马永顺
河南省三门峡黄金工业学校 邮编：472000
摘要：闪速炉是一种高效强化后的冶金炉，具有节能环保的优点，其最大的特点就是可以充分利用炉料的巨大比表面。自从“双闪”铜冶炼工艺出现之后，成为了稳定可靠的铜冶炼工艺，是中国的一些新建的大型铜冶炼企业的首选工艺。但因为造价比较高，在中国还没有大范围普及，并且由于“双闪”工艺是引进的国外的，因此在中国的企业使用时，要对其进行优化和改进，以使其更适应中国的企业环境和冶炼条件。
关键词：“双闪”铜冶炼工艺；优化；改进；中国
前言
伴随着国家经济的不断发展和进步，我国对铜这种金属的需求也越来越旺盛。但我们也都知道，铜金属开采出来以后，需要进行人工的加工，才能满足我们生活和生产的要求。这就使得为了提高铜冶炼工艺的生产效率，要不断的寻求更加先进、高效并且环保的铜冶炼工艺来满足我国对铜金属的需求。“双闪”工艺出现以后，引起了我国铜冶炼企业的关注，并且在我国一些大型企业已经逐渐运用。但因为“双闪”工艺是引起的，所以为了使其更好的适应我国的企业环境和企业要求，要不断的对其进行优化和改进，尤其是在当前我国对生态环境保护越来越重视的情况下，更要对“双闪”铜冶炼工艺不断的优化和改进。
一、“双闪”铜冶炼工艺简介
“双闪”铜冶炼工艺指的是闪速熔炼工艺和闪速吹炼工艺，两者综合到一块称之为“双闪”工艺。这种“双闪”铜冶炼工艺和传统的一些铜冶炼工艺相比较，有着生产效率高、可以充分利用能源并且环保等特点，现在已经逐渐成为我国大型的新建的炼铜企业所选择的主流的工艺之一。就目前来看，“双闪”工艺是世界上最先进的铜冶炼技术，在世界范围内都是处在领先地位的。自从“双闪”铜冶炼工艺1995年的时候在肯尼柯特铜冶炼厂应用以来，经过20余年的发展和完善，已经成为非常稳定可靠的铜冶炼工艺。
二、“双闪”铜冶炼工艺在中国的优化和改进的必要性
前面我们已经知道，“双闪”铜冶炼工艺在环保和生产效率提高上都具备一定的优势，这主要是因为在吹炼过程中，产生的烟气量比较小并且也较为恒定，烟气处理设备体积小，在系统密闭的情况下没有SO2低空的污染，这就使得炉体的寿命较长，耐火材料消耗也较低。但即便是“双闪”铜冶炼工艺有很多优点，在整个世界范围内应用的还不是很普遍，除了需要很大的资金投入以外，在一些企业应用的也不是很顺利。因为从闪速吹炼的原理来看，属于悬浮吹炼，铜锍从闪速炉顶嘴喷入到落入沉淀池的空中就完成了杂质的氧化过程，如果反应条件控制不当的话，杂质就不能完全被氧化，一旦落入沉淀池之后就很难继续氧化进入炉渣。
最先使用“双闪”铜冶炼工艺的是肯尼柯特冶炼厂，因为他们在投产之后一直使用的是同一个矿山的铜精矿，不仅原料成分比较稳定，而且杂质含量也较低。但中国的环境和其有很大的不同，很多铜冶炼企业需要处理的是多个矿山的铜精矿，并且多是杂质含量比较高的铜精矿。为此，中国在引进“双闪”铜冶炼工艺时，一定要考虑其在生产效率、环保等方面的情况，以及工艺是否能够适应中国铜冶炼厂的环境和原料条件的变化，而这就需要对“双闪”铜冶炼工艺进行优化提升，以增强其对各种杂质的处理能力和更加适应中国的工厂环境，使该工艺在中国的铜冶炼企业继续保持高效、环保的优势。
三、“双闪”铜冶炼工艺在中国的优化和改进方法
（一）闪速熔炼工艺的优化和改进
中国铜冶炼企业在引入“双闪”工艺以后，熔炼、吹炼和精炼各个阶段的条件都会发生变化，这使得杂质也会发生改变，因此需要研究“双闪”工艺在引入中国铜冶炼企业之后的工艺特点，以找到改变工艺条件，使其更适应中国铜冶炼企业环境的方法。
1、熔炼
