图-1 传统火法炼铜流程图

该工艺流程特点是：简短、工艺传统成熟、适应性强，铜的回收率可达95％。严重缺点是热效率低、能耗高、环保差、装备自动化程度低，生产效率低下，尤其对矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段以二氧化硫废气排出时回收率低，污染大，为典型高能耗高污染工艺。近年来出现了如闪速炉闪速炼铜工艺，白银法、诺兰达法和艾萨发等熔池熔炼工艺，日本的三菱法连续炼铜工艺和永久不锈钢电解法等先进工艺，现代火法炼铜正逐渐向连续化、自动化、高效节能和清洁环保方向发展。 在当代中国从铜精矿中提取金属铜，主要采用火法冶金方法，中国铜冶金的生产流程以从铜精矿至获得粗铜的火法冶炼为主导。

火法冶金的中间产物包括冰铜或铜锍粗铜阳极铜，最终产成品为电解铜（阴极铜）。冰铜：冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相熔解形成，它的含铜在20％～70％之间，含硫在15％～25％之间。冰铜较重，沉于下层，从熔炼炉的排铜口流出来，熔炼渣则从上部渣层排渣口排出。冰铜主要作为吹炼炉生产粗铜的原料使用，冰铜为各企业自主内定标准。粗铜：是经吹炼炉吹炼后获得的含铜约98％左右的铜，其外表粗糙含气孔，由此得名，又称“泡铜”（英文名：Blister Copper）。我国粗铜行业标准（YS/T 70—93）：粗铜按化学成分分为3个牌号：Cu99.30C、Cu99.00C、Cu97.50C，化学成分应符合下表的规定。 表2 粗铜化学成分 % （YS/T 70—93） 品级 一号 二号 三号 牌号 Cu99.30C Cu99.00C Cu97.50C Cu不小于 99.30 99.00 97.50 杂质含量 不大于 As 0.06 0.12 0.34 Sb 0.05 0.10 0.29 Bi 0.01 0.02 0.07 Pb 0.08 0.12 0.40 阳极铜：是粗铜在阳极炉中精炼火法精炼后的产物，铸成阳极铜板，为各

企业自主内定标准。

阴极铜：是阳极铜通过电解精炼的获得的产物，目前执行国家标准GB/T467-1997 ： 阴极铜划分为两类标准阴极铜（牌号Cu-CATH-2）和高纯阴

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极铜（牌号Cu-CATH-1）。两者的化学成分如下表3和表4。

表3 GB/T467-1997标准阴极铜(Cu-CATH-2)化学成分 % Cu+Ag不小于 杂质含量，不大于 As Sb Bi Fe Pb Sn Ni Zn S P 99.95 0.0015 0.0015 0.0006 0.0025 0.002 0.001 0.002 0.002 0.0025 0.001 注:供方需按批测定标准阴色铜中的铜、砷、锑、铋含量，并保证其他杂质符合本标准的规定。 表4 GB/T467-1997高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分 % 元素组 杂质元素 含量，不大于 元素组总含量，不大于 Se 0.00020 0.00300 1 Fe 0.00020 0.0005 Bi 0.00020 Cr - Mn - Sb 0.0004 2 0.0015 Cd - As 0.0005 P - 3 Pb 0.0005 0.0005 4 S 0.00150 0.0015 Sn - Ni - Fe 0.0010 5 0.0020 Si - Zn - Co - 6 Ag 0.0025 0.0025 2 、湿法冶金

由于铜矿石品位不断下降，难处理的复杂矿增加等原因，人们对湿法冶炼越来越重视。湿法冶金过程的主要化学反应是在水溶液中进行的，在许多情况下它需要与火法冶金相配合来完成，生产出的精铜称为电积铜。一般铜矿物预先通过氧化或硫酸化焙烧，转变可溶状态，然后再进行浸出、净化和电积获取电解铜。溶剂萃取电积法(SX―EW)提取铜的技术已在美国、智利、赞比亚、秘鲁、澳大利亚和墨西哥等地推广应用，大大提高了铜的回收率并降低了生产成本。现代湿

