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简介：20世纪70年代以来，世界铜冶炼工艺技术迅速发展，许多新工艺出现并应用于工业生产。 20世纪90年代以来，我国老铜冶炼厂陆续进行技术升级。进入21世纪后，新建了许多铜冶炼厂，均采用了先进的冶炼工艺； 2008年以后，国内开发的铜冶炼新工艺得到迅速推广应用。本文总结了国际上铜精矿冶炼和冰铜吹炼的技术进展，回顾了我国铜冶炼厂的技术升级过程，总结了我国铜冶炼厂冶炼工艺选择的经验，并提出了一些建议。我国铜冶炼项目冶炼工艺选择。建议。

从硫化铜精矿生产金属铜（粗铜）一般需要经过熔炼和吹炼两个工序。反射炉、高炉、电炉等传统冶炼工艺熔化强度和产能​​低、能耗高、环境污染严重，难以适应市场竞争和环保要求。 20世纪初开始使用的PS转炉工艺一直是吹铜雾面。是主导过程，但其周期性运行特点使得SO2低空污染难以控制。因此，20世纪70年代以后废铜熔炼炉，以富氧熔炼为特征的现代强化冶炼工艺已实现工业化，包括闪速熔炼和熔池熔炼工艺，逐渐取代传统冶炼工艺；冶金工作者一直致力于开发和应用新的连续吹炼工艺来取代PS转炉工艺。 20世纪90年代以后，连续吹制工艺的工业应用取得了突破性进展。

20世纪90年代之前，除贵溪冶炼厂从日本引进闪速熔炼工艺外，我国铜冶炼厂的冶炼工艺均为落后的传统冶炼工艺，生产规模小，能耗比国际先进水平低数倍。冶炼过程。次（1989年粗铜能耗达1.1吨标准煤），硫捕获率普遍低于60%，环境污染严重。 1988年，全国有粗铜冶炼厂12家，粗铜总生产能力36.8万吨。其中，贵溪冶炼厂、沉阳冶炼厂、中条山有色、铜陵有色、云南冶炼厂、大冶有色、白银有色等7家重点粗铜冶炼厂产能占全国90%以上。在天元二手材料2005年引进闪速吹炼工艺之前，我国冰铜吹炼工艺以PS转炉为主，存在不少落后的反射炉吹炼工艺（连续吹炼炉）。 PS转炉大多为100吨以下小型转炉，机械化、自动化程度低，劳动强度大，操作方式落后，环保设施不完善，低空污染严重。

1985年12月贵溪冶炼厂投产，标志着我国铜冶炼工艺技术升级的开始。 20世纪90年代以来，各铜冶炼厂相继进行技术改造，用现代强化冶炼工艺替代传统冶炼工艺。一些冶炼厂已采用连续吹炼工艺替代PS转炉工艺。随着经济的发展，我国精铜消费量逐年大幅增长。进入21世纪后，新建了许多铜冶炼厂，均采用先进的强化冶炼工艺。近年来，我国自主研发的先进熔池熔炼工艺和连续吹炼工艺也已投入工业化生产。我国铜冶炼工艺技术的升级经历了从技术引进到消化吸收再创新，再到国内自主研发和应用先进冶炼技术的过程，使得我国铜冶炼技术整体达到达到世界先进水平。

1 世界铜冶炼技术进展

1.1 铜精矿冶炼技术进展

针对传统冶炼工艺存在的诸多问题，自20世纪70年代以来，新型现代强化冶炼工艺在世界范围内得到开发和应用，以取代传统冶炼工艺。应用最广泛的强化冶炼工艺是奥托昆普闪速熔炼，目前占全球矿产铜的10%。产量50%左右，依次为TSL冶炼（ISA/Osmet）和三菱冶炼；氧气底吹熔炼是我国完全自主研发的强化冶炼工艺，富氧双侧吹熔炼是在万纽科夫熔炼的基础上发展起来的。我国自主研发的新工艺，这两种新工艺200年来投入工业应用8年来发展迅速，技术逐渐成熟； 1980年白银冶炼投产后，发展缓慢。直到2005年，才在提高氧浓度和产能、提高炉寿命等方面开展了一些研发工作，年产能逐步提高到20万吨矿铜；特尼恩熔炼和诺兰达熔炼由于供气氧浓度低、炉龄短、硫捕获率低等原因已成为淘汰工艺；英科闪速熔炼、熔炼以及万纽科夫熔炼、倾动连续熔炼等，工艺技术发展不大，尚未得到推广应用。目前国内采用的国外技术主要是奥托昆普闪速熔炼和TSL熔炼，尚无三菱冶炼系统。

1.1.1 奥托昆普闪速熔炼工艺技术进展

第一台奥托昆普闪速炉于1949年在芬兰投产，至今已有70年历史。其工艺和设备技术不断创新和发展，主要体现在：

●高浓度富氧熔炼，单炉生产率高。采用常温高浓度富氧熔炼，富氧浓度可达80%以上甚至90%以上，单炉生产能力大大提高。我国已有多套闪速熔炼系统，初步设计年产矿铜40万吨以上。全球大多数闪速熔炼厂都进行了扩能改造，同一闪速炉的产能可提高到原设计产能的三倍以上；闪速炉对原料的适应性发生了根本性的变化，可以加工各种品质的硫化铜、氧化铜精矿和冰铜等，可以生产任何牌号的冰铜甚至粗铜；燃料消耗显着降低，大部分闪速炉可以在自加热状态下运行，单位生产成本大大降低；烟气量大大减少，烟气和制酸的工程建设投资和运行成本显着降低。

