铜的精炼工艺

为了提升铜的使用、加工性能，需要除去粗铜中的杂质，如镍、铅、砷等，同时回收其中的有价金属，如金、银等，这便是粗铜的精炼工艺。该流程一般分为两个阶段，一是将粗铜火法精炼成阳极铜，二是将阳极铜电解精炼成电解铜。

1、 火法精炼

火法精炼是粗铜——阳极铜的过程，基本流程是在精炼炉内向粗铜熔体内鼓入空气，使熔体中对氧亲和力较大的杂质如锌、铁、铅、镍等发生氧化，以氧化物的形态浮于熔体表面形成炉渣，或挥发进入炉气而除去，残留的氧经还原脱去后，即可浇铸成阳极板。归纳来看，这一过程可分为加料、熔化、氧化、还原、浇注五个步骤。在还原步骤中，目前主流的还原剂有氨气、石油液化气和重油，其中我国以重油为主，吨铜约需 4kg 还原剂。

精炼炉一般有固定式精炼反射炉、回转式精炼炉以及倾动式精炼炉，其中，回转式精炼炉的精炼效果较好，产品质量较高、节能且生产成本较低，具有良好的经济效益。

精炼后的产物除了阳极板（含 Cu 量 99.2%-99.7%）外，还有炉渣、炉气和烟尘。其中，炉渣的含铜量较高，约为 10%-30%，一般需要将其返回转炉吹炼或加入鼓风炉做进一步处理。

炉气中的成分一般为 O2、CO2、CO，不含 SO2，所以可将其直接排出。

表 6 某厂阳极板的主要成分表

2、 电解精炼

电解精炼是阳极铜——精炼铜的过程，基本流程是在电解槽中将阳极板和始极片（纯铜或不锈钢）同时浸入电解液（硫酸和硫酸铜的水溶液），在直流电的作用下，阳极上的铜以离子状态进入电解液并在阴极上电化析出，成为阴极铜（电解铜），有价金属以阳极泥的形式沉淀回收。此方法的基本原理是利用了铜和杂质的电位序不同来分离二者。

传统电解工艺中，阴极始极片主要使用纯铜片制作，此工艺相对复杂且需要独立的生产系统，劳动强度大，生产过程中需要定期更换始极片而提升成本。上世纪 70 年代后，性不锈钢阴极法投入使用，即阴极采用不锈钢始极片，阴极铜由自动剥片机从不锈钢阴极上剥取。这种方法不仅无需建立单独的始极片生产车间，而且可大大减少更换始极片的周期，从而降低生产及劳动力成本。目前来看，这种方法得到了国内外冶炼厂的广泛使用。性不锈钢阴极法又可分为 ISA 法、KIDD 法及 OT 法，基本形式一样，细节有些许不同。（见表7）

表 7 性不锈钢阴极电解对比

铜冶炼工艺的成本组成

了解铜的冶炼工艺后，这里我们基于火法炼铜流程，简单讨论一下冶炼过程中的成本构成。铜冶炼成本主要分为五个部分，分别是熔炼成本、电解成本、烟气制酸成本、渣选矿成本及阳极泥处理成本。

熔炼成本主要包含熔炼、吹炼及火法精炼的三个流程中所涉及的原材料成本、辅助材料成本、燃料及动力成本、生产人员薪酬及制造费用。其中，原材料成本即铜精矿中的含铜价格，变动较大，应重点关注。铜精矿含铜价格可分为进口铜精矿含铜价格和国产铜精矿含铜价格。其中前者根据铜精矿品位、基准铜价、TC/RC、扣减率和汇率的变化而波动；后者根据铜精矿品位、基准铜价取不同的计价系数及价差而定。

电解成本中包含电解精炼及电解液净化的两个流程中所涉及的各类成本，但不涉及原材料成本。因电解工艺中包含传统电解法和性不锈钢阴极电解法，这里我们基于《云铜传统电解与 ISA 电解*成本对比分析》一文中所提及的数据，对比两种电解方法下的成本差异（见表 10）。表中数据是基于云铜某车间生产 18 万吨阴极铜所需的相关成本，可以看出两种工艺的*成本相差不大，ISA 电解法的*成本较传统电解法高 4 元/吨铜，主要成本差异集中于基建投资费用。不过，该分析未考虑传统电解的阴极周期替换成本以及 ISA 电解法中劳动力的减少和流程的简化所带来的机会成本。因此，相对于传统电解法，ISA 电解法的相关成本、技术经济指标等将更胜。需要补充的是，电解成本中还应考虑硫酸消耗所带来的额外成本。

表 10 两种电解工艺的成本对比