1 概述 1
1.1 前言 1
1.2 黄铜矿提取铜 2
1.2.1 铜矿浮选（3，4） 4
1.2.2 造锍熔炼（5，6，9） 4
1.2.3 铜锍吹炼（8，9） 5
1.2.4 直接炼铜（10） 7
1.2.5 粗铜火法精炼和电解精炼（13，14） 7
1.3 湿法炼铜 8
1.3.1 溶剂萃取（16） 8
1.3.2 电积（17） 9
1.4 阴极铜熔化和浇铸 10
1.4.1 铜产品种类 10
1.5 铜和铜合金废料回收（18，19） 11
1.6 小结 12
参考文献 12
建议阅读 12
2 产量与用途 13
2.1 铜矿石和边界品位 14
2.2 铜冶炼厂分布 17
2.3 铜价格 29
2.4 小结 29
参考文献 29
3 铜精矿生产——简介与粉碎 31
3.1 富集工艺流程 31
3.2 粉碎工序 31
3.3 爆破 32
3.3.1 矿石粒度的确定 34
3.3.2 矿石硬度的自动化测量 34
3.4 粉碎 35
3.5 磨矿 35
3.5.1 磨矿粒度和铜矿物解离 35
3.5.2 磨矿设备 36
3.5.3 浮选给料粒度控制 36
3.5.4 仪表和控制 43
3.6 粉碎的最新发展 46
3.6.1 高压辊式破碎 46
3.6.2 矿物学自动分析 47
3.7 小结 47
参考文献 48
建议阅读 48
4 铜精矿的生产 51
4.1 泡沫浮选 51
4.2 浮选化学 52
4.2.1 捕收剂 52
4.2.2 浮选选择性 53
4.2.3 调节剂 54
4.2.4 起泡剂 55
4.3 铜矿石的特殊浮选工艺 55
4.4 浮选槽 56
4.4.1 柱形槽 56
4.5 传感器、操作和控制 64
4.5.1 工艺物质流连续化学分析 65
4.5.2 设备的可视系统 67
4.6 浮选产品 67
4.6.1 浓缩和脱水 67
4.6.2 尾矿 68
4.7 其他矿物浮选分离 68
4.7.1 黄金浮选 68
4.8 小结 69
参考文献 69
建议阅读 70
5 造锍熔炼基础 73
5.1 为什么熔炼？ 73
5.2 铜锍和炉渣 74
5.2.1 炉渣 74
5.2.2 铁酸钙和橄榄石渣 79
5.2.3 铜锍 81
5.3 造锍熔炼的化学反应 82
5.4 熔炼过程概述 83
5.5 熔炼产物：铜锍、炉渣和尾气 84
5.5.1 铜锍 84
5.5.2 炉渣 84
5.5.3 烟气 84
5.6 小结 86
参考文献 86
建议阅读 88
6 闪速熔炼 89
6.1 奥图泰闪速熔炼炉 89
6.1.1 结构 90
6.1.2 冷却水套 94
6.1.3 精矿喷嘴 95
6.1.4 辅助燃料喷嘴 95
6.1.5 铜锍口和渣口 96
6.2 附属设备 96
6.2.1 精矿混料系统 96
6.2.2 固体给料干燥器 97
6.2.3 给料系统 97
6.2.4 制氧站 98
6.2.5 热风炉（可选） 98
6.2.6 余热锅炉 98
6.2.7 烟尘回收利用 98
6.3 闪速熔炼炉操作 99
6.3.1 开炉和停炉 99
6.3.2 正常运行 99
6.4 控制 100
6.4.1 精矿处理量和铜锍品位控制 100
6.4.2 炉渣成分控制 101
6.4.3 温度控制 101
6.4.4 反应塔和炉缸控制 101
6.5 杂质行为 102
6.5.1 灰尘中不可回收杂质 102
6.5.2 其他控制杂质的工业方法 103
6.6 奥图泰闪速熔炼最新发展及未来趋势 103
6.7 因科闪速熔炼 103
6.7.1 炉体细节 104
6.7.2 精矿喷嘴 104
6.7.3 水冷系统 104
6.7.4 铜锍口和渣口 105
6.7.5 直升烟道 105
6.7.6 辅助设备 105
6.7.7 固体物料干燥器 106
6.7.8 精矿喷嘴进料系统 106
6.7.9 尾气冷却和收尘系统 106
6.8 因科闪速熔炼炉总结 106
6.9 因科和奥图泰闪速炉熔炼对比 107
6.10 小结 107
参考文献 107
建议阅读 110
7 浸没式风嘴熔炼：诺兰达炉、特尼恩特炉和瓦纽科夫炉 111
7.1 诺兰达工艺 111