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法炼铜技术通常有硫酸化焙烧--浸出--电积（简称RLE法）、浸出--萃取--电积、常压氨浸出法（阿比特法）、高压氨浸出法、细菌浸出法等，通常适用于低品位复杂矿、氧化铜矿、浮选尾矿和含铜废矿石的堆浸槽浸或就地浸出。湿法冶炼的工序可简单地分为三个步骤：浸出、萃取、电解。

铜矿湿法冶金的一般工艺流程为：

铜矿→焙烧→浸出→净化除杂→萃取→电积→电积铜（阴极铜）

湿法冶炼技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低，预计本世纪湿法冶铜占总产量的比例将逐步提高， 在当代中国铜矿物湿法冶金生产流程还不占主导地位。

3、火法炼铜和湿法炼铜比较

（1）湿法炼铜设备更简单，但杂质含量较高，是火法炼铜的有益补充。 （2）湿法炼铜有局限性，受制于矿石的品位及类型。 （3）火法炼铜的成本要比湿法炼铜高。

⑷湿法炼铜技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，增加了社会资源供给。

⑸湿法炼铜周期长、效率低、产能规模小，而火法炼铜周期短、效率高、产能规模大。

三、当代国内外铜精矿火法冶金先进技术概述

当代国内外火法冶金技术正朝着：短流程连续炼铜、高富氧、低能耗、高效率、低碳冶金、清洁生产、自动化、信息化和智能化先进方向发展。当代铜精矿火法冶金获取电解铜需经熔炼、吹炼、火法精炼和电解精炼四大工序，四大工序的现代先进技术归纳如下。

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1、熔炼先进技术 （铜精矿→冰铜）

主要任务是对硫化铜精矿熔炼，脱除硫、铁、铅、锌、锡、砷、锑、铋、镍等杂质和精矿中的大量脉石，火法熔炼的主要化学反应是氧化-还原反应，产物为冰铜或铜锍（中间产品）。火法熔炼的同时还可以富集金、银、铂、钯、硒、碲等稀贵有价元素。20世纪70年代以前，传统的火法熔炼方法，包括鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，这几种工艺的共同和难以克服的缺点是能耗大、硫利用率低、环境污染严重和劳动生产率低等。由于20世纪中叶以来全球性的能源和环境问题突出，能源日趋紧张，环境保护法规日益严格，以及劳动代价逐步上涨，促使铜冶金技术从20世纪80年代起获得飞速发展，迫使传统的火法冶金方法不得不被新的强化熔炼方法来代替，传统的冶炼方法逐渐被淘汰。随之兴起的是以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼先进技术，其中最重要的突破是氧气或富氧的广泛应用。经过二三十年的努力，闪速熔炼与熔池熔炼已成为目前取代传统火法冶金最有前途的方法。据统计，目前世界铜产量中，这两类火法炼铜方法所产的粗铜分别占到总产量的1/3。二者之间的区别在于，闪速熔炼主要反应发生在炉膛空间，反应体系连续相是气相(炉气);熔池熔炼主要反应发生熔池内，反应体系连续相是液相(锍、金属或炉渣)。

闪速熔炼（flash smelting）包括国际镍公司闪速炉、奥托昆普闪速炉和旋涡顶吹熔炼3种，目前闪速熔炼先进技术的知识产权仍为外国掌握。闪速熔炼是充分利用细磨物料巨大的活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。将金属硫化物精矿细粉和熔剂经干燥与空气一起喷入炽热的闪速炉膛内，造成良好的传热、传质条件，使化学反应以极高的速度进行。这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍熔炼。将细粒硫化物精矿和熔剂干燥至含水 0.3％以下，与空气或富氧空气一并喷入炽热的闪速炉膛内，固体颗粒悬浮在紊流气流中，造成气、固、液三相间良好的传质、传热条件，使化学反应以极高的速度进行。熔炼铜精矿生产过程中，悬浮在炉膛空间的物料颗粒熔融后，落入沉淀池继续进行造冰铜（铜锍）和造渣反应。反应生成的冰铜和炉渣，按比重在池内分层，定时分别将它们放出。含高浓度SO2的炉气，可用以制取硫酸或单质硫。

闪速熔炼优点：脱硫率高，烟气中SO2浓度大，有利于SO2的回收，并可通

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