銅的冶煉
從銅礦中開采出來的銅礦石,經(jīng)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(jīng)過冶煉提成,才能成為精銅及銅制品。
A.電解銅與精銅
工業(yè)上使用的銅有電解銅(含銅99.9%~99.95%)和精銅(含銅99.0%~99.7%)兩種。前者用于電器工業(yè)上,用于制造特種合金、金屬絲及電線。后者用于制造其他合金、銅管、銅板、軸等。
B.銅的冶煉工藝
銅冶金技術的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程,但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主,其產(chǎn)量約占世界銅產(chǎn)量的85%,現(xiàn)代濕法冶煉的技術正在逐步推廣,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。
下面我們具體了解一下火法冶煉與濕法冶煉(SX-EX)兩種煉銅方式。
a.火法煉銅:
通過熔融冶煉和電解精火煉生產(chǎn)出陰極銅,也即電解銅,一般適于高品位的硫化銅礦?;鸱ㄒ睙捯话闶窍葘⒑~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(chǎn)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(nèi)經(jīng)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。近年來出現(xiàn)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(xù)化、自動化發(fā)展。
除了銅精礦之外,廢銅也是精煉銅的主要原料,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(chǎn)出比約為50%),一般廢銅供應較穩(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、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。
b.濕法煉銅:
一船適于低品位的氧化銅,生產(chǎn)出的精銅為電積銅。現(xiàn)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(chǎn)量的20%,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。
其工藝流程圖如下:其中銅的萃取(銅從水層進人有機層的過程)和反萃取(銅從有機層進人水層的過程)是現(xiàn)代濕法煉銅的重要工藝手段。
火法和濕法兩種工藝有如下特點:
(1)后者的冶煉設備更簡單,但雜質(zhì)含量較高,是前者的有益補充。
(2)后者有局限性,受制于礦石的品位及類型。
(3)前者的成本要比后者高。
可見,濕法冶煉技術具有相當大的優(yōu)越性,但其適用范圍卻有局限性,并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術改良,這幾年已經(jīng)有越來越多的國家,包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)?,將該工藝應用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術的提高及應用的推廣,降低了銅的生產(chǎn)成本,提高了銅礦產(chǎn)能,短期內(nèi)增加了社會資源供給,造成社會總供給的相對過剩,對價格有拉動作用。