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銅冶煉與生產消費

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銅冶煉與生產消費

發布日期:2014-08-07 作者: 點擊:

  從銅礦中開采出來的銅礦石,經過選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說是銅礦砂,銅精礦需要經過冶煉提成,才能成為精銅及銅制品。最早的銅礦石來源是孔雀石。

  

  礦石的加工

  

  銅礦石的分類及屬性:

  

  煉銅的原料是銅礦石。銅礦石可分為三類:

  

  ⑴硫化礦,如黃銅礦(CuFeS?)、斑銅礦(Cu5FeS?)和輝銅礦(Cu?S)等。

  

  ⑵氧化礦,如赤銅礦(Cu?O)、孔雀石[Cu?(OH)?CO?]、藍銅礦[2CuCO?·Cu(OH)?]、硅孔雀石(CuSiO?·2H?O)等。

  

  ⑶自然銅。銅礦石中銅的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有開采價值,因為采用浮選法可以把礦石中一部分脈石等雜質除去,而得到含銅量較高(8%~35%)的精礦砂。

  

  礦石的冶煉過程

  

  火法煉銅

  

  通過熔融冶煉和電解精火煉生產出陰極銅,也即電解銅,一般適于高品位的硫化銅礦。火法冶煉一般是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石,通過選礦提高到20~30%,作為銅精礦,在密閉鼓風爐、反射爐、電爐或閃速爐進行造锍熔煉,產出的熔锍(冰銅)接著送入轉爐進行吹煉成粗銅,再在另一種反射爐內經過氧化精煉脫雜,或鑄成陽極板進行電解,獲得品位高達99.9%的電解銅。該流程簡短、適應性強,銅的回收率可達95%,但因礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出,不易回收,易造成污染。90年代出現如白銀法、諾蘭達法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶煉逐漸向連續化、自動化發展。

  

  從銅礦石冶煉銅 :以黃銅礦為例,首先把精礦砂、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合,投入“密閉”鼓風爐中,在1000℃左右進行熔煉。于是礦石中一部分硫成為SO?(用于制硫酸),大部分的砷、銻等雜質成為As?O?、Sb?O?等揮發性物質而被除去:2CuFeS?+O?=Cu?S+2FeS+SO?↑。一部分鐵的硫化物轉變為氧化物:2FeS+3O?=2FeO+2SO?↑。Cu?S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”(主要由Cu?S和FeS互相溶解形成的,它的含銅率在20%~50%之間,含硫率在23%~27%之間),FeO跟SiO?形成熔渣:FeO+SiO?=FeSiO?。熔渣浮在熔融冰銅的上面,容易分離,借以除去一部分雜質。然后把冰銅移入轉爐中,加入熔劑(石英砂)后鼓入空氣進行吹煉(1100~1300℃)。由于鐵比銅對氧有較大的親和力,而銅比鐵對硫有較大的親和力,因此冰銅中的FeS先轉變為FeO,跟熔劑結合成渣,而后Cu?S才轉變為Cu?O,Cu?O跟Cu?S反應生成粗銅(含銅量約為98.5%)。2Cu?S+3O?=2Cu?O+2SO?↑,2Cu?O+Cu?S=6Cu+SO?↑,再把粗銅移入反射爐,加入熔劑(石英砂),通入空氣,使粗銅中的雜質氧化,跟熔劑形成爐渣而除去。在雜質除到一定程度后,再噴入重油,由重油燃燒產生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅。得到的精銅約含銅99.7%。

  

  除了銅精礦之外,廢銅做為精煉銅的主要原料之一,包括舊廢銅和新廢銅,舊廢銅來自舊設備和舊機器,廢棄的樓房和地下管道;新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產出比為50%左右),一般廢銅供應較穩定,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、電路板);由廢銅和其他類似材料生產出的銅,也稱為再生銅。

  

  濕法煉銅

  

  一船適于低品位的氧化銅,生產出的精銅稱為電積銅。現代濕法冶煉有硫酸化焙燒-浸出-電積,浸出-萃取-電積,細菌浸出等法,適于低品位復雜礦、氧化銅礦、含銅廢礦石的堆浸、槽浸選用或就地浸出。濕法冶煉技術正在逐步推廣,預計本世紀末可達總產量的20%,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。

  

  國內現狀

  

  銅冶煉行業是國民經濟中的基礎性行業,特別是我國正處于工業化階段,對銅的需求保持高速增長,銅冶煉行業在國民經濟中的地位將不斷提高。

  

  世界分布

  

  世界銅礦資源比較豐富。銅不難從它的礦石中提取,但可開采的礦藏相對稀少。有些,如在瑞典法倫的銅礦,從13世紀開始,曾是巨大財富的來源。一種提取這種金屬的方法是烘烤硫化礦石,然后用水分離出其形成的硫酸銅。之后流淌過鐵屑表面銅就會沉淀,形成的薄層很容易分離。世界上已探明的銅約為3.5~5.7億噸,其中斑巖銅礦約占全部總量的76%。從地區分布看,全球銅蘊藏量最豐富的地區共有五個:

  

  非洲 :剛果盧伊盧(科盧韋齊)、希圖魯、贊比亞盧安夏和巴利巴、穆富利拉、恩昌加 TLP 、恩卡納(羅卡納)。

  

  亞洲:中國 白銀(金川)/甘肅、山東/陽谷祥光銅業大冶、貴溪、葫蘆島、金昌、上海、天津、云南、印度 伯爾拉銅(代海伊)、杜蒂戈林、伊朗薩爾 切什梅、日本 別子/愛媛(東予冶煉廠)。小坂(秋田) 直島(香川)、小名濱(福島) 、佐賀關(大分)、玉野(岡山)、哈薩克斯坦巴爾卡什米斯、杰茲卡茲甘冶煉廠、韓國 溫山冶煉廠Ⅰ、溫山冶煉廠Ⅱ、菲律賓伊莎貝爾/萊特(菲律賓熔煉與精煉協會)、烏茲別克斯坦阿爾馬雷克冶煉廠。

  

  歐洲:奧地利布里克斯萊格比利時貝爾瑟;霍博肯、 UM 皮爾多普芬蘭哈爾亞瓦爾塔德國漢堡、黑特施泰、呂嫩Lunen 170 、意大利 波代 馬格拉、波蘭格沃古夫Ⅰ、格沃古夫Ⅱ 、萊格尼察冶煉廠、羅馬尼亞茲拉特納冶煉廠、俄羅斯基洛夫格拉德(卡拉塔)、克拉斯諾烏拉爾斯克冶煉廠、 納杰日金斯基、諾里爾斯克冶煉廠、中烏拉爾斯克冶煉廠、西班牙韋爾瓦、瑞典倫島、英國 沃爾索爾、南斯拉夫博爾。

  

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