陳曉軍

（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831100）

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，全球化的步伐越來越快。我國的銅冶煉企業(yè)面臨著極為嚴(yán)峻的考驗?，F(xiàn)階段我國的銅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不是十分合理，必須加強(qiáng)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使用新型的技術(shù)推動銅產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前的銅冶煉技術(shù)污染很大，同時也比較浪費(fèi)資源，落后的工業(yè)技術(shù)對銅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生很大的阻礙。我們需要不斷提升精礦資源的產(chǎn)量，探索新型的生產(chǎn)技術(shù)，推動銅工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。向著控制總量、淘汰落后產(chǎn)能以及研發(fā)先進(jìn)工藝、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的方向持續(xù)推進(jìn)。降低冶煉的成本，提高銅礦資源的開發(fā)利用率已經(jīng)成為了一項重要的戰(zhàn)略任務(wù)，銅冶煉技術(shù)的優(yōu)化工作任重道遠(yuǎn)。

1 銅冶煉技術(shù)的概述

1.1 銅冶煉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，各行各業(yè)的發(fā)展速度逐漸加快。銅冶煉行業(yè)也需要順應(yīng)社會的發(fā)展趨勢，不斷提升自身生產(chǎn)工藝和經(jīng)營格局的規(guī)范性和完善性，結(jié)合具體狀況進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。隨著我國的重工業(yè)不斷發(fā)展，銅的需求量也越來越大，所以當(dāng)前社會各界普遍對銅冶煉行業(yè)有很高的重視程度。這為銅冶煉行業(yè)的迅速發(fā)展帶來了很多的機(jī)遇，但同時也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

1.2 銅冶煉生產(chǎn)流程

銅冶煉技術(shù)的發(fā)展隨著時代的變化不斷進(jìn)步，它是一種巨大的社會資源供給技術(shù)。當(dāng)前階段使用最多的是火法冶煉，這項技術(shù)的產(chǎn)銅量在世界銅產(chǎn)量之中占據(jù)很大一部分。在使用該項技術(shù)的時候需要先篩選合適的銅礦石，然后在熔爐中煉成熔琉，經(jīng)過轉(zhuǎn)化爐中的反應(yīng)變成粗銅，最后再經(jīng)過氧化精煉變?yōu)榧兌雀叩你~?；鸱ㄒ睙捈夹g(shù)和其他的銅冶煉技術(shù)相比，它的工藝流程更為簡單，并且回收率更高。

2 我國銅冶煉技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展

銅冶金技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主，其產(chǎn)量約占世界銅產(chǎn)量的85%，以下主要針對火法煉銅技術(shù)的情況進(jìn)行探討。

2.1 銅熔煉技術(shù)

熔煉是火法煉銅的主體部分，其方法較多。鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉以及電爐是早期傳統(tǒng)的主要煉銅方法之一，這些工藝生產(chǎn)設(shè)備較為落后，并且生產(chǎn)效率低資源損耗大，同時會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題煙氣不利于回收制酸，操作人員的工作環(huán)境也較為惡劣。以上工藝已經(jīng)被更加高效、更加環(huán)保的富氧強(qiáng)化熔煉技術(shù)取代。富氧強(qiáng)化熔煉使用到富氧技術(shù)，在進(jìn)行強(qiáng)化容量的時候，可以充分使用情況氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的能量，在更接近自熱的條件下進(jìn)行熔煉反應(yīng)，同時會生成更高濃度的二氧化硫煙氣更加方便硫元素的回收，可以生產(chǎn)硫酸或者其他的硫酸產(chǎn)品，從而降低對周圍環(huán)境的影響，提高能源的利用率，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.1 閃速熔煉技術(shù)

