铜火法冶炼熔池熔炼工艺比较

贾文清

（侯马北铜铜业有限公司， 山西 侯马 043000）

近十几年来，铜冶炼技术在国内得到快速发展和进步，装备水平也越来越高，高效、节能、安全和环保已经成为炼铜技术发展的方向和目标。目前国内铜火法冶炼熔池熔炼技术也在不断地发展和完善已趋于成熟。铜冶炼厂采用的熔炼工艺从大的方面可分为闪速熔炼工艺和熔池熔炼工艺。闪速熔炼和熔池熔炼大约各占50%。在熔池熔炼工艺中，目前国内有富氧顶吹浸没熔池熔炼、氧气底吹熔池熔炼和富氧侧吹熔池熔炼工艺。

1 熔池熔炼工艺特点介绍

1.1 富氧顶吹浸没熔池熔炼

富氧顶吹浸没熔池熔炼炉体结构简单，富氧空气通过炉体顶部插入熔池的喷枪鼓入熔池，熔炼强度高，其杂质的脱除率相对较高。精矿由炉顶加料口加入炉内，喷枪插在渣层进行作业，渣跟冰铜混合进入沉降炉进行沉降分离。

1.2 富氧底吹熔炼

富氧底吹熔炼是具有国内自主知识产权的炼铜工艺，目前国内已建和在建的底吹炼铜厂已有10 余家。该熔炼工艺是熔体反应气体通过炉底喷枪由底部鼓入铜锍层，采用高铁渣渣型熔炼不会造成泡沫渣，铁硅比可控制在1.8～2.2 范围内安全操作，渣量少，铜回收率高；完全自热熔炼，能耗低；缺点是富氧空气压力高、动力消耗大，熔炼渣含Cu 高，直收率低。

1.3 富氧侧吹熔炼

近年来发展迅速，目前国内已建和在建的富氧侧吹炼铜厂也已有10 余家，该工艺采用铜水套冷却，熔体反应气体通过炉体侧墙上封口鼓入，熔炼炉具有较大的熔池，熔池分为铜锍排放区、熔炼区、炉渣沉降区。炉体热强度大，炉料适应性强、备料简单，采用虹吸排放炉渣和有铜锍，劳动强度低，操作条件好，熔炼强度一般为60～70 t/（m2·d）。从目前国内运行和在建的十几条生产线。

2 熔池熔炼技术比较

2.1 侧吹熔炼技术

侧吹熔炼属强化熔池熔炼技术，国内固定式侧吹熔炼炉炉型是一种新型的侧吹熔池熔炼方法，是对瓦纽科夫炉冶炼方法的技术提升。侧吹熔炼技术的特点是：

1）原料适应性好，脱杂能力强。

2）备料简单，精矿不需要制粒，可以直接入炉，炉膛面积大，烟气流速低，烟尘率低（1.5%～2%），主要是挥发尘，电收尘含Cu 低（4%～8%）。

3）富氧浓度高，达70%～85%，烟气量小，SO2浓度高，烟气处理成本低。

4）熔炼渣m（Fe）/m（SiO2）高（1.6～2.0），渣量少，铜回收率高。

5）熔池深2 000～2 300 mm，炉温高，铜锍温度1 250～1 280 ℃、渣温1 280～1 320 ℃，渣流动性好，炉内有隔墙，渣分离效果好，是单炉实现渣和铜锍的分离中渣含Cu 最低（1.5%）的工艺，铜直收率较高。

6）风口寿命长，风嘴可工作一年以上，作业率高。

7）反应区采用铜水套冷却，炉子寿命比较长，可达3 年左右。

8）采用虹吸排放铜锍、溢流排放渣，劳动强度较低。

9）采用固定式炉型，炉体密封性好，操作环境好。10）由于侧吹炉是卧式结构，厂房低，投资省。

11）风口区处于渣层，一般需要配1%～2%的块煤或焦粉来抑制磁性铁的生成，防止炉渣泡沫化。

2.2 富氧顶吹熔炼技术

顶吹熔炼技术是从澳大利亚引进的技术，分艾萨和奥斯迈特两种，国内已建成了近十条顶吹铜冶炼生产线。富氧顶吹熔炼技术的特点是：

1）原料适应性好，脱杂能力强。

2）精矿一般需要制粒，加料口与出烟口很近，料易短炉，烟尘率高，制粒后烟尘率约2.5%。

3）富氧浓度不高，一般φ（O2）为50%～65%，相对侧吹熔炼而言，烟气量偏大，SO2浓度偏低，后期烟气处理成本偏高。

4）熔炼渣m（Fe）/m（SiO2）低（1.2∶1.0），渣量大，铜损失量大，铜回收率不高。

5）单台顶吹熔炼炉产出的是铜锍和渣的混合物，必需配备一台沉降电炉，从电炉中分别排出铜锍和渣。顶吹炉厂房高，投资大，电炉耗电，运行成本高。

6）铜锍品位低，一般w（Cu）为50%～65%，否则渣中Fe3O4高，电炉易形成炉结，影响电炉正常运行。

7）铜锍品位低不宜进连续吹炼炉吹炼，否则吹炼渣w（Cu）高（14%～20%），渣量大，铜直收率低，吹炼渣返回量大。

8）喷枪寿命10～14 d。

9）炉子寿命1.5 a。

10）环保条件差，炉顶加料口和喷枪口易冒烟。

11）喷枪处于渣层，一般需要配1%～2%的块煤或焦粉来抑制磁性铁的生成，防止炉渣泡沫化。

2.3 氧气底吹熔池熔炼工艺特点

氧气底吹熔池熔炼技术开发的比较晚，但是发展速度很快，目前已有多座氧气底吹熔池熔炼炉在运行。

1）原料适应能力强，既可以处理粉料，也可以处理块料，允许炉料成分有一定的波动。

2）湿精矿直接入炉，流程短，且烟尘率低，锅炉工作条件好，机械损失少，直收率较高。

3）炉型简单，操作方便、灵活，生产效率高。

4）传热传质好，能充分利用炉料的化学反应热，能耗低，炉子容易实现自热。

5）对燃料的种类、质量无严格要求，可采用价格便宜、容易获得的燃料。

6）采用富氧熔炼，烟气含二氧化硫浓度高，硫酸生产条件好，有利于环境保护。

7）渣含铜较高需要进一步处理。

8）鼓风压力较高，动力消耗大。

3 结论

随着国内新型侧吹熔炼和底吹熔炼技术的快速发展，顶吹熔炼技术的缺点暴露得越来越明显，如原料制备复杂、熔炼渣m（Fe）/m（SiO2）低、渣量大，铜回收率低，需要两台炉子，厂房高，投资大、运行成本高，环保条件差，最主要是它难以适应连续吹炼技术需要高铜锍（w（Cu）为68%～75%）。侧吹熔炼技术克服了顶吹熔炼技术的缺点，特别是在高铁硅比1.8、铜锍品位70%的情况下，还能单台炉体产出w（Cu）约为1.5%~2.0%的熔炼渣。富氧侧吹熔炼工艺适合年产20 万t 电铜左右规模，富氧低吹熔池熔炼工艺适合年产10 万t 电铜做优规模。