熔炉和转炉技术在铜冶炼厂经济性中的作用
铜冶炼过程的简要概述
铜冶炼是一个复杂的冶金过程，涉及从矿石中提取铜金属。铜的原生矿石是硫化铜，通常含有黄铜矿 （CuFeS2）。冶炼过程虽然对铜生产至关重要，但需要大量能源，并且会对环境产生一系列影响。
然后将浓铜矿石送入冶炼炉，进行一系列高温反应。在炉中，铜矿物被还原成熔融铜锍，即硫化铜和硫化铁的混合物。然后将这种熔融的冰锍转移到转换器中，在那里通过称为氧化的过程进一步精炼。在转炉中，空气或氧气吹过熔融的锸头，氧化硫化铁并将其转化为氧化铁渣。剩余的硫化铜被浓缩成更高等级的锍铜或粗铜。
粗铜含有硫、氧和其他金属等杂质，通过火或电解精炼进一步精炼。在火焰精炼中，粗铜在熔炉中熔化，并经过受控的氧化过程以去除杂质。在电解精炼中，不纯的铜阳极溶解在电解槽中，纯铜沉积在阴极板上。
熔炉和转炉技术如何影响铜冶炼厂的整体运营成本？
熔炉和后续转炉技术在确定资产的总运营成本方面起着至关重要的作用。它们共同贡献了总运营成本的 60% 以上 炉和转炉技术可分为以下类型。
能源消耗、人工费用、维护需求和环境法规是大多数冶炼成本的驱动力。可以通过闪蒸和熔炼等现代技术来提高能源效率。通过自动化可以最大限度地降低劳动力成本，而维护成本（尽管现代技术可能会更高）可以通过提高可靠性和设备使用寿命来抵消。由于需要污染控制和废物处理，遵守环境法规会增加资本和运营成本。
加热炉和转炉技术组合
我们分析了熔炉和转炉工艺的具体成本组成部分，包括燃料、电力和维护费用。首先，我们将评估主要熔炉运营成本驱动因素对我们模型涵盖的所有熔炉技术的影响。然后，我们将分析与之前分析的每种炉技术相关的主要转炉运行成本驱动因素的影响。
通过在更广泛的总运营成本背景下检查这些成本的分配，我们可以获得对驱动成本波动的因素的宝贵见解，并确定潜在的优化领域。
下图显示了我们服务涵盖的所有初级冶炼装置技术的主要熔炉运营成本驱动因素，占熔炉总运营成本的百分比。
铜冶炼炉由于其连续运行和冷却系统，电力密集度高于燃料密集度。他们的燃料和电力成本平均占工厂运营成本的 40%。三菱工艺虽然高效，但与其他铜冶炼技术相比，耗电量确实更高。这主要是因为它在冶炼和转换阶段需要富氧空气。生产这种富含空气会消耗大量电力，并且依赖于电动辅助设备，如泵、压缩机和研磨机，这些设备对总电力消耗有贡献。
Teniente 变频器在高耗电量方面也很突出。其设计和作要求吹气中含有更高水平的富氧，以有效地氧化雾面。这种增加的氧气需求转化为更高的氧气生产能耗。此外，与其他一些加热炉技术相比，Teniente 转炉的热回收系统效率较低。这意味着冶炼过程中产生的大部分热量会流失到环境中，而不是被捕获和再利用。
另一方面，燃料并不是熔炉的成本驱动因素，因为开始冶炼过程所需的大部分能量来自二氧化硫形成的放热反应，这反过来又有助于实现和维持冶炼过程的温度。只有在硫含量过低或为了支持炉子的能量平衡时才使用燃料。
下一张图表显示了与各自炉技术相关的转炉运营成本。与熔炉成本相比，这些成本的分配更加均匀。能源、燃料和维护成本约占变频器总运营成本的 70%。
从 Pierce-Smith 转炉的角度来看，最省油的选择是 Mitsubishi Continuous，这源于其连续运行和优化的热回收。Noranda 反应器、竖炉和 Vanyukov 的电力密集度较低，这与每种技术中采用的空气注入和富氧程度有关。
皮尔斯·史密斯转炉之前使用的铜炉技术类型会显著影响转炉的电力和燃料消耗。炉技术决定了更高的铜级、更清洁的炉渣、热效率和富氧的使用。这些因素共同有助于减少转炉中的吹灰时间，降低空气喷射的耗电量，并减少保持温度的燃料消耗。
由于熔炉和转炉是铜冶炼过程的组成部分，因此它们的运营成本平均占总运营成本的 60% 左右。下图显示了熔炉和转炉加工阶段的总运营成本，占冶炼厂运营成本的百分比。
这些运营成本的主要驱动因素是：
- 能源消耗： 不同的冶炼技术需要不同的能源。例如，Bottom Blowing 技术主要使用电力，而 Flash Smelting 可能需要额外的燃料。其他技术组合，如直接对铜闪速熔炼，通常使用大量的化石燃料和高水平的富氧。这些成本受所用冶炼技术、富氧程度和工厂产能的影响。
- 耐火衬里： 炉子的耐火衬里会随着时间的推移而磨损，需要定期更换。耐火材料和安装的成本可能很高，更换它们需要相当长的停机时间。转换器的耐火衬里也需要定期更换，这会增加运营成本
- 维护： 定期维护对于确保高效运行和防止代价高昂的停机时间至关重要。这包括检查、维修和更换组件。对于转炉，它包括耐火材料维修、风口更换和容器本身的维护。
- 助焊剂和添加剂： 转炉中使用助焊剂和添加剂，以促进杂质和炉渣的形成。这些材料的成本可能因市场条件而异。
鉴于上述分析，冶炼厂可以不断寻求降低运营成本的方法，例如：
- 提高能源效率： 优化燃烧过程，使用节能设备并实施热回收系统。
- 延长耐火材料寿命： 利用先进的耐火材料并优化作实践，以最大限度地减少磨损。
- 工艺优化： 实施先进的工艺控制系统，以提高效率并减少试剂消耗。
- 富氧： 增加转炉吹气中的氧气浓度可以提高工艺效率并降低能耗。
有关铜冶炼和精炼过程、经济、成本和见解的进一步分析，请参阅我们的 铜冶炼和精炼资产服务。
