Top-blown injection smelting and converting:The Mitsubishi process [J].[6] CHEN L,YANG T,BIN S,et al.An efficient reacto

<p>2026年[是“十五五”开局之？年，正是将这些宏观“规划图”细化为可行“施工图”的关键阶段。在这个过程中，我们会频繁遇到一系列听起来专业又前沿的“科技名词”，比如“绿色供应链”“清洁低碳氢”等。这些术语并非空洞的概念，它们背后折射的是未来几年科技突破、产业转型与生活演进的真实方向。</p> <p>那么，这些词究竟意味着什么？它们将如何具体地改变我们的日常？今天，就让我们走进“铜锍连续吹炼”这个名词。</p> <p align="center"><strong>什么是铜锍连续吹炼技术？</strong></p> <p>铜锍连续吹炼（continuous converting of copper matte）技术是一种先进的火法炼铜工艺，采用特定的设备与工艺条件，将铜锍（铜冶炼过程中的中间产物，主要成分是硫化亚铜和硫化亚铁）氧化，去除其中的铁和硫，持续产出粗铜。该技术突破了传统吹炼技术需要间歇性作业的局限，实现了粗铜的连续化生产。</p> <p align="center"></p> <p style="text-align:center;">图1 铜锍连续吹炼炉（富氧底吹型）结构示意图</p> <p style="text-align:center;"></p> <p align="center"><strong>铜锍连续吹炼技术的优势</strong></p> <p>铜锍吹炼（copper matte converting）是火法炼铜过程中的关键步骤，通过向熔融的铜锍中吹入（富氧）空气，去除其中大量的铁和硫，获得含铜量更高（约98%～99.5%）的粗铜。</p> <p>传统的铜锍吹炼技术多为间断式生产（如卧式转炉吹炼），需要频繁地加料、出渣、出铜，不仅炉次之间间断，同一炉次的生产也需要频繁停风等待。这种间断性使得生产效率降低，且频繁启停导致能源浪费，炉温波动大也会缩短炉衬寿命，增加维护成本。此外，产出的烟气量和二氧化硫浓度波动较大，导致硫难以稳定高效地回收，容易造成硫损失和环境污染。</p> <p>铜锍连续吹炼技术采用专门设计的连续吹炼炉，配备独立且连续的进料口、熔剂添加通道和吹炼气体输送系统，通过自动化控制精准调控铜锍、熔剂和富氧空气的加入速率，避免了传统卧式转炉需停机开盖加料的局限。出料口也设计了分层排料结构，利用熔体密度差异（炉渣轻于粗铜）实现吹炼渣和粗铜的持续分离与排出。</p> <p>这种连续化的生产模式可24小时不间断生产，生产效率高，同时极大减少设备启停带来的能源损耗。高效连续化的铜锍吹炼克服了传统转炉吹炼产出的烟气量和二氧化硫浓度波动大的问题，使得硫的回收变得高效，显著提高硫回收率/利于稳定制酸/显著降低SO₂排放与无组织逸散风险。</p> <p>铜锍连续吹炼炉在铜冶金领域应用十分广泛，主要分为<strong>顶吹、侧吹、底吹</strong>三种炉型。</p> <p>顶吹炉炉顶装有喷枪，通过喷枪将富氧空气、以石英砂（SiO₂）为主的熔剂（必要时可辅以石灰质熔剂调渣）及少量吹炼渣喷射进入炉内熔体进行吹炼。</p> <p>侧吹炉炉体侧面沿水平方向设有多排风口，风口由水平风管、高铬钢风口套等组成，通过风口将富氧空气或压缩空气吹入炉内熔体，同时配合加料口加入石英砂等熔剂，实现铜锍的连续吹炼反应。</p> <p>底吹炉因从熔体底部供氧而得名，炉底布置喷枪/风口向熔池供氧，将氧气送入炉内进行吹炼反应。</p> <p align="center"><strong>铜锍连续吹炼技术的应用领域及前景</strong></p> <p>铜锍连续吹炼技术遵循<strong>资源高效利用与污染最小化</strong>原则，凭借其高效、环保等优势推动绿色发展，实现节能减排，应用前景乐观。