煉銅常用方法

1. 現代煉銅有哪幾種方法

現代煉銅有二種方法。火法煉銅和濕法煉銅
兩種煉銅方法的比較 火法煉銅處理硫化銅礦,生產率高、能耗低、電銅質量好、

2. 火法煉銅的主要方法

適於處理浮選的粉狀精礦。反射爐熔煉過程脫硫率低，僅20%～30%，適於處理含銅品位較高的精礦。如原料含銅低、含硫高，熔煉前要先進行焙燒。反射爐生產規模可大型化，對原料，燃料的適應性強，長期來一直是煉銅的主要設備，至80年代初，全世界保有的反射爐能力仍居煉銅設備的首位。但反射爐煙氣量大，且含二氧化硫僅1%左右，回收困難。反射爐的熱效率僅25%～30%，熔煉過程的反應熱利用較少，所需熱量主要靠外加燃料供給。70年代以來，世界各國都在研究改進反射爐熔煉，有的採用氧氣噴撒裝置將精礦噴入爐內，加強密封，以提高SO2濃度。中國白銀公司第一冶煉廠將銅精礦加到反射爐中的熔體內，鼓風熔煉，提高了熔煉強度，煙氣可用於製取硫酸。
反射爐為長方形，用優質耐火材料砌築。燃燒器設在爐頭部，煙氣從爐尾排出，爐料由爐頂或側牆上部加入，冰銅從側牆底部的冰銅口放出，爐渣從側牆或端牆下的放渣口排出。爐頭溫度1500℃～1550℃，爐尾溫度1250℃～1300℃，出爐煙氣1200℃左右。熔煉焙燒礦時，燃料率10%～15%，床能率3～6t/(m2·日)。銅精礦直接入爐，燃料率16%～25%，床能率為2～4t/(m2·日)，稱生精礦熔煉。中國大冶冶煉廠採用270m2反射爐熔煉生精礦。 煉銅採用電阻電弧爐即礦熱電爐，對物料的適應性非常廣泛，一般多用於電價低廉的地區和處理含難熔脈石較多的精礦。電爐熔煉的煙氣量較少，若控制適當，煙氣中SO2濃度可達5%左右，有利於硫的回收。
銅熔煉電爐多為長方形，少數為圓形。大型電爐一般長30 m～35m，寬8 m～10m，高4 m～5m，採用六根直徑為1.2 m～1.8m的自焙電極，由三台單相變壓器供電。電爐視在功率3000～50000千伏安，單位爐床面積功率100kw/m2左右，床能率3～6t/(m2·日)，爐料電耗400～500kw·h/t，電極糊消耗約2～3kg/t。中國雲南冶煉廠採用30000kVA電爐熔煉含鎂高的銅精礦。 是將硫化銅精礦和熔劑的混合料乾燥至含水0.3%以下，與熱風（或氧氣、或富氧空氣）混合，噴入爐內迅速氧化和熔化，生成冰銅和爐渣。其優點是熔煉強度高，可較充分地利用硫化物氧化反應熱。降低熔煉過程的能耗。煙氣中SO2濃度可超過8%。閃速熔煉可在較大范圍內調節冰銅品位，一般控制在50%左右，這樣對下一步吹煉有利。但爐渣含銅較高，須進一步處理。
閃速爐有奧托昆普型閃速爐和國際鎳公司型閃速爐兩種。70年代末世界上已有幾十個工廠採用奧托昆普型閃速爐，中國貴溪冶煉廠也採用此種爐型。 利用硫化亞鐵比硫化亞銅易於氧化的特點，在卧式轉爐中，往熔融的冰銅中鼓入空氣，使硫化亞鐵氧化成氧化亞鐵，並與加入的石英熔劑造渣除去，同時部分脫除其他雜質，而後繼續鼓風，使硫化亞銅中的硫氧化進入煙氣，得到含銅98%～99%的粗銅，貴金屬也進入粗銅中。
