1、國內外銅精礦生產電解銅先進冶煉工藝技術綜述材料撰寫：技術中心有色研究所銅材室 周灼剛材料搜集整理：科技部項目管理科 付 麗二一年十一月目 錄一、煉銅原料概述1二、銅冶金方法概述11、火法冶金22 、濕法冶金43、火法煉銅和濕法煉銅比較5三、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術概述51、熔煉先進技術 （銅精礦冰銅）62、吹煉先進技術 （冰銅粗銅）93、火法精煉先進技術 （粗銅陽極銅）94、電解精煉先進技術 （陽極銅電解銅）13四、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術應用概況151、當代國內銅精礦火法冶金先進技術應用概況152、當代國外銅精礦火法冶金先進技術應用概況17五、當代國內外銅精礦冶金的前沿技術1

2、91、國內銅精礦冶金的前沿技術192、國外銅精礦冶金的前沿技術21附圖：銅火法冶金先進技術設備或流程示意圖22一、煉銅原料概述世界上生產電解銅（陰極銅）的原料分為銅精礦和廢雜銅。用銅精礦和廢雜銅生產電解銅的比例大致為7：3，銅精礦依然是當今生產電解銅的主要原料。銅精礦：在自然界中自然銅存量極少，一般多以金屬共生礦的形態存在。銅礦石中常伴生有多種重金屬和稀有金屬，如金、銀、砷、銻、鉍、硒、鉛、碲、鈷、鎳、鉬等。根據銅化合物的性質，銅礦物可分為自然銅、硫化礦和氧化礦三種類型，主要以硫化礦和氧化礦，特別是硫化礦分布最廣，目前世界電解銅產量的90左右來自硫化礦。金銀等貴金屬常和銅共生，一般銅礦都是含有

3、金銀等貴金屬。銅礦石經采礦和選礦富集獲得銅精礦，常見為褐色、灰色、黑褐色、黃綠色，粉狀，粒度一般小于0.074mm。含銅量13-30，國內銅精礦標準目前執行YST318-1997銅精礦行業標準的規定，其產品分類和化學成分如表1。 表1銅精礦的化學成分 （YS/T 3181997）品級Cu雜質含量，品級Cu雜質含量，AsPb+ZnMgOBiAsPb+ZnMgOBi一級品300.05210.05三級品200.30840.30二級品250.20530.20四級品130.401250.50二、銅冶金方法概述銅冶金方法是指由銅精礦獲取金屬銅（精煉銅或電解銅）所采取的工藝技術途徑和手段。世界上由銅精礦生產

4、電解銅的冶煉方法分為兩大類：火法冶金和濕法冶金。目前世界上精煉銅產量的85以上是用火法冶金從硫化銅精礦和再生銅中回收的，濕法冶金生產的精煉銅只占15左右。 1、火法冶金 火法冶金是指在高溫下應用冶金爐把銅精礦中的大量脈石分離開,脫除各種雜質元素，提取純金屬銅的最古老、最常用的方法。火法煉銅通過熔融冶煉和電解精火煉生產出陰極銅，也即電解銅，一般適于高品位的硫化銅精礦。目前全世界的火法煉銅工藝都分為兩段，第一段是造锍熔煉，由銅精礦煉成含銅4075%的銅锍（或稱冰銅），第二段是將銅锍煉成含銅98以上的粗銅?；鸱掋~所采用的步驟有焙燒、熔煉、吹煉、火法精煉和電解精煉。焙燒：分半氧化焙燒和全氧化焙燒（死

5、焙燒），目的是脫除精礦中部分或全部的硫，同時除去部分砷和銻等易揮發的雜質。隨著銅冶金技術的進步，現代銅冶煉廠已經能夠直接進行生精礦的冶煉，當代絕大多數銅冶煉廠已經取消了焙燒步驟。熔煉：主要是造锍熔煉，目的是使銅精礦或焙燒礦中的部分鐵和其他金屬雜質氧化，并與脈石和熔劑等造渣除去，產出含銅較高的冰銅。吹煉：目的是進一步脫除冰銅中的硫、鐵等雜質，回收精礦中的硫，獲取粗銅。 精煉：分火法精煉和電解精煉，火法精煉是利用某些雜質對氧的親和力大于銅，而其氧化物又不溶于銅液等性質，通過氧化造渣或揮發除去，獲得純度較高陽極銅或火精銅。電解精煉可以使用火法冶金煉出來的陽極銅達到更高的純度?，F代銅精礦火法冶金的通常

6、步驟和工藝流程如下：步驟：銅精礦（含銅1330%）冰銅或銅锍（含銅4070%）粗銅（含銅97%）陽極銅（含銅99%）電解銅（含銅99.95%）工藝流程：銅精礦熔煉冰銅（銅锍）吹煉粗銅火法精煉 陽極銅電解精煉電解銅（陰極銅）傳統火法煉銅流程一般是將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石，通過選礦提高到含銅2030作為銅精礦，在密閉鼓風爐、反射爐、和礦熱電爐內進行造锍熔煉，產出的熔融銅锍(冰銅)接著送入轉爐吹煉成粗銅，粗銅再在固定式精煉反射爐內經過氧化精煉脫雜，鑄成陽極板，陽極板最后采用傳統法電解精煉，獲得品位高達99.95以上的電解銅。在硫化銅精礦冶煉的過程中同時還可以回收和提取硫、金、銀、銻、鉍、鎳、