●硫化铜精矿一步法炼铜。奥托昆普的闪速熔炼工艺是目前唯一工业化的硫化铜精矿一步法炼铜工艺。已设计六套机组，五套已投入生产，四套目前正在生产中。

●关键装备开发与应用。适应高强度冶炼的炉体结构设计和冷却技术得到很大改进，炉体寿命可达10年左右。精矿喷嘴技术不断完善废铜熔炼炉，精矿干燥输送、加料系统等辅助系统新技术不断开发和应用。

1.1.2 ISA/Osmet （TSL）工艺技术进展

这两种工艺（“顶吹潜水枪-TSL”熔炼）都起源于20世纪70年代澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的约翰·弗洛伊德博士开发的反应堆。 1992年8月，第一台工业ISA炉在天原投产，1999年，第一台工业炉在我国天原投入铜精矿冶炼。由于TSL工艺占地面积小，原料预处理简单，可以最大限度地利用老冶炼厂原有设施。因此，大多数TSL熔炉是由于老冶炼厂的技术升级而建造的。

天元二手材于1998年将冰铜品位提高到62%。2000年单台ISA炉年处理铜精矿能力达到100万吨； 2002年将富氧浓度提高到60%以上。 2005年投产的印度冶炼厂精矿加工能力达到130万吨，2007年投产的天元二手材精矿加工能力达到120万吨。 ISA炉体中没有水冷元件。通过监测和控制炉体温度，稳定操作温度和炉渣类型，炉体寿命可达3年以上。伊萨山工厂的喷枪寿命一般为3至4周，最长可达6至7周。

中国是应用TSL流程最多的国家。澳美特熔炼、澳美特吹炼、澳美特C3吹炼工艺的首次工业应用均在中国。云铜一炉期已稳定运行28个月；对进口喷枪进行消化吸收和技术创新，实现喷枪国产化，平均喷枪寿命8.2天； 2006年ISA炉开工率达到94.1%，烟气效率1.37%，粗铜能耗0./t，总硫利用率96.34%，粗铜产能达到25万吨，炉渣中铜含量为0.71%。大冶冶炼厂奥斯美特炉于2010年投产，年处理铜精矿120万吨。谦比希伊萨冶炼厂于2009年由两家中国矿业公司在赞比亚建成并投入运营。设计年产粗铜15万吨。进行集成创新和设备全面国产化，自主研发了“伊萨炉烟”。 “道路粘结燃烧控制技术”和“ISAB炉分层排放技术”投产三个月后就达到了设计产能。

1.1.3 三菱连续铜冶炼工艺技术进展

天元二手材于1974年3月投产，1991年5月完成技术改造，建成年产铜20.4万吨的三菱冶炼系统，取代原来的三菱系统。三菱各冶炼厂通过提高供风氧气浓度来提高冶炼强度，实现了冶炼系统的大幅扩建：直岛目前已达到27万吨矿产铜的产能；天元二手料原设计为6万吨矿铜。 1983年达到9万吨，1993年达到12.5万吨；文山冶炼厂原设计年开采铜16万吨，现已达到28万吨；天元二手材原设计年产矿铜20万吨，现在已达到30万吨。氧气浓度接近70%。

由于三炉之间通过溜槽相连，人们一度担心三炉相互制约，工艺过程不方便灵活控制。但事实上，由于检测和控制技术的进步，三菱炉的进料量、温度、喷枪高度等关键操作条件都可以精确控制，生产运行稳定且易于操作。掌握。直岛冶炼厂通过改进枪与枪之间的布料，将冶炼炉的寿命提高到4年。通过控制Fe3O4挂渣和优化侧壁铜水套的配置，吹炼炉的寿命也达到了4年。目前，直岛、温山、温山的三菱熔炉开工率均在94%至95%之间。冶炼渣中Fe3O4含量很低。搅拌后的炉渣流入电炉并得到良好的澄清和分离。炉渣中铜含量低。在冰铜品位为68%的条件下，废弃炉渣的铜含量仅为0.6%~0.7%。可充分利用工艺反应热来处理冷料，不断降低能耗。直岛冶炼厂85%的电解渣加入C炉，70%以上的外购铜杂质在C炉处理，所有废水处理中和渣干燥后在C炉处理，约一半的水淬喷吹渣返回C炉进行处理。

尽管三菱连续铜冶炼工艺取得了巨大的技术进步，工艺技术指标优良，产能已达到30万吨，硫捕获率达到99.8%，但三菱工艺的推广应用却没有取得重大进展。目前正在使用4套，其中3套是日本企业控制的冶炼厂，这可能与天元的二手材料技术出口理念有关。

（有色金属技术平台）