一、火法冶煉

火法煉銅是當(dāng)今生產(chǎn)銅的主要方法，占銅產(chǎn)量的80%～90%，主要是處理硫化礦。火法煉銅的優(yōu)點(diǎn)是原料適應(yīng)性強(qiáng)，能耗低，效率高，金屬回收率高。火法煉銅可分兩類(lèi)：一是傳統(tǒng)工藝：如鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉。二是現(xiàn)代強(qiáng)化工藝：如閃速爐熔煉、熔池熔煉。

由于20世紀(jì)中葉以來(lái)的能源和環(huán)境問(wèn)題突出，能源日趨緊張，環(huán)境保護(hù)法規(guī)日益嚴(yán)格，勞動(dòng)成本逐步上漲，促使銅冶煉技術(shù)從20世紀(jì)80年代起獲得飛速發(fā)展，迫使傳統(tǒng)的方法不得不被新的強(qiáng)化方法來(lái)代替，傳統(tǒng)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)化冶煉先進(jìn)技術(shù)，其中最重要的突破是氧氣或富氧的廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，閃速熔煉與熔池熔煉已基本取代傳統(tǒng)火法冶煉工藝。

1. 火法冶煉工藝流程

火法工藝過(guò)程主要包括四個(gè)主要步驟：造锍熔煉、銅锍（冰銅）吹煉、粗銅火法精煉和陽(yáng)極銅電解精煉。

造硫熔煉（銅精礦—冰銅）：主要是使用銅精礦造冰銅熔煉，目的是使銅精礦部分鐵氧化，造渣除去，產(chǎn)出含銅較高的冰銅。

冰銅吹煉（冰銅—粗銅）：將冰銅進(jìn)一步氧化、造渣脫除冰銅中的鐵和硫，生產(chǎn)粗銅。

火法精煉（粗銅—陽(yáng)極銅）：將粗銅通過(guò)氧化造渣進(jìn)一步脫除雜質(zhì)元素，生產(chǎn)陽(yáng)極銅。

電解精煉（陽(yáng)極銅—陰極銅）：通過(guò)引入直流電，陽(yáng)極銅溶解，在陰極析出純銅，雜質(zhì)進(jìn)入陽(yáng)極泥或電解液，從而實(shí)現(xiàn)銅和雜質(zhì)的分離，產(chǎn)出陰極銅。

2. 火法冶煉工藝分類(lèi)

（1）閃速熔煉

閃速熔煉（flash smelting）包括國(guó)際鎳公司因科（Inco）閃速爐、奧托昆普（Outokumpu）閃速爐和旋渦頂吹熔煉（ConTop）3種。閃速熔煉是充分利用細(xì)磨物料巨大的活性表面，強(qiáng)化冶煉反應(yīng)過(guò)程的熔煉方法。將精礦經(jīng)過(guò)深度干燥后，與熔劑經(jīng)干燥一起用富氧空氣噴入反應(yīng)塔內(nèi)，精礦粒子在空間懸浮1-3s時(shí)間，與高溫氧化性氣流迅速發(fā)生硫化礦物的氧化反應(yīng)，并放出大量的熱，完成熔煉反應(yīng)即造锍的過(guò)程。反應(yīng)的產(chǎn)物落入閃速爐的沉淀池中進(jìn)行沉降，使銅锍和渣得到進(jìn)一步的分離。這種方法主要用于銅、鎳等硫化礦的造锍熔煉。

閃速熔煉在20世紀(jì)50年代末開(kāi)始生產(chǎn)，已在四十多家企業(yè)推廣應(yīng)用，因?yàn)椴粩喔倪M(jìn)在節(jié)能環(huán)保方面有著顯著成績(jī)。該工藝技術(shù)具有生產(chǎn)能力大、能耗低、污染少等優(yōu)點(diǎn)，單套系統(tǒng)最大礦銅產(chǎn)能可達(dá)40萬(wàn)t/a以上，適用于規(guī)模20萬(wàn)t/a以上的工廠(chǎng)。但是要求原料進(jìn)行深度干燥到含水＜0.3%,精礦粒度＜1mm，原料中雜質(zhì)鉛加鋅不宜高于6%。工藝的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、煙塵率較高，渣含銅比較高，需要進(jìn)行貧化處理。

（2）熔池熔煉

熔池熔煉包括特尼恩特?zé)掋~法、三菱法、奧斯麥特法、瓦紐柯夫煉銅法、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、水口山煉銅法和東營(yíng)底吹富氧熔煉法等。熔池熔煉是在細(xì)小的硫化精礦加入熔體的同時(shí)，向熔體鼓入空氣或工業(yè)氧氣，在劇烈攪拌的熔池內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)化熔煉。由于鼓風(fēng)向溶池中壓人了氣泡，當(dāng)氣泡通過(guò)熔池上升時(shí)，造成“熔體柱”運(yùn)動(dòng)，這樣便給熔體輸入了很大的功能。它的爐型有臥、立式、回轉(zhuǎn)式或固定式，鼓風(fēng)方式有側(cè)吹、頂吹、底吹三種。

熔池熔煉是20世紀(jì)70年代開(kāi)始在工業(yè)上應(yīng)用。由于熔池熔煉過(guò)程中的傳熱與傳質(zhì)效果好，可大大強(qiáng)化冶金過(guò)程，達(dá)到了提高設(shè)備生產(chǎn)率和降低冶煉過(guò)程能耗的目的。而且對(duì)爐料的要求不高，各種類(lèi)型的精礦，干的、濕的、大粒的、粉狀的都適用，爐子容積小，熱損失小，節(jié)能環(huán)保都比較好，特別是煙塵率明顯低于閃速熔煉。