7、硒等有價元素。 圖-1 傳統火法煉銅流程圖該工藝流程特點是：簡短、工藝傳統成熟、適應性強，銅的回收率可達95。嚴重缺點是熱效率低、能耗高、環保差、裝備自動化程度低，生產效率低下，尤其對礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段以二氧化硫廢氣排出時回收率低，污染大，為典型高能耗高污染工藝。近年來出現了如閃速爐閃速煉銅工藝，白銀法、諾蘭達法和艾薩發等熔池熔煉工藝，日本的三菱法連續煉銅工藝和永久不銹鋼電解法等先進工藝，現代火法煉銅正逐漸向連續化、自動化、高效節能和清潔環保方向發展。 在當代中國從銅精礦中提取金屬銅，主要采用火法冶金方法，中國銅冶金的生產流程以從銅精礦至獲得粗銅的火法冶煉為主導?；鸱ㄒ苯鸬闹虚g產物包

8、括冰銅或銅锍粗銅陽極銅，最終產成品為電解銅（陰極銅）。冰銅：冰銅主要由硫化銅和硫化鐵互相熔解形成，它的含銅在2070之間，含硫在1525之間。冰銅較重，沉于下層，從熔煉爐的排銅口流出來，熔煉渣則從上部渣層排渣口排出。冰銅主要作為吹煉爐生產粗銅的原料使用，冰銅為各企業自主內定標準。粗銅：是經吹煉爐吹煉后獲得的含銅約98左右的銅，其外表粗糙含氣孔，由此得名，又稱“泡銅”（英文名：Blister Copper）。我國粗銅行業標準（YS/T 7093）：粗銅按化學成分分為3個牌號：Cu99.30C、Cu99.00C、Cu97.50C，化學成分應符合下表的規定。 表2粗銅化學成分% （YS/T 7093

9、）品級牌號Cu不小于雜質含量 不大于AsSbBiPb一號Cu99.30C99.300.060.050.010.08二號Cu99.00C99.000.120.100.020.12三號Cu97.50C97.500.340.290.070.40 陽極銅：是粗銅在陽極爐中精煉火法精煉后的產物，鑄成陽極銅板，為各企業自主內定標準。陰極銅：是陽極銅通過電解精煉的獲得的產物，目前執行國家標準GB/T467-1997 ： 陰極銅劃分為兩類標準陰極銅（牌號Cu-CATH-2）和高純陰極銅（牌號Cu-CATH-1）。兩者的化學成分如下表3和表4。表3 GB/T467-1997標準陰極銅(Cu-CATH-2)化學成

10、分 %Cu+Ag不小于雜質含量，不大于 AsSbBiFePbSnNiZnSP99.950.00150.00150.00060.00250.0020.0010.0020.0020.00250.001注:供方需按批測定標準陰色銅中的銅、砷、銻、鉍含量，并保證其他雜質符合本標準的規定。表4 GB/T467-1997高純陰極銅(Cu-CATH-1)化學成分 %元素組雜質元素含量，不大于元素組總含量，不大于1 Se0.000200.003000.0005Fe0.00020Bi0.00020 2Cr- 0.0015Mn-Sb0.0004Cd- As0.0005P-3Pb0.00050.00054S0.00

11、1500.00155Sn-0.0020Ni- Fe0.0010Si-Zn-Co-6Ag0.00250.00252 、濕法冶金由于銅礦石品位不斷下降，難處理的復雜礦增加等原因，人們對濕法冶煉越來越重視。濕法冶金過程的主要化學反應是在水溶液中進行的，在許多情況下它需要與火法冶金相配合來完成，生產出的精銅稱為電積銅。一般銅礦物預先通過氧化或硫酸化焙燒，轉變可溶狀態，然后再進行浸出、凈化和電積獲取電解銅。溶劑萃取電積法(SXEW)提取銅的技術已在美國、智利、贊比亞、秘魯、澳大利亞和墨西哥等地推廣應用，大大提高了銅的回收率并降低了生產成本?，F代濕法煉銅技術通常有硫酸化焙燒-浸出-電積（簡稱RLE法）、浸

12、出-萃取-電積、常壓氨浸出法（阿比特法）、高壓氨浸出法、細菌浸出法等，通常適用于低品位復雜礦、氧化銅礦、浮選尾礦和含銅廢礦石的堆浸槽浸或就地浸出。濕法冶煉的工序可簡單地分為三個步驟：浸出、萃取、電解。銅礦濕法冶金的一般工藝流程為：銅礦焙燒浸出凈化除雜萃取電積電積銅（陰極銅）濕法冶煉技術正在逐步推廣，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低，預計本世紀濕法冶銅占總產量的比例將逐步提高， 在當代中國銅礦物濕法冶金生產流程還不占主導地位。3、火法煉銅和濕法煉銅比較（1）濕法煉銅設備更簡單，但雜質含量較高，是火法煉銅的有益補充。（2）濕法煉銅有局限性，受制于礦石的品位及類型。 （3）火法煉銅的成本要比濕法

13、煉銅高。濕法煉銅技術具有相當大的優越性，但其適用范圍卻有局限性，并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術改良，這幾年已經有越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯等，將該工藝應用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術的提高及應用的推廣，降低了銅的生產成本，提高了銅礦產能，增加了社會資源供給。濕法煉銅周期長、效率低、產能規模小，而火法煉銅周期短、效率高、產能規模大。三、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術概述當代國內外火法冶金技術正朝著：短流程連續煉銅、高富氧、低能耗、高效率、低碳冶金、清潔生產、自動化、信息化和智能化先進方向發展。當代銅精礦火法冶金獲取電解銅需經熔煉、吹煉