閃速熔煉技術(shù)是一種新型的銅熔煉技術(shù)，這項技術(shù)的生產(chǎn)原理是使用含水量很低的粉狀精礦和石英熔劑與精礦噴嘴內(nèi)的富氧空氣混合并從上往下噴入爐內(nèi)，使?fàn)t料懸浮并充滿于整個反應(yīng)塔中，當(dāng)達(dá)到操作溫度時，立即著火燃燒，精礦中的鐵和硫與空氣中的氧的放熱反應(yīng)提供熔煉所需的全部熱量。精礦中的有色金屬硫化物熔化生成銅銃，氧化亞鐵和石英熔劑反應(yīng)生成爐渣，在沉淀池內(nèi)進(jìn)而完成造銃和造渣反應(yīng)，并澄清分層，銅銃和爐渣分別由放銃口和放渣口排出，煙氣通過上升煙道排出，銅銃送吹煉工序處理，爐渣送渣選廠處理回收渣中的大部分銅。閃速爐增大對粉狀精礦的廣闊表面積的利用率，可以進(jìn)行高強(qiáng)度的連續(xù)熔煉，改變了原有的分段間斷熔煉方式，讓反應(yīng)物可以更加充分接觸，在懸浮狀態(tài)下實現(xiàn)氣相和液相的傳熱和傳質(zhì)，很大程度上提高了資源的利用率。

2.2 銅吹煉技術(shù)

2.2.1 浸沒頂吹熔煉技術(shù)

浸沒頂吹熔煉工藝也是熔煉技術(shù)的一種，這種工藝可以在熔池內(nèi)把熔體和爐料以及氣體三相流體間及逆行強(qiáng)烈的融合，很大程度上提高了熱量的傳遞速度，加快了化學(xué)反應(yīng)的速率，可以減少燃料的過度消耗，提高生產(chǎn)能力，從而提升經(jīng)濟(jì)效益。它的噴槍豎直浸沒在熔渣層，結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特，爐子尺寸相對緊湊，設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)較為簡單，工藝流程較為簡練，并且操作難度和資金需求都較低。和閃速熔煉技術(shù)相比，這種技術(shù)所需要的原料處理方式更為簡單，在爐頂將原料加入爐內(nèi)之后，可以讓原料經(jīng)過自由落體運(yùn)動進(jìn)入熔池，然后和氣流攪動卷起的熔體相結(jié)合。浸沒頂吹熔煉技術(shù)的代表工藝有澳大利亞的艾薩熔煉技術(shù)以及澳斯麥特?zé)捜奂夹g(shù)。

2.2.2 氧氣頂吹煉銅技術(shù)

氧氣頂吹煉銅技術(shù)在中國主要有兩種，都是由澳大利亞引進(jìn)，分別是芒特艾薩熔煉技術(shù)和澳斯麥特熔煉技術(shù)。氧氣頂吹煉銅技術(shù)和其他銅冶煉技術(shù)相比原料的預(yù)處理操作更為簡練，無需進(jìn)行深度干燥處理，并且對入爐物料的要求較低，成本更低。

世界上第一家采用澳斯麥特?zé)掋~技術(shù)的工廠是中天山有色金屬公司侯馬冶煉廠，這家冶煉廠有一臺澳斯麥特?zé)捜蹮挔t和澳斯麥特?zé)挻禑挔t，在兩個煉爐之間設(shè)置了沉淀池，可以對冰銅和渣進(jìn)行分離，其中冰銅是從溜槽內(nèi)進(jìn)入到吹煉爐中。該技術(shù)的投入使用的初級階段爐體晃動較為明顯，并且耐火材料的壽命較短、渣含銅高，經(jīng)過不斷地優(yōu)化改進(jìn)，這種技術(shù)已經(jīng)可以持續(xù)生產(chǎn)，但噴槍和耐火材料壽命短的問題仍然沒有得到解決。

2.2.3 富氧底吹爐連續(xù)煉銅技術(shù)

富氧底吹爐連續(xù)煉銅技術(shù)的主要工藝流程是，將原料進(jìn)行底吹熔煉和底吹吹煉后生成粗銅，這個技術(shù)的關(guān)鍵部分是造锍熔煉和銅锍吹煉兩個環(huán)節(jié)，在這兩步工藝中都使用了富氧底吹技術(shù)，進(jìn)而達(dá)到全過程連續(xù)生產(chǎn)的目的。造锍熔煉工序需要通過底吹爐底部氣體噴槍入爐氧氣，含銅的爐料在熔池內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)生成銅琉，由于底吹爐的氣密性較好以及工業(yè)純氧的利用，所以底吹造锍熔煉可以進(jìn)行自熱熔煉。吹煉工序在進(jìn)行時是通過底吹爐底噴槍入爐氧氣，熔池內(nèi)粗銅、銅琉和爐渣多相共存的條件下進(jìn)行銅琉的連續(xù)吹煉，最終生成粗銅。這種技術(shù)可以進(jìn)行富氧強(qiáng)化和自熱熔煉，并且建筑面積較小，資金投入需求少，可以很大程度降低銅冶煉的成本，同時也可以提高含硫煙氣的回收利用率，生產(chǎn)過程中存在的安全風(fēng)險也更低。

