銅礦石如何提煉銅

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。最早的銅礦石來源是孔雀石。

1、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：

（1）硫化礦，如黃銅礦（CuFeS2）、斑銅礦（Cu5FeS4）和輝銅礦（Cu2S）等。

（2）氧化礦，如赤銅礦（Cu2O）、孔雀石[Cu?(OH)?CO?]、藍(lán)銅礦[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）等。

（3）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?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石等雜質(zhì)除去，而得到含銅量較高（8%～35%）的精礦砂。

2、冶煉過程

（1）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(fēng)爐、反射爐、電爐或閃速爐進(jìn)行造锍熔煉，產(chǎn)出的熔锍（冰銅）接著送入轉(zhuǎn)爐進(jìn)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(jìn)行電解，獲得品位高達(dá)99.9%的電解銅。該流程簡短、適應(yīng)性強(qiáng)，銅的回收率可達(dá)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。

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(fēng)爐中，在1000℃左右進(jìn)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(zhì)成為As?O?、Sb?O?等揮發(fā)性物質(zhì)而被除去：2CuFeS? O?=Cu?S 2FeS SO?↑。一部分鐵的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮?FeS 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），F(xiàn)eO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(zhì)。然后把冰銅移入轉(zhuǎn)爐中，加入熔劑（石英砂）后鼓入空氣進(jìn)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(zhuǎn)變?yōu)镕eO，跟熔劑結(jié)合成渣，而后Cu?S才轉(zhuǎn)變?yōu)镃u?O，Cu?O跟Cu?S反應(yīng)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(zhì)氧化，跟熔劑形成爐渣而除去。在雜質(zhì)除到一定程度后，再噴入重油，由重油燃燒產(chǎn)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，廢銅作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(shè)備和舊機(jī)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。

（2）濕法煉銅

一船適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅?，F(xiàn)代濕法冶煉有硫酸化焙燒—浸出—電積，浸出—萃取—電積，細(xì)菌浸出等法，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。濕法冶煉技術(shù)正在逐步推廣，預(yù)計(jì)本世紀(jì)末可達(dá)總產(chǎn)量的20%，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。