铜是如何炼成的？一文看懂铜冶炼工艺

铜冶炼的基本方法

铜冶炼一般是指从铜精矿到精炼铜的形成过程，主要分为火法冶炼与湿法冶炼两种技术路线。如图 1、图 2 所示，火法冶炼以硫化铜精矿为主，通过熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼等环节形成电解铜，而湿法冶炼以氧化铜矿为主，通过浸出、萃取等环节形成电解铜。

图 1 火法炼铜工艺流程

两种方式各有优点，火法炼铜的优点主要是生产效率高，能耗较低，电解铜的质量较好，且可以较好地回收铜矿中的有价金属；缺点为硫化矿随着持续的开采，品位逐渐下降，选矿费用将成倍提高，同时因其需要增设控制 SO2污染的环保设施，所需设备流程相对复杂，整体投资成本较高，经济效益欠佳。湿法炼铜的优点主要是不产生 SO2污染，所需设备相对简单，整体投资成本较低，易于实现机械化和自动化；但其缺点为当前技术水平下原料的约束较多，既难以回收有价金属，同时其产生的硫酸亚铁溶液可能会导致环境污染（见表 1）。现阶段，火法炼铜仍是主流，因此本文重点关注火法炼铜技术。

表 1 火法炼铜与湿法炼铜的对比

火法冶炼可以粗略地分为“粗炼"和“精炼"两个环节，粗炼环节即：铜精矿——冰铜——粗铜，精炼环节即：粗铜——阳极铜——精炼铜。其中，从铜精矿到冰铜的过程是火法冶炼各种技术的主要差异所在，我们常见的一些技术术语，比如“顶吹"、“侧吹"、“闪速"等，均属于粗炼环节的各项技术。各个技术之间从流程、工艺、理念到优劣势等各个环节均有明显差异，因此这里重点对比各类熔炼工艺的区别与优劣。

1、 传统工艺

熔炼冰铜的传统工艺主要有密闭鼓风炉、反射炉和电炉。主要区别在于熔炼的主要设备、化学反应过程有差异，但本质上都是使铜精矿产生氧化反应，目前均不是主流工艺，因此不做过多介绍，可以通过表 2 查看更多细节。（见表 2）

表 2 传统冰铜熔炼工艺对比

现代熔池熔炼法优点明显，一方面，富氧空气的股入可在短时间内促进炉料与空气快速反应，熔炼能力强大。另一方面，对原料的水分和形状要求相对较少，熔炼时的烟尘率较低，且熔池可通过分区来控制不同的氧势位。不过此方法对喷嘴、喷枪及冶金炉等设备有严格的要求，设备较易损坏意味着需要经常更换维修。