2.3 火法精煉

2.3.1 回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉

吹煉工序吹煉出來的粗銅，除了含有較高的硫及氧之外，還有其它一些金屬雜質(zhì)，在進(jìn)入電解精煉前需要先火法精煉，目前火法精煉主要是采用回轉(zhuǎn)式陽極爐處理，其過程大致分四個階段，第一階段為加料期；第二階段為氧化期；第三階段為還原期；第四階段為澆鑄期?；鸱ň珶挔t燃燒系統(tǒng)基本上采用了純氧燃燒技術(shù)，實現(xiàn)了全自動安全在線控制，具有明顯的節(jié)能減排效果。

2.3.2 電解精煉

目前，銅電解生產(chǎn)工藝分為兩類，第一類為傳統(tǒng)電解工藝；第二類為永久不銹鋼陰極電解工藝，隨著銅冶煉產(chǎn)能的提高，對電解精煉產(chǎn)能要求也越來越高，世界各國銅冶煉企業(yè)在擴(kuò)大電解銅生產(chǎn)規(guī)模、改進(jìn)技術(shù)、提高機(jī)械化和自動化程度、提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗等方面取得了顯著的進(jìn)展，采用高電流密度是行之最有效的方法，有代表的技術(shù)有山東祥光銅業(yè)同奧地利Mettop公司合作研發(fā)的強(qiáng)化電解平行流技術(shù)；中國瑞林自主開發(fā)的雙向平行流高電流銅電解工藝，電流密度最高可開到380～420A/m2,同等設(shè)備情況下產(chǎn)能提高50%，而綜合能耗下降10%。

3 推動我國銅冶煉技術(shù)發(fā)展的策略

首先，當(dāng)前階段是我國銅冶煉技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵階段，銅冶煉工廠想要持續(xù)發(fā)展就必須進(jìn)行高效的技術(shù)革新，不斷分析現(xiàn)階段存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，通過擴(kuò)建或者改建等方式提升自身的技術(shù)水平和生產(chǎn)設(shè)備水平，不斷優(yōu)化自身的銅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少資源的浪費(fèi)，加強(qiáng)環(huán)境的保護(hù)，不斷減少銅冶煉的資源消耗，探尋更加穩(wěn)定可靠的銅冶煉技術(shù)，從而促進(jìn)銅產(chǎn)業(yè)更加健康、穩(wěn)定的發(fā)展。

其次，銅冶煉產(chǎn)業(yè)需要不斷創(chuàng)新銅礦資源的深加工技術(shù)，通過技術(shù)的提升保證高質(zhì)量銅礦的生產(chǎn)，同時更加注意銅產(chǎn)品的附加值，讓銅產(chǎn)品有更高的經(jīng)濟(jì)效益。我國對銅資源的需求量巨大，但我國的精礦資源儲備量較少，所以我們要適當(dāng)加大精礦資源的開發(fā)力度，盡力提高資源的自給率，加強(qiáng)銅精礦資源的使用率，從而更好地推動銅礦產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。政府需要嚴(yán)格管控銅冶煉產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能，同時，號召銅礦企業(yè)更加積極地探尋銅精礦處理工藝，不斷進(jìn)行冶煉技術(shù)的創(chuàng)新，進(jìn)一步提升我國的銅冶煉技術(shù)水平。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對于我國現(xiàn)階段銅礦產(chǎn)業(yè)的狀況分析，可以看出銅冶煉行業(yè)對于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的重要影響。需要進(jìn)一步提升銅礦資源的利用率，不斷創(chuàng)新新的銅冶煉技術(shù)，進(jìn)一步完善銅礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對于先進(jìn)銅冶煉技術(shù)的研究學(xué)習(xí)，從而提升我國的銅冶煉工業(yè)的整體實力，讓銅礦產(chǎn)業(yè)可以為我國的建設(shè)提供更為可靠的能源保障，也讓我國的銅礦產(chǎn)業(yè)可以更加蓬勃的發(fā)展。