一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法

摘要

本发明公开了一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，包括先后进行的熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，通过在阳极精炼过程中在精炼炉内的真空状态下补吹外界含氧气体，进行脱硫脱铁脱杂质的氧化作业，提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例，减少了阳极精炼过程中含氧气体的实际使用量，减少了含氧气体浪费，降低了阳极精炼的生产成本，实现了粗铜的浅氧化无还原的阳极精炼。

权利要求

1.一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，其特征在于，包括先后进行的熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，所述阳极精炼工序具体包括以下步骤：

1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中；然后将设置在精炼炉底壁上的进液管和出液管浸入到所述盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度，然后开启与所述精炼炉连通的真空泵将所述精炼炉内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉内真空残压与外界大气压之间的大气压差的作用下所述盛铜容器中的铜熔液沿所述进液管和所述出液管内的空腔通道上升流入所述精炼炉的空腔内；

所述精炼炉的外形是立式柱状，内部中空形成空腔，所述精炼炉包括钢制外壳以及砌筑在所述钢制外壳内表面的耐火材料内衬，所述精炼炉的顶部设置有用于与所述真空泵连接的出气口；

所述进液管与所述出液管均包括钢制内壳、设置在所述钢制内壳的内表面的耐火材料内衬以及设置在所述钢制内壳的外表面的耐火材料外衬，所述进液管与所述出液管的长度相同；

所述进液管与所述出液管固定设置于所述精炼炉的底壁上且与所述精炼炉的底壁密封连接，所述精炼炉内的空腔与所述进液管中的空腔通道相互连通，所述精炼炉内的空腔与所述出液管中的空腔通道相互连通，所有与所述精炼炉连接的装置在与所述精炼炉连接的部位均进行密封处理以防止破坏所述精炼炉内的真空状态；

2)向所述进液管内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下所述盛铜容器中的铜熔液不断地由所述进液管上升流入所述精炼炉内，然后所述精炼炉内的铜熔液再通过所述出液管不断地由所述精炼炉流出返回至所述盛铜容器内，在所述盛铜容器、进液管、精炼炉以及出液管之间形成铜熔液的循环流动；

同时，在所述精炼炉内，向所述精炼炉内的铜熔液吹送含氧气体，所述含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物，所述含氧气体中的氧元素将铜熔液中的铁元素氧化成铁的氧化物，实现脱硫脱铁的氧化作业过程；

同时，所述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，全部含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发，在实现脱硫脱铁的氧化作业过程的同时，实现同时脱除杂质元素的精炼过程，所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部；

同时，控制所述精炼炉内的真空残压水平以使得当铜熔液中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时，与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到目标阳极铜对氧含量的要求；

3)所述步骤2)进行一段时间后，取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量，若化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求，则首先破除所述精炼炉内的真空状态，然后将设置在所述精炼炉底壁上的进液管和出液管脱离所述盛铜容器内的铜熔液，氧化作业结束；若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二者中任意一个的要求，继续阳极精炼，直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求；阳极精炼结束得到硫、铁以及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含SO2的烟气以及炉渣。

2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2)中，将所述含氧气体以浸没吹送的方式吹送至所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下，喷出所述含氧气体的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下。

3.根据权利要求1或2所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2)中，通过氧枪以顶吹气体的方式将所述含氧气体吹送至所述精炼炉内的铜熔液中，所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；

所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通；

所述氧枪还包括用于提高所述含氧气体喷出速度和控制所述含氧气体喷射方向的喷头，所述喷头设置在所述氧枪的底端，所述氧枪的出气口设置在所述喷头上；

所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

4.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2)中，向所述精炼炉内的铜熔液中添加造渣剂，造渣剂与氧化作业后得到的氧化物发生造渣反应，得到精炼渣，精炼渣上浮，在所述盛铜容器中的铜熔液上液面处形成精炼渣层。

5.根据权利要求4所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2)中，将混合有造渣剂粉末的带压气体以浸没吹送的方式喷吹至所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下，喷出所述带压气体的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下。

6.根据权利要求4或5所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2)中，通过氧枪以顶喷气体的方式将混合有造渣剂粉末的所述带压气体喷射至所述精炼炉内的铜熔液中，所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送混合有所述造渣剂粉末的所述带压气体的带压气体通道，所述带压气体通道与气粉供给装置连通；

所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通；

所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

7.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉内的真空状态之前，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯循环处理一定时间，然后再破除所述精炼炉内的真空状态。

8.根据权利要求1或7所述的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉内的真空状态之前，通过设置于所述盛铜容器底部的底吹装置对所述盛铜容器中铜熔液进行底吹气体处理，然后再破除所述精炼炉内的真空状态，所述底吹装置喷吹的气体为氮气或氩气。

9.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，在阳极精炼过程中，当所述精炼炉内的空腔处于真空状态时，通过氧枪以顶吹气体的方式向所述精炼炉内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉内的铜熔液进行补充加热处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉内壁上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理；

所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

所述氧枪还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；

所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通；

所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

10.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，当所述精炼炉内的空腔处于大气压状态时，通过氧枪以顶吹气体的方式向所述精炼炉内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉内壁上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉进行烘炉处理；