一個吹煉周期分為兩個階段：第一階段，將FeS氧化成FeO，造渣除去，得到白冰銅（Cu2S）。冶煉溫度1150℃～1250℃。主要反應是：
2FeS+3O2→2FeO+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
第二階段，冶煉溫度1200℃～1280℃將白冰銅按以下反應吹煉成粗銅：
2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2
Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2
冰銅吹煉是放熱反應，可自熱進行，通常還須加入部分冷料吸收其過剩熱量。吹煉後的爐渣含銅較高，一般為2%～5%，返回熔煉爐或以選礦、電爐貧化等方法處理。吹煉煙氣含SO2濃度較高，一般為8%～12%，可以制酸。吹煉一般用卧式轉爐，間斷操作。表壓約1kgf/cm2的空氣通過沿轉爐長度方向安設的一排風眼鼓入熔體，加料、排渣、出銅和排煙都經過爐體上的爐口。。其過程是將液態銅加入精煉爐升溫或固態銅料加入爐內熔化，然後向銅液中鼓風氧化，使雜質揮發、造渣；扒出爐渣後，用插入青木或向銅液注入重油、石油氣或氨等方法還原其中的氧化銅。還原過程中用木炭或焦炭覆蓋銅液表面，以防再氧化。精煉後可鑄成電解精煉所用的銅陽極或銅錠。精煉爐渣含銅較高，可返回轉爐處理。精煉作業在反射爐或回轉精煉爐內進行。
火法精煉的產品叫火精銅，一般含銅99.5%以上。火精銅中常含有金、銀等貴金屬和少量雜質，通常要進行電解精煉。若金、銀和有害雜質含量很少，可直接鑄成商品銅錠。
電解精煉是以火法精煉的銅為陽極，以電解銅片為陰極，在含硫酸銅的酸性溶液中進行。電解產出含銅99.95%以上的電銅，而金、銀、硒、碲等富集在陽極泥中。電解液一般含銅40～50g/L，溫度58℃～62℃，槽電壓0.2～0.3V，電流密度200～300A/m2，電流效率95%～97%，殘極率約為15%～20%，每噸電銅耗直流電220～300kwh。中國上海冶煉廠銅電解車間電流密度為330A/m2。
電解過程中，大部分鐵、鎳、鋅和一部分砷、銻等進入溶液，使電解液中的雜質逐漸積累，銅含量也不斷增高，硫酸濃度則逐漸降低。因此，必須定期引出部分溶液進行凈化，並補充一定量的硫酸。凈液過程為：直接濃縮、結晶，析出硫酸銅；結晶母液用電解法脫銅，析出黑銅，同時除去砷、銻；電解脫銅後的溶液經蒸發濃縮或冷卻結晶產出粗硫酸鎳；母液作為部分補充硫酸，返回電解液中。此外，還可向引出的電解液中加銅，鼓風氧化，使銅溶解以生產更多的硫酸銅。電解脫銅時應注意防止劇毒的砷化氫析出。 用於處理難選的結合性氧化銅礦。將含銅1%～5%的礦石磨細，加熱至750℃～800℃後，混以2%～5% 的煤粉和0.2%～0.5%的食鹽，礦石中的銅生成氣(Cu3Cl3)並為氫還原成金屬銅而附著於炭粒表面，經浮選得到含銅50%左右的銅精礦，然後熔煉成粗銅。此法能耗高，很少採用。

