国内外铜精矿生产电解铜先进冶炼工艺技术综述材料撰写：技术中心有色研究所铜材室周灼刚材料搜集整理：科技部项目管理科付 丽二年十一月一、炼铜原料概述1...二、铜冶金方法概述1...1、火法冶金2...2 、湿法冶金4...3、火法炼铜和湿法炼铜比较5..三、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术概述5.1、熔炼先进技术（铜精矿一冰铜） 62、吹炼先进技术（冰铜一粗铜） 93、火法精炼先进技术（粗铜一阳极铜） .94、电解精炼先进技术（阳极铜一电解铜） 四、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术应用概况1. 51、当代国内铜精矿火法冶金先进技术应用概况 1. 52、当代国外铜精矿火法冶金先进技术应用概况 1. 7五、当代国内外铜精矿冶金的前沿技术1..91、国内铜精矿冶金的前沿技术1..92、国外铜精矿冶金的前沿技术2..1附图：铜火法冶金先进技术设备或流程示意图 2.3＞炼铜原料概述世界上生产电解铜（阴极铜）的原料分为铜精矿和废杂铜用铜精矿和废杂 铜生产电解铜的比例大致为7: 3,铜精矿依然是当今生产电解铜的主要原料铜精矿：在自然界中自然铜存量极少，一般多以金属共生矿的形态存在铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如金、银、/、睇、钿、硒、铅、确、 钻、锲、铝等。
根据铜化合物的性质，铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三 种类型，主要以硫化矿和氧化矿，特别是硫化矿分布最广，目前世界电解铜产量 的90%左右来自硫化矿金银等贵金属常和铜共生，一般铜矿都是含有金银等 贵金属铜矿石经采矿和选矿富集获得铜精矿，常见为褐色、灰色、黑褐色、黄 绿色，粉状，粒度一般小于0.074mm含铜量13-30%,国内铜精矿标准目前执 行YS/T318-1997《铜精矿》行业标准的规定，其产品分类和化学成分如表1表1 铜精矿的化学成分 % （YS/T 318 — 1997）品级Cu>杂质含量，＜品级Cu>杂质含量，＜AsPb+ZnMgOBiAsPb+ZnMgOBi■级品300.05210.05三级 品200.30840.30二级品250.20530.20四级 品130.401250.50二、铜冶金方法概述铜冶金方法是指由铜精矿获取金属铜（精炼铜或电解铜）所采取的工艺技术 途径和手段世界上由铜精矿生产电解铜的冶炼方法分为两大类： 火法冶金和湿 法冶金目前世界上精炼铜产量的 85%以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生 铜中回收的，湿法冶金生产的精炼铜只占 15 %左右1、火法冶金火法冶金是指在高温下应用冶金炉把铜精矿中的大量脉石分离开，脱除各种杂质元素，提取纯金属铜的最古老、最常用的方法。
火法炼铜通过熔融冶炼和电 解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜精矿目前全世 界的火法炼铜工艺都分为两段，第一段是造铳熔炼，由铜精矿炼成含铜40〜75% 的铜铳（或称冰铜），第二段是将铜铳炼成含铜98%以上的粗铜火法炼铜所采 用的步骤有焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼和电解精炼焙烧：分半氧化焙烧和全 氧化焙烧（死焙烧），目的是脱除精矿中部分或全部的硫，同时除去部分神和睇 等易挥发的杂质随着铜冶金技术的进步，现代铜冶炼厂已经能够直接进行生精 矿的冶炼，当代绝大多数铜冶炼厂已经取消了焙烧步骤 熔炼：主要是造铳熔炼， 目的是使铜精矿或焙烧矿中的部分铁和其他金属杂质氧化，并与脉石和熔剂等造渣除去，产出含铜较高的冰铜吹炼：目的是进一步脱除冰铜中的硫、铁等杂质， 回收精矿中的硫，获取粗铜精炼：分火法精炼和电解精炼，火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣 或挥发除去，获得纯度较高阳极铜或火精铜电解精炼可以使用火法冶金炼出来 的阳极铜达到更高的纯度现代铜精矿火法冶金的通常步骤和工艺流程如下：步骤：铜精矿（含铜13〜30% 一冰铜或铜铳（含铜40〜70% 一粗铜（含 铜方97% 一阳极铜（含铜》99% 一电解铜（含铜》99.95%）工艺流程：铜精矿一熔炼一冰铜（铜铳）一吹炼一粗铜一火法精炼一阳极铜 一电解精炼一电解铜（阴极铜）传统火法炼铜流程一般是将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到含铜20〜30%作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、和矿热电炉内进行造 铳熔炼，产出的熔融铜铳（冰铜）接着送入转炉吹炼成粗铜，粗铜再在固定式精炼 反射炉内经过氧化精炼脱杂，铸成阳极板，阳极板最后采用传统法电解精炼， 获 得品位高达99.95%以上的电解铜。
在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收 和提取硫、金、银、睇、*、锲、硒等有价元素铜精于一整风炉 反射炉 电炉爆嫉TK铜卡炉吹爆卜租第一I ,।阳极板一阚好精烧I—电解第图-1传统火法炼铜流程图该工艺流程特点是：简短、工艺传统成熟、适应性强，铜的回收率可达95% 严重缺点是热效率低、能耗高、环保差、装备自动化程度低，生产效率低下，尤 其对矿石中的硫在造铳和吹炼两阶段以二氧化硫废气排出时回收率低，污染大， 为典型高能耗高污染工艺近年来出现了如闪速炉闪速炼铜工艺，白银法、诺兰 达法和艾萨发等熔池熔炼工艺，日本的三菱法连续炼铜工艺和永久不锈钢电解法 等先进工艺，现代火法炼铜正逐渐向连续化、自动化、高效节能和清洁环保方向 发展在当代中国从铜精矿中提取金属铜，主要采用火法冶金方法，中国铜冶 金的生产流程以从铜精矿至获得粗铜的火法冶炼为主导火法冶金的中间产物包括冰铜或铜铳粗铜阳极铜，最终产成品为电解铜（阴极铜）冰铜：冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相熔解形成，它的含铜在20%〜70% 之间，含硫在15%〜25%之间冰铜较重，沉于下层，从熔炼炉的排铜口流出 来，熔炼渣则从上部渣层排渣口排出冰铜主要作为吹炼炉生产粗铜的原料使用, 冰铜为各企业自主内定标准。