14、、火法精煉和電解精煉四大工序，四大工序的現代先進技術歸納如下。1、熔煉先進技術 （銅精礦冰銅）主要任務是對硫化銅精礦熔煉，脫除硫、鐵、鉛、鋅、錫、砷、銻、鉍、鎳等雜質和精礦中的大量脈石，火法熔煉的主要化學反應是氧化-還原反應，產物為冰銅或銅锍（中間產品）?；鸱ㄈ蹮挼耐瑫r還可以富集金、銀、鉑、鈀、硒、碲等稀貴有價元素。20世紀70年代以前，傳統的火法熔煉方法，包括鼓風爐熔煉、反射爐熔煉和電爐熔煉，這幾種工藝的共同和難以克服的缺點是能耗大、硫利用率低、環境污染嚴重和勞動生產率低等。由于20世紀中葉以來全球性的能源和環境問題突出，能源日趨緊張，環境保護法規日益嚴格，以及勞動代價逐步上漲，促使銅冶金技

15、術從20世紀80年代起獲得飛速發展，迫使傳統的火法冶金方法不得不被新的強化熔煉方法來代替，傳統的冶煉方法逐漸被淘汰。隨之興起的是以閃速熔煉和熔池熔煉為代表的強化冶煉先進技術，其中最重要的突破是氧氣或富氧的廣泛應用。經過二三十年的努力，閃速熔煉與熔池熔煉已成為目前取代傳統火法冶金最有前途的方法。據統計，目前世界銅產量中，這兩類火法煉銅方法所產的粗銅分別占到總產量的1/3。二者之間的區別在于，閃速熔煉主要反應發生在爐膛空間，反應體系連續相是氣相(爐氣);熔池熔煉主要反應發生熔池內，反應體系連續相是液相(锍、金屬或爐渣)。閃速熔煉（flash smelting）包括國際鎳公司閃速爐、奧托昆普閃速爐和

16、旋渦頂吹熔煉3種，目前閃速熔煉先進技術的知識產權仍為外國掌握。閃速熔煉是充分利用細磨物料巨大的活性表面，強化冶煉反應過程的熔煉方法。將金屬硫化物精礦細粉和熔劑經干燥與空氣一起噴入熾熱的閃速爐膛內，造成良好的傳熱、傳質條件，使化學反應以極高的速度進行。這種方法主要用于銅、鎳等硫化礦的造锍熔煉。將細粒硫化物精礦和熔劑干燥至含水 0.3以下，與空氣或富氧空氣一并噴入熾熱的閃速爐膛內，固體顆粒懸浮在紊流氣流中，造成氣、固、液三相間良好的傳質、傳熱條件，使化學反應以極高的速度進行。熔煉銅精礦生產過程中，懸浮在爐膛空間的物料顆粒熔融后，落入沉淀池繼續進行造冰銅（銅锍）和造渣反應。反應生成的冰銅和爐渣，按比

17、重在池內分層，定時分別將它們放出。含高濃度SO2的爐氣，可用以制取硫酸或單質硫。閃速熔煉優點：脫硫率高，煙氣中SO2濃度大，有利于SO2的回收，并可通過控制入爐的氧量，在較大范圍內控制熔煉過程的脫硫率，從而獲得所要求的品位的冰銅，同時也有效地利用了精礦中硫、鐵的氧化反應熱，節約能量，所以閃速熔煉適于處理含硫高的浮選精礦。 使用空氣時，熔煉反應放出的熱，不足以維持熔煉過程的自熱進行，須用燃料補充部分能量，如使用預熱空氣、富氧空氣或工業純氧，減少爐氣帶出的熱，可節省燃料，維持熔煉自熱進行。閃速熔煉是近代發展起來的一種先進的冶煉技術，能耗低，規模大，具有勞動條件好、自動化水平和勞動生產率高的優點，其

18、金屬回收率甚至高于傳統法工藝，還能處理難以分選的混合精礦，克服了傳統火法煉銅無法克服的間接加熱缺點。由于閃速熔煉具有上述優點，所以發展很快，全世界新建的大型煉銅廠幾乎都采用這一方法。到20世紀70年代末，用閃速熔煉法生產的銅年產量已超過 100萬噸。除銅、鎳冶煉外，用閃速爐處理高品位硫化鉛精礦的試驗也已取得良好成績；有的工廠還用閃速爐處理硫化鐵精礦，生產單質硫。 閃速熔煉的主要缺點是渣含主金屬較多，須經貧化處理，加以回收。貧化方法有電爐法和浮選法。有的廠在沉淀池后部安裝電極加熱，使貧化和熔煉在同一設備中進行。熔池熔煉：包括特尼恩特煉銅法、三菱法、奧斯麥特法、瓦紐柯夫煉銅法、艾薩熔煉法、諾蘭達法

19、、頂吹旋轉轉爐法(TBRC)、白銀煉銅法、水口山煉銅法和東營底吹富氧熔煉法等10種。其中白銀煉銅法、水口山煉銅法和東營底吹富氧熔煉法為我國研發擁有自主知識產權的國產化先進技術。 其余先進技術的知識產權仍為外國掌握。熔池熔煉是在細小的硫化精礦加入熔體的同時，向熔體鼓入空氣或工業氧氣，供氣方式有頂噴槍或通過埋入溶池的風口。由于鼓風向溶池中壓人了氣泡，當氣泡通過熔池上升時，造成“熔體柱”運動，這樣便給熔體輸入了很大的功能。熔池熔煉特點是：(1)具有很大的攪拌能，熔體與爐料的傳熱、傳質速率很大，可使精礦迅速熔入熔體。如諾蘭達煉銅法，精礦熔入熔體的速率達1.5t/( m2·h)。(2)硫化物氧