3. 工業上可採取很多方法煉銅。

應該是水法煉銅
首先加硫酸溶解鹼式碳酸銅
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4==2CuSO4+3H2O+CO2
然後是水法煉銅的方程
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu

4. 古人有哪些煉銅的方法

在我國商周奴隸社會,青銅的冶鑄技術已有很高的水平.經過春秋戰國,青銅一度
在製造兵器和生產工具方面進一步有所發展.到了秦漢,由於鐵制工具的迅速進展,青
銅工具逐步被取代了.但另一方面又因為封建社會商品經濟發展的要求,青銅大量地被
用於鑄造錢幣,而無法用鐵器、漆器取代的青銅鏡,其製作技術也在提高.總之,在我
國進入封建社會後,煉銅技術的發展並沒有停頓,而在某些製造業中繼續發展.
秦、漢以後,除青銅外,還出現了一些其他的銅合金.首先應指出的是銅鋅合金,
也就是「黃銅」.最初冶煉這種銅鋅合金,是通過將銅與含鋅的爐甘石防在還原爐中冶
煉而製成的,後來在我國製造出單質鋅以後,便直接將紅銅與鋅冶煉成黃銅合金.關於
這方面的可靠記載,見於宋代人崔昉的《外丹本草》,其中說：「用銅一斤,爐甘石一
斤,煉之即成黃銅一斤半」.元代著作《格致粗談》也說：「赤銅入爐甘石煉為黃銅,
其色如金」.
明代李時珍《本草綱目》曾提到：「爐甘石大小不一,狀如羊腦,松如石脂,赤銅
得之,即化為黃.今之黃銅皆此物點化也」.以上記載清楚地表明,早期黃銅的冶煉是
由碳酸鋅礦石（古稱爐甘石）與銅在還原爐中煉出的.盡管關於黃銅冶煉技術的最早記
載出現於宋、元人的著作中,但應該說在此以前我國已具備冶煉這種合金的技術條件了
,不能由此說冶煉銅鋅合金是從宋以後才開始的.
特別應指出的是,在《天工開物》中,更具體而詳細地記載了煉制金屬鋅（當時叫
「倭鉛」）及黃銅的方法,談到煉制黃銅時說：「每紅銅六斤,入倭鉛四斤,先後入罐
熔化,冷定取出,即成黃銅」.稍後,在《物理小識》中也有同樣記載.
繼黃銅之後,又出現了白銅即銅鎳合金.在北宋末何芫的《春渚紀聞》中已有關於
用銅與砒石冶煉白銅的記載.元代著作《格物粗談》中有「砒石煉為白銅,雜錫煉為響
銅」之語.明代李時珍在其《本草綱目》中說：「白銅出雲南,赤銅以砒石煉為白銅」
.宋應星在其《天工開物》中亦說：銅「以砒霜等葯制煉為白銅」.這些宋、元、明人
著作中提到的用砒石及赤銅煉制的白銅,很可能是指含鎳的砷鎳礦與赤銅煉制者.白銅
很可能在宋、元以前就已有了.
明、清以後我國製造的白銅器物遠銷於國外.到十七、十八世紀,東印度公司從我
國購買白銅器物,再遠銷於歐洲各國,歐洲語中Packtong（白銅）就導源於中國詞「白
銅」.在這以前的唐代,波斯語、阿拉伯語中也把白銅稱為「中國石」,可見也是來自
我國.但其成分及製法,則記載得很少.
在我國古代的煉銅技術中,還應特別指出的是：我國古代勞動人民很早就認識了銅
鹽溶液里的銅能被鐵取代,從而發明了「水法煉銅」的新途徑.這一方法以我國為最早
,是水法冶金技術的起源,在世界化學史上是一項重大貢獻.
早在西漢的《淮南萬畢術》里,就有「曾青得鐵則化為銅」的記載.曾青成分是2C
UCO3?CU(OH)2,易溶於苦酒（醋）,又叫白青、空青.東漢時的《神農本草經》也有：
「石膽……能化鐵為銅」的話,石膽或膽礬,成分是含水硫酸銅CUSO4?5H2O.南北朝時
的陶弘景則更進一步認識到不僅硫酸銅,而只要可溶性的銅鹽類就能與鐵置換反應.他
說：「雞屎礬……投苦酒中（醋）,塗鐵,皆作銅色」.雞屎礬可能是不純的鹼式硫酸
銅或鹼式碳酸銅,難溶於水,但卻能溶於醋,而與鐵起置換反應.從而擴大了以前的認
識范圍.
這種認識大約到唐末、五代間就應用到生產中去了.宋時更有發展,成為大量生產
銅的重要方法之一,這就是水法煉銅的「膽銅法」.這種方法比火法煉銅有許多優點：
它一則可以在產膽水（即硫酸銅溶液,俗稱「膽水」）的地方就地取材；二則設備簡單
,操作容易,不要冶煉、鼓風設備,在通常溫度下就可提取銅,不須高溫,節省了燃料
.
宋代時由於鑄造錢幣的大量需要,同時「膽水煉銅」又有上述優點,因此對「膽水
煉銅」甚為重視.宋代文獻記載,當時南方用「水法煉銅」的約有十一處,其中以饒州
德興、信州鉛山和韶州岑水規模最為宏大.北宋每年產膽銅達一百萬至一百七、八十萬
斤,占當時銅總產量的白分之十五到百分之二十；南宋時銅產量雖大為減少,但膽銅比
重卻大有增加,紹興（宋高宗）年間,竟占銅總量的百分之八十五以上.
膽銅的生產過程包括兩個方面.一是浸銅,二是收取沉積的銅.目前,我國有的地
方（如湖北黃石市）還仍用這種方法生產銅.