7.2 反应原理 114
7.2.1 铜锍渣分离 114
7.2.2 铜锍品位选择 115
7.2.3 杂质行为 115
7.2.4 废弃物及残渣的熔炼 115
7.3 操作和控制 116
7.3.1 控制 116
7.4 提高产能 117
7.5 特尼恩特熔炼 117
7.5.1 熔化铜锍 117
7.6 工艺过程 118
7.7 操作 118
7.8 控制 120
7.8.1 温度控制 120
7.8.2 炉渣和铜锍成分控制 120
7.8.3 铜锍和炉渣深度控制 120
7.9 杂质分布 120
7.10 讨论 121
7.10.1 铜锍品位与SO2捕集率关系 121
7.10.2 炉子寿命和热风嘴维修 121
7.10.3 炉体冷却 121
7.10.4 尾气余热回收 122
7.11 瓦纽科夫浸没式风嘴熔炼 122
7.12 小结 123
参考文献 124
建议阅读 125
8 铜锍吹炼 127
8.1 化学原理 127
8.1.1 造铜反应 129
8.1.2 吹炼除杂 134
8.2 工业化P-S转炉吹炼操作 134
8.2.1 风嘴与尾气收集 136
8.2.2 温度控制 137
8.2.3 温度选择 138
8.2.4 温度测量 138
8.2.5 炉渣和流量控制 139
8.2.6 渣形成速率 139
8.2.7 熔炼终点检测 139
8.3 富氧空气强化P-S转炉 140
8.4 转炉生产率最优化 140
8.4.1 固体料熔化最优化 141
8.4.2 铜精矿转炉熔炼 142
8.4.3 炉体寿命最优化 142
8.5 P-S转炉新进展 142
8.5.1 集束式喷射进料技术 142
8.5.2 废料喷射进料技术 143
8.5.3 转炉外壳设计 143
8.6 其他铜锍吹炼方法 143
8.6.1 霍博肯转炉 144
8.6.2 闪速吹炼 144
8.6.3 浸没风嘴式诺兰达连续吹炼 147
8.6.4 吹炼技术新进展 150
8.7 小结 150
参考文献 151
建议阅读 153
9 熔池熔炼技术：澳斯麦特法／艾萨法和三菱法 155
9.1 基本操作 155
9.2 进料 156
9.3 TSL炉和喷枪 156
9.4 熔炼原理 163
9.4.1 除杂 163
9.5 开炉和停炉 163
9.6 当前装备现状 164
9.7 TSL铜锍吹炼技术 164
9.8 三菱法工艺 165
9.8.1 简介 165
9.8.2 三菱法工艺 165
9.8.3 熔炼炉细节 166
9.8.4 电贫化炉细节 166
9.8.5 吹炼炉细节 168
9.8.6 最佳铜锍品位 169
9.8.7 三菱法熔炼／吹炼过程控制 169
9.9 21世纪的三菱法工艺 174
9.10 小结 175
参考文献 176
建议阅读 177
10 闪速直接炼铜 179
10.1 优缺点 179
10.2 理想的直接炼铜工艺 179
10.3 工业化单炉直接炼铜 182
10.4 化学原理 184
10.5 炉渣成分对渣含铜的影响 185
10.6 产业化细节 185
10.7 过程控制 186
10.7.1 目标：无铜锍层避免泡沫渣产出 186
10.7.2 无铜锍层熔炼导致渣含铜升高 186
10.8 炉渣电炉贫化回收铜 186
10.8.1 格沃古夫 187
10.8.2 奥林匹克坝 187
10.9 直接炼铜技术受限于渣含铜 187
10.10 直接炼法杂质行为 187
10.11 小结 188
参考文献 189
建议阅读 189
11 炉渣中铜的损失 191
11.1 炉渣含铜 191
11.2 降低渣含铜Ⅰ：减少炉渣的产生 193
11.3 降低渣含铜Ⅱ：减少炉渣中铜含量 193
11.4 降低渣含铜Ⅲ：炉渣高温澄清或还原 194
11.5 降低渣含铜Ⅳ：炉渣选矿处理 197
11.6 总结 201
参考文献 201
建议阅读 203
12 硫的捕集与固化 205
12.1 熔炼和吹炼过程的尾气 206
12.1.1 硫捕集率 207
12.2 硫酸生产 208
12.3 冶炼厂尾气治理 208
12.3.1 烟气冷却和余热回收 210
12.3.2 电收尘 211
