废铜冶炼用多少什么炉

目前我国生产再生铜的方法主要有两类：

第一类是将废杂铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或精铜，所以又称直接利用法；

第二类是将杂铜先经火法处理铸成阳极铜．然后电解精炼成电解铜并在电解过程中回收其他有价元素。用第二类方法处理含铜废料时，通常又有 3 种不同的流程，即一段法、二段法和三段法。

l 一段法 将分类过的黄杂铜或紫杂铜直接加入反射炉精炼成阳极铜的方法。其优点是流程短、设备简单、建厂快、投资少，但该法在处理成分复杂的杂铜时，产出的烟尘成分复杂，难以处理；

同时精炼操作的炉时长，劳动强度大，生产效率低，金属回收率也较低。

2 二段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼得到金属铜．然后将金属铜在反射炉内精炼成阳极铜；或杂铜先经转炉吹炼成粗铜．再在反射炉内精炼成阳极铜。由于这两种方法都要经过两道工序，所以称为二段法。鼓风炉熔炼得到的金属铜杂质含量较高，呈黑色，故称为黑铜。

3 三段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼成黑铜，黑铜在转炉内吹炼成次粗铜，次粗铜再在反射炉中精炼成阳极铜。原料要经过 3 道工序处理才能生产出合格的阳极铜，故称三段法。三段法具有原料综合利用好，产出的烟尘成分简单、容易处理、粗铜品位较高、精炼炉操作较容易、设备生产率也较高等优点，但又有过程较复杂、设备多、投资大且燃料消耗多等优点。因此，我国除规膜较大的企业或需处理某些特殊废渣外，一般的废杂铜处理流程多采用二段法和一段法。

一、内容概述

随着世界经济的高速发展，对铜的需求量不断增加。急速膨胀的铜消费给现有的采、选、冶等铜生产环节带来了不同程度的压力和影响，也加速了不可再生性矿产资源的枯竭，成为制约社会和经济可持续发展的重要因素。为缓解资源、能源及环境的压力，各国都在不断加大对废铜的循环利用。据统计，近20 年来，美国消费的所有铜及铜产品中，约有50% ～60%来自废铜的再生，再生铜占铜消费的半壁江山。除此之外，在处理废杂铜过程中，还能综合回收金银等贵金属，经济效益十分可观。

由于科学技术的发展和消费水平的提高，废杂铜的种类已经发生了很大的变化，难以处理的低品位废铜所占比例越来越大，使企业在废杂铜的分选、熔炼上遇到了较大的困难，尤其是在熔炼过程中对环境造成严重污染，迫切需要研发适合处理低品位废铜的熔炼设备。芬兰奥图泰公司研发的奥斯麦特（Ausmelt）技术已被成功地应用在原生矿冶行业。近几年，奥斯麦特技术在再生有色金属领域进行了深入的研发和推广，已经在处理低品位废杂铜中取得了一定的成绩。

二、应用范围及应用实例

奥斯麦特炉是氧气顶吹浸没式熔池熔炼的代表炉型之一（另一种是艾萨炉），它是一种在高温浸没燃烧法（悉罗法）的基础上发展起来的喷枪顶吹熔池熔炼技术。通过近十余年的发展，获得了不同程度的应用和改善。技术发明人约翰·弗洛伊德先生在1981年创立了奥斯麦特有限公司，主营该技术的推广。1985 年，在浸没喷吹基础上，又对喷枪系统进行了研发和改进并申请了专利。奥斯麦特冶炼技术因其工艺的适用性和灵活性，在中国的原生铜冶金领域已经得到应用。奥斯麦特技术应用于铜精矿冶炼已经非常成熟，在中国最先采用该技术的是中条山侯马冶炼厂。1999 年，侯马冶炼厂引进该技术处理铜精矿和冰铜，产品是冰铜和粗铜。随后几年，云铜、金川、吉林镍业、赤峰铜业、云南锡业、大冶等公司相继采用奥斯麦特技术处理各种精矿。目前我国再生有色金属行业还没有采用该技术的先例，但国外已经有几家企业利用该技术处理废渣和电子废物，例如日本的同和矿业公司。据了解，奥斯麦特炉在处理低品位废杂铜试生产阶段还是遇到不少问题，后期经过多次试验和改进，生产渐渐平稳，技术经济指标基本达到设计要求。由于技术保护较为严格，具体改进手段还不得而知，但结论是这种炉型经过改进之后在处理低品位废杂铜方面效果明显。近几年我国有几家再生铜企业与奥斯麦特公司有过深入的接触，拟采用该技术处理低品位的废杂铜，但到目前为止还没有达成正式合作。

