电炉炼铜

电炉炼铜(copper  smelting  in  electric  furnace)

含铜炉料在电炉内熔炼成铜锍的铜熔炼方法。铜精矿经过炼前准备，配入熔剂，加入矿热电炉中，在电热作用下熔化，在熔池内完成各种化学反应，生成铜锍和炉渣等产物。

芬兰、挪威和瑞典等水电资源丰富，电价便宜，最早进行电炉熔炼铜矿石的试验。挪威于1928年在苏利帖尔玛(Sulitjelma)冶炼厂建成一座3000kVA的炼铜电炉，并首次采用自焙电极。此后在挪威境内又建成一台9000kVA和一台12000kVA电炉用来处理铜精矿。20世纪70年代后因环境保护的需要，有些炼铜厂将原有的炼铜方法改为矿热电炉熔炼。如美国的阿纳康达(Anaconda)冶炼厂和迈阿密(Miami)冶炼厂均将原反射炉改为矿热电炉。中国云南冶炼厂于1960年建成一台16500kVA的炼铜矿热电炉(见彩图插页第2页)，1972年第二台3000kVA电炉正式投产。

电炉炼铜具有烟量小、烟气温度低、热损失小、热利用率高和利于处理难熔炉料的特点，但也存在脱硫率低、烟气的SO₂浓度低、耗电多、生产成本高等问题，因而只适用于水电资源丰富、电价低或处理难熔原料的场合。尽管炼铜电炉在电极孔密封，电极升降和电气制度控制的自动化等方面有较大改进，但在能耗和烟气中SO₂的回收上不如闪速炼铜和属于熔池熔炼的白银炼铜法等，因而限制了它的应用。

基本原理      往插入熔池渣层的电极通电后，一部分电能以微弧放电的形式转变为热能，另一部分靠炉渣本身的电阻作用也转变为热能。这些热能将电极周围的炉渣过热到较高温度，由于熔池内熔体温度不均而形成熔体的密度差，使炉渣产生对流运动。过热炉渣在运动中遇到浮于渣面的固体炉料后，使其熔化并发生一系列化学反应，生成铜锍、炉渣和烟气。生精矿电炉熔炼的主要反应有：

反应生成的Cu₂S、FeS组成铜锍，FeO和脉石组分形成炉渣，SO₂、CO₂、N₂、H₂O和漏入的空气混合成烟气。铜锍含铜30％～50％，含铁20％～40％，含硫20％～25％，金、银等贵金属富集其中。炉渣含铜0．3％～0．5％，含铁25％～40％，含SiO₂30％～40％。

炼铜矿热电炉   一种用电加热的长方形或圆形膛式炉(见图)，三根或六根电极从炉顶插入熔池，最大的炼铜矿热电炉为51000kVA。世界主要电炉炼铜厂的电炉特性列举于表。

工艺      以硫化铜精矿为原料的电炉炼铜包括铜炉料炼前准备和熔炼两个阶段。当湿精矿直接入电炉时，水分遇热急剧蒸发容易引起翻料而造成断电极等事故，因此入炉物料需经干燥。当熔炼含硫高、含铜低的精矿时，由于电炉内氧化气氛不强，脱硫率低，产出的铜锍品位也低，从而增加铜锍吹炼的负荷，因此需经过半氧化焙烧(见氧化焙烧)，预先脱除一部分硫，以提高铜锍的品位。为了增加炉料的透气性，铜精矿可经制粒入炉。如中国云南冶炼厂将铜精矿和烟灰混合制粒，在隧道窑中干燥后加入电炉，强化了熔炼过程。