陰極銅的生產(chǎn)工藝流程.doc

銅精礦、冰銅、陰極銅的生產(chǎn)流程及主要工藝銅冶金技術(shù)的發(fā)展是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，歐洲在公元前二十世紀(jì)中期已采用硫化銅礦煉銅，到公元初期的羅馬帝國(guó)即已普及。16世紀(jì)阿里科拉(G.Arricola)在冶金論一書中敘述了銅的熔煉和精煉工藝。17世紀(jì)末，美國(guó)人賴特(D.Wright)用反射爐煉銅，產(chǎn)出锍(冰銅)。1880年開(kāi)始用轉(zhuǎn)爐吹煉锍，這是煉銅技術(shù)的重大進(jìn)步。銅電解精煉技術(shù)也在此階段發(fā)明。目前冶煉方法主要有火法冶煉與濕法冶煉，前者多用于硫化礦的冶煉，后者一般用于氧化礦的冶煉。冶煉的純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金，形成的合金主要分成三類：黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鈷鎳合金。一、火法冶煉主要分采礦、選礦、熔煉、電解等步驟。陰極銅火法冶煉過(guò)程采礦就是將礦石與廢石分離的過(guò)程。分離后的礦石運(yùn)往選礦廠進(jìn)行選礦。選礦就是將采礦得到的礦石進(jìn)行破碎、篩選獲得品位較高的銅精礦的過(guò)程，包括破碎、浮選、分離、濃縮、脫水等步驟。礦石經(jīng)過(guò)旋回破碎機(jī)、中細(xì)碎圓錐破碎機(jī)進(jìn)行三級(jí)破碎后變成細(xì)顆粒狀，再經(jīng)球磨機(jī)碾磨成粉狀進(jìn)入浮選池。浮選池內(nèi)加入藥劑，經(jīng)浮選機(jī)不斷攪拌，金屬吸附在攪拌后形成的泡沫上，泡沫懸浮在池的表面，金屬隨泡沫流入浮選池邊上的槽內(nèi)得到分離。分離后的礦漿經(jīng)濃縮和過(guò)濾相結(jié)合的脫水手段，最后形成銅精礦。通過(guò)此過(guò)程，含銅量可由原礦的0.5提高到30 (在干燥狀態(tài)下)。熔煉就是將銅精礦冶煉成合格的陽(yáng)極銅，包括預(yù)干燥、閃速熔煉、轉(zhuǎn)爐吹煉、陽(yáng)極爐精煉及陽(yáng)極澆鑄等工序。經(jīng)過(guò)預(yù)干燥，礦的水分降至13以下；干燥后，礦的水分降至3以下。經(jīng)閃速爐熔煉后的產(chǎn)物稱“冰銅”，液體狀，銅含量50-75，與硫混合?！氨~”經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉后的產(chǎn)物是“粗銅”，銅含量98.5左右。粗銅再經(jīng)陽(yáng)極爐精煉并經(jīng)過(guò)圓盤澆鑄機(jī)澆鑄，即形成陽(yáng)極銅。陽(yáng)極銅外型與陰極銅相似，但表面缺少光澤，厚度一般為陰極銅的23倍，是下一道工序電解中的陽(yáng)極。電解就是利用氧化-還原反應(yīng)原理，陽(yáng)極的銅電解進(jìn)入電解液成為Cu離子，Cu離子帶正電，流向陰極，在陰極富集，還原為金屬銅，吸附在陰極上，陰極銅的純度高于陽(yáng)極。一般經(jīng)過(guò)12天(陰極的反應(yīng)周期)的電解反應(yīng)，陰極上的銅就是所謂的“陰極銅”。陽(yáng)極的反應(yīng)周期24天。剛出爐的陰極銅呈磚紅色，表面平整而光亮，銅的含量達(dá)99.95以上。而陽(yáng)極銅含多種其他元素，經(jīng)電解后，這些元素在陽(yáng)極沉淀下來(lái)，成為“陽(yáng)極泥”。陽(yáng)極泥再經(jīng)處理可以得到金、銀、粗硒和精碲等副產(chǎn)品。電解的陰極，又稱“始極片”，由專門的加工廠生產(chǎn)。始極片有三種：由陰極銅制成，這種始極片電解后成為陰極銅的一部分；鈦板；不銹鋼板。后兩種可以重復(fù)使用，又稱“永久陰極”。 火法冶煉的主要工藝20 世紀(jì)70年代以前，火法冶煉普遍采用的煉銅設(shè)備是鼓風(fēng)爐、反射爐和電爐。這幾種工藝的共同缺點(diǎn)是能耗高、硫利用率低和污染環(huán)境。由于全球性的能源和環(huán)境問(wèn)題突出，促使銅冶金技術(shù)從80年代起獲得飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的冶煉方法逐漸被淘汰，隨之興起的是以閃速熔煉和熔池熔煉為代表的強(qiáng)化冶煉技術(shù)，其中最重要的突破是氧氣的廣泛應(yīng)用。 