3.1 铜冶炼

3.1.2  本条对铜冶炼工艺流程的选择作出了规定。

    1  铜矿石和精矿的组成是决定采用何种冶炼工艺的关键因素。硫化矿的可选性好，易于通过选矿富集，经选矿后产出的铜精矿，其含铜品位可富集至20％～35％。浮选硫化铜精矿通常采用火法冶炼工艺处理，这是由于火法冶炼具有能耗低、单位设备生产效率高、金属回收率高、有利于回收贵金属等优点所致。随着科学技术的进步，铜精矿火法冶炼所产出的二氧化硫烟气可以经济地回收制取硫酸，其硫的回收率达96％以上，冶炼过程硫的总捕集率可达99％以上，烟气对环境的危害可以得到有效控制。铜精矿火法冶炼工艺是当今世界铜冶炼行业中处于主导地位的生产方法。

    氧化铜矿可选性差，难以进行选矿富集，宜直接采用浸出-萃取-电积湿法冶炼工艺生产电积铜；此外，一些不能经济地采用选矿富集的低品位含铜矿石，如含铜废矿石、露采矿坑的边坡矿、坑采巷道内的矿柱残留矿、浮选尾矿等含铜物料也成为湿法炼铜的原料。湿法炼铜虽然存在冶炼回收率低、生产周期长等缺点，但由于其原料主要是现有的选冶流程不能或难以处理的各种含铜物料，省去了选矿过程，因而其建设投资、单位产品能耗及生产成本均要低于传统的选冶工艺。特别是随着铜矿资源的日益贫乏，为充分利用资源。湿法炼铜工艺将会有较大的发展空间。

    利用废杂铜原料生产再生铜，不仅扩大了铜资源，而且还具有投资省、能耗少、生产成本低、环境污染轻等优点。利用废杂铜生产再生铜的方法主要有两种，一种是将纯净的铜和牌号明确的铜合金废料直接熔炼成精铜和铜合金产品，称之为直接利用；另一种是将成分复杂的含铜废料冶炼成合格的阴极铜，称之为间接利用。间接利用处理含铜废料通常采用火法冶炼工艺产出阳极铜，再经电解精炼生产阴极铜产品。含铜废料的火法冶炼工艺又根据原料组成的不同分为一段法、两段法和三段法工艺流程。在有转炉吹炼铜锍的工厂，将不含有机物的废杂铜作为冷料加入转炉处理。利用铜锍吹炼作业的富余热量将废杂铜熔化并吹炼成粗铜，既利用了余热，又满足了铜锍吹炼作业温度控制的要求。

    2  火法炼铜的造锍熔炼方法众多，归纳起来有传统的鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼以及现代的闪速熔炼(包括奥托昆普闪速熔炼、INCO氧气闪速熔炼)、熔池熔炼(包括诺兰达法、三菱法、艾萨法、奥斯麦特法、特尼恩特法、瓦纽可夫法、白银法和水口山法熔炼等)强化熔炼工艺。

    传统的鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼工艺的共同特点是不能充分利用硫化铜精矿熔炼过程中的化学反应热，因此需要消耗大量的辅助燃料或电能。此外，熔炼过程产生的烟气量大，烟气中二氧化硫浓度低，不能经济地回收制取硫酸，从而造成对生态环境的严重污染，因此自20世纪70年代以来逐渐被一些新兴的强化熔炼方法所取代。

    闪速熔炼和熔池熔炼的共同特点是充分利用硫化铜精矿熔炼过程中的化学反应热，有效运用富氧技术强化熔炼过程，在自热或接近自热的条件下完成熔炼过程，有效地降低能源消耗。熔炼过程产生的烟气量小，烟气中二氧化硫浓度高，可以经济地回收制取硫酸，消除污染，保护环境。

    国家发展和改革委员会2006年第40号公告《铜冶炼行业准入条件》中明确规定铜冶炼要采用闪速熔炼、富氧熔池熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标的熔炼工艺和设备，并于2006年底前淘汰反射炉、电炉和10m2以下熔炼用密闭鼓风炉，2007年底前淘汰所有鼓风炉。故本款为强制性条款，必须严格执行。