5. 現在冶煉銅的方法有哪些

冶煉是一種工藝.
這是日本株式會社公開的一種連續冶煉銅的方法。
首先，提供一個冶煉爐、分離爐、轉爐、依次連接冶煉爐、分離爐和轉爐的熔液流槽、多個陽極爐和多個連接轉爐和陽板爐的粗銅流槽。
然後，把銅精礦送入冶煉爐中，並把它氧化成冰銅和爐渣混合物，該混合物被送入分離爐中，並從爐渣中分離出冰銅。然後氧化從爐渣中分離出來的冰銅，這樣就生產出了粗銅。
隨後粗銅流經粗銅流槽進入其中的一個陽極爐中，並且在陽析爐中，粗銅提煉成了純度較高的鯛。在陽極爐的操作中，進料步驟和氧化》步驟至少以部分重疊的方式進行。

6. 古代如何煉銅

古代煉銅分為水法煉銅技術和火法煉銅技術。
水法煉銅技術開始於秦漢之際，當時的煉丹術士
在從事煉丹中發現鐵能夠從硫酸溶液中置換出銅。
西漢《淮南萬畢術》中記載，「白青得鐵則化為銅」。
《夢溪筆談》也說：「信州鉛山縣有苦泉，流以為澗，挹其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅，熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。」這些記載表明當時人們已有意識地利
用化學的置換反應來獲得銅。其工藝流程如下：硫酸銅從溶液中結晶出來，再人爐冶煉出銅。冶煉初期，硫酸銅、硫酸亞鐵等分解成氧化亞銅、氧化亞鐵等氧
化物，氧化亞銅被後期反應還原成銅，氧化亞鐵再與
銅分離。到唐代後期利用水法技術煉銅得到了廣泛
引用。宋代利用最為廣泛。
與水法煉銅技術相比，火法煉銅技術應用時間
更長，范圍更廣。在《大冶賦》中就有對火法煉銅
技術的記載，分四部分：
第一部分是采礦過程。在
決定礦的分布後，根據熱脹冷縮的原理，對礦脈進
行煅燒，使地表發脆解理，然後比較容易地采出礦，
即「火爆法」采礦技術。
第二部分是對礦石的焙燒過程。利用燃料對礦石進行焙燒，氧化層達到一定
厚度時，焙燒自動停止，同時脫去一部分硫。
第三部分是關於火法煉銅技術。詳細地記載了在前兩次的基礎上如何冶煉出銅，工藝大致是焙燒後的礦石入爐，點火，啟動鼓風設備，在冶煉中使礦石融化，礦石在其他添加劑的催化下，冶煉出銅。
第四部分是提純。人們從銅中提出銀後，銅的純度更高，具體的做法是：人們向銅液中加入鉛，鉛提出銅中的銀，鉛沉入底部，脫去銀的銅液在上部，達到既獲高純度銅的目的。