三、资料来源

张家源.2012.奥斯麦特炉处理废杂铜技术评析.资源再生，6：58～59

需要变压器一个。再去化工厂购买或自己配制金属活动性大于Cu的硫酸溶液。

工作时，先关闭电源，只需把电源电压调低，然后把电源负极接在纯铜快上，电源正极接在废铜上，然后打开电源，一会过后，废铜会溶解，然后析出在纯铜上。

最好要保持电压在80左右，不然会发生危险。

你可以找一个懂一点的在旁边指导，自己做一下实验。反正不要电到自己，工作后洗手，就没问题。

里面加个

石墨坩埚

，什么

铜都

可以熔炼，

紫铜

，青铜，黄铜，

铍青铜

都可以。嫌贵的话用

石英砂

打

炉衬

，第一炉先熔炼钢，加温到1600℃，保温5-10分钟，就可以熔炼铜了。炉衬打的要比炼钢的偏厚点。

铜渣

铜沫加在炉底，中间加点

铜块

。有

铜水

就可以多加粉了。

投资大,专利费昂贵,熔剂和原料先进行磨细再进行深度干燥,需额外消耗能源这不尽合理。熔炉产出的铜硫需要水碎再干燥再细磨,工序繁杂。每道工序均难以保证100%回收率,会产生部分机械损失热态高温铜锍水碎物理热几乎全部损失,水碎后再干燥,再加上炉内大量水套由冷却水带走热量,热能利用也不尽合理。铜锍水碎需要大量的水冲,增加动力消耗。破碎、干燥要增加人力和动力的消耗。这些都是多年来该工艺没有得到大量推广的重要原因。

2、艾萨法和澳斯麦特法均属于顶吹冶炼系列:

顶吹都要建立高层厂房,噪音大、高氧浓度低烟气量大、顶吹的氧枪12米长,3天至一周要更换一次,不锈钢消耗量大、投资大、操作不方便。都用电炉做贫化炉,渣含铜一般大于0.6%不合国情。

3、三菱法的不足

4个炉子(熔炼炉、贫化电炉、吹炼炉、阳极炉)自流配置,第一道工序的熔炼炉需要配置在较高的楼层位置,建筑成本相对较高,炉渣采用电炉贫化,弃渣含铜量达0.6%~0.7%,远远高于我国多数大型铜矿开采的矿石平均品位,资源没有得到充分的利用。