12.3.3 水力洗涤除尘和冷却 211
12.3.4 脱汞 211
12.3.5 污酸处理 212
12.4 气体干燥 212
12.4.1 干燥塔 212
12.4.2 制酸厂主风机 213
12.5 制酸过程化学反应 214
12.5.1 SO2氧化为SO3 214
12.6 工业硫酸生产 218
12.6.1 催化转化器 224
12.6.2 SO2→SO3转换反应途径 224
12.6.3 反应途径特征 225
12.6.4 吸收塔 226
12.6.5 气气热交换器和酸冷却器 227
12.6.6 硫酸产品等级 227
12.7 其他硫回收方法 227
12.7.1 WSA法 227
12.7.2 硫酸铵法 228
12.8 硫酸生产现状及未来发展 229
12.8.1 SO2进气浓度最优化 229
12.8.2 余热回收最优化 230
12.9 硫的替代产品 231
12.10 硫捕集的改进方向 231
12.11 总结 231
参考文献 232
建议阅读 234
13 火法精炼和阳极铸造 237
13.1 火法精炼工业方法 237
13.1.1 转炉精炼 238
13.1.2 反射炉精炼 240
13.2 火法精炼的化学原理 240
13.2.1 脱硫：Cu-O-S体系 240
13.2.2 脱氧：Cu-C-H-O体系 241
13.3 脱氧碳氢化合物的选择 241
13.4 阳极铸造 241
13.4.1 阳极模具 243
13.4.2 阳极一致性 243
13.4.3 阳极制备 243
13.5 阳极连续浇铸 244
13.6 废阳极和残极再熔铸 245
13.7 火法精炼其他杂质脱除 245
13.8 小结 247
参考文献 247
建议阅读 248
14 电解精炼 251
14.1 电解精炼过程 251
14.2 电解精炼化学反应和阳极杂质行为 252
14.2.1 金和铂族金属 253
14.2.2 硒和碲 253
14.2.3 铅和锡 254
14.2.4 砷、铋、钴、铁、镍、硫和锑 254
14.2.5 银 255
14.2.6 氧 255
14.2.7 杂质行为小结 256
14.3 设备 257
14.3.1 阳极 258
14.3.2 阴极 258
14.3.3 电解槽 259
14.3.4 电器部件 260
14.4 典型电解精炼循环 260
14.5 电解液 261
14.5.1 添加剂 262
14.5.2 电解液温度 266
14.5.3 电解液过滤 266
14.5.4 电解液净化除杂 266
14.6 阴极铜纯度影响因素 267
14.6.1 物理因素 267
14.6.2 化学因素 267
14.6.3 电化学因素 268
14.7 能源消耗的最小化 269
14.8 工业化电解精炼 269
14.9 铜电解精炼的近期发展及趋势 274
14.10 小结 275
参考文献 275
建议阅读 279
15 湿法炼铜：概述和浸出 281
15.1 湿法工艺回收铜 281
15.2 铜矿浸出化学原理 282
15.2.1 氧化铜矿的浸出 282
15.2.2 硫化铜矿的浸出 283
15.3 浸出方法 285
15.4 堆浸和就地浸出 287
15.4.1 堆浸和就地浸出化学原理 288
15.4.2 工业化堆浸 290
15.4.3 工业化就地浸出 301
15.5 槽浸 301
15.6 搅拌浸出 303
15.6.1 氧化矿 303
15.6.2 硫化矿 304
15.7 氧压浸出 304
15.7.1 黄铜矿湿法冶金的经济和技术驱动 304
15.7.2 高温和高压浸出 308
15.8 未来发展方向 315
15.9 小结 316
参考文献 317
建议阅读 322
16 溶剂萃取 323
16.1 溶剂萃取过程 323
16.2 铜溶剂萃取化学原理 324
16.3 有机相组成 325
16.3.1 萃取剂 325
16.3.2 稀释剂 327
16.4 减小杂质迁移和提高电解液纯度 328
16.5 设备 329
16.5.1 混合室设计 329
16.5.2 澄清室设计 330
16.6 循环配置 331
