yè)有限責任公司，新疆 昌吉 831100）

隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，全球化的步伐越來越快。我國的銅冶煉企業(yè)面臨著極為嚴峻的考驗?，F(xiàn)階段我國的銅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構不是十分合理，必須加強對產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，使用新型的技術推動銅產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。當前的銅冶煉技術污染很大，同時也比較浪費資源，落后的工業(yè)技術對銅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生很大的阻礙。我們需要不斷提升精礦資源的產(chǎn)量，探索新型的生產(chǎn)技術，推動銅工業(yè)的轉型升級。向著控制總量、淘汰落后產(chǎn)能以及研發(fā)先進工藝、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構的方向持續(xù)推進。降低冶煉的成本，提高銅礦資源的開發(fā)利用率已經(jīng)成為了一項重要的戰(zhàn)略任務，銅冶煉技術的優(yōu)化工作任重道遠。

1 銅冶煉技術的概述

1.1 銅冶煉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會的不斷發(fā)展進步，各行各業(yè)的發(fā)展速度逐漸加快。銅冶煉行業(yè)也需要順應社會的發(fā)展趨勢，不斷提升自身生產(chǎn)工藝和經(jīng)營格局的規(guī)范性和完善性，結合具體狀況進行改進優(yōu)化。隨著我國的重工業(yè)不斷發(fā)展，銅的需求量也越來越大，所以當前社會各界普遍對銅冶煉行業(yè)有很高的重視程度。這為銅冶煉行業(yè)的迅速發(fā)展帶來了很多的機遇，但同時也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

1.2 銅冶煉生產(chǎn)流程

銅冶煉技術的發(fā)展隨著時代的變化不斷進步，它是一種巨大的社會資源供給技術。當前階段使用最多的是火法冶煉，這項技術的產(chǎn)銅量在世界銅產(chǎn)量之中占據(jù)很大一部分。在使用該項技術的時候需要先篩選合適的銅礦石，然后在熔爐中煉成熔琉，經(jīng)過轉化爐中的反應變成粗銅，最后再經(jīng)過氧化精煉變?yōu)榧兌雀叩你~?；鸱ㄒ睙捈夹g和其他的銅冶煉技術相比，它的工藝流程更為簡單，并且回收率更高。

2 我國銅冶煉技術的進步和發(fā)展

銅冶金技術的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主，其產(chǎn)量約占世界銅產(chǎn)量的85%，以下主要針對火法煉銅技術的情況進行探討。

2.1 銅熔煉技術

熔煉是火法煉銅的主體部分，其方法較多。鼓風爐熔煉、反射爐熔煉以及電爐是早期傳統(tǒng)的主要煉銅方法之一，這些工藝生產(chǎn)設備較為落后，并且生產(chǎn)效率低資源損耗大，同時會造成嚴重的環(huán)境問題煙氣不利于回收制酸，操作人員的工作環(huán)境也較為惡劣。以上工藝已經(jīng)被更加高效、更加環(huán)保的富氧強化熔煉技術取代。富氧強化熔煉使用到富氧技術，在進行強化容量的時候，可以充分使用情況氧化反應所產(chǎn)生的能量，在更接近自熱的條件下進行熔煉反應，同時會生成更高濃度的二氧化硫煙氣更加方便硫元素的回收，可以生產(chǎn)硫酸或者其他的硫酸產(chǎn)品，從而降低對周圍環(huán)境的影響，提高能源的利用率，獲得更好的經(jīng)濟效益。