    3  闪速熔炼和各种熔池熔炼工艺的共同特点是普遍采用富氧熔炼技术，而且鼓风富氧浓度有越来越高的趋势。

    采用富氧熔炼可以改善熔炼过程的热量平衡，减少烟气带走的热量，从而可以减少辅助燃料的消耗。

    采用富氧鼓风可以强化熔炼过程，提高既有设备的生产能力。因此提高鼓风富氧浓度常被作为提高生产能力、降低单位产品综合能耗的主要手段之一。

    鼓风富氧浓度的提高将直接导致烟气量的减少和烟气SO2浓度的提高，减少烟气处理过程的能耗，有利于烟气制酸及生态环境保护。

    制氧技术的进步导致氧气能耗和成本的降低，为熔炼过程大量使用氧气创造了有利条件。

    闪速熔炼鼓风富氧浓度的确定，常以反应塔零燃料为目标，富氧浓度不受限制，根据对多数闪速熔炼工厂的统计，氧气耗量为700m3/t～1000m3/t铜的水平。熔池熔炼的鼓风富氧浓度的提高常受炉衬、喷枪寿命的限制，因此不同的熔池熔炼工艺的富氧浓度有所差别，但提高鼓风富氧浓度趋势是一致的。

    4  目前铜锍的吹炼作业绝大多数在卧式转炉内进行。卧式转炉热量利用较好，除自热完成吹炼作业外，还可以利用富余热量处理电解残极、包壳、烟尘块、杂铜等固态冷料。此外，卧式转炉还具有建设投资低、技术成熟、杂质脱除率高、产品粗铜含硫低等优点。

    由于卧式转炉吹炼过程是间歇式的周期性作业，产出的烟气量和烟气中二氧化硫浓度都有波动，给烟气制酸带来麻烦。此外，卧式转炉炉口漏风量大，造成烟气量增大和烟气二氧化硫浓度的降低；炉体倾动时炉口有二氧化硫烟气逸出，污染操作环境。为解决上述问题，过去三十年中相继出现了三菱法吹炼、闪速吹炼和奥斯麦特吹炼等连续吹炼工艺，这些新的吹炼方法的共同特点是烟气连续，二氧化硫浓度稳定，炉子密闭性好，改善了二氧化硫外逸所造成的操作环境恶化，降低了烟气处理和烟气制酸的能源消耗。连续吹炼工艺与传统的卧式转炉吹炼相比，虽然目前在技术成熟程度上有所欠缺，建设投资较高，但是随着环保要求的日益严格，连续吹炼工艺无疑是铜锍吹炼技术的发展方向。

    5  火法炼铜工厂铜锍吹炼产出的粗铜尚需经过火法精炼，进一步除去杂质，浇铸成阳极，再进行电解精炼。如无特殊原因，铜锍吹炼产出的粗铜应以液态粗铜直接加入精炼炉精炼，避免粗铜二次熔化而消耗燃料。回转式精炼炉具有密闭性好、散热量少、操作方便、安全性高等优点，尤其适合处理液态粗铜原料。

    6  铜的电解精炼当前主要有传统的始极片阴极电解和永久阴极电解两种工艺。从产品能耗比较而言，前者蒸汽消耗略高，而后者直流电耗略高，二者综合能耗没有明显差别。在其他方面，前者具有建设投资低的优点，而后者具有劳动生产率高、金属积压量少等优点。因此，选择电解精炼工艺方案时应根据具体建设条件综合分析比较后予以确定。

3.1.3  综合能耗指标的确定主要根据对国内主要铜冶炼企业产品能耗情况的调查以及参照现行国家标准《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB 21248的各工序产品的三级能耗指标。

    现行国家标准《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB 21248的有关指标摘录见表3～表6。

表3  粗铜(铜精矿-粗铜)工艺能耗、综合能耗指标(kgce/t)

表4  阳极铜(铜精矿-阳极铜)工艺能耗、综合能耗指标(kgce/t)

表5  电解工序能耗、工序综合能耗指标(kgce/t)

表6  铜冶炼(铜精矿-阴极铜)工艺能耗、综合能耗指标(kgce/t)

    上述各表中“先进值”是世界先进水平，“新建准入值”是根据国家发展和改革委员会在2006年第40号公告《铜冶炼行业准入条件》规定的新建企业必须达到的能耗指标。本规范综合能耗指标的确定是以“先进值”作为一级能耗指标的参照值，以“新建准入值”作为三级能耗指标的参照值。

    目前，国内火法冶炼流程以粗铜为原料精炼成阳极铜仍划分为热装和冷装两类生产方式，热装流程是以热态粗铜加入回转式阳极炉精炼，能耗指标先进，新建工厂均采用此流程，但还有少量老企业保留固定式反射炉处理冷态粗铜，相对能耗较高，以杂铜为原料精炼成阳极铜，增加了熔化期能耗，而且氧化还原时间长，需消耗燃料。为此，杂铜原料精炼生产阳极铜单耗指标需单独制订。