20、化、造渣反應放出的熱來源于熔體，傳熱在強烈攪拌的熔體內進行，而不是靠輻射或對流從外部供熱，熔體與乳化狀固體粒子之間的傳熱系數為56.78W/( m2·K)，傳熱效果優于閃速熔煉。(3)由于分散性的氧化性氣泡和熔體間的接觸面很大，傳質系數和氧化反應速度也應很大，盡管氣泡在熔池中的停留時間很短，但氧的利用系數很高。如諾蘭達煉銅法，氧的利用率超過98%。由于熔池熔煉過程中的傳熱與傳質效果好，可大大強化冶金過程，達到了提高設備生產率和降低冶煉過程能耗的目的，因此70年代后得到了迅速發展。根據供風和加料方式的不同，熔池熔煉又可分為側吹、頂吹和底吹三種類型(見表2)。表2 熔池熔煉的供風和加料方

21、式表-3 當代銅精礦先進熔煉技術匯總表先進煉銅法類型方法種類研發國家原料產物送風方式閃速熔煉法奧托昆普閃速爐芬蘭銅精礦冰銅頂送風加料國際鎳公司Inco閃速爐加拿大銅精礦冰銅頂送風加料旋渦頂吹熔煉Contop爐-銅精礦冰銅頂送風加料-熔池熔煉法艾薩熔煉法澳大利亞銅精礦冰銅頂吹奧斯麥特熔煉法澳大利亞銅精礦冰銅頂吹諾蘭達法、加拿大銅精礦冰銅側吹三菱法日本銅精礦冰銅頂吹特尼恩特煉銅法智利銅精礦冰銅側吹瓦紐柯夫煉銅法蘇聯銅精礦冰銅側吹白銀煉銅法、中國銅精礦冰銅側吹水口山煉銅法中國銅精礦冰銅富氧底吹頂吹旋轉轉爐法(TBRC)加拿大高鎳銅精礦冰銅頂吹東營富氧底吹熔煉法中國銅精礦冰銅富氧底吹2、吹煉先進技術

22、（冰銅粗銅） 任務是把火法熔煉工序獲得的冰銅，在高溫和氧化氣氛下吹煉，進一步脫除硫和鐵等雜質，產物為中間產品粗銅，含銅98%99%，貴金屬也進入粗銅中。當代傳統成熟的吹煉技術包括PS轉爐吹煉、固定反射爐側吹式連續吹煉。當代國內外得以實際應用推廣的先進高效吹煉技術包括閃速爐吹煉、三菱法吹煉爐、奧斯麥特爐吹煉，很有發展前景和潛力的先進高效吹煉技術如艾薩爐吹煉法、諾蘭達爐吹煉法和富氧底吹爐吹煉法正處于工業試驗階段，從發展趨勢看，傳統吹煉技術正在逐步讓位于先進高效吹煉技術，目前先進吹煉技術的知識產權仍主要為外國掌握。3、火法精煉先進技術 （粗銅陽極銅）任務是高溫條件下把吹煉工序獲得的粗銅進一步精煉，進

23、一步脫除雜質，獲得適合銅電解的陽極銅或陽極板。當代國內外得以實際應用推廣的先進火法精煉技術包括回轉式陽極爐和銅陽極板全自動定量澆鑄圓盤機組，而傳統的火法精煉技術固定式反射爐和機械式圓盤機+人工澆鑄方式正在逐步被先進火法精煉技術取代。 （1）回轉式陽極爐 是相對于固定式陽極爐而言的一種火法精煉爐型，兩者的工藝原理相同，但構造與作業方式完全不同，我國目前巳有3臺，其中江西銅業集團2臺是從國外成套引進的，大冶有色公司1臺是在消化引進技術基礎上自行設計的。與固定式陽極爐相比，回轉爐陽極爐是一種先進的精煉爐型，是與現代化大生產方式相適應的新的精煉爐型，尤其適合生產量大、機械化自動化程度高的條件下應用。與

24、冰銅吹煉轉爐相似，回轉式陽極爐的爐體橫臥在四組托輪上，可在一定的范圍內轉動，回轉陽極爐作業時其轉動角度大約130度，為了滿足出渣和出銅時爐體角度微量調節的需要，回轉爐設置了快速驅動和慢速驅動，爐體轉速分別為0.56r/min和0.05r/min，相差十倍。另外考慮到交流停電事故，為了使出銅口和氧化還原口能夠離熔體，還要備有事故復位。貴冶陽極爐的事故復位單獨采用專門的氣動馬達，動力源是貯存在氣罐中的高壓空氣。有的廠則把事故復位與慢速驅動合二而一，用小功率的直流電機，電源是蓄電池，這種設計更簡明而實用。回轉陽極爐的重油燃燒器由重油燒嘴與配風器組成，為方便清打燃燒噴口的粘結物，一般只把配風器固定在端

25、蓋上，而重油燒嘴只是套裝在配風器中，便于拆卸。出煙口與燃燒口相對，S型的出煙短管一端固定在端蓋上，與出煙口對正，另一端為自由端，但與爐體軸線同心，因而不論爐體怎樣轉動，它都與余熱鍋爐的進煙口對齊?；剞D式陽極爐主要有氧化、出渣、還原、燃燒等項操作，回轉式陽極爐通常用重油作燃料，適于用氣態還原劑，如液化石油氣、氨氣等。 與固定式陽極爐相比，回轉爐的優點主要體現在其氧化、出渣、還原的操作方式上。固定式陽極爐的上述作業，要依靠人工插管、人工扒渣來完成，勞動條件之惡劣，勞動強度大;同時由于人力條件的限制，爐子不能做得太寬，熔池也不能太深，因而爐子的容量也受到制約?；剞D爐式陽極爐的氧化還原噴管嵌在爐襯之中