中国铜冶炼企业在采用“双闪”工艺之后，闪速熔炼的操作有了很大的变化，因为闪速熔炼炉不仅要处理大量吹炼炉的炉渣，而且还要生产出品位高达68%以上的铜锍，这就说明对于熔炼的要求是很高的。如果精矿所含的杂质高，那么在熔炼时需要脱除的杂质量也就大，这就使得生产和控制的难度也会更大。
在一般的闪速熔炼过程中，Zn主要是在熔炼过程中脱除，一般可以达到70%的脱除率，其中部分会以金属Zn的形式挥发进入烟气。当铜锍品位达到70%时，熔炼的氧化程度增加，ZnS大部分都能够发生氧化反应，生成的ZnO就容易形成硅酸盐，这样Zn的挥发量就会减少，那么自然进入渣的比例就会增加。
Pb和Bi在熔炼过程中由于脱除率较低，大概为35%和27%，其余大部分会进入烟气。在铜锍品位提高之后，Pb和Bi也能够被大量氧化而进入渣当中。
在熔炼过程中，杂质进入炉渣是非常有益的。因此，需要采取有效的措施降低熔炼滤渣的黏度和渣含铜。比如在进行铜精矿干燥时，将其改为蒸汽干燥机+布袋的形式，这样就可以节约成本。铜精矿的喷嘴结构可以改为中央扩散加风锥气量连续可调型，这样就可以控制和调节气料比，避免下“生料”情况的发生。在熔炼渣和烟气时，将温度升到1250℃-1290℃，就可以起到减少杂质挥发进入烟尘的几率。
2、吹炼
吹炼过程中需要脱除的杂质主要是Zn、Pb、Bi，这些杂质在吹炼过程中的主要反应是：
MeS+1.5O2→MeO+SO2 MeS+O2→Me+SO2
在这两个化学反应式中Me代表的是Zn、Pb、Bi等各种杂质元素。生成的MeO属于强碱性的氧化物，很容易和溶剂中的CaO、SiO2等成分进行反应从而进入炉渣当中，因此，在吹炼过程中也必须要创造强氧化的条件，从而使这些杂质得到充分的氧化。如果在吹炼过程中MeS不能被完全氧化，那么在沉淀池中一部分硫化物就会和氧化物发生交互反应而生成金属：MeS+MeO→Me+SO2
生成的这些Zn、Pb、Bi金属很容易挥发，但是如果熔体没有被搅动，那么金属的挥发率不会很高，这个时候部分杂质金属会夹杂在粗铜中，就会影响到粗铜的质量。因此，需要对闪速吹炼工艺进行优化和改进。比如提高吹炼炉的氧浓度，将其提高到75%-80%，可以增加氧化程度，有利于杂质氧化造渣。可以降低吹炼炉渣的温度，使其在1250℃-1290℃，这有利于杂质进入炉渣。也可以提高吹炼炉渣的含钙量，使其在18%，这有利于As、Sb这样的杂质进入炉渣。
（二）提高“双闪”铜冶炼工艺对原料的适应性
通过以上对“双闪”铜冶炼工艺中冶炼过程的分析，我们知道，要想使“双闪”铜冶炼工艺可以更加高效、经济的处理杂质含量较高的铜精矿，除了以上的一些改进方法以外，也应该对整个的冶炼系统的工艺条件进行优化和改进，在提高“双闪”铜冶炼工艺对原料的适应性的同时，也使“双闪”工艺可以在中国的工厂环境中发挥出其最大的作用。
表1：中国一些铜冶炼企业所采取的主要优化和改进措施以及效果
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结束语
虽然“双闪”铜冶炼工艺在中国的广泛应用还需要一定的时间，但已经有越来越多的企业在尝试当中，并收到了良好的效果。随着中国对于环保和节能的要求越来越高，“双闪”铜冶炼工艺必将凭借其先进的技术装备、高度的自动化、节能环保等优势，成为未来一段时间铜冶炼工艺的发展方向。
参考文献
[1]周俊, 大型“双闪”铜冶炼系统节能关键技术的研发与应用. 安徽省,铜陵有色金属集团股份有限公司,2017-12-22.
[2]余亮良,施群,袁剑平. “双闪”铜冶炼工艺研究进展[J]. 有色冶金设计与研究,2013,34(01):14-16.
[3]姚素平. “双闪”铜冶炼工艺在中国的优化和改进[J]. 有色金属(冶炼部分),2008,(06):9-11+14.