     铜的湿法冶炼在我国起步较晚，只是初见规模，到目前为止我国湿法炼铜总产量达150kt/年以上，电积铜规模10kt/年以上的企业仅4家～5家。鉴于湿法炼铜只有从矿山开采就地浸出、浸出液萃取、萃取液电解沉积三个主要工序，单位产品综合能耗还未形成可控制的指标，本规范依据耗能工序最大的电解沉积暂列出电积铜直流电耗三个级别的电耗指标。

3.1.4  本条对精矿干燥应采取的节能措施作出规定。

    1  早期精矿干燥大多采用圆筒干燥机，但用于深度干燥铜精矿时，因为存在能耗高、污染严重等原因，近年来大多改为了气流干燥、蒸汽干燥等工艺。目前，圆筒干燥主要用于一般干燥，铜精矿控制终点含水在7％～10％时，其容积脱水强度一般可达35kg/(m³·h)～50kg/(m³·h)。提高入窑烟气温度减少尾气量和降低尾气温度旨在提高热效率。但入窑烟气温度不宜过高，否则易引起精矿脱硫。

    2  本款对气流干燥作出规定。

        (1)气流干燥系指含回转式短窑、鼠笼打散机和气流干燥管的三段式气流干燥装置。

        (2)根据国内外生产经验，铜精矿气流干燥的气/固比可以适当降低，以提高干燥处理能力，减少尾气量及相应的尾气带走热量。我国金隆铜业有限公司铜精矿气流干燥气/固比已从1.2m³/kg调整为0.85m³/kg，同时入短窑烟气温度适当提高，以增加干燥能力。为避免精矿着火，可加入氮气等惰性气体。

        (3)贵溪冶炼厂早期曾将蒸汽过热炉、蒸汽再热炉烟气(烟温约400℃)引入作为气流干燥热源，取得了良好的节能效果。

    3  熔炼和吹炼余热锅炉所产蒸汽一般压力为4.0MPa，不宜直接作为铜精矿蒸汽干燥的干燥介质，宜使用余热发电后的背压蒸汽作蒸汽干燥的热源，或直接使用阳极炉或硫酸转化余热锅炉产生的压力为1.0MPa左右的蒸汽，系统热利用效果最好。江西铜业公司贵溪冶炼厂、金隆铜业有限公司、阳谷祥光铜业公司2007年相继建成投产的3套铜精矿蒸汽干燥机均是如此。

    江西铜业公司贵溪冶炼厂二期工程设置的蒸汽干燥机，加热蒸汽盘管转动，壳体固定，设计处理精矿Q＝70t/h(干基)，脱水能力为75kg/(m³·h)，但磨损较严重。江西铜业公司贵溪冶炼厂、金隆铜业有限公司、阳谷祥光铜业公司2007年相继建成投产3套新型铜精矿蒸汽干燥机，尺寸为4440mm×10140mm，盘管和壳体同时转动磨损小，设计能力为110t/h～144t/h(干基)，脱水量为76kg/(m³·h)～100kg/(m³·h)。

3.1.5  本条对造锍熔炼应采取的节能措施作出规定。

    1  熔炼过程宜实行精料方针，按照合理的精矿成分，选择适当的备料流程，进行必要的炉料准备。

    2  造锍熔炼所产出的高温烟气蕴含大量热能，不同的熔炼工艺，其出炉烟气温度为1200℃～1400℃，所含热能占熔炼过程总热量的35％～40％，有的甚至更高，回收烟气中的余热是重要的节能措施。设置余热锅炉可回收烟气中60％～70％的热能。余热锅炉产出的中压蒸汽可供发电或生产、生活用汽。根据国家发展和改革委员会2006年第40号公告《铜冶炼行业准入条件》的规定，火法熔炼必须设置烟气余热回收设施，故本款列为强制性条款，必须严格执行。

    3  本款对闪速熔炼作出规定。

        1)闪速熔炼属悬浮熔炼，主要化学反应在反应塔中2s～3s左右完成，如果精矿水分未充分脱除，会出现反应不完全而产生“下生料”的现象。

        2)随着闪速熔炼技术的不断进步和完善，新型精矿喷嘴的应用，常温富氧熔炼具有流程短、生产稳定、能耗低等优势，反应塔工艺风富氧浓度一般以反应塔内实现自热熔炼(不加辅助燃料)为基准来确定。

        3)造锍熔炼提高铜锍品位，可充分利用铜精矿的化学反应热，又可减轻铜锍吹作业负荷，降低能耗。目前国内闪速熔炼的铜锍品位宜控制在55％～72％的范围内。

        4)闪速炉炉体冷却水仅温升10℃左右，不受污染，应循环使用。

        5)因为闪速炉高铜锍品位、高富氧浓度、高处理量和高热强度熔炼技术的应用，反应塔所需补充的燃料量非常少，甚至自热，而沉淀池及上升烟道不宜烧固体燃料，闪速炉一般以重油或天然气为燃料。

