铜矿石如何提炼铜

从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成，才能成为精铜及铜制品。最早的铜矿石来源是孔雀石。

1、矿石的加工

铜矿石的分类及属性：

炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类：

（1）硫化矿，如黄铜矿（CuFeS2）、斑铜矿（Cu5FeS4）和辉铜矿（Cu2S）等。

（2）氧化矿，如赤铜矿（Cu2O）、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）等。

（3）自然铜。铜矿石中铜的含量在1%左右（0.5%～3%）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8%～35%）的精矿砂。

2、冶炼过程

（1）火法炼铜

通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20%～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。

从铜矿石冶炼铜：以黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO₂（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为As₂O₃、Sb₂O₃等挥发性物质而被除去：2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂↑。一部分铁的硫化物转变为氧化物：2FeS+3O₂=2FeO+2SO₂↑。Cu₂S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu₂S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23%～27%之间），FeO跟SiO₂形成熔渣：FeO+SiO₂=FeSiO₃。熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。然后把冰铜移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后鼓入空气进行吹炼（1100～1300℃）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较大的亲和力，因此冰铜中的FeS先转变为FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu₂S才转变为Cu₂O，Cu₂O跟Cu₂S反应生成粗铜（含铜量约为98.5%）。2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂↑，2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂↑，再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7%。

除了铜精矿之外，废铜作为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑（铜材的产出比为50%左右），一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜：品位在90%以上；黄杂铜（电线）：含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。

（2）湿法炼铜

一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧—浸出—电积，浸出—萃取—电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。