阴极铜的生产工艺流程

铜精矿、冰铜、阴极铜的生产流程及主要工艺铜冶金技术的发展是个漫长的过程，欧洲在公元前二十世纪中期已采用硫化铜矿炼铜，到公元初期的罗马帝国即已普及。16世纪阿里科拉(G.Arricola)在冶金论一书中叙述了铜的熔炼和精炼工艺。17世纪末，美国人赖特(D.Wright)用反射炉炼铜，产出锍(冰铜)。1880年开始用转炉吹炼锍，这是炼铜技术的重大进步。铜电解精炼技术也在此阶段发明。目前冶炼方法主要有火法冶炼与湿法冶炼，前者多用于硫化矿的冶炼，后者一般用于氧化矿的冶炼。冶炼的纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。一、火法冶炼主要分采矿、选矿、熔炼、电解等步骤。阴极铜火法冶炼过程采矿就是将矿石与废石分离的过程。分离后的矿石运往选矿厂进行选矿。选矿就是将采矿得到的矿石进行破碎、筛选获得品位较高的铜精矿的过程，包括破碎、浮选、分离、浓缩、脱水等步骤。矿石经过旋回破碎机、中细碎圆锥破碎机进行三级破碎后变成细颗粒状，再经球磨机碾磨成粉状进入浮选池。浮选池内加入药剂，经浮选机不断搅拌，金属吸附在搅拌后形成的泡沫上，泡沫悬浮在池的表面，金属随泡沫流入浮选池边上的槽内得到分离。分离后的矿浆经浓缩和过滤相结合的脱水手段，最后形成铜精矿。通过此过程，含铜量可由原矿的0.5提高到30 (在干燥状态下)。熔炼就是将铜精矿冶炼成合格的阳极铜，包括预干燥、闪速熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼及阳极浇铸等工序。经过预干燥，矿的水分降至13以下；干燥后，矿的水分降至3以下。经闪速炉熔炼后的产物称“冰铜”，液体状，铜含量50-75，与硫混合。“冰铜”经转炉吹炼后的产物是“粗铜”，铜含量98.5左右。粗铜再经阳极炉精炼并经过圆盘浇铸机浇铸，即形成阳极铜。阳极铜外型与阴极铜相似，但表面缺少光泽，厚度一般为阴极铜的23倍，是下一道工序电解中的阳极。电解就是利用氧化-还原反应原理，阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子，Cu离子带正电，流向阴极，在阴极富集，还原为金属铜，吸附在阴极上，阴极铜的纯度高于阳极。一般经过12天(阴极的反应周期)的电解反应，阴极上的铜就是所谓的“阴极铜”。阳极的反应周期24天。刚出炉的阴极铜呈砖红色，表面平整而光亮，铜的含量达99.95以上。而阳极铜含多种其他元素，经电解后，这些元素在阳极沉淀下来，成为“阳极泥”。阳极泥再经处理可以得到金、银、粗硒和精碲等副产品。电解的阴极，又称“始极片”，由专门的加工厂生产。始极片有三种：由阴极铜制成，这种始极片电解后成为阴极铜的一部分；钛板；不锈钢板。后两种可以重复使用，又称“永久阴极”。 火法冶炼的主要工艺20 世纪70年代以前，火法冶炼普遍采用的炼铜设备是鼓风炉、反射炉和电炉。这几种工艺的共同缺点是能耗高、硫利用率低和污染环境。由于全球性的能源和环境问题突出，促使铜冶金技术从80年代起获得飞速发展。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技术，其中最重要的突破是氧气的广泛应用。 闪速熔炼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。奥托昆普闪速炉自1949年在芬兰Harjavalta冶炼厂投产以来，至今已投产42座。用此法生产的粗铜约占世界粗铜产量的45左右，居各熔炼方法之首。该法特点是：熔炼速度高、能耗低、可连续而稳定地产出适宜于制酸的高浓度S02烟气，冰铜品位可达6070等。高铜炉渣(含Cu达2.5)经浮选后可降到0.30.5。 熔池熔炼包括特尼恩特炼铜法、三菱法、瓦纽柯夫炼钢法、艾萨熔炼法、诺兰达法、顶吹旋转转炉法(TBRC)、白银炼铜法、水口山炼铜法(富氧底吹熔池熔炼)等8种。二、湿法冶炼过程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。溶剂萃取电积法(SXEW)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。 现代湿法炼铜技术有硫酸化焙烧-浸出-电积，浸出-萃取-电积、细菌浸出法等，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼的工序可简单地分为三个步骤：浸出、萃取、电解。 浸出：就是将矿石中铜元素以离子形式分离出来的过程。用于浸出的矿石也许是较深的矿床(就地浸出)，但这种情况很少。比较普遍的是采取堆浸的方式，浸出的对象是低品位矿。三、 再生铜 废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50左右),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。 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 中国是世界上最大的铜生产国，但是产量不到需求量的1/3，这使中国成为全球精矿市场最大的购买国家之一。国外铜矿每7年向中国冶炼厂供应的铜精矿加工费报价（美元/吨）/精炼费