        6)闪速熔炼采用计算机在线控制，主要对铜锍品位、铜锍温度，炉渣铁硅比等重要参数进行控制，其相应的调节手段是反应塔供氧量、辅助燃料量以及炉料配料比例。在线控制可使熔炼过程在最佳条件下稳定运行。

    4  本款对富氧顶吹浸没熔炼作出规定。

        1)炉料含水高将增加熔炼过程能耗，故含水8％～10％是多家工厂的控制要求。

        2)提高鼓风富氧浓度，可改善熔炼过程热平衡，减少烟气量。所以实际生产中的富氧浓度控制在40％～65％。

        3)铜锍品位宜为50％～70％是反应热合理分配的要求，也是顶吹浸没熔炼可以实现的指标。

        4)如果煤的低发热值过低，则富氧顶浸没熔炼(艾萨法、奥斯麦特法)烟气量将太大，因此所带走的热量过多，烟气处理系统的设施也会更庞大，不利于节能。

    5  本款对富氧侧吹熔池熔炼作出规定。

        1)炉料含水高将增加熔炼过程能耗，故炉料含水7％～10％是目前工厂的实际控制指标。

        2)由于受风眼区炉衬寿命限制，富氧浓度不能过高。白银有色公司白银炉富氧浓度低于50％，大冶有色公司诺兰达炉富氧浓度为35％～45％。

        3)富氧侧吹熔池熔炼产出的铜锍品位有所不同，白银法铜锍品位达50％，诺兰达法高达65％～73％。

        4)如果煤的低发热值过低，则熔炼烟气量大，带走的热量多，烟气处理系统的设施也会更庞大，不利于节能。

    6、7  控制入炉物料含水、提高铜锍品位、提高鼓风富氧浓度均为降低熔炼能耗的有效措施。这两款所取指标取自生产工厂的实践经验。

3.1.6  本条对铜锍吹炼应采取的节能措施作出规定。

    1  铜锍吹炼产出的高温烟气蕴含大量热能，回收烟气中的余热是重要的节能措施，吹炼炉后应设置中压余热锅炉，所产蒸汽可供发电或生产、生活用汽。根据国家发展和改革委员会2006年第40号公告《铜冶炼行业准入条件》规定，火法熔炼必须设置烟气余热回收设施，故本款列为强制性条款，必须严格执行。

    2  本款对卧式转炉吹炼作出规定。

        1)利用转炉吹炼铜锍所产生的热量处理含铜物料，可以充分利用转炉吹炼的过剩热，节约能源；含铜物料主要有电解残阳极、不合格阳极板和废阳极模等。也可以加入不含有机物的废杂铜料。

        2)富氧吹炼可缩短吹炼时间和提高烟气中二氧化硫的浓度，也可以改善热平衡，从而处理更多的冷料。但是根据生产实践，当转炉吹炼富氧浓度超过28％时，风眼区的耐火材料的侵蚀速率明显加快。故设计控制在26％以内较妥当。

        3)双炉期交换吹炼可以提高送风时率，使烟气均衡且降低烟气流量，降低烟气处理及制酸能耗。

        4)转炉吹炼铜锍主要能耗是转炉鼓风机电耗，由于该风机功率大，一般由高压电动机驱动。在转炉加料、出料或处理故障时停吹的时间内，不能随开随停，故停吹时间愈长，浪费电力愈大，所以提高送风时率和采用节能的调节鼓风量技术可以降低电耗。

        5)转炉设置汽化冷却或水冷的密闭烟罩，可以防止喷溅物和烟气在烟罩内粘结和控制漏风率以减少烟气量的增加，保持烟气中二氧化硫浓度，降低排烟及制酸系统的能耗。贵溪冶炼厂、金隆冶炼厂转炉以及新近改造的大冶冶炼厂和云南铜业股份公司转炉的密闭烟罩漏风率均未超过50％。

    3  本款对富氧顶吹浸没吹炼作出规定。

    富氧顶吹浸没吹炼是铜锍吹炼工艺的一种方法，目前国内山西中条山有色金属公司侯马冶炼厂在处理固体锍时，同时往炉内加入一部分热态铜锍，能耗有所降低，吹炼的富氧浓度控制在30％～40％。云南锡业集团责任公司冶炼项目拟在富氧顶吹炼铜锍中处理热态铜锍。