4、诺兰达和特尼恩特连续吹炼法,尚在工业试验阶段。

诺兰达是侧吹、要人工打风眼、劳动强度很大、风眼漏风率达10%~15%。有很大噪音、操作条件不好、冶炼环境不理想。如果掌握不好容易引起泡沫渣喷炉事故。

综上所述,让我们来寻求新的冶炼工艺,在不断的探索中发现新途径。 氧气底吹炉炼铅、炼铜最早是湖南水口山和中国有色工程设计研究总院共同研发在水口山进行过半工业试验。首先用于炼铅,产业化取得成功,继这之后,中国有色工程设计研究总院原副院长、总工程师、全国设计大师蒋继穆,用在炼铜上,曾找过多家合作,可是谁都不想吃第一只螃蟹。时隔多年,在中国和国际铜市场最好的时候,山东东营方圆铜业集团董事长崔志祥找到蒋继穆,提出要搞20万吨铜、金冶炼,分两期实施。经过多方研讨和论证,崔志祥和蒋大师达成协议,共同开发“氧气底吹造锍捕金”熔池熔炼新工艺,产业化示范工程。蒋大师从这项工程设计开始到投产,曾多次到现场进行细致的调研,落实科学发展观,对设计中的每一个参数和设备运行数据都一一推敲,对“氧气底吹这项新技术”,他呕心历血,夜以继日地工作,在严细上下功夫,不说大话,不说虚话,尊重事实。从点火烤炉,到投料试车,真是令人捏把汗。氧气底吹炉投料试车一次成功,说明了从设计、施工到投产、所有工程技术人员和工厂员工尊重科学,尊重实践,是百战百胜的基础,是发展的源动力。在氧气底吹炉开车时,全流程畅通,蒋大师高兴地说:“这是创新第一步,还有很多问题需要逐步去解决,任重而道远。”

目前采用的较为先进的熔炼工艺是可行的,没有烟气外逸。就铜的转炉吹炼而言,当今世界上90%以上都是采用PS转炉,间断作业,熔炼产出的铜锍需用铜锍包在车间内进行倒运,造成二氧化硫烟气低空逸散,加上转炉加料及吹炼过程,烟气难以完全密封,存在不同程度的逸散现象,使PS转炉吹炼作业的操作环境很差。这是当今铜冶炼面临的一道世界性难题,各国都在力图解决这一大问题。我们要想法从源头上来解决,从取消转炉上下功夫,需在吹炼炉上做文章。

目前国外有两种用于工业生产的连续吹炼工艺,解决了铜铳在车间内倒运等问题。硫的捕集率大于99.8%,较好地解决了铜锍吹炼的低空污染。

其中,日本研发的三菱法,采用顶吹炉熔炼,电炉沉降铜锍并对渣进行贫化,再用顶吹炉连续将铜锍吹炼至粗铜。3个炉子用两个溜槽连接,实现了连续炼铜。世界上已有5家这样的工厂在进行生产,是一种投资较少、成本较低的连续炼铜工艺。

另一种是美国犹他Kennecott冶炼厂的炼铜工艺,采用闪速炉熔炼、炉渣选矿、铜锍水碎、干燥、磨矿再用闪速炉吹炼成粗铜。

上述两种连续炼铜工艺,虽然解决了吹炼作业的环保问题,但还都有不足之外,需要进一步改进提高。

三菱法由4个炉子(熔炼炉、贫化电炉、吹炼炉、阳极炉)自流配置,第一道工序的熔炼炉需要配置在较高的楼层位置,建筑成本相对较高,另外三菱法的炉渣采用电炉贫化,弃渣含铜量达0.6%~0.8%,远高于我国多数大型铜矿开采矿石的平均品位,资源没有获得充分利用。 闪速连续吹炼,其缺点是铜锍需要先水碎,再干燥、磨细后,才能进行吹炼作业,工序繁杂,且每道工序均难以保证100%的回收率,都有少量的机械损失。再者液态高温铜锍水碎,其物理热几乎全部损失,水碎固态铜锍的干燥和吹炼过程需要外供热源,热能利用不尽合理。铜锍水碎需用大量水冲,加上干燥、破碎,额外增加了人工及动力消耗,致使吹炼成本增加,这也许是多年来该工艺没有得到大量推广的重要原因。

另外还有诺兰达和特尼恩特连续吹炼法,尚处于工业试验阶段。

通过搞氧气底吹炉的试验,找到一种有效方法,解决目前铜冶炼PS转炉吹炼的低空二氧化硫污染问题,同时提供比世界上现有的三菱法、闪速吹炼法等连续炼铜工艺更先进、流程更短、投资更省、成本更低、回收率更高、综合利用更好的新的炼铜工艺,是我们面临的重任。