粗铜：是经吹炼炉吹炼后获得的含铜约98%左右的铜，其外表粗糙含气孔,由此得名，又称 徇铜”（英文名：Blister Copper） 我国粗铜行业标准（YS/T 70—93）:粗铜按化学成分分为3个牌号：Cu99.30C、 Cu99.00C、Cu97.50C,化学成分应符合下表的规定表2 粗铜化学成分％（YS/T 70—93）品级牌号Cu不小于As杂质含量Sb不大于BiPb1 tJCu99.30C99.300.060.050.010.08「二号Cu99.00C99.000.120.100.020.12「三号」Cu97.50C97.500.340.290.070.40阳极铜：是粗铜在阳极炉中精炼火法精炼后的产物，铸成阳极铜板，为各 企业自主内定标准阴极铜：是阳极铜通过电解精炼的获得的产物，目前执行国家标准GB/T467-1997 :阴极铜划分为两类标准阴极铜（牌号Cu-CATH-2）和高纯阴极铜(牌号Cu-CATH-1)两者的化学成分如下表3和表4表3 GB/T467-1997标准阴极铜(Cu-CATH-2)化学成分％Cu+Ag 不小于杂质含量，不大于AsSbBiFePbSnNiZnSP99.95 0.00150.00150.00060.00250.0020.0010.0020.0020.00250.001：注:供方需按批测定标准阴色铜中的铜、神、睇、钿含量， 并保证其他杂质符合本标准 卜勺规定。
表4 GB/T467-1997高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分 ％元素组杂质元素含量，不大于元素组总含量，不大于11Se0.000200.003000.0005Fe0.00020Bi0.000202Cr-0.0015Mn-Sb0.0004Cd-As0.0005P-3Pb0.00050.0005]4S0.001500.00155Sn-0.0020Ni-Fe0.0010Si-Zn-Co-6Ag0.00250.00252、湿法冶金由于铜矿石品位不断下降，难处理的复杂矿增加等原因，人们对湿法冶炼越 来越重视湿法冶金过程的主要化学反应是在水溶液中进行的，在许多情况下它 需要与火法冶金相配合来完成，生产出的精铜称为电积铜一般铜矿物预先通过 氧化或硫酸化焙烧，转变可溶状态，然后再进行浸出、净化和电积获取电解铜溶剂萃取电积法(SX— EW)提取铜的技术已在美国、智利、赞比亚、秘鲁、澳大 利亚和墨西哥等地推广应用，大大提高了铜的回收率并降低了生产成本 现代湿法炼铜技术通常有硫酸化焙烧--浸出 -- 电积（简称RLE 法） 、浸出 -- 萃取 --电积、常压氨浸出法（阿比特法） 、高压氨浸出法、细菌浸出法等，通常适用于低品位 复杂矿、 氧化铜矿、 浮选尾矿和含铜废矿石的堆浸槽浸或就地浸出。
湿法冶炼的工序可简单地分为三个步骤：浸出、萃取、电解铜矿湿法冶金的一般工艺流程为：铜矿-焙烧-浸出-净化除杂-萃取-电积-电积铜（阴极铜）湿法冶炼技术正在逐步推广， 湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低， 预计本世纪湿法冶铜占总产量的比例将逐步提高， 在当代中国铜矿物湿法冶金生产流程还不占主导地位3、火法炼铜和湿法炼铜比较（ 1）湿法炼铜设备更简单，但杂质含量较高，是火法炼铜的有益补充 2）湿法炼铜有局限性，受制于矿石的品位及类型 3）火法炼铜的成本要比湿法炼铜高⑷湿法炼铜技术具有相当大的优越性， 但其适用范围却有局限性， 并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺 不过通过技术改良， 这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，增加了社会资源供给⑸湿法炼铜周期长、效率低、产能规模小，而火法炼铜周期短、效率高、产能规模大三、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术概述当代国内外火法冶金技术正朝着：短流程连续炼铜、高富氧、低能耗、高效率、低碳冶金、清洁生产、自动化、信息化和智能化先进方向发展。
当代铜精矿火法冶金获取电解铜需经熔炼、 吹炼、 火法精炼和电解精炼四大工序， 四大工序的现代先进技术归纳如下1、熔炼先进技术（铜精矿-冰铜）主要任务是对硫化铜精矿熔炼，脱除硫、铁、铅、T*、锡、/、睇、钿、锲 _ 等杂质和精矿中的大量脉石，火法熔炼的主要化学反应是氧化-还原反应，产物为冰铜或铜铳（中间产品）火法熔炼的同时还可以富集金、银、铝、钳、硒、 确等稀贵有价元素20世纪70年代以前，传统的火法熔炼方法，包括鼓风炉熔 炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，这几种工艺的共同和难以克服的缺点是能耗大、硫利用率低、环境污染严重和劳动生产率低等由于 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，以及劳动代价逐步 上涨，促使铜冶金技术从20世纪80年代起获得飞速发展，迫使传统的火法冶金 方法不得不被新的强化熔炼方法来代替，传统的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。