火法煉銅技術現狀及發展趨勢

羅亞中，張 能，楊 梅，許云譜

（云南安益安全評價有限公司，云南 昆明 650200）

在國內經濟快速發展下，對銅的需求量在不斷加大，同時環境保護理念深入人心，在能源緊缺、市場競爭推動下，我國銅冶煉技術得以發展，相關企業的技術和裝備也獲得了迅速發展。在此背景下，對銅冶煉技術有進一步發展的強烈需求，特別是其中火法煉銅技術的應用，在銅生產中占據著重要地位，對其進行發展是相當必要的，可以保障銅生產效率的提升和生產效益。

1 火法冶銅技術發展現狀

首先要掌握火法煉銅技術的工藝流程，主要有兩種方法，其中一種是硫化銅精礦燒結，然后對其還原熔煉，以得到粗銅，該生產方法比較簡單，其產出的粗銅雜質含量高、爐渣含銅高；另一種就是硫化銅精礦在經過造硫冶煉后，會產出銅硫，再對其進行吹煉得到粗銅。該工藝流程比較復雜且優勢較多，對含銅硫化物的處理，主要采用造锍熔煉—銅硫吹煉工藝，其流程如下圖所示。

圖1 火法煉銅技術工藝流程圖

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

在現代造硫熔煉生產中，熔池熔煉和閃速熔煉是主要的方法，兩者的區別就在于閃速爐的反應主要是在爐膛空間，反應體系連續相位為氣相；熔池熔煉其反應主要是在熔池，且其反應體系連續相是液相。兩者在工藝技術指標方面的有各自的優勢，在具體選擇應用中，要根據具體的資源儲備、原料成分、企業所處自然環境等，來合理選擇應用。

（2）銅硫吹煉技術。在選硫工作中，分離了銅和大部分的鐵，最后將銅硫中的鐵、硫和其它雜質除去，以獲得粗銅，然后進行銅硫吹煉作業流程。首先在轉爐操作過程中，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，可以使吹煉過程得以強化。在其主要設備方面，會選擇大型轉爐設備。在其操作中，對銅冶煉系統在不斷改善，相關配套的余熱鍋爐系統、制酸系統能力也在增強，通過對轉爐風機的高壓變頻技術改造，促進了電能消耗的降低。

但在其操作后也會產生大量的煙氣，爐口也存在漏風問題，其中頻繁的運作吊車次數，會使得煙氣對空氣的污染加重，需要進一步加以解決。其次是連續吹煉爐操作中，其爐體是封閉的，因此嚴實性較好，排出的煙氣濃度適宜，這也是該技術的應用優勢。在煙氣與封閉鼓風爐煙氣混合后，進入到制酸系統，可以采用兩轉兩吸的方式制酸，順利排放出其中的尾氣。該技術運用也比較廣泛，但在冶煉中密閉鼓風爐耗能較高，該技術自身存在一定環保缺陷，因此其運用難以持續長久發展。

（3）火法精煉技術。傳統的火法精煉技術，其生產主要是以反射爐為主的，需要人工扒渣，在冶煉中會消耗大量能量，且具有生產環境較差、跑銅可能性較大的缺陷，已逐漸被回轉式陽極爐取代。這種工藝機械化強度較低，爐體密閉較高，操作方式也比較單一。在該技術未來的發展中，主要趨勢就是對氧化與還原反應短時控制，使作業時間縮短，能夠擴大生產增加容量。

（4）電解精煉技術。這種工藝技術的發展趨勢就是大型化、自動化，其廠房跨度和電解槽是比較大的，在選擇專用吊車自動定位系統后，可以提升其機械化水平和自動化水平，降低人工作業強度。我國當前比較先進的技術就是艾薩不銹鋼陰極電解工藝，可以減少生產短路情況，提升產品生產效率和生產質量。

2 我國銅冶煉存在問題和發展趨勢

①銅原料對進口依賴大，我國對銅精礦的需求量較大，其原料主要依賴進口，且受多種因素影響，難以保證冶煉工藝水平，平均價格要高于國外，需加強對自身資源的開發，來滿足我國內部需求；②冶煉成本較高，冶煉企業資本的獲得，主要是通過銅精礦加工費、副產品銷售費用，銅精礦自身價格會受到加工費用限制。我國冶煉行業成本較高，但勞動力成本、輔助費用等較低，而企業的管理費用投入較大，因此需加強科技發展對管理的改善，降低其中花費成本，能夠有效提高生產力；③環保形勢嚴峻，在銅硫吹煉中，開始使用的是PS轉爐工藝，其操作工藝具有間斷性，會使得爐口煙氣彌漫而影響到制酸作業。當前我國一些冶煉企業采用了連續吹煉生產方式，使廠房中污染問題得以有效緩解；④渣含銅比較高，高富氧熔煉具有節能降耗、煙氣制酸容易的特點，但在其爐渣中包含了較多的銅，雖然應用了高鐵渣，將其中渣量減少，但其爐渣中含銅梁較大，會超過廢渣含銅量。通過對渣選礦，可以得到較高回收率，但其投資較多，對此廠房有著較高要求。因此需要發展新的煉渣貧化方法，通過電熱還原硫化，可以采用高鐵渣冶煉，使渣含銅量得以有效降低。

3 結語

在當前火法煉銅技術應用中，其環保問題、生產效率問題和經濟效益問題等，都對我國冶金行業發展有很大影響。要滿足我國銅產品生產需求，實現節能環保冶煉作業，就需要對火法煉銅技術有效改進，保證其應用成效。