现代的火法炼铜生产流程分为四个工序:

熔炼:用熔炼炉将含铜27%左右的铜精矿混合物进行富氧熔炼, 得到含铜70%左右的铜锍。铜熔炼的方法比较多, 用闪速熔炼法对铜精矿混合物进行熔炼的炉子被称为闪速熔炼炉。

吹炼:用吹炼炉将含铜70%左右的铜锍进行富氧吹炼, 得到含铜98.5%左右的粗铜。以前大多用 PS 转炉对铜锍进行吹炼, 现多用闪速炉进行吹炼, 故该炉称之为闪速吹炼炉。

精炼:用回转阳极炉将含铜98.5%左右的粗铜进行精炼, 得到含铜99.5%左右的阳极铜。

电解:将含铜99.5%左右的阳极板和阴极板一起放到装满电解液的电解槽里进行电解, 从阴极就可以得到含铜99.99%左右的阴极铜, 又称为“电解铜”, 简称“电铜”。

熔炼工序、吹炼工序、精炼工序都是火法生产(熔炼三大炉), 放在一个生产单位容易管理, 通常称该单位为“熔炼车间”; 电解工序是湿法生产, 若放在熔炼车间则不好管理, 故另外成立一个“电解车间”; 冶炼过程会产生大量SO₂烟气, 为了处理回收这些冶炼烟气, 又成立一个“硫酸车间”; 由于熔炼时会产生大量的炉渣, 炉渣中还含有很多铜, 为了回收这些宝贵的铜资源, 又成立一个“选矿车间”; 由于铜矿除含有铜、硫等元素外, 还伴生有金、银、铂、钯等贵重金属元素和其他一些杂质元素, 为了回收这些贵重金属, 又成立一个“金银车间”; 由于现在都采用富氧熔炼和富氧吹炼, 生产过程需要大量的氧气, 又成立一个“制氧车间”; 由于冶炼过程需要大量的风、气、水、电及各种能源, 为了管理方便, 又成立一个“动力车间”, 将这些设备全部划归为动力车间管理。

综上所述, 一个闪速炼铜厂至少有熔炼、硫酸、选矿、电解、金银、制氧、动力等生产车间。当然, 还有一些辅助车间和机关单位。

刚参加工作的新职工对铜冶炼不很熟悉, 无法很好地自学, 若有一本这方面的参考资料, 对他们的学习、成长和工作都是非常有利的。本人长期从事铜冶炼行业自动控制方面的工作, 先后在三个铜冶炼厂工作过, 至今已有40年, 积累了一些经验, 现将平时给职工进行培训的资料进行总结、整理, 编辑成本书——《闪速炼铜工艺与控制》。在这本书中, 按照上述七个生产车间的顺序(包括各车间内部的生产工艺顺序), 也就是根据闪速炉炼铜生产工艺流程的顺序, 分章进行介绍。

每个车间的内容为一章, 车间内每个工序(也称子项)是一节, 每节介绍的内容包括:工序功能、带检测点的工艺流程图(P&I图)、工序设备、主要设备介绍、工艺描述、控制系统、联锁逻辑等。在文章的附录部分, 还介绍了自动控制的一些基础知识。

本书对铜冶炼行业生产一线的操作工人、仪表维修人员都有重要的参考价值, 尤其是对刚参加工作的新职工, 通过自学将会得到事半功倍的效果, 对新建的铜冶炼厂将有更大的好处, 会给他们的培训工作提供极大的方便。本书的读者是铜冶炼行业的操作工人及机、电、仪维修人员, 也可以作为铜冶炼专业大专院校学生的参考书。

本书在编辑过程中得到了南昌有色冶金设计研究院、贵溪冶炼厂等单位有关人员的大力协助, 在此向他们表示衷心的感谢!

但愿此书的出版能为我国铜冶炼行业的发展壮大贡献一点微薄之力。

由于作者水平有限, 书中难免有叙述不清、解释不明之处, 甚至还有一些错误的地方, 敬请各位读者批评指正。

杨国才

有色金属是重要的基础原材料, 广泛应用于电力、 交通、 建筑、 机械、 电子信息、 航空航天和国防军工等领域, 在保障国民经济建设和社会发展等方面发挥了不可或缺的作用。

改革开放以来, 特别是新世纪以来, 我国有色金属工业持续快速发展, 已成为世界最大的有色金属生产国和消费国, 产业整体实力显著增强, 在国际同行业中的影响力日益提高。主要表现在: 总产量和消费量持续快速增长, 2008年, 十种有色金属总产量2 520万吨, 连续七年居世界第一, 其中铜产量和消费量分别占世界的20%和24%; 电解铝、 铅、 锌产量和消费量均占世界总量的30%以上。经济效益大幅提高, 2008年, 规模以上企业实现销售收入预计2.1万亿以上, 实现利润预计800亿元以上。产业结构优化升级步伐加快, 2005年已全部淘汰了落后的自焙铝电解槽; 目前, 铜、 铅、 锌先进冶炼技术产能占总产能的85%以上; 铜、 铝加工能力有较大改善。自主创新能力显著增强, 自主研发的具有自主知识产权的350 kA、 400 kA大型预焙电解槽技术处于世界铝工业先进水平, 并已输出到国外; 高精度内螺纹铜管、 高档铝合金建筑型材及时速350 km高速列车用铝材不仅满足了国内需求, 已大量出口到发达国家和地区。国内矿山新一轮找矿和境外矿产资源开发取得了突破性进展, 现有9大矿区的边部和深部找矿成效显著, 一批有实力的大型企业集团在海外资源开发和收购重组境外矿山企业方面迈出了实质性步伐, 有效增强了矿产资源的保障能力。

2008年9月份以来, 我国有色金属工业受到了国际金融危机的严重冲击, 产品价格暴跌, 市场需求萎缩, 生产增幅大幅回落, 企业利润急剧下降, 部分行业已出现亏损。纵观整体形势, 我国有色金属工业仍处在重要机遇期, 挑战和机遇并存, 长期发展向好的趋势没有改变。今后一个时期, 我国有色金属工业发展以控制总量、 淘汰落后、 技术改造、 企业重组、 充分利用境内外两种资源, 提高资源保障能力为重点, 推动产业结构调整和优化升级, 促进有色金属工业可持续发展。

实现有色金属工业持续发展, 必须依靠科技进步, 关键在人才。为了全面提高劳动者素质, 培养一大批高水平的科技创新人才和高技能的技术工人, 由中国有色金属工业协会牵头, 组织中南大学出版社及有关企业、 科研院校数百名有经验的专家学者、 工程技术人员, 编写了《中国有色金属丛书》。《丛书》内容丰富, 专业齐全, 科学系统, 实用性强, 是一套好教材, 也可作为企业管理人员和相关专业大学生的参考书。经过编写、 编辑、 出版人员的艰辛努力, 《丛书》即将陆续与广大读者见面。相信它一定会为培养我国有色金属行业高素质人才, 提高科技水平, 实现产业振兴发挥积极作用。

康义

2009年3月