閃速熔煉包括國(guó)際鎳公司閃速爐、奧托昆普閃速爐和旋渦頂吹熔煉3種。奧托昆普閃速爐自1949年在芬蘭Harjavalta冶煉廠投產(chǎn)以來(lái)，至今已投產(chǎn)42座。用此法生產(chǎn)的粗銅約占世界粗銅產(chǎn)量的45左右，居各熔煉方法之首。該法特點(diǎn)是：熔煉速度高、能耗低、可連續(xù)而穩(wěn)定地產(chǎn)出適宜于制酸的高濃度S02煙氣，冰銅品位可達(dá)6070等。高銅爐渣(含Cu達(dá)2.5)經(jīng)浮選后可降到0.30.5。 熔池熔煉包括特尼恩特?zé)掋~法、三菱法、瓦紐柯夫煉鋼法、艾薩熔煉法、諾蘭達(dá)法、頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法(TBRC)、白銀煉銅法、水口山煉銅法(富氧底吹熔池熔煉)等8種。二、濕法冶煉過(guò)程由于銅礦石品位不斷下降，難處理的復(fù)雜礦增加等原因，人們對(duì)濕法冶煉越來(lái)越重視。溶劑萃取電積法(SXEW)提取銅的技術(shù)已在美國(guó)、智利、贊比亞、秘魯、澳大利亞和墨西哥等地推廣應(yīng)用，大大提高了銅的回收率并降低了生產(chǎn)成本。 現(xiàn)代濕法煉銅技術(shù)有硫酸化焙燒-浸出-電積，浸出-萃取-電積、細(xì)菌浸出法等，適于低品位復(fù)雜礦、氧化銅礦、含銅廢礦石的堆浸、槽浸選用或就地浸出。濕法冶煉的工序可簡(jiǎn)單地分為三個(gè)步驟：浸出、萃取、電解。 浸出：就是將礦石中銅元素以離子形式分離出來(lái)的過(guò)程。用于浸出的礦石也許是較深的礦床(就地浸出)，但這種情況很少。比較普遍的是采取堆浸的方式，浸出的對(duì)象是低品位礦。三、 再生銅 廢銅做為精煉銅的主要原料之一，包括舊廢銅和新廢銅，舊廢銅來(lái)自舊設(shè)備和舊機(jī)器，廢棄的樓房和地下管道；新廢銅來(lái)自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產(chǎn)出比為50左右),一般廢銅供應(yīng)較穩(wěn)定，廢銅可以分為：裸雜銅:品位在90以上；黃雜銅（電線）:含銅物料（舊馬達(dá)、電路板）；由廢銅和其他類似材料生產(chǎn)出的銅，也稱為再生銅。 我國(guó)生產(chǎn)再生銅的方法主要有兩類： 第一類是將廢雜銅直接熔煉成不同牌號(hào)的銅合金或精銅，所以又稱直接利用法； 第二類是將雜銅先經(jīng)火法處理鑄成陽(yáng)極銅然后電解精煉成電解銅并在電解過(guò)程中回收其他有價(jià)元素。 用第二類方法處理含銅廢料時(shí)，通常又有 3 種不同的流程，即一段法、二段法和三段法。 l 一段法 將分類過(guò)的黃雜銅或紫雜銅直接加入反射爐精煉成陽(yáng)極銅的方法。其優(yōu)點(diǎn)是流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、建廠快、投資少，但該法在處理成分復(fù)雜的雜銅時(shí)，產(chǎn)出的煙塵成分復(fù)雜，難以處理； 同時(shí)精煉操作的爐時(shí)長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，金屬回收率也較低。 2 二段法 雜銅先經(jīng)鼓風(fēng)爐還原熔煉得到金屬銅然后將金屬銅在反射爐內(nèi)精煉成陽(yáng)極銅；或雜銅先經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉成粗銅再在反射爐內(nèi)精煉成陽(yáng)極銅。由于這兩種方法都要經(jīng)過(guò)兩道工序，所以稱為二段法。鼓風(fēng)爐熔煉得到的金屬銅雜質(zhì)含量較高，呈黑色，故稱為黑銅。 3 三段法 雜銅先經(jīng)鼓風(fēng)爐還原熔煉成黑銅，黑銅在轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹煉成次粗銅，次粗銅再在反射爐中精煉成陽(yáng)極銅。原料要經(jīng)過(guò) 中國(guó)是世界上最大的銅生產(chǎn)國(guó)，但是產(chǎn)量不到需求量的1/3，這使中國(guó)成為全球精礦市場(chǎng)最大的購(gòu)買國(guó)家之一。國(guó)外銅礦每7年向中國(guó)冶煉廠供應(yīng)的銅精礦加工費(fèi)報(bào)價(jià)（美元/噸）/精煉費(fèi)