7. 工業制銅的方法

2CuO+C=2Cu+CO2↑
反應條件是「高溫」。生成銅和二氧化碳。
這屬於「置換反應」，是工業制銅原理
《濕法煉銅》也可以快速制銅
我國勞動人民很早就認識了銅鹽溶液里的銅能被鐵置換，從而發明了水法煉銅。它成為濕法冶金術的先驅，在世界化學史上佔有光輝的一頁。
水法煉銅的原理是：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
在漢代許多著作里有記載「石膽能化鐵為銅」，晉葛洪《抱朴子內篇·黃白》中也有「以曾青塗鐵，鐵赤色如銅」的記載。南北朝時更進一步認識到不僅硫酸銅，其他可溶性銅鹽也能與鐵發生置換反應。南北朝的陶弘景說：「雞屎礬投苦灑（醋）中塗鐵，皆作銅色」，即不純的鹼式硫酸銅或鹼式碳酸銅不溶於水，但可溶於醋，用醋溶解後也可與鐵起置換反應。顯然認識的范圍擴大了。到唐末五代間，水法煉銅的原理應用到生產中去，至宋代更有發展，成為大量生產銅的重要方法之一。
水法煉銅也稱膽銅法，其生產過程主要包括兩個方面。一是浸銅，就是把鐵放在膽礬（CuSO4·5H2O）溶液（俗稱膽水）中，使膽礬中的銅離子被金屬置換成單質銅沉積下來；二是收集，即將置換出的銅粉收集起來，再加以熔煉、鑄造。各地所用的方法雖有不同，但總結起來主要有三種方法：第一種方法是在膽水產地就近隨地形高低挖掘溝槽，用茅席鋪底，把生鐵擊碎，排放在溝槽里，將膽水引入溝槽浸泡，利用銅鹽溶液和鐵鹽溶液顏色差異，浸泡至顏色改變後，再把浸泡過的水放去，茅席取出，沉積在茅席上的銅就可以收集起來，再引入新的膽水。只要鐵未被反應完，可周而復始地進行生產。第二種方法是在膽水產地設膽水槽，把鐵鍛打成薄片排置槽中，用膽水浸沒鐵片，至鐵片表面有一層紅色銅粉覆蓋，把鐵片取出，刮取鐵片上的銅粉。第二種方法比第一種方法麻煩是將鐵片鍛打成薄片。但鐵鍛打成薄片，同樣質量的鐵表面積增大，增加鐵和膽水的接觸機會，能縮短置換時間，提高銅的產率。第三種方法是煎熬法，把膽水引入用鐵所做的容器里煎熬。這里盛膽水的工具既是容器又是反應物之一。煎熬一定時間，能在鐵容器中得到銅。此法長處在於加熱和煎熬過程中，膽水由稀變濃，可加速鐵和銅離子的置換反應，但需要燃料和專人操作，工多而利少。所以宋代膽銅生產多採用前兩種方法。宋代對膽銅法中浸銅時間的控制，也有比較明確的了解，知道膽水越濃，浸銅時間可越短；膽水稀，浸銅的時間要長一些。可以說在宋代已經發展從浸銅方式、取銅方法、到浸銅時間的控制等一套比較完善的工藝。
水法煉銅的優點是設備簡單、操作容易，不必使用鼓風、熔煉設備，在常溫下就可提取銅，節省燃料，只要有膽水的地方，都可應用這種方法生產銅。

8. 古人有哪些煉銅的方法

一,干煉:礦石加熱分解或加還原劑還原,較常用,但純度低,多製成青銅.二,濕煉:古代曾有人鐵鍋煮藍礬水,數次之後鐵鍋變銅鍋,這是硫酸銅中的銅被鐵置換了.