蒋继穆发明的“氧气底吹连续炼铜”法的精髓在于借鉴三菱法的自流配置,利用氧气底吹的冶炼机理与优越性,将熔炼、吹炼、火法精炼三过程,用3个不同的底吹炉连成一体,克服了转炉吹炼的缺点。这样就可彻底解决世界上目前仍有90%采用转炉吹炼铜锍需在车间吊运的问题。在车间内有效根冶了二氧化硫的逸散,和操作中的污染,车间内的低空烟害得以消除。这不仅节省为转炉生产用的吊车,也取消了多台转炉占用的大面积厂房,建设投资,同等条件下省去1/3费用。

其特征在于,利用氧气底吹炉熔炼高品位铜锍,高品位铜锍再用底吹炉或我国开发的连续吹炼炉吹成粗铜。熔炼过程造高铁渣,炉渣经选矿选出铜精矿返回熔炼,选出铁精矿出售,渣尾矿出售。吹炼过程造钙渣,返回熔炼,烟气经净化后送去生产硫酸。 这种粗铜冶炼方法,包括以下步骤:

1、将硫化铜精矿、其他含铜物料和熔剂配料制粒后,加入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼,产出高品位铜锍和熔炼渣,烟气经余热锅炉冷却回收余热后送至电除尘器净化除尘,然后送制酸车间生产硫酸。 其特点在于:

(1)调节氧料比,生产高品位铜锍。铜锍品位控制在68%~70%,以减少后续铜锍吹炼作业的负荷量,同时产出小于70%的铜锍,熔炼渣含铜处于较低水准,可获得较高的熔炼直收率。 2)熔炼采用高铁渣型。通过熔剂配入量,熔炼渣的氧化铁/二氧化硅(以重量计)控制在2.0~2.2之间,高于三菱法的1.4~1.6的水平,也高于闪速炉的1.6~1.8(用于渣选矿的渣型)。之所以能采用高的铁硅比造渣,是由于底吹熔炼的反应机理是氧气直接作用于铜锍,铜锍作为氧的载体,生成氧化亚铜与精矿中的硫化铁反应生成氧化铁,造渣反应的氧势低,不易生成四氧化三铁,因而炉渣可以采用更高的铁硅比。反之,三菱法或闪速熔炼法,其反应机理是氧气直接作用于精矿,硫化铁直接与氧气反应,氧势较高,生成四氧化三铁的趋势大,比例高,炉渣发粘,氧化亚铜在渣中的熔解度增加,不利于渣铜分离。尤其是三菱法,过高的铁硅比,渣中四氧化三铁增加,除渣含铜升高外,还有产生泡沫渣的危险。由于氧气底吹熔炼炉渣四氧化三铁含量低,可以采用高的铁硅比造渣,因此,熔炼加入的石英熔剂量相对较少,熔炼物料量减少,渣率低,渣选矿的物料量少,能耗也相应下降,随渣损失的铜量也相应减少。

2、熔炼炉渣选矿

底吹炉产出的熔炼渣,通过渣包或渣坑,经缓冷后送选矿处理,选矿过程包括将渣破碎、磨细后,浮选选出渣铜精矿、再遴选选出铁精矿和尾矿。铜熔炼炉渣选矿,国内外有成熟技术。底吹炉渣与诺兰达熔炼渣类似。大冶处理诺兰达熔炼渣,可选出渣铜精矿、铁精矿,产出的尾矿可供水泥配料或制砖,实现了冶炼厂无废渣。尾矿含铜小于0.35%,较电炉贫化工艺,可提高铜的总回收率0.6%~0.7%。电炉贫化弃渣含铜较好指标为0.6%~0.7%,我国铜资源奇缺,原矿含铜0.42%左右的资源仍在开采。该技术炉渣采用选矿工艺回收残留铜,铜回收率高,资源得以充分利用,是符合国情的。更何况,采用选矿方法处理每吨渣的单位基建投资和运营成本,与电炉贫化基本持平,因此,从经济角度看,渣选矿也更为有利。