26、，需要氧化或還原時，只要導人足夠壓力的空氣或還原劑，然后把爐體轉到一定位置上，使噴口浸沒在熔池面下40050Omm深，即可自行進行氧化或還原，操作者只需調節有關的操作參數。出渣時，打開爐口蓋，把爐體轉到爐口下沿與熔體面相平的位置，這時在氧化空氣的鼓動下，熔池表面的浮渣被一陣一陣地推涌到爐口處自行流下來?；剞D陽極爐的氧化、出渣與還原的操作比固定式陽極爐優越得多，也正因為這一點，爐子的尺寸不受人工插管與扒渣的限制，容量可以做到兩三百噸以上 從而大大提高了生產效率，取得較好的技術經濟指標，這是回轉陽極爐發展迅速的原因之一。具體優點勞動條件好，操作方便。由于整體密封密封好，因此除了還原期間內基本上不冒

27、黑煙，即使在還原期，也可以采用微負壓操作，把大部分黑煙吸入煙道，以減少廠房低空污染。回轉式陽極爐由于取消了人工插管、人工扒渣，工人勞動強度低，因而深受工人歡迎。回轉式陽極爐出銅時，可以轉動爐體來調節出銅口的高度，使銅水流出的速度和澆鑄速度保持同步。利于陽極澆鑄采用自動生產線，縮短出銅作業時間?；剞D式陽極爐最突出的優點是其公稱能力大，因而生產效率高，能耗低，重油耗也可降到6070kg/t銅(包括還原用重油)，經濟效益好，這是固定式陽極爐無法相比的。目前我國回轉式陽極爐已經國產化，設計成熟，設備精良，操作已實現標準化。這種陽極爐，大大改善了氧化、還原與出渣的操作條件，爐子容量大，技術經濟指標先進，

28、勞動生產率高，爐體密封較好，有利于保護環境。出銅時由于可以隨意調節出銅口的高度，可與澆鑄作業保持同步。回轉式陽極爐的優點集中體現在大型化和能力大上，大型化是回轉爐發展的趨勢?；剞D式陽極爐配備有一套穩定、可靠、準確的自動控制系統，使其作業控制在最佳狀態下。 適應了大陽極板電解工藝的發展方向。我國回轉式陽極爐工藝實踐中存在的需要繼續改進問題：不適宜處理冷雜銅；氧化還原噴管使用壽命不長(只用一個爐次)，更換噴管，既費力，又占用了作業時間，還消耗較多的鋼管與氧氣；風口區域爐襯損壞快；回轉陽極爐適宜于快速出銅，需要配備先進高效可靠的澆鑄設備；熱損失仍然較大，除了爐口水套耗熱、爐口處煙氣外溢損失外，爐襯較

29、薄導致爐殼溫度高，輻射散熱較固定式爐大；回轉式陽極爐只有與現代化大生產方式相適，只有在生產量大、機械化自動化程度高的條件下，其優點才能得到最充分的體現，而缺點也才能得到有效的控制，否則難以取得良好的效益。（2）銅陽極板全自動定量澆鑄先進技術 傳統生產陽極板的澆鑄通常采用半自動化的圓盤澆鑄機，它由渦輪蝸桿減速機驅動的圓盤澆鑄機、人工控制澆鑄包及撈取板三部分組成。這種方式的缺點是，采用機械驅動式的圓盤澆鑄機，需要車輪沿路軌轉動，沒有剎車制動，存在摩擦力大，車輪和路軌易磨損，啟動和停止時機組因慣性而造成擺動大，運行穩定性差，容易使陽極板產生毛刺飛邊等等嚴重質量問題。人工控制澆鑄包更是落后的澆鑄方式，

30、人為因素影響大，人員勞動強度大，易疲勞，陽極板單重和厚度均勻性差，誤差大，物理規格不合格率高，給電解工序和產品質量造成了極大影響，也影響了技術經濟指標的優化。此外這種傳統圓盤澆鑄機還存在可靠性能差、自動化信息化水平落后、維修保養工作量大、生產效率低等缺點。目前國內外先進企業普遍應用全自動定量圓盤澆鑄機技術，它是芬蘭奧托昆普公司研制的技術，為當代世界上先進的銅陽極板生產技術。它由定量澆鑄系統、圓盤澆鑄機、取板系統和計算機控制系統四大部分組成。定量澆鑄實現了澆鑄包動作全自動化，陽極板重量或厚度精確度高達到 ；圓盤澆鑄機集成了液壓驅動、液壓制動剎車和光電控制等新技術，無路軌行走，啟動、行走和停止的平

31、穩性大大提高，有效地克服了陽極板的毛刺飛邊等嚴重質量問題。此外澆鑄系統、圓盤機系統和取板系統通過PLC實現計算機集成在線控制，使澆鑄作業實現了順序控制和全自動化,對提高生產效率、保證高質量的陽極板生產發揮重要作用，目前該技術在國內外銅電解廠得到了廣泛應用。我國上個世紀80年代中期由江西銅業集團從芬蘭奧托昆普公司首家成套引進，經近30年的消化吸收和再創新，目前該技術已經完全國產化，它對提升銅電解工序和產品質量、實現高效節能及改善電解工序的技術經濟指標是重要的支撐。國內目前應用該技術的廠家接近10家。包括江西銅業公司、安徽金隆銅業公司、云南銅業公司、湖北大冶有色公司、金川集團銅冶煉廠和山東祥光銅業