9. 銅冶煉轉爐煉銅的技術和方法

1、雙閃速爐熔煉法:
投資大,專利費昂貴,熔劑和原料先進行磨細再進行深度乾燥,需額外消耗能源這不盡合理。熔爐產出的銅硫需要水碎再乾燥再細磨,工序繁雜。每道工序均難以保證100%回收率,會產生部分機械損失;熱態高溫銅鋶水碎物理熱幾乎全部損失,水碎後再乾燥,再加上爐內大量水套由冷卻水帶走熱量,熱能利用也不盡合理。銅鋶水碎需要大量的水沖,增加動力消耗。破碎、乾燥要增加人力和動力的消耗。這些都是多年來該工藝沒有得到大量推廣的重要原因。
2、艾薩法和澳斯麥特法均屬於頂吹冶煉系列:
頂吹都要建立高層廠房,噪音大、高氧濃度低煙氣量大、頂吹的氧槍12米長,3天至一周要更換一次,不銹鋼消耗量大、投資大、操作不方便。都用電爐做貧化爐,渣含銅一般大於0.6%不合國情。
3、三菱法的不足
4個爐子(熔煉爐、貧化電爐、吹煉爐、陽極爐)自流配置,第一道工序的熔煉爐需要配置在較高的樓層位置,建築成本相對較高,爐渣採用電爐貧化,棄渣含銅量達0.6%~0.7%,遠遠高於我國多數大型銅礦開採的礦石平均品位,資源沒有得到充分的利用。
4、諾蘭達和特尼恩特連續吹煉法,尚在工業試驗階段。
諾蘭達是側吹、要人工打風眼、勞動強度很大、風眼漏風率達10%~15%。有很大噪音、操作條件不好、冶煉環境不理想。如果掌握不好容易引起泡沫渣噴爐事故。
綜上所述,讓我們來尋求新的冶煉工藝,在不斷的探索中發現新途徑。 氧氣底吹爐煉鉛、煉銅最早是湖南水口山和中國有色工程設計研究總院共同研發在水口山進行過半工業試驗。首先用於煉鉛,產業化取得成功,繼這之後,中國有色工程設計研究總院原副院長、總工程師、全國設計大師蔣繼穆,用在煉銅上,曾找過多家合作,可是誰都不想吃第一隻螃蟹。時隔多年,在中國和國際銅市場最好的時候,山東東營方圓銅業集團董事長崔志祥找到蔣繼穆,提出要搞20萬噸銅、金冶煉,分兩期實施。經過多方研討和論證,崔志祥和蔣大師達成協議,共同開發「氧氣底吹造鋶捕金」熔池熔煉新工藝,產業化示範工程。 蔣大師從這項工程設計開始到投產,曾多次到現場進行細致的調研,落實科學發展觀,對設計中的每一個參數和設備運行數據都一一推敲,對「氧氣底吹這項新技術」,他嘔心歷血,夜以繼日地工作,在嚴細上下功夫,不說大話,不說虛話,尊重事實。從點火烤爐,到投料試車,真是令人捏把汗。氧氣底吹爐投料試車一次成功,說明了從設計、施工到投產、所有工程技術人員和工廠員工尊重科學,尊重實踐,是百戰百勝的基礎,是發展的源動力。在氧氣底吹爐開車時,全流程暢通,蔣大師高興地說:「這是創新第一步,還有很多問題需要逐步去解決,任重而道遠。」
目前採用的較為先進的熔煉工藝是可行的,沒有煙氣外逸。就銅的轉爐吹煉而言,當今世界上90%以上都是採用PS轉爐,間斷作業,熔煉產出的銅鋶需用銅鋶包在車間內進行倒運,造成二氧化硫煙氣低空逸散,加上轉爐加料及吹煉過程,煙氣難以完全密封,存在不同程度的逸散現象,使PS轉爐吹煉作業的操作環境很差。這是當今銅冶煉面臨的一道世界性難題,各國都在力圖解決這一大問題。我們要想法從源頭上來解決,從取消轉爐上下功夫,需在吹煉爐上做文章。
目前國外有兩種用於工業生產的連續吹煉工藝,解決了銅銃在車間內倒運等問題。硫的捕集率大於99.8%,較好地解決了銅鋶吹煉的低空污染。
其中,日本研發的三菱法,採用頂吹爐熔煉,電爐沉降銅鋶並對渣進行貧化,再用頂吹爐連續將銅鋶吹煉至粗銅。3個爐子用兩個溜槽連接,實現了連續煉銅。世界上已有5家這樣的工廠在進行生產,是一種投資較少、成本較低的連續煉銅工藝。
另一種是美國猶他Kennecott冶煉廠的煉銅工藝,採用閃速爐熔煉、爐渣選礦、銅鋶水碎、乾燥、磨礦再用閃速爐吹煉成粗銅。
