搜索
1第一章铜业发展历程1.1铜及铜精矿简介铜精矿是低品位的含铜原矿石经过选矿工艺处理达到一定质量指标的精矿,可直接供冶炼厂炼铜。第二章铜矿石2.1铜矿石分类铜矿石种类主要成分图片产地自然铜自然铜Cu（Fe、Ag、Au、）世界：美国密执安州的苏必利尔湖南岸（1857年这里发现重达420吨的自然铜块）、俄罗斯的图林斯克和意大利的蒙特卡蒂尼等地。中国：湖北、云南、甘肃、长江中下游等地铜矿床氧化带中。硫化矿黄铜矿CuFeS2(Ag、Au、Tl、Se、Te)中国：长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。其中以江西德兴、西藏玉龙等铜矿最著名。世界：西班牙的里奥廷托，美国亚利桑那州的克拉马祖、犹他州的宾厄姆、蒙大那州的比尤特，墨西哥的卡纳内阿，智利的丘基卡马塔等。斑铜矿Cu5FeS4（Pt、Pd）中国：云南东川等铜矿床。世界：美国蒙大那州的比尤特，墨西哥卡纳内阿和智利丘基卡马塔等。2提出在铜精矿中分别测定辉铜矿、斑铜矿、砷黝铜矿和黄铜矿的方法：称取三份试样，用含4%硫脲的0.15%硫酸浸取辉铜矿，用含15%硫脲的2N盐酸浸取辉铜矿和斑铜矿。第三章铜矿的选矿、冶炼及成本3.1铜矿的选矿工艺铜矿的选矿工艺主要是破碎--球磨--分级--浮选--精选等,对含镍钴钼金等稀贵多金属矿,可将粗选铜精矿再分别浮选镍精矿、钴精矿、钼精矿、金精矿。3.2浸染状铜矿石的浮选一般采用比较简单的流程，经一段磨矿，细度-200网目约占50%~70%，1次粗选，2~3次精选，1~2次扫选。如铜矿物浸染粒度比较细，可考虑采用阶段辉铜矿Cu2S中国：云南东川铜矿世界：美国布里斯托、康涅狄格州、比尤特、蒙大拿、亚利桑那州、宾厄姆峡谷、犹他州、鸭城、田纳西州、英国康瓦耳、纳米比亚楚梅布、意大利托斯卡纳和西班牙的力拓矿区、美国的内华达州的Ely矿区、Arizone州的Morenci、Miami和Clifton矿区以及蒙大拿州的比尤特矿区等地。氧化矿蓝铜矿Cu3(OH)2（CO3)2中国：广东阳春、湖北大冶和赣西北。世界：赞比亚、澳大利亚、纳米比亚、俄罗斯、扎伊尔、美国等地区。赤铜矿Cu2O世界：法国、智利、玻利维亚、南澳大利亚、美国等地有世界主要矿区。中国：云南东川铜矿和江西、甘肃等地铜矿区。孔雀石Cu2(OH)2CO3世界：赞比亚、澳大利亚、纳米比亚、俄罗斯、扎伊尔、美国等地区。中国：广东阳春、湖北大冶和赣西北3磨选流程。处理斑铜矿的选矿厂，大多采用粗精矿再磨—精选的阶段磨选流程，其实质是混合—优先浮选流程。先经一段粗磨、粗选、扫选，再将粗精矿再磨再精选得到高品位铜精矿和硫精矿。粗磨细度-200网目约占45%~50%，再磨细度-200网目约占90%~95%。致密铜矿石由于黄铜矿和黄铁矿致密共生，黄铁矿往往被次生铜矿物活化，黄铁矿含量较高，难于抑制，分选困难。分选过程中要求同时得到铜精矿和硫精矿。通常选铜后的尾矿就是硫精矿。如果矿石中脉石含量超过20%~25%，为得到硫精矿还需再次分选。处理致密铜矿石，常采用两段磨矿或阶段磨矿，磨矿细度要求较细。药剂用量也较大，黄药用量100g/（t原矿）以上，石灰8~10kg（t原矿）以上。3.3铜矿石的冶炼过程（以黄铜矿为例）首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为AS2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去：2CuFeS2＋O2=Cu2S＋2FeS＋SO2↑。一部分铁的硫化物转变为氧化物：2FeS＋3O2=2FeO＋2SO2↑。Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在20％～50％之间，含硫率在23％～27％之间），FeO跟SiO2形成熔渣：FeO＋SiO2=FeSiO3。熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。然后把冰铜移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后鼓入空气进行吹炼（1100～1300℃）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较大的亲和力，因此冰铜中的FeS先转变为FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu2S才转变为Cu2O，Cu2O跟Cu2S反应生成粗铜（含铜量约为98.5％）。2Cu2S＋3O2=2Cu2O＋2SO2↑，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑，再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7％。3.4铜矿的冶炼工艺4从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成才能成为精铜及铜制品，目前，世界上铜的冶炼工艺主要有两种：即火法冶炼与湿法冶炼（SX－EX）1．火法冶炼选矿方法：至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫再造硫和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。除了铜精矿之外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。2．湿法冶炼选矿方法:现代湿法冶炼的技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。