32、公司等。中國有色金屬報 2009/6/1報道，江西華正新技術有限公司為山東祥光銅業設計制造的全自動定量圓盤澆鑄機經過3個月的試生產,已經通過驗收。該全自動定量圓盤澆鑄機是具有世界先進水平陽極銅澆鑄設備,自主開發的定量澆鑄系統具有完全自主知識產權,定量精度達到±2kg即±0.533% (陽極板重量375kg),具有定量精度高、性能穩定、適應性強等優點,能夠生產出滿足高品質陰極銅生產所需要的陽極板。4、電解精煉先進技術 （陽極銅電解銅）任務是在電解槽中通入直流電，把陽極板精煉成純度更高和用途更廣的成品電解銅。銅電解生產工藝目前劃分法為：傳統法（常規法）和現代法，大極板長周期工藝

33、和小極板短周期工藝。傳統法銅電解精煉工藝，不管是大極板長周期電解，還是小極板短周期電解，其陰極均用厚度為 0.6左右的薄銅片制成，又稱始極片。一片始極片的使用壽命只有一個陰極周期，所以傳統法的工廠都配備一定數量的種板槽和始極片加工機械，生產制作始極片，傳統銅電解工藝是一種有種板或始極片的銅電解法。傳統法銅電解生產中始極片的制作與組裝是一項勞動強度大、消耗人工多的生產環節，所需的工作量占全部極板處理作業工作量的50%以上，其缺點是工人勞動強度大、機械化自動化水平低、生產效率低、工藝質量、產品質量和技經指標的優化難于保證和實現，一般適合中小規模企業生產，目前仍為國內外絕大多數中小企業采用。現代銅電

34、解工藝為永久不銹鋼陰極電解法，也稱無種板或無始極片的銅電解工藝。永久不銹鋼陰極法是適應銅電解產業大規模、高效率、低成本、大極板（陰極板規格長×寬=1000×1000）、高電流密度和高純陰極銅方向發展而開發的當代世界最先進銅電解技術。它是以不銹鋼陰極技術為核心，集成了當今銅電解領域的各項先進技術而衍生的先進銅電解技術，它整體上解決了傳統銅電解工藝存在的問題，并衍生出了一系列成套高效能、高自動化和信息化的技術和裝備，包括不銹鋼陰極技術和裝備、成品陰極剝離技術和裝備、陽極校正技術和裝備、殘陽極洗滌技術和裝備、電解專用吊車、添加劑自動探測監控技術、電解槽短路和槽電壓自動探測監控技術

35、、新型電解液循環方式、電解液精細過濾技術等。永久不銹鋼陰極電解法使工人勞動強度大大減少，機械化自動化水平、生產效率低、工藝質量、產品質量和技經指標的得到了顯著的優化和提升。目前永久不銹鋼陰極電解法關鍵核心技術仍為外國公司掌握，世界上擁有永久不銹鋼陰極法知識產權的有澳大利亞PTY銅精煉有限公司研制的ISA法、加拿大鷹橋公司開發的KIDD法和芬蘭Outokumpu公司開發的OK法三種。并且三種方法均得到了商業化應用。永久性陰極銅電解技術最早由澳大利亞芒特艾薩(Mount Isa)礦業公司湯斯維爾精煉廠(CRL)在1978年研制成功并投入生產,稱為艾薩(ISA)電解法。芒特艾薩公司從1978年開始把

36、艾薩技術賣到國際上,至2003年世界上有54家得到芒特艾薩公司的專利許可證,用艾薩法生產陰極銅總能力已達500萬t/a,占全世界總陰極銅產量的33%。目前國內采用永久性陰極銅電解技術唯一工廠是江西銅業公司貴溪冶煉廠,該廠三期電解采用ISA電解法,設計能力為20萬t/a,并于2003年投產。使用ISA電解法的最大工廠是德國北德精煉廠,陰極銅生產能力達37萬t/a。1986年加拿大鷹橋公司的Kidd Creek冶煉廠也開發了另一種不銹鋼陰極生產工藝,稱為KIDD法。1992年KIDD工藝技術實現商業化,到目前為止,采用KIDD工藝的電解廠共有8家,生產能力達245萬t/a;其中最大工廠是智利楚基卡

37、馬塔冶煉廠,陰極銅生產能力達87萬t/a。芬蘭奧托昆普公司利用其先進的不銹鋼生產與制造技術,以及在陽極機組、陰極剝片機組、行車等方面的良好業績,近年來開發的OK不銹鋼陰極法也已投入了工業化生產。國內的山東陽谷銅業公司選擇了OK不銹鋼陰極法。我國不少企業和學者進行了永久陰極銅電解技術和傳統銅電解工藝的工程投資和經濟效益詳細論證分析比較，闡明了永久陰極銅電解技術的先進性，從而提出永久陰極銅電解技術是我國大中型銅電解工廠的發展方向，永久不銹鋼陰極電解法可以應用于銅精礦或廢雜銅為原料的冶煉廠。當代國內外銅精礦火法冶金先進技術設備或流程見附圖。四、當代國內外銅精礦火法冶金先進技術應用概況1、當代國內銅精