3、铜锍吹炼

产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍,经溜槽连续注入氧气底吹吹炼炉,从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼。与此同时,通过料仓,计量皮带给料机,按计算要求量从炉顶开口连续加入熔剂石灰石造渣。(也可炉顶不开口,将熔剂石灰或石灰石磨成粉状,通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内造渣。)在炉子一端较上部开孔,排放熔炼渣,较下部开孔,设置虹吸装置排放粗铜,见图2。实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连续造渣、排渣,并连续放出粗铜,实现吹炼过程连续化。其特点有:1)采用底吹炉吹炼。在粗铜、铜锍、炉渣三相共存情况下连续吹炼,氧通过粗铜传递,因此,粗铜的氧势最高,可确保获得比其他连续吹炼含硫量更低的粗铜,并有利于As、Sb、Bi等V族元素的脱除,提高粗铜质量。同时底吹吹炼可降低四氧化三铁的生成量,防止四氧化三铁沉淀和泡沫渣的生成,炉渣中四氧化三铁含量低,渣的粘度就低,可降低吹炼渣中氧化亚铜的夹杂量,使渣含铜低于闪速吹炼和三菱法吹炼的渣含铜量,可降到铜小于10%。 (2)采用高品位铜锍(铜68%~70%)吹炼,吹炼负荷小,吹炼渣量相对较少。通过调节氧枪供氧的氧氮比和供氧压力(氧氮体积比调节范围为5:5至8:2,供氧压力调节范围为0.4MPa~0.8MPa)来控制吹炼的反应速度,从而可控制吹炼温度在1220℃~1250℃。

(3)根据精矿成分确定吹炼渣型:一般情况下铜精矿脉石含铁高、含钙、镁等碱性元素少,熔炼时需添加熔剂氧化钙。采用铁钙渣型,吹炼渣水碎后返熔炼炉,替代熔炼所需添加的石灰石熔剂。当特殊情况下处理含钙量高的铜精矿(熔炼时不需要添加石灰石熔剂)时,亦可在吹炼炉加石英石造硅铁渣,经缓冷后送渣选矿车间处理。

(4)底吹吹炼炉,根据炉子大小,在配制上保持1%~3%的倾斜度,使之铜锍入口端的粗铜层较薄,从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层,进行吹炼反应,防止产生过量的氧化亚铜。粗铜放出口一端又可保持较厚的粗铜层,为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量,在该端设置部分炉底透气砖,送人少量富氧空气,缓慢进入粗铜层,提高其氧势,控制粗铜量达标,避免了三菱法和闪速连续吹炼法在阳极炉中需要再脱硫,造成阳极炉烟气需要特殊处理以解决环保问题。

(5)底吹炉连续吹炼,炉温稳定,克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点,有利于大幅度提高吹炼炉的寿命,降低耐火材料消耗和维修工作量,从而降低炼铜成本。连续吹炼,烟气量和烟气成分(二氧化硫含量)稳定均衡,炉体不用经常转动,从而降低炼铜成本。连续吹炼,克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点,有利用制酸,降低酸厂投资。

(6)熔炼炉至吹炼炉设置铜锍溜槽,铜锍直接从熔炼炉通过溜槽流入吹炼炉。在联接溜槽上设置保温烧嘴加热保温,防止铜锍在溜槽中冻结。在溜槽一端设置通风烟罩,排除保温烧嘴和溜槽中铜锍逸散的烟气,烟气经脱硫处理后排空。克服了转炉周期作业时,用吊包车在车间内倒运铜锍,铜锍中二氧化硫大量无组织逸散,造成严重的二氧化硫低空污染,恶化车间操作。