上述兩種連續煉銅工藝,雖然解決了吹煉作業的環保問題,但還都有不足之外,需要進一步改進提高。
三菱法由4個爐子(熔煉爐、貧化電爐、吹煉爐、陽極爐)自流配置,第一道工序的熔煉爐需要配置在較高的樓層位置,建築成本相對較高,另外三菱法的爐渣採用電爐貧化,棄渣含銅量達0.6%~0.8%,遠高於我國多數大型銅礦開采礦石的平均品位,資源沒有獲得充分利用。 閃速連續吹煉,其缺點是銅鋶需要先水碎,再乾燥、磨細後,才能進行吹煉作業,工序繁雜,且每道工序均難以保證100%的回收率,都有少量的機械損失。再者液態高溫銅鋶水碎,其物理熱幾乎全部損失,水碎固態銅鋶的乾燥和吹煉過程需要外供熱源,熱能利用不盡合理。銅鋶水碎需用大量水沖,加上乾燥、破碎,額外增加了人工及動力消耗,致使吹煉成本增加,這也許是多年來該工藝沒有得到大量推廣的重要原因。
另外還有諾蘭達和特尼恩特連續吹煉法,尚處於工業試驗階段。
通過搞氧氣底吹爐的試驗,找到一種有效方法,解決目前銅冶煉PS轉爐吹煉的低空二氧化硫污染問題,同時提供比世界上現有的三菱法、閃速吹煉法等連續煉銅工藝更先進、流程更短、投資更省、成本更低、回收率更高、綜合利用更好的新的煉銅工藝,是我們面臨的重任。
蔣繼穆發明的「氧氣底吹連續煉銅」法的精髓在於借鑒三菱法的自流配置,利用氧氣底吹的冶煉機理與優越性,將熔煉、吹煉、火法精煉三過程,用3個不同的底吹爐連成一體,克服了轉爐吹煉的缺點。這樣就可徹底解決世界上目前仍有90%採用轉爐吹煉銅鋶需在車間吊運的問題。在車間內有效根冶了二氧化硫的逸散,和操作中的污染,車間內的低空煙害得以消除。這不僅節省為轉爐生產用的吊車,也取消了多台轉爐佔用的大面積廠房,建設投資,同等條件下省去1/3費用。
其特徵在於,利用氧氣底吹爐熔煉高品位銅鋶,高品位銅鋶再用底吹爐或我國開發的連續吹煉爐吹成粗銅。熔煉過程造高鐵渣,爐渣經選礦選出銅精礦返回熔煉,選出鐵精礦出售,渣尾礦出售。吹煉過程造鈣渣,返回熔煉,煙氣經凈化後送去生產硫酸。 這種粗銅冶煉方法,包括以下步驟:
1、將硫化銅精礦、其他含銅物料和熔劑配料制粒後,加入氧氣底吹熔煉爐中進行熔煉,產出高品位銅鋶和熔煉渣,煙氣經余熱鍋爐冷卻回收余熱後送至電除塵器凈化除塵,然後送制酸車間生產硫酸。 其特點在於:
(1)調節氧料比,生產高品位銅鋶。銅鋶品位控制在68%~70%,以減少後續銅鋶吹煉作業的負荷量,同時產出小於70%的銅鋶,熔煉渣含銅處於較低水準,可獲得較高的熔煉直收率。 2)熔煉採用高鐵渣型。通過熔劑配入量,熔煉渣的氧化鐵/二氧化硅(以重量計)控制在2.0~2.2之間,高於三菱法的1.4~1.6的水平,也高於閃速爐的1.6~1.8(用於渣選礦的渣型)。之所以能採用高的鐵硅比造渣,是由於底吹熔煉的反應機理是氧氣直接作用於銅鋶,銅鋶作為氧的載體,生成氧化亞銅與精礦中的硫化鐵反應生成氧化鐵,造渣反應的氧勢低,不易生成四氧化三鐵,因而爐渣可以採用更高的鐵硅比。反之,三菱法或閃速熔煉法,其反應機理是氧氣直接作用於精礦,硫化鐵直接與氧氣反應,氧勢較高,生成四氧化三鐵的趨勢大,比例高,爐渣發粘,氧化亞銅在渣中的熔解度增加,不利於渣銅分離。尤其是三菱法,過高的鐵硅比,渣中四氧化三鐵增加,除渣含銅升高外,還有產生泡沫渣的危險。由於氧氣底吹熔煉爐渣四氧化三鐵含量低,可以採用高的鐵硅比造渣,因此,熔煉加入的石英熔劑量相對較少,熔煉物料量減少,渣率低,渣選礦的物料量少,能耗也相應下降,隨渣損失的銅量也相應減少。
2、熔煉爐渣選礦