2.1.1 閃速熔煉技術

閃速熔煉技術是一種新型的銅熔煉技術，這項技術的生產(chǎn)原理是使用含水量很低的粉狀精礦和石英熔劑與精礦噴嘴內(nèi)的富氧空氣混合并從上往下噴入爐內(nèi)，使爐料懸浮并充滿于整個反應塔中，當達到操作溫度時，立即著火燃燒，精礦中的鐵和硫與空氣中的氧的放熱反應提供熔煉所需的全部熱量。精礦中的有色金屬硫化物熔化生成銅銃，氧化亞鐵和石英熔劑反應生成爐渣，在沉淀池內(nèi)進而完成造銃和造渣反應，并澄清分層，銅銃和爐渣分別由放銃口和放渣口排出，煙氣通過上升煙道排出，銅銃送吹煉工序處理，爐渣送渣選廠處理回收渣中的大部分銅。閃速爐增大對粉狀精礦的廣闊表面積的利用率，可以進行高強度的連續(xù)熔煉，改變了原有的分段間斷熔煉方式，讓反應物可以更加充分接觸，在懸浮狀態(tài)下實現(xiàn)氣相和液相的傳熱和傳質(zhì)，很大程度上提高了資源的利用率。

2.2 銅吹煉技術

2.2.1 浸沒頂吹熔煉技術

浸沒頂吹熔煉工藝也是熔煉技術的一種，這種工藝可以在熔池內(nèi)把熔體和爐料以及氣體三相流體間及逆行強烈的融合，很大程度上提高了熱量的傳遞速度，加快了化學反應的速率，可以減少燃料的過度消耗，提高生產(chǎn)能力，從而提升經(jīng)濟效益。它的噴槍豎直浸沒在熔渣層，結構十分獨特，爐子尺寸相對緊湊，設備的整體結構較為簡單，工藝流程較為簡練，并且操作難度和資金需求都較低。和閃速熔煉技術相比，這種技術所需要的原料處理方式更為簡單，在爐頂將原料加入爐內(nèi)之后，可以讓原料經(jīng)過自由落體運動進入熔池，然后和氣流攪動卷起的熔體相結合。浸沒頂吹熔煉技術的代表工藝有澳大利亞的艾薩熔煉技術以及澳斯麥特煉熔技術。

2.2.2 氧氣頂吹煉銅技術

氧氣頂吹煉銅技術在中國主要有兩種，都是由澳大利亞引進，分別是芒特艾薩熔煉技術和澳斯麥特熔煉技術。氧氣頂吹煉銅技術和其他銅冶煉技術相比原料的預處理操作更為簡練，無需進行深度干燥處理，并且對入爐物料的要求較低，成本更低。

世界上第一家采用澳斯麥特煉銅技術的工廠是中天山有色金屬公司侯馬冶煉廠，這家冶煉廠有一臺澳斯麥特煉熔煉爐和澳斯麥特煉吹煉爐，在兩個煉爐之間設置了沉淀池，可以對冰銅和渣進行分離，其中冰銅是從溜槽內(nèi)進入到吹煉爐中。該技術的投入使用的初級階段爐體晃動較為明顯，并且耐火材料的壽命較短、渣含銅高，經(jīng)過不斷地優(yōu)化改進，這種技術已經(jīng)可以持續(xù)生產(chǎn)，但噴槍和耐火材料壽命短的問題仍然沒有得到解決。

2.2.3 富氧底吹爐連續(xù)煉銅技術

富氧底吹爐連續(xù)煉銅技術的主要工藝流程是，將原料進行底吹熔煉和底吹吹煉后生成粗銅，這個技術的關鍵部分是造锍熔煉和銅锍吹煉兩個環(huán)節(jié)，在這兩步工藝中都使用了富氧底吹技術，進而達到全過程連續(xù)生產(chǎn)的目的。造锍熔煉工序需要通過底吹爐底部氣體噴槍入爐氧氣，含銅的爐料在熔池內(nèi)進行反應生成銅琉，由于底吹爐的氣密性較好以及工業(yè)純氧的利用，所以底吹造锍熔煉可以進行自熱熔煉。吹煉工序在進行時是通過底吹爐底噴槍入爐氧氣，熔池內(nèi)粗銅、銅琉和爐渣多相共存的條件下進行銅琉的連續(xù)吹煉，最終生成粗銅。這種技術可以進行富氧強化和自熱熔煉，并且建筑面積較小，資金投入需求少，可以很大程度降低銅冶煉的成本，同時也可以提高含硫煙氣的回收利用率，生產(chǎn)過程中存在的安全風險也更低。

