銅冶煉的基本方法

銅冶煉一般是指從銅精礦到精煉銅的形成過程，主要分為火法冶煉與濕法冶煉兩種技術路線。如圖 1、圖 2 所示，火法冶煉以硫化銅精礦為主，通過熔煉、吹煉、火法精煉、電解精煉等環(huán)節(jié)形成電解銅，而濕法冶煉以氧化銅礦為主，通過浸出、萃取等環(huán)節(jié)形成電解銅。

圖 1 火法煉銅工藝流程

兩種方式各有優(yōu)點，火法煉銅的優(yōu)點主要是生產效率高，能耗較低，電解銅的質量較好，且可以較好地回收銅礦中的有價金屬；缺點為硫化礦隨著持續(xù)的開采，品位逐漸下降，選礦費用將成倍提高，同時因其需要增設控制 SO2污染的環(huán)保設施，所需設備流程相對復雜，整體投資成本較高，經濟效益欠佳。濕法煉銅的優(yōu)點主要是不產生 SO2污染，所需設備相對簡單，整體投資成本較低，易于實現(xiàn)機械化和自動化；但其缺點為當前技術水平下原料的約束較多，既難以回收有價金屬，同時其產生的硫酸亞鐵溶液可能會導致環(huán)境污染（見表 1）。現(xiàn)階段，火法煉銅仍是主流，因此本文重點關注火法煉銅技術。

表 1 火法煉銅與濕法煉銅的對比

火法冶煉可以粗略地分為“粗煉"和“精煉"兩個環(huán)節(jié)，粗煉環(huán)節(jié)即：銅精礦——冰銅——粗銅，精煉環(huán)節(jié)即：粗銅——陽極銅——精煉銅。其中，從銅精礦到冰銅的過程是火法冶煉各種技術的主要差異所在，我們常見的一些技術術語，比如“頂吹"、“側吹"、“閃速"等，均屬于粗煉環(huán)節(jié)的各項技術。各個技術之間從流程、工藝、理念到優(yōu)劣勢等各個環(huán)節(jié)均有明顯差異，因此這里重點對比各類熔煉工藝的區(qū)別與優(yōu)劣。

1、 傳統(tǒng)工藝

熔煉冰銅的傳統(tǒng)工藝主要有密閉鼓風爐、反射爐和電爐。主要區(qū)別在于熔煉的主要設備、化學反應過程有差異，但本質上都是使銅精礦產生氧化反應，目前均不是主流工藝，因此不做過多介紹，可以通過表 2 查看更多細節(jié)。（見表 2）

表 2 傳統(tǒng)冰銅熔煉工藝對比

現(xiàn)代熔池熔煉法優(yōu)點明顯，一方面，富氧空氣的股入可在短時間內促進爐料與空氣快速反應，熔煉能力強大。另一方面，對原料的水分和形狀要求相對較少，熔煉時的煙塵率較低，且熔池可通過分區(qū)來控制不同的氧勢位。不過此方法對噴嘴、噴槍及冶金爐等設備有嚴格的要求，設備較易損壞意味著需要經常更換維修。