底吹爐產出的熔煉渣,通過渣包或渣坑,經緩冷後送選礦處理,選礦過程包括將渣破碎、磨細後,浮選選出渣銅精礦、再遴選選出鐵精礦和尾礦。銅熔煉爐渣選礦,國內外有成熟技術。底吹爐渣與諾蘭達熔煉渣類似。大冶處理諾蘭達熔煉渣,可選出渣銅精礦、鐵精礦,產出的尾礦可供水泥配料或制磚,實現了冶煉廠無廢渣。尾礦含銅小於0.35%,較電爐貧化工藝,可提高銅的總回收率0.6%~0.7%。電爐貧化棄渣含銅較好指標為0.6%~0.7%,我國銅資源奇缺,原礦含銅0.42%左右的資源仍在開采。該技術爐渣採用選礦工藝回收殘留銅,銅回收率高,資源得以充分利用,是符合國情的。更何況,採用選礦方法處理每噸渣的單位基建投資和運營成本,與電爐貧化基本持平,因此,從經濟角度看,渣選礦也更為有利。
3、銅鋶吹煉
產自底吹熔煉爐的液態高溫銅鋶,經溜槽連續注入氧氣底吹吹煉爐,從吹煉爐底部連續送入富氧空氣對高品位銅鋶進行連續吹煉。與此同時,通過料倉,計量皮帶給料機,按計算要求量從爐頂開口連續加入熔劑石灰石造渣。(也可爐頂不開口,將熔劑石灰或石灰石磨成粉狀,通過料倉、計量皮帶給料機從氧槍與氧氣一起送入爐內造渣。)在爐子一端較上部開孔,排放熔煉渣,較下部開孔,設置虹吸裝置排放粗銅,見圖2。實現連續加入銅鋶、連續吹煉、連續加入熔劑、連續造渣、排渣,並連續放出粗銅,實現吹煉過程連續化。其特點有:1)採用底吹爐吹煉。在粗銅、銅鋶、爐渣三相共存情況下連續吹煉,氧通過粗銅傳遞,因此,粗銅的氧勢最高,可確保獲得比其他連續吹煉含硫量更低的粗銅,並有利於As、Sb、Bi等V族元素的脫除,提高粗銅質量。同時底吹吹煉可降低四氧化三鐵的生成量,防止四氧化三鐵沉澱和泡沫渣的生成,爐渣中四氧化三鐵含量低,渣的粘度就低,可降低吹煉渣中氧化亞銅的夾雜量,使渣含銅低於閃速吹煉和三菱法吹煉的渣含銅量,可降到銅小於10%。 (2)採用高品位銅鋶(銅68%~70%)吹煉,吹煉負荷小,吹煉渣量相對較少。通過調節氧槍供氧的氧氮比和供氧壓力(氧氮體積比調節范圍為5:5至8:2,供氧壓力調節范圍為0.4MPa~0.8MPa)來控制吹煉的反應速度,從而可控制吹煉溫度在1220℃~1250℃。
(3)根據精礦成分確定吹煉渣型:一般情況下銅精礦脈石含鐵高、含鈣、鎂等鹼性元素少,熔煉時需添加熔劑氧化鈣。採用鐵鈣渣型,吹煉渣水碎後返熔煉爐,替代熔煉所需添加的石灰石熔劑。當特殊情況下處理含鈣量高的銅精礦(熔煉時不需要添加石灰石熔劑)時,亦可在吹煉爐加石英石造硅鐵渣,經緩冷後送渣選礦車間處理。
(4)底吹吹煉爐,根據爐子大小,在配製上保持1%~3%的傾斜度,使之銅鋶入口端的粗銅層較薄,從噴槍送入的富氧空氣可直接送入銅鋶層,進行吹煉反應,防止產生過量的氧化亞銅。粗銅放出口一端又可保持較厚的粗銅層,為防止與銅鋶逆向平衡反應而提高粗銅的硫含量,在該端設置部分爐底透氣磚,送人少量富氧空氣,緩慢進入粗銅層,提高其氧勢,控制粗銅量達標,避免了三菱法和閃速連續吹煉法在陽極爐中需要再脫硫,造成陽極爐煙氣需要特殊處理以解決環保問題。
(5)底吹爐連續吹煉,爐溫穩定,克服了轉爐周期作業溫度波動過大的缺點,有利於大幅度提高吹煉爐的壽命,降低耐火材料消耗和維修工作量,從而降低煉銅成本。連續吹煉,煙氣量和煙氣成分(二氧化硫含量)穩定均衡,爐體不用經常轉動,從而降低煉銅成本。連續吹煉,克服了轉爐周期作業煙氣量和煙氣成分波動大的缺點,有利用制酸,降低酸廠投資。
(6)熔煉爐至吹煉爐設置銅鋶溜槽,銅鋶直接從熔煉爐通過溜槽流入吹煉爐。在聯接溜槽上設置保溫燒嘴加熱保溫,防止銅鋶在溜槽中凍結。在溜槽一端設置通風煙罩,排除保溫燒嘴和溜槽中銅鋶逸散的煙氣,煙氣經脫硫處理後排空。克服了轉爐周期作業時,用吊包車在車間內倒運銅鋶,銅鋶中二氧化硫大量無組織逸散,造成嚴重的二氧化硫低空污染,惡化車間操作。