16.6.1 串联回路 331
16.6.2 并联和串并联回路 333
16.6.3 洗涤除杂段 333
16.7 串联回路的级数设计 333
16.7.1 萃取剂浓度测定 333
16.7.2 萃取与反萃等温线测定 334
16.7.3 萃取率测定 334
16.7.4 反萃有机相铜平衡浓度测定 334
16.7.5 有机相萃取过程铜的迁移 335
16.7.6 铜反萃电解液流量测定 335
16.7.7 其他方法 336
16.8 串联和串并联循环的定量比较 336
16.9 操作注意事项 336
16.9.1 操作的稳定性 336
16.9.2 三相形成 337
16.9.3 相连续性 339
16.9.4 有机相损失和回收 339
16.10 工业化溶剂萃取厂 339
16.11 小结 344
参考文献 344
建议阅读 346
17 电积 349
17.1 电积工艺 349
17.2 铜电积化学原理 349
17.3 电能消耗 350
17.4 设备和操作实践 351
17.4.1 阴极 351
17.4.2 阳极 351
17.4.3 电解槽设计 353
17.4.4 电流密度 355
17.4.5 酸雾抑制 356
17.4.6 电解液 356
17.4.7 电解液添加剂 360
17.5 阴极铜纯度优化 360
17.6 电流效率优化 361
17.7 现代工业电积车间 362
17.8 浸出液直接电积 362
17.9 电解沉积现状及未来发展趋势 368
17.10 小结 369
参考文献 369
建议阅读 371
18 再生铜的回收和加工 373
18.1 原料循环 373
18.1.1 厂内废料 373
18.1.2 新废料 374
18.1.3 旧废料 375
18.2 再生铜分级和定义 379
18.3 废料处理和选矿 380
18.3.1 电线电缆处理 380
18.3.2 汽车用铜回收 382
18.3.3 电子废料处理 384
18.4 小结 385
参考文献 385
建议阅读 387
19 铜循环利用的化学冶金 389
19.1 再生铜的特点 389
19.2 原生铜熔炼过程中的废料处理 389
19.2.1 熔炼炉用废料 390
19.2.2 转炉和阳极炉用废料 391
19.3 再生铜冶炼厂 391
19.3.1 高品位再生铜熔炼 391
19.3.2 熔炼黑铜 391
19.3.3 吹炼黑铜 393
19.3.4 火法精炼和电解精炼 394
19.4 小结 394
参考文献 395
建议阅读 396
20 熔化和浇铸 397
20.1 产品等级和质量 397
20.2 熔化技术 399
20.2.1 炉型 399
20.2.2 氢和氧的测定和控制 403
20.3 浇铸设备 403
20.3.1 浇铸坯材 404
20.3.2 浇铸线材和棒材 404
20.3.3 浇铸无氧铜 409
20.3.4 浇铸带材 409
20.4 小结 410
参考文献 411
建议阅读 412
21 副产品和废物走向 415
21.1 钼的回收和处置 415
21.2 浮选药剂 415
21.3 操作 415
21.4 最优化 417
21.5 阳极泥 418
21.5.1 阳极泥组成 418
21.5.2 阳极泥处理流程 421
21.6 烟尘处理 422
21.7 炉渣利用或无害化处理 423
21.8 小结 425
参考文献 425
建议阅读 426
22 铜生产成本 427
22.1 总体投资成本：从矿山到精炼厂 427
22.1.1 投资成本的变化 429
22.1.2 冶炼厂的合理规模 429
22.2 总直接运营成本：从矿山到精炼厂 429
22.2.1 直接运营成本变化影响 430
22.3 总生产成本、销售价格和盈利能力 430
22.3.1 副产品效益 431
22.4 选矿成本 431
22.5 冶炼成本 433
22.6 电解精炼成本 435
22.7 废料回收铜生产成本 435
22.8 铜湿法冶金成本 436
22.9 盈利能力 438
22.10 小结 438
参考文献 438
建议阅读 439
索引 441