    4  本款对闪速炉吹炼作出规定。

        1)闪速吹炼与闪速熔炼的原理一样，主要化学反应在反应塔中2s～3s内完成。由于铜锍粒度小，有足够的表面积有利于炉料水分的充分脱除，可确保反应完全，也不会出现“下生料”现象。

        2)富氧吹炼可降低烟量，改善吹炼过程热平衡，是节能的有效措施。富氧浓度可按热平衡确定，祥光冶炼厂富氧浓度为65％～80％。

        3)闪速炉吹炼铜锍，虽然省去了转炉高压鼓风机、包子吊车，并且吹炼的烟气量大幅度降低，能耗减少，但热的铜锍要水碎、碾磨和烘干，损失的热量和增加的电耗不小。闪速炉吹炼与卧式转炉吹炼相比，设计规模愈大，闪速炉吹炼的优势愈明显，粗铜设计规模200kt/年以上的冶炼厂，在能耗方面采用闪速吹炼比卧式转炉合适。

3.1.7  本条对炉渣电炉贫化应采取的节能措施作出规定。

    1  电炉炉顶操作平台与楼面间采取绝缘措施除出于安全考虑外，还可防止短路造成电力损失。电极附近的炉顶及操作平台构造采用防磁措施是为了防止形成磁涡流而增加电力损失。

    2  炉渣水碎的冲渣水量通常为渣量的15倍～20倍，近年来一些工厂通过改进冲渣水喷头结构、降低水温和控制水压手段，改善了水碎粒化效果，冲渣水量降至渣量的10倍～15倍。

    3  贫化电炉漏入冷空气，将使炉膛温度降低，增加电耗，因此要求对进渣口、加料口、电极孔、排渣口等开口部位加强密封措施，以减少冷空气漏入量。

3.1.8  本条对炉渣选矿贫化应采取的节能措施作出规定。

    1  碎磨及选别工艺应优先采用高效率节能的半自磨＋球磨碎磨工艺或超细碎的常规碎磨工艺。

    2  选用节能型选矿设备，不得采用高能耗的淘汰机电产品。

    3  根据国内外对各选矿作业能耗分配的统计，碎磨作业能耗约占选矿总能耗的60％～70％，而磨矿又占其中的80％以上，因此在20世纪70年代后期，国际选矿工程界有人提出了“多碎少磨”的概念，认为在选矿厂的实际生产中应推行“多碎少磨”的工艺制度，其实质就是强化破碎作业，尽量减小最终破碎产品(即磨矿给矿)粒度，从而降低磨矿功耗。国内某铜矿所进行的工业试验表明，当磨机给矿粒度P95从15mm降到12mm时，磨机处理能力提高了10％左右。基于铜冶炼炉渣比一般天然矿石难磨，其邦德功指数Wi高达23kW·h/t(一般铜矿石Wi＝13kW·h/t～14kW·h/t)，因此如果选择常规碎磨工艺时，经济合理的炉渣磨矿给矿粒度定为P80＝8.0mm较为适宜。

    对于如何选择碎磨工艺，应根据具体工程项目的实际情况通过仔细的比较而定，应考虑的因素包括规模大小、建设周期、建厂场地条件、设备供货周期及业主的要求等。规模较小时以选择常规碎磨工艺较为适宜，如贵溪冶炼厂一期工程的转炉渣选矿规模为270t/d，采用的是常规碎磨流程；二期扩建时炉渣量增加到600t/d，仍旧采用常规碎磨流程。对于炉渣量在1000t/d时，现有国产常规碎磨设备的规格、能力及能力匹配均能满足选用要求。

    半自磨工艺是当今国际流行的、先进的碎磨工艺，其特点是由于采用了大型化设备，因而使系统能力加大，设备数量减少，工艺流程简化，建厂占地面积减小，从而加快了项目的建设进度。国外一些大型铜冶炼厂(如芬兰的哈加瓦尔塔冶炼厂、加拿大的霍恩冶炼厂、墨西哥的卡纳涅阿冶炼厂等)炉渣选矿也已采用了半自磨工艺。国内贵溪冶炼厂的三、四期工程的炉渣选矿以及山东阳谷祥光铜冶炼工程的炉渣选矿等项目也相继采用了半自磨工艺，并已成功投入生产。