38、礦火法冶金先進技術應用概況 表-4 國內先進銅冶煉工藝應用工廠實例公 司原料種類陰極銅產能規 模（萬噸/年）陰極銅質量標準先進技術數 量和類型先進銅冶煉工藝技術整體工藝水 平熔煉吹煉火法精煉電解精煉1江西銅業集團貴溪冶煉廠硫化銅精礦100大極板高純陰極 銅3項引進型閃速熔煉爐（日本引進）-回轉式陽極爐（國產）+自動定量澆鑄（芬蘭引進）永久不銹鋼陰極電解法（艾莎ISA法，澳大利亞引進）國際先 進2安徽銅陵有色集團金隆銅業公司硫化銅精礦40大極板高純陰極 銅2項引進型閃速熔煉爐（日本引進）-回轉式陽極爐（國產）+自動定量澆鑄（芬蘭引進）永久不銹鋼陰極電解法（OK法，芬蘭引進）國際先 進3安徽銅陵有

39、色集團金昌冶煉廠硫化銅精礦20中極板高純陰極 銅1項引進型奧斯麥特熔煉爐（澳大利亞引進）-國內先 進4云南銅業公司硫化銅精礦60大極板高純陰極 銅2項引進型艾莎熔煉爐（澳大利亞引進）-回轉式陽極爐（國產）+自動定量澆鑄（國產）-國際先 進5湖北大冶有色公司硫化銅精礦40大極板高純陰極 銅2項引進型諾蘭達熔煉爐（加拿大引進）+奧斯麥特熔煉爐（澳大利亞引進）-回轉式陽極爐（國產）+自動定量澆鑄（國產）-國際先 進6山西中條山公司侯馬冶煉 廠硫化銅精礦20中極板高純陰極 銅2項引進型奧斯麥特熔煉爐（澳大利亞引進）奧斯麥特吹煉爐（澳大利亞引進）-國際先 進7山東祥光銅業集團硫化銅精礦40大極板高純陰極

40、 銅4項引進型閃速爐熔煉（美國引進）閃速爐吹煉（美國引進）回轉式陽極爐（國產）+自動定量澆鑄（國產）永久不銹鋼陰極電解KIDD法（加拿大引進）國際先 進8山東東營方圓集 團硫化銅精礦、金銀精礦等40中極板高純陰極 銅1項國內自主研 發富氧底吹熔煉爐（國內自主研發）-國際領 先 9甘肅白銀有色公司硫化銅精礦20中極板高純陰極 銅1項國內自主研發白銀熔煉爐（國內自主研發）-國內領先 ，國際先進10甘肅金川有色公司銅鎳精 礦20大極板高純陰極 銅1項引進型頂吹旋轉轉爐法（卡爾多爐）-國內先 進11湖南水口山有色公司硫化銅精礦20（擬建中極板高純陰極 銅1項國內自主研 發水口山煉銅 法（國內自主研發）

41、-國內領先 ，國際先進2、當代國外銅精礦火法冶金先進技術應用概況表-5國外先進銅冶煉工藝工廠應用實例公 司原料種類陰極銅產能規 模（萬噸/年）陰極銅質量標準先進技術數 量和類型應用先進銅冶煉工藝技術工藝技術水 平熔煉吹煉火法精煉電解精煉1日本三菱公司直島冶煉廠硫化銅精礦28大極板高純陰極 銅3項自主研發三菱熔煉爐和貧化爐（研發者）三菱吹煉爐（研發者）-久-三菱連續煉銅法國際先 進2芬蘭奧托昆普銅公司硫化銅精礦20大極板高純陰極 銅4項自主研發奧托昆普閃速熔煉爐（研發者）閃速爐吹煉（研發者）陽極板自動定量澆鑄（研發者）永久不銹鋼陰極電解法（OK法（研發者）國際領 先 3澳大利亞芒特·艾

42、薩礦物控股有限公司硫化銅精礦-大極板高純陰極 銅3項自主研發艾莎熔煉爐（研發者）艾薩爐連續吹煉（研發者）-永久不銹鋼陰極電解法（ISA法研發者）艾薩煉銅法國際領先4澳大利奧斯麥特公 司硫化銅精礦-2項自主研發奧斯麥特熔煉爐（研發者）-奧斯麥特吹煉爐（研發者）-國際先 進5加拿大諾蘭達公 司硫化銅精礦40大極板高純陰極 銅1項自主研發諾蘭達熔煉爐（研發者）-諾蘭達連續煉銅法國際先 進6美國尤他肯尼柯特冶煉廠硫化銅精礦-大極板高純陰極 銅-2項（引進+自主研發）閃速熔煉技術（引進奧托昆普）-閃速吹煉技術（研發者）-雙閃工藝國際領 先 7智利國營銅公司所屬特尼恩特分公司硫化銅精礦-1項自主研發特尼恩

43、特熔煉爐（特尼恩特改良轉爐）（研發者）-國際先 進8加拿大鷹橋公司-1項自主研發-永久不銹鋼陰極電解法國際先 進9前蘇聯諾里爾斯克銅鎳礦業公司硫化銅精礦-1項自主研發瓦紐科夫熔煉爐（研發者）-瓦紐科夫工藝國際先 進10加拿大銅崖冶煉廠銅鎳精 礦-1項自主研發頂吹旋轉轉爐法（TBRC法研發者）-國際先 進11美國尤他洲煉銅廠硫化銅精礦20-1項引進諾蘭達熔煉爐（引進）-國際先 進12比利時霍博肯冶煉廠硫化銅精礦-1項引進+1項自主研發艾薩熔煉爐（澳大利亞引進）艾薩爐連續吹煉（合作研發者）-雙閃工藝國際先進13北德精煉公司凱撒冶煉廠硫化銅精礦-2項引進艾薩熔煉爐（澳大利亞引進）艾薩爐連續吹煉（引進