一般适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，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。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。湿法冶炼选矿工艺原理为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，不一定用铁，金属活动性比铜强就行。也不一定用硫酸铜，可溶性的铜盐就可以。湿法炼铜就是电解饱和硫酸铜溶液。在电解池中，用铁作阳极，用铜作阴极，饱和硫酸铜溶液作电解液。通电以后阳极上的铁由于失电子形成亚铁离子，铜离子在阴极上得电子而变5成铜原子。这样能够得到一个比较纯净的铜单质。电化学方程式：阳极：Fe=Fe2++2e-(电子)阴极：Cu2++2e-=Cu总的方程式：Fe+CuSO4-Cu+FeSO43．火法和湿法两种选矿工艺的特点：区别要求火法冶炼湿法冶炼选矿铜精矿，多种矿石低品质矿，矿石类型较少设备复杂简单工艺流程复杂，能耗高简单，能耗低成本高（约在70－80美分/磅（约合1540－1760美元/吨））低（30－40美分/磅（约合660－880美元/吨））环境污染大量排放二氧化硫，污染重污染低冶炼质量高品质铜，无杂质杂质高可见，湿法冶炼技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，短期内增加了社会资源供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格有拉动作用。1997年铜的期价由1996年的2600美元/吨高位跌至目前1998年11月的1600美元/吨左右，与湿法冶炼工艺比重的大大提高导致大量低成本铜上市有着直接的关系。3.5湿法炼铜给铜工业带来的影响1)可以处理低品位铜矿，美国采用堆浸处理的铜矿石品位甚至低到0.04％。过去认为无法处理的表外矿、废石、尾矿等均可作为铜资源被重新利用，因此大大扩大了铜资源的利用范围；2)湿法炼铜由于工艺过程简单，能耗低，因此生产成本低。1997年西方SX－6EW铜平均的生产成本为43美分/磅，这包括8美分/磅采矿费、15美分/磅浸出费用、18美分/磅的SX－EW费用、2美分/磅的管理费用。而1997年西方火法铜的平均生产成本为70美分/磅；3)投资费用低、建设周期短。国外大型的湿法炼铜厂的单位投资费用为2300$/tCu，而火法铜的单位投资费用超过4500＄/tCu。中国湿法炼铜厂由于设备简陋，单位投资费用只有1～1.2万元/t；4)没有环境污染问题。湿法炼铜工艺没有SO2烟气排放，硫化矿加压浸出时硫可以S的形式产出，避免了硫酸过剩问题。特别是地下溶浸技术不需要把矿石开采出来，不破坏植被和生态，从根本上改善了采矿工人的劳动条件；5)阴极铜产品质量高。由于溶剂萃取技术对铜的选择性很好，因此铜电解液纯度很高，产出的阴极铜质量可以达到99.999％，再加上采用了Pb-Ca-Sn合金阳极以及在电解液中加Co2+等措施，有效地防止了铅阳极的腐蚀，保证了阴极产品的质量；6)生产规模可大可小，这尤其适合于中国企业的特点。正因为湿法炼铜有这样一些显著的优点才使其得以迅速的发展，当1997年下半年到1998年由于亚洲金融危机而引发了有色金属价格急剧下滑，铜价持续走低，西方一些铜公司关闭了他们成本较高的火法炼铜厂，但在此期间世界湿法炼铜产量仍然强劲地增长著，由此可以说明湿法炼铜技术的生命力。过去认为浸出－萃取－电积工艺只适于处理那些废石、氧化矿、低品位矿，即只适于处理那些火法冶金不好处理或不经济的矿石，但近几年由于生物技术、加压浸出技术的发展和工业化已经改变了人们这种认识，采用生物堆浸完全可以处理高品位的次生硫化矿，而且达到了很大的生产规模，已成为一种很成熟的生产方法。采用加压浸出技术处理高品位的次生硫化矿也已实现了工业化，并且达到了5万t/aA级铜的生产规模，操作成本只有35美分/磅。可以看到近年来湿法炼铜的主攻方向已经从氧化矿和废石转向了硫化矿，甚至把以黄铜矿为主要成份的铜精矿作为了挑战的目标。相信在不久的将来人们可以实现采用湿法冶金技术处理任何铜矿，而且在投资和成本上能与火法冶金展开竞争。3.6铜的生产成本目前由于铜的平均生产成本在1400－1600美元/吨（64－73美分/磅），期价7下跌是价格向价值的合理回归，随着冶炼工艺中其比重的不断增加，铜的价格走向将会受到越来越深远的影响。目前湿法炼铜最低成本只有20美分/磅(合450美元/吨)，最高77美分/磅(合1697.5美元/吨)，平均约低于50美分/磅(合1100美元/吨)。需要指出的是，在1995年湿法炼铜的平均生产成本还只有39美分/磅，近来湿法炼铜平均生产成本有所上升，主要是由于湿法炼铜工艺推广到了处理铜的硫化矿物的缘故。湿法炼铜工艺较适合处理铜的氧化矿物和贫矿，而处理硫化矿物及较富矿石时，或当矿山地处寒冷地区，采用湿法炼铜工艺，其生产成本亦较高，多在50美分/磅以上。中国自70年代开始研究从低品位铜矿中提取铜技术，1983年建立了第一座湿法冶炼铜的工厂，年产120吨，近来由于引进了国外优良的铜莘取剂，加上地方铜工业的发展，现在已建成了几十座小型的湿法冶炼厂，规模从几百到2000吨不等，但年产铜仅1.5万吨，这与我国年产精炼铜100万吨的规模相比远远不够。目前我国铜的生产成本大约在18500元左右，远远高于世界平均水平1477美元（67美分）。“95”期间国家计委和中国有色金属工业总公司把湿法冶炼项目列为重点攻关项目，在德兴铜矿、玉龙铜矿、大冶铜录山铜矿等地建几个示范工厂，经过几年努力，估计至本世纪末我国的湿法技术会有较大发