    4  浮选设备大型化的节能效果将是明显的。以CLF型浮选机为例：CFL-20的单槽安装功率为75kW(比功率为3.75kW/m³)，而CFL-50的单槽安装功率为90kW(比功率为1.8kW/m³)，贵溪冶炼厂三、四工程及山东阳谷祥光铜工程的炉渣选矿项目的粗、扫选作业就选用了CLF-40浮选机。浮选柱是一种新型高效节能浮选设备，对于处理细粒物料尤为适宜，可获得比机械浮选机更高的精矿品位，因此从20世纪80年代起国外已将浮选柱广泛用于一般矿石的精选作业，根据国外资料报道，与机械浮选机相比：浮选柱设备费可节省45％、土建费用可用降低20％、动力消耗可节约25％。据报道，浮选柱在澳大利亚芒特艾萨和菲律宾帕萨冶炼厂的炉渣选矿中已实际应用，因此具有推广应用价值。目前国内使用成熟的浮选柱主要是CPT浮选柱。

    5  渣精矿过滤可选用不同类型的真空过滤机或压滤机，贵溪冶炼厂一、二期工程炉渣选矿的生产实践表明：传统结构的真空过滤机的滤饼水分约为12％或更高，为了使滤饼水分进一步下降，三期工程炉渣选矿选用了陶瓷圆盘过滤机。陶瓷圆盘过滤机在工作时由于利用了毛细管作用，因此使用真空产生的过滤动力大为减小，从而达到节能的效果。压滤机完全利用挤压力来达到固相与水的分离，因此压滤机的滤饼水分可降至10％以下。

3.1.9  本条对火法精炼应采取的节能措施作出规定。

    1  火法精炼工序与铜锍吹炼工序配置在同一厂房内的目的在于吹炼产出的热态粗铜可以方便地装入精炼炉，避免粗铜冷却后二次熔化，可以大幅度降低能耗。

    2  热态粗铜精炼采用回转式精炼炉，装料、出铜便捷安全，可缩短精炼周期；回转式精炼炉结构紧凑，炉体小巧，密封性好，散热量小；氧化、还原及浇铸作业安全性好，1985年贵溪冶炼厂在国内首次建成回转式精炼炉后，国内新建的大型铜冶炼厂及老厂改建、扩建项目中均已采用回转式精炼炉。

    3  可摇动式精炼炉侧面开门，利于冷态固体铜料的加入，扒渣方便。氧化还原管埋在炉墙口，不用人工持管。炉底采用透气砖加速了传热、传质，提高了氧化还原效率，缩短了精炼周期，节约了能耗。

    4  根据各工厂的经验，精炼炉的容量通常能处理转炉2炉次的粗铜量，火法精炼车间宜配置2台精炼炉，单台炉子的容量应与转炉供给的粗铜量相匹配。

    5  精炼炉出炉烟气温度在不同作业周期波动在1200℃～1400℃之间，其余热的回收利用对节能具有重要意义。尤其是处理冷态铜料时，熔化期烟量大、温度高、持续时间长，更有回收烟气余热的必要。以容量为100t的固定式反射炉为例，炉后设置的余热锅炉产出低压蒸汽4t/h～6t/h，容量为350t的倾动炉的余热锅炉产出蒸汽量为8t/h～15t/h。近年来回转式精炼炉也逐步设置余热锅炉回收余热，热装熔融粗铜容量为350t的回转式精炼炉，其余热锅炉产汽量达6t/h～9t/h。精炼炉烟气也可作为精矿干燥的热源或通过空气预热器产生热风作为烧嘴助燃供风等，以最大限度地利用热能。

    6  采用富氧空气氧化，可以缩短氧化时间。美国肯尼科特冶炼厂用富氧空气氧化已有十年以上的生产经验，我国祥光铜冶炼厂也采用该技术。贵溪冶炼厂用倾动炉精炼废杂铜时也采用富氧空气加热和氧化。

    7  透气砖首先在钢铁工业的转炉和钢水包上应用，近年来铜冶炼工业也开始推广应用。回转式精炼炉炉底设置透气砖，并连续鼓入氮气，可以起到搅动熔体、提高冶炼反应速度的作用。金川集团有限公司铜精炼炉使用该技术后还原精炼时间缩短了1/3，贵溪冶炼厂、金隆冶炼厂和祥光铜冶炼厂均在回转式精炼炉底采用透气砖技术。杂铜精炼的可摇动式精炼炉也同样采用了透气砖技术。

3.1.10  本条对阳极板浇铸应采取的节能措施作出规定。

    1  新建铜冶炼厂阳极板浇铸采用具有自动定量功能的圆盘浇铸机，其优点是阳极板废品率低，一般小于4％，减少了废品阳极重熔能耗；此外，阳极板重量偏差小于2％，为电解精炼工序降低残极率创造了条件。

    2  阳极板浇铸时间不宜过长，通常控制在4h～6h内浇铸完毕，时间过长造成铜液温度过低，铜液含氧上升，需重新加热提高温度和再次还原，将增加能耗。

    3  阳极板重量是根据电解精炼工序的阳极寿命、电流密度和控制的残极率确定的，阳极板重量过大会造成残极率提高，增加重熔能耗；若阳极板重量过小，则会造成电解精炼工序阳极寿命后期残极破损掉落，损坏设备，也会影响阴极铜质量。