2025年1月，工业和信息化部等十一部门联合印发《铜产业高质量发展实施方案（2025—2027年）》（工信部联原〔2025〕18号），着重推动铜产业高质量绿色发展，重点推广铜锍连续吹炼技术。</p> <p>铜锍连续吹炼技术在铜冶金领域应用十分广泛，至今已经发展出多种连续吹炼技术。如顶吹法的代表为日本的三菱吹炼法，其整个生产系统由熔炼炉、炉渣贫化电炉、吹炼炉和阳极炉组成，通过溜槽连接输运熔体，实现连续吹炼，已在多家工厂应用。长沙有色冶金设计研究院有限公司研发的使用双侧吹-顶吹双炉复合吹炼法的超大型双熔池连续炼铜成套技术及装备，首创单系列40万吨级以上超大规模双熔池连续炼铜技术，已在广西南国铜业二期实现工业化应用。中国恩菲工程技术有限公司自主研发的富氧底吹吹炼法，该项技术已成为铜铅领域世界领先的冶炼技术，并在国内外多个重大项目中实现工业化应用。此外，还有闪速吹炼法、诺兰达吹炼法、富氧侧吹法等也在不同程度上得到应用。</p> <p>随着铜冶炼行业产量要求日趋增加、加工成本压力增大以及环保要求日益严格，铜锍连续吹炼技术因其高效、低碳、低生产成本的特点，更符合行业未来发展趋势。未来有望逐步取代传统的间歇式吹炼技术，成为铜锍吹炼的主流工艺。</p> <p align="center"><strong>铜锍连续吹炼技术的绿色应用难点</strong></p> <p>尽管连续吹炼技术环保效益显著，但其在推广应用过程中也面临一些难点：</p> <p><strong>第一，设备投资与维护成本高：</strong></p> <p>要实现连续吹炼，通常需要专门设计的复杂设备，如闪速吹炼炉、三菱法吹炼炉等，这些设备的制造、安装和维护成本远高于传统设备，而且连续吹炼设备的维修成本和保养要求更高，需要专业技术人员和特殊工具，进一步增加了前期成本和难度。</p> <p><strong>第二，该技术对原料的要求苛刻：</strong></p> <p>连续生产过程中，铜锍的品位（铜锍中所含铜元素的质量百分比）、粒度、湿度等参数需严格控制，处理成分复杂的铜锍时，无法像传统吹炼那样灵活调整工艺参数。</p> <p align="center"><strong>参考文献</strong></p> <p>[1] 刘梦飞,李兵.中国恩菲：氧气底吹冶炼技术擎起“中国创新”的旗帜[J].中国有色金属,2015,(22):28-34.</p> <p>[2] 崔大韡.铜锍多枪顶吹连续吹炼炉设计与展望[J].有色设备,2021,35(03):89-91.</p> <p>[3] 刘卫东.闪速吹炼的生产实践[J].有色金属（冶炼部分）,2011,(02):12-15.</p> <p>[4] 黄辉荣.铜锍吹炼工艺的选择及发展方向[J].矿冶,2004,13(4):72-75.</p> <p>[5] SHIBASAKI T,HAYASHI M.Top-blown injection smelting and converting:The Mitsubishi process [J].JOM,1991,43(9):20-26.</p> <p>[6] CHEN L,YANG T,BIN S,et al.An efficient reactor for high-lead slag reduction process:Oxygen-rich side blow furnace [J].JOM,2014,66(9):1664-1669</p> <p><b>策划制作</b></p> <p>作者丨董文钧 北京科技大学材料科学与工程学院教授</p> <p>审核丨吴宏辉 北京科技大学碳中和研究院教授</p> <p>责编丨王梦如</p> <p>审校丨徐来 张林林</p>