2.3 火法精煉

2.3.1 回轉式陽極爐精煉

吹煉工序吹煉出來的粗銅，除了含有較高的硫及氧之外，還有其它一些金屬雜質(zhì)，在進入電解精煉前需要先火法精煉，目前火法精煉主要是采用回轉式陽極爐處理，其過程大致分四個階段，第一階段為加料期；第二階段為氧化期；第三階段為還原期；第四階段為澆鑄期?；鸱ň珶挔t燃燒系統(tǒng)基本上采用了純氧燃燒技術，實現(xiàn)了全自動安全在線控制，具有明顯的節(jié)能減排效果。

2.3.2 電解精煉

目前，銅電解生產(chǎn)工藝分為兩類，第一類為傳統(tǒng)電解工藝；第二類為永久不銹鋼陰極電解工藝，隨著銅冶煉產(chǎn)能的提高，對電解精煉產(chǎn)能要求也越來越高，世界各國銅冶煉企業(yè)在擴大電解銅生產(chǎn)規(guī)模、改進技術、提高機械化和自動化程度、提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗等方面取得了顯著的進展，采用高電流密度是行之最有效的方法，有代表的技術有山東祥光銅業(yè)同奧地利Mettop公司合作研發(fā)的強化電解平行流技術；中國瑞林自主開發(fā)的雙向平行流高電流銅電解工藝，電流密度最高可開到380～420A/m2,同等設備情況下產(chǎn)能提高50%，而綜合能耗下降10%。

3 推動我國銅冶煉技術發(fā)展的策略

首先，當前階段是我國銅冶煉技術轉型發(fā)展的關鍵階段，銅冶煉工廠想要持續(xù)發(fā)展就必須進行高效的技術革新，不斷分析現(xiàn)階段存在的問題并進行優(yōu)化改進，通過擴建或者改建等方式提升自身的技術水平和生產(chǎn)設備水平，不斷優(yōu)化自身的銅產(chǎn)業(yè)結構，減少資源的浪費，加強環(huán)境的保護，不斷減少銅冶煉的資源消耗，探尋更加穩(wěn)定可靠的銅冶煉技術，從而促進銅產(chǎn)業(yè)更加健康、穩(wěn)定的發(fā)展。

其次，銅冶煉產(chǎn)業(yè)需要不斷創(chuàng)新銅礦資源的深加工技術，通過技術的提升保證高質(zhì)量銅礦的生產(chǎn)，同時更加注意銅產(chǎn)品的附加值，讓銅產(chǎn)品有更高的經(jīng)濟效益。我國對銅資源的需求量巨大，但我國的精礦資源儲備量較少，所以我們要適當加大精礦資源的開發(fā)力度，盡力提高資源的自給率，加強銅精礦資源的使用率，從而更好地推動銅礦產(chǎn)業(yè)的進步。政府需要嚴格管控銅冶煉產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能，同時，號召銅礦企業(yè)更加積極地探尋銅精礦處理工藝，不斷進行冶煉技術的創(chuàng)新，進一步提升我國的銅冶煉技術水平。

4 結語

綜上所述，通過對于我國現(xiàn)階段銅礦產(chǎn)業(yè)的狀況分析，可以看出銅冶煉行業(yè)對于我國經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重要影響。需要進一步提升銅礦資源的利用率，不斷創(chuàng)新新的銅冶煉技術，進一步完善銅礦產(chǎn)業(yè)結構，加強對于先進銅冶煉技術的研究學習，從而提升我國的銅冶煉工業(yè)的整體實力，讓銅礦產(chǎn)業(yè)可以為我國的建設提供更為可靠的能源保障，也讓我國的銅礦產(chǎn)業(yè)可以更加蓬勃的發(fā)展。