有色金属冶炼(铜精炼)

有色金属冶炼之一

《铜精炼》

世界上火法炼铜工艺产出的粗铜，多是通过火法精炼得到阳极铜。再进行电解精炼得到精铜。我国也不例外，粗铜火法精炼多数都采用阳极反射炉．只有贵溪冶、金隆铜业公司、大冶冶炼厂、金川公司冶炼厂家采用回转阴阳炉。其他厂家都用反射炉完成火法精炼。回转炉精炼的主要参数见表一。

表一：回转炉精炼主要参数

回转炉是近代较普遍采用的铜阳极炉，与反射炉相比，具有密封性好、热效率高、操作灵活、环境条件改善、机械化程度高、劳动强度小、劳动生产率较高等优点。炉子寿命可达5一10年，一般仅每年中修一次。

反射炉是传统的火法精炼设备，具有结构简单、操作容易、原燃料适应广、投资较低等优点。回转炉的优点正好是反射炉的缺点。我国几家较大的铜冶炼厂采用反射炉精炼的主要参数见表二。

表二：我国几家较大的铜冶炼厂采用反射炉精炼的主要参数

1999年湿法冶炼的铜产量已占世界铜总产量的22%左右。我国湿法冶炼的铜尚不足我国年产铜总产量的2%。虽然陆续建成了几十

座浸出一萃取一电积铜厂，其生产规模为年产几百吨，大的几千吨，尚无万吨级的生产厂。

(l）硫化铜物料焙烧一浸出，净液一电积工艺。20世纪60年代在广东马坝建成一座规模年产电铜为2O0t的小型湿法炼铜厂，投产后因规模小、成本高而即行关闭。70年代在山东建成了年产电铜1OO0t 的新泰冶炼厂，处理金岭和莱芜的硫化铜精矿。生产至90年代初，因电解液净液复杂，电积电费高，加上铜价下跌，连年亏损而关闭。

80年代兴建的中原黄金冶炼厂，设计处理含Cu2%左右的金精矿250t/d，采用沸腾焙烧、酸浸脱铜、氰化提金工艺。原设计含铜浸出液用铁屑置换得海绵铜，含FeSO4废水需要处理。该厂1994年采用萃取一电积工艺代替铁屑置换，生产规模扩大到处理金精矿340t/d，金精矿含铜达2.7%一2.8%，电积车间规模为年产电铜3000t 。1996年投产，1999年产电铜25O0t。铜是该厂的副产品。

1999年新疆喀拉通克铜镍矿二期工程，在阜康冶炼厂建设了一个铜渣处理车间。加压酸浸高冰镍产出的铜渣，含Cu63.5%、Ni4%、S 23.5%。采用氧化焙烧一硫酸浸出电积得电铜。焙烧烟气经旋风除尘；电除尘后送双转双吸制酸。酸浸渣还原焙烧，酸浸除铁，除铁渣返回喀拉通克鼓风炉处理。浸出液蒸发浓缩后返回镍冶炼系统。设计年处理铜渣7500t，产电铜约4400t/a。1999年12月投产，2000年产电铜2200t。

(2）难选氧化铜矿酸浸一萃取一电积工艺。

我国第一家浸出一萃取一电积铜厂是1983年建成投产的海南石碌铁矿家属工厂。该厂处理含Cu2一2.5%的氧化矿，年产电铜120t，最早使用N51O萃取剂，后改为LIX984。在该厂成功地开发了该工艺中的关键设备一浅池式混合澄沾器。此后这项技术在我国得到广泛推广。据统计，全国已建成投产50多家浸出一卒取一电积处理氧化铜矿的工厂，规模都很小，一般年产铜只有几百吨。其中云南广通选冶／规模最大，目前年产铜达15O0t，采用堆浸两级萃取，一级反萃取工艺，原料为含铜2％左右的氧化铜矿，铜的回收率可达80％。另外云南个旧的马拉格矿，年产电铜1OO0t，采用槽浸一萃取一电积工艺，原矿含Cu l%一2%，有部分结合氧化铜，较难浸出，槽浸渣再行堆浸，铜的总回收率为70%一75%。这些小厂多为个体或乡镇企业，经营灵活，生产都有一定盈利。

(3）含氧化铜的选锡尾矿氨浸厂。云南锡业公司第二冶炼厂，以个旧湖堆存的选锡含铜尾矿为原料．采用还原焙烧、常压氨浸、蒸氨工艺生产氧化铜，浸出渣重磁选综合回收锡、铁精矿。设计规模为门处理含铜选锡尾矿5O0t，年产含金属铜量2014t的氧化铜、锡精矿含锡133t、锡中矿含锡230t、铁精矿55000t，于1971年建成投产。设计原料含铜1.41%、锡0.36%、铁39%。生产实际使用的原料含铜仅0.84%，锡0.409%、铁24.13%、投产后铜总回收率仅60%一70%煤单耗达500kg/t矿、氨单耗13一15kg/t矿，折算成每吨金属铜需要消耗煤8一10t，氨2一3t。加上浓密机常跑浑，蒸氨塔常堵塞，每1一2天需清理一次，生产正常连续运转困难，连年出现亏损，生产几年