44、）-國際先進五、當代國內外銅精礦冶金的前沿技術1、國內銅精礦冶金的前沿技術根據國家中長期科技規劃（2006-2020年）、有色金屬工業中長期科技規劃（2006-2020年）和有色金屬工業“十二五”科技發展規劃（初稿）相關內容和精神，當代我國銅精礦火法冶金發展的前沿技術歸結如下。1 短流程連續煉銅清潔冶金技術縮短銅冶煉工藝流程是解決冶煉低空污染和節能的重要途徑。國外在銅連續冶煉方面獲得成功的有三菱法和“雙閃”工藝。但這兩種連續煉銅工藝，雖然解決了吹煉作業的環保問題，但也存在如投資較高或運行成本高或不能處理粗銅冷料等問題。同時，這兩種工藝均須引進國外的技術，不僅費用高，而且技術上受制于人。我國除了

45、侯馬冶煉廠采用Ausmelt吹煉和陽谷祥光銅業采用閃速吹煉工藝之外，其他冶煉廠全部是采用PS轉爐吹煉，或者是單系列生產規模在3萬噸以下的已被國家列為淘汰的鼓風爐+連吹爐工藝。因PS轉爐間斷操作，存在煙氣量波動大、爐口漏風率高、二氧化硫煙氣泄漏等問題。采用連續煉銅技術，縮短冶煉工藝流程或取消PS轉爐吹煉，是未來解決冶煉低空污染的重要途徑。由于銅冶煉工藝流程長、不連續，“熔煉吹煉”2個階段，需在2個獨立的爐子中進行，造成銅冶煉工藝流程長、能耗高、投資大等一系列問題。流程工業重大節能減排效果的取得，必須在流程上有重大創新。為解決該技術難題，國內正在研究的有兩種工藝技術路線，一是氧氣底吹爐連續煉銅技術

46、；二是閃速爐短流程一步煉銅技術。氧氣底吹連續煉銅工藝技術 氧氣底吹銅熔煉技術國內已經成熟，借鑒氧氣底吹熔煉和其他連續吹煉的成功經驗，開發底吹連續煉銅技術已經具備工業化試驗基礎。氧氣底吹連續煉銅技術開發的核心是銅锍連續吹煉。工業化試驗開發的內容主要包括：連續煉銅工藝技術，含工藝條件、工藝參數和過程控制等；包括噴槍、爐體在內的連續吹煉爐規格和結構的選擇開發；熔煉爐與連吹爐相配套的成套裝置的研究開發。閃速爐短流程一步煉銅工藝技術 本技術采用技術集成及優化方法，將白銀爐、閃速爐及粗銅連吹爐進行工程性結合，達到取消節能排放瓶頸PS轉爐吹煉工序，創造出一種具有我國自主知識產權的“連續煉銅”短流程新工藝，可

47、實現重大的節能效果。技術指標：冰銅品位70%；粗銅品位98%；粗銅綜合能耗 260kgce/t-cu；硫控制率99.7%；初期產業化規模100-200 kt/a粗銅。 難冶煉復雜銅資源復合型冶煉新工藝與成套裝置我國自上世紀末以來巳陸續引進了閃速熔煉的芬蘭奧托昆普技術以及熔池熔煉的澳大利亞奧斯麥特/艾薩煉銅技術、加拿大諾蘭達煉銅法等。閃速熔煉和奧斯麥特熔煉在原料適應性方面各有長處和短處，針對全球銅資源不斷向難冶煉與復雜性的發展趨勢，憑借我國已同時充分掌握上述兩方面技術的優勢，依托國內相關“產、學、研”科技力量，通過消化吸收與集成創新，自主開具有自主知識產權的復合型銅冶煉新工藝與成套裝置，實現難冶

48、煉復雜礦的高效、節能、環保冶金具有重大意義。主要開展低品位難冶煉銅原料閃速熔煉工藝技術與裝置，復雜銅原料奧斯麥特熔煉工藝技術與裝置，復雜銅資源伴生元素的污染控制與資源化，復雜銅資源粗銅質量控制和“閃速熔煉閃速吹煉”技術創新研究。在原料銅品位 1535 %條件下，粗銅綜合能耗300 kgce /t-Cu；硫捕集率99.7 %。 生物技術提取金屬采用生物技術處理傳統選冶工藝不能經濟回收的大量低品位、難處理的礦產資源，可以大幅度提高我國復雜低品位銅鎳鈷、銅鋅硫化礦資源的開發利用率，增強國民經濟可持續發展的能力，提高礦產資源的保障程度。重點研究復雜低品位硫化礦資源（銅、鎳、鈷、鋅、金等金屬礦資源）生物冶金浸礦體系微生物種群組合技術，構建高效種群配伍與高效浸礦工程菌；解決生物冶金工程條件、物理化學因素調控和微生物群落結構與功能分析相結合的難題，提出適用于我國復雜低品位銅鎳鈷和銅鋅硫化礦產資源的生物冶金新體系設計的基本原則，形成生物浸出新技術。該技術工藝流程短、設備簡單、投資低、環境友好、金屬回收率高，建廠規?？纱罂尚?。主要技術指標：金屬浸出率：Cu80%、Ni85%、Co80%、Zn95%，Au95%；金屬綜合回收率: C