3.1.11  本条对电解精炼应采取的节能措施作出规定。

    1  电解槽和极板大型化以及采用极板作业机组和多功能专用吊车有利于节能降耗，理由是：电解槽和极板大型化可减少电解槽数量及槽面蒸发散热面积，缩短了溶液管道长度，减少了散热面积，有利于降低蒸汽消耗。

    减少极板吊运频繁程度和缩短吊运距离，有利于降低交流电耗。

    极板作业机组可提高极板的平直度和悬垂度，减少短路发生率。阳极板挂耳经铣切后可降低接触电阻。

    多功能专用吊车定位正确，可以单极起吊，也可双极起吊，可以整槽起吊，也可以半槽起吊，行走一次可以完成多项作业，与通用设备相比电耗较低。

    2  永久阴极电解法与始极片电解在能耗方面相比较，具有以下差别：

    省去始极片的生产制作，不需种板槽。用一条阴极洗涤剥片机组替代始极片制作机组、阴极洗涤机组和导电棒贮运机组。

    阴极板强度高，平直度好，表面光滑，可缩短极距，减少短路发生率，有利于提高电流效率。

    电流密度高，可达280A/m²～330A/m²，因此电解液通电过程发热量大，蒸汽消耗量减少，但槽电压相应要高一些，所需电解槽数量少，因此散热量少。

    综上所述，永久阴极法电解的电耗略高，蒸汽消耗则略低，二者综合能耗无太大差别。选择工艺方案时，应对建设投资、产品质量、经济效益等方面进行全面分析论证后确定。

    3  影响电解精炼蒸汽消耗的主要因素是电解液蒸发造成的热损失以及电解槽体、溶液管道和设备的表面散热损失。本款中降低蒸汽消耗的措施均来源于工厂实际生产中行之有效的经验。

    4  提高电流效率是降低铜电解精炼直流电耗的主要手段之一。提高电流效率的途径主要有防止漏电、避免极板之间形成短路、减少电解液中杂质的电化学反应等。本款中提高电流效率的措施均为工厂实际生产中总结出的行之有效的经验，所列指标通过努力是可以达到的。

    5  降低槽电压也是降低铜电解精炼直流电耗的主要手段之一。本款中降低槽电压的措施是工厂实际生产中根据理论与实践相结合而总结出的经验，应提倡和推广。

        1)缩短同极中心距可以降低电流通过电解液的电阻，对降低槽电压有直接的关系。对大型极板而言，规定的同极中心距指标在采用极板加工机组处理极板时是可以达到的。

        2)电解液温度提高有利于降低黏度，加快离子迁移速度也就是降低了电解液的电阻，对降低槽电压有利。电解液温度过高则蒸发热损失增大，增加了蒸汽消耗和酸雾浓度影响作业环境，目前各工厂电解液温度多数控制在60℃～65℃。

        3)降低导电排和极板之间的接触电阻可降低槽电压，对阳极板挂耳底部铣切，使耳部与导电排保持良好的接触可降低接触电阻。不锈钢阴极板在导电棒上镀铜及采用特殊焊接技术等都是为了提高导电率，降低电阻。

    6  目前各电解工厂均采用可控硅整流机组，一般采用变压器和整流器靠紧的布置方式，额定功率条件下机组的整流效率可达95％～97％。

3.1.12  本条对电解液净化应采取的节能措施作出规定。

    1  电解精炼过程中，电解液中铜离子浓度不断上升，砷、锑、铋、镍等杂质也在其中不断积累。为了维持电解液中铜、酸和其他杂质浓度在规定范围内，以保证阴极铜的质量，必须抽取部分电解液进行净化处理。净液量是根据阳极中杂质含量、杂质在电解过程中的溶出率、电解液中允许的杂质极限浓度以及净液过程中杂质的脱除程度来确定的。为尽量减少净液量，应选择杂质脱除程度高的净液流程和在保证阴极铜质量的前提下，合理确定杂质极限浓度。