后即关闭。

(4）湿法炼铜试验研究进展：

l）采用氨浸一萃取技术处理高碱性脉石难选氧化铜矿试验厂：云南汤丹铜矿，铜金属储量116万t，是一个含碱性脉石CaO+MgO之和大于40％的特殊的氧化铜矿，采用硫酸浸出显然不经济。北京矿冶研究总院和东川矿务局合作于1997年建成了一座年产500t铜金属量的氨浸一萃取一电积工艺试验厂，用以处理该地区的两种原料：一种是浮选低硫精矿，Cu l4%一16%,S3%一4%,CaO+MgO20%；另一种为品位较高氧化铜矿，含铜3%一5%。

处理低硫浮选精矿，先用回转窑在500一600℃将其进行半氧化焙烧，使不易浸出的硫化铜转变为氧化铜或硫酸铜。焙烧矿在管式釜中用氨溶液浸出。处理氧化铜矿，不需焙烧，在常温常压下进行氨浸。

浸出后的矿浆在浓密机中进行液、固分离，上清液用萃取剂萃取，萃取液用硫酸反萃取电积可得高纯电铜，反萃液浓缩蒸发可得到硫酸铜。铜氨溶液在130一140℃、O.3MPa压力下直接蒸发氨可以得到氧化铜粉。每吨电铜生产成本1999年为12000元。

2）难选低品位铜矿地下溶浸试验：中条山有色金属公司铜矿峪铜矿自然崩落法的高度在810m标高，81Om以上还有4800万t低品位矿石，这部分矿石的平均品位为0.59%，铜金属量28.32万t，矿石氧化率50%以上，还含有约20%的次生硫化铜矿，采矿成本高，难于选矿富集。该公司与研究单位合作对这部分矿石进行了就地浸出试验研究，建成了一个年产5OOt铜的萃取电积厂，电铜品位达到99.999%

以上。

中条山有色金属公司在5O0t/a试验厂的基础上，计划到2003年扩大至ZOO0t/a,“十五”末期达到5O00t/a电积铜的生产能力。

3）高海拔地区高品位氧化铜矿浸出：西藏玉龙铜矿地处海拔4500一5O00m的高海拔地区，是一个大型铜矿，铜金属储量650万t，上部氧化矿储量274万t。氧化矿品位高，平均含Cu5%，泥化严重。矿石中Fe、Si、Al含量高，Fe和Al易于被硫酸浸出，部分Si以硅胶进入浸出液。该地区雨量丰富，矿石含水分高。

国内一些研究单位就开发该矿进行了多方案比较和堆浸、制粒堆浸、强化搅拌浸出等大量试验研究下作强化搅拌浸出对原料含水高、含泥高可以适应。矿石磨细至1mm左右，能有效浸出其中部分硫化铜和结合状态的铜，铜浸出率达94%以上。

4）低品位硫化铜矿细菌浸出堆浸试验：德兴铜矿是我国目前最大的铜矿山，每年有2500万t低品位表外矿送废石堆场。现已堆存几十亿吨废石，其中铜金属含量达200万t以上。德兴铜矿与北京有色冶金设计研究总院合作，采用细菌浸出技术，建成了年产2O00t阴极铜的堆浸萃取一电积试验工厂。1997年5月开始喷淋，同年10月产出达到A级标准的电铜。该厂电解液净化采用了解阴极离子膜渗析除铁技术，除铁率达95%以上，同时可回收电解液中的硫酸。该试验厂具有一定代表性，反映我国堆浸一萃取－电积技术的一般水准。吨铜综合电耗5000一6000KW?h/t。

总结：

(l）我国金属铜产量从1990年的56万t，到1998年达到121万t。8年中产量翻番，增长迅速，产销两旺。但国内铜资源不足．矿石自给率不到40%，主要依靠进口，1999年世界铜价低迷，我国铜产量仅104.5万t，较1998年下降了13.73%．可见铜产量受世界市场影响较大。

(2）铜冶炼工艺，中小企业以密闭鼓风炉为主，其铜产量目前暂居第一位。闪速熔炼的铜产量随着金降冶炼厂投产和贵溪冶炼厂二次扩产改造后，其产量已居第二位。熔池熔炼技术居第三位．但发展很快：当云冶、金昌冶炼厂改造完成后，我国铜产量将形成密闭鼓风炉、闪速炉、熔池熔炼三分天厂的鼎足局面。

(3）湿法炼铜虽然有50～60个冶炼厂在生产，铜的总产量不超过2万t/a。其生产规模小、装备简陋，缺乏大规模生产的技术和经验；尚不能生产替代国外优良萃取剂的产品和材料；适应高温的菌种研究刚起步；地下溶浸处于试验开发阶段；自动控制及计算机应用环节相当薄弱。总之，铜的湿法冶炼，在国外发展很快，已占世界铜总产量的22%，在我国尚未形成规模，但大批的小型生产厂及大量的试验研究开发工作，已为湿法炼铜创造了十分有利的前景，正处于大发展的态势。

(4）冰铜吹炼以转炉为主，连续吹炼炉具有独特优点，它的改进和大型化是今后应予重视的课题。

(5）电解精炼规模普遍偏小，多以小板阴阳极进行生产，机械化水平低下，劳动生产率不高，但管理还算精良，产品质量绝大多数均能

达到一级铜标准。三家大型电解铜厂，机械化水平较高，采用大型极板，生产水平与世界同类企业相当。应引进或开发不锈钢永久阴极电解技术，使电解工艺提高到世界先进水平。

(6）整个铜冶炼行业装备水平高低不一。贵冶、金隆、大冶、侯马冶炼厂等主要工艺和装备水平与世界同类企业比，不相上下，处于世界先进水平之列。多数中小型铜冶炼厂，工艺落后、能耗高，机械化自动化水平低，环境污染严重，函待改造提高。