    2  电解液净化过程在脱除砷、锑、铋和镍等杂质之前首先要脱铜，预脱铜常用方法有中和结晶法、高酸结晶法和电积法三种。电积法脱铜电耗高，约为2000kW·h/t铜，产出阴极铜质量不高，通常为2号标准阴极铜。高酸结晶法蒸汽消耗高，约为8t/t硫酸铜～10t/t硫酸铜，产出硫酸铜结晶需重溶再结晶后方可获得含5个结晶水硫酸铜(CuSO4·5H2O)达96％以上的合格产品。中和结晶法硫酸铜产出量大，可直接获得合格产品，若用氧化焙烧后的铜屑作中和剂，在鼓泡塔进行中和反应时，其蒸汽消耗量为2t/t硫酸铜～2.5t/t硫酸铜。若用残阳极、铜线等碎铜作中和剂，在具有假底的鼓风氧化中和槽中进行中和反应时，其蒸汽消耗量为8t/t硫酸铜～10t/t硫酸铜。

    4  诱导法电积脱砷、锑、铋具有脱除率高(一般可达85％～90％)，电流效率高、不产生或少产生砷化氢气体等优点，1986年贵溪冶炼厂首次采用以后在国内普遍推广。“死循环”电积法是指电积过程中溶液从装槽开始直到电积终点为止，不加入新的溶液，铜离子浓度逐步降低，电积后期电流效率低，砷化氢气体大量产生，砷、锑、铋的脱除率为40％～60％。因此，这种落后工艺在新建工厂中不得使用。

    5  电热蒸发热效率高，可达80％以上。此外，由于电热蒸发的浓缩程度高，可浓缩到溶液含酸1100g/L，因此硫酸镍的结晶率(即脱除率)高于其他的浓缩结晶法，从而可以减少除镍的溶液处理量。其缺点是用电量大，在缺电地区的应用受到限制。当脱镍处理量大时或用电不紧张地区可选择电热蒸发结晶工艺，当脱镍处理量小时可选择蒸汽蒸发结晶或冷冻结晶工艺，终点含酸浓度一般在700g/L。

3.1.13  本条对电解残阳极处理应采取的节能措施作出规定。

    当工厂铜锍吹炼转炉冷料量多或铜锍吹炼采用闪速吹炼工艺时，残阳极无法返回吹炼工序，则残阳极的重熔需在其他炉子内进行。竖炉、倾动炉、固定式反射炉重熔残阳极都是可行的。尤其是竖炉，具有热效率高、重熔后不需氧化、还原，可直接浇铸成阳极板等优点，因此是最节能的途径。但竖炉需使用天然气或液化石油气为燃料，适应性受到限制。回转式精炼炉炉膛空间小，加热的传热面也小，熔化固体物料的热效率低，熔化速度慢，而且从炉口上方加入大量固体料易砸坏炉衬，故不宜使用。

3.1.14  本条对湿法炼铜应采取的节能措施作出规定。

    1  湿法炼铜浸出过程在规模化工业生产中主要有搅拌浸出和筑堆浸出两种方式。搅拌浸出具有浸出速度快、浸出率高、适合于处理粉状或细颗粒物料的特点，其动力消耗也相应较高。筑堆浸出则具有浸出速度慢，浸出周期长的特点。为使料堆具有良好的渗滤性能和透气性能，对原料有一定的粒度要求。因此在设计中应根据原料的性质、状态对两种浸出方式的金属回收率、劳动生产率、产品能耗、建设投资等指标综合评价后确定浸出方式。通常以混合矿浮选尾矿、矿石洗矿矿泥等容易浸出且无需碎磨的物料为原料时，以采用搅拌浸出为宜。以低品位矿石和含铜废石等不能经济地选矿富集的矿石为原料时，以采用筑堆浸出为宜。

    2  电解沉积过程中，电积液中铁离子浓度的高低将直接影响电积电流效率。根据国内工厂实践证明，当电积液中含铁量为1g/L～2g/L时，电流效率可达95％，而当含铁6g/L～9g/L时，电流效率降至79％。为此，本款规定了电积液中含铁量应小于3g/L。

    3  浸出液中铜浓度通常设计都在1g/L以上，但是尽量提高浸出液铜浓度有利于节能，而且已有生产实例。如缅甸蒙育瓦铜矿，矿物成分以辉铜矿为主，矿石品位含铜约为0.4％，浸出周期400天，经多堆串联浸出后浸出液含铜多在4.5g/L以上，使萃取原液量减少，从而降低萃取能耗。

    4  在铜的电积过程中，电积槽内的温度一般为45℃左右，通常需要通过加温才能达到。电积贫液在返回反萃工序前，通过热交换器预热由反萃工序送来的新的富液，可有效降低蒸汽消耗，达到节能的目的。

    5  电积槽内溶液循环采用下进上出方式，由槽底供液管向阴极区供给新的电积液，使电积液顺着阴极表面上升流动，这种方式有利于向阴极区补充铜离子，防止浓差极化，既可改善阴极铜质量，又可降低槽电压，达到降低电耗的目的。