所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

所述氧枪还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；

所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通；

所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

说明书

一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及有色金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法。

背景技术

[0002] 在铜冶炼行业内，其主工艺路线为：熔炼→吹炼→阳极精炼→电解精炼。吹炼工序产出粗铜熔液，然后将粗铜熔液送入阳极炉进行阳极精炼，得到阳极铜和少量的炉渣。粗铜
熔液在阳极炉进行阳极精炼的大致过程为：吹炼炉产出的粗铜熔液沿溜槽流入阳极炉，达
到设定装炉量后，停止粗铜流入，将阳极炉转动至供氧氧化位，开始通过侧墙气管向粗铜熔
液吹送含氧气体，例如空气或富氧空气，经过经验时间，取样化验熔液中的硫含量，如果含
硫量不达标，继续氧化，直至取样化验合格，此过程为氧化作业过程；然后紧接着倒渣；然
后，开始通过上述的侧墙气管向熔液中吹送还原性气体，通常是天然气，经过经验时间，取
样化验熔液中的氧含量，如果含氧量不达标，继续还原，直至取样化验合格，此过程为还原
作业过程，最终得到阳极铜熔液；然后，浇铸，得到阳极铜板。

[0003] 在铜冶炼行业里，众所周知，上述的氧化作业和还原作业是两个相互对立的作业过程，先吹氧脱硫，等到脱硫达标，根据冶金平衡原理，氧含量自动地、不可避免地升高以配
平反应平衡的理论需要，结果氧含量不可避免地超量了，然后再吹天然气脱氧，将氧含量降
下来，过程类似于“先低成本破坏，再高成本补救”，可见含氧气体中仅有一小部分用于氧化
脱硫，剩余的大部分含氧气体作的都是无用功，没有发挥任何有益作用；不仅没有发挥任何
有益作用，还产生了显著的负面作用：需要用成本更高的天然气去脱除，使得整个阳极精炼
过程需要浪费大量的空气或富氧空气等含氧气体，导致阳极精炼的成本很高。目前，铜冶炼
行业持续低迷以及效益低下，现有的阳极精炼工艺显然不适合行业的发展。

[0004] 因此，如何提高含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少作无用功的含氧气体比例，减少阳极精炼过程中含氧气体的实际使用量，减少含氧气体浪费，降低阳极
精炼的生产成本是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

[0005] 基于上述说明，本发明的目的在于提供一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，该方法能够提高含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，
减少作无用功的含氧气体比例，减少阳极精炼过程中含氧气体的实际使用量，减少含氧气
体浪费，降低阳极精炼的生产成本。

[0006] 为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，包括先后进行的熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，所述阳极精炼工序具体包括以下步骤：

[0008] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中；然后将设置在精炼炉底壁上的进液管和出液管浸入到所述盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度，然后开
启与所述精炼炉连通的真空泵将所述精炼炉内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉内真空
残压与外界大气压之间的大气压差的作用下所述盛铜容器中的铜熔液沿所述进液管和所
述出液管内的空腔通道上升流入所述精炼炉的空腔内；

[0009] 所述精炼炉的外形是立式柱状，内部中空形成空腔，所述精炼炉包括钢制外壳以及砌筑在所述钢制外壳内表面的耐火材料内衬，所述精炼炉的顶部设置有用于与所述真空
泵连接的出气口；

[0010] 所述进液管与所述出液管均包括钢制内壳、设置在所述钢制内壳的内表面的耐火材料内衬以及设置在所述钢制内壳的外表面的耐火材料外衬，所述进液管与所述出液管的
长度相同；

[0011] 所述进液管与所述出液管固定设置于所述精炼炉的底壁上且与所述精炼炉的底壁密封连接，所述精炼炉内的空腔与所述进液管中的空腔通道相互连通，所述精炼炉内的
空腔与所述出液管中的空腔通道相互连通，所有与所述精炼炉连接的装置在与所述精炼炉
连接的部位均进行密封处理以防止破坏所述精炼炉内的真空状态；

[0012] 2)向所述进液管内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下所述盛铜容器中的铜熔液不断地由所述进液管上升流入所述精炼炉内，然后所述
精炼炉内的铜熔液再通过所述出液管不断地由所述精炼炉流出返回至所述盛铜容器内，在
所述盛铜容器、进液管、精炼炉以及出液管之间形成铜熔液的循环流动；

[0013] 同时，在所述精炼炉内，向所述精炼炉内的铜熔液吹送含氧气体，所述含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物，所述含氧气体中的氧元素将铜熔液
中的铁元素氧化成铁的氧化物，实现脱硫脱铁的氧化作业过程；

[0014] 同时，所述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，全部含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发，在
实现脱硫脱铁的氧化作业过程的同时，实现同时脱除杂质元素的精炼过程，所述杂质元素
包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部；

[0015] 同时，控制所述精炼炉内的真空残压水平以使得当铜熔液中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时，与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到目标阳极铜对氧含量的
要求；

[0016] 3)所述步骤2)进行一段时间后，取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量，若化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求，则首先破除所述精炼炉内的真空状
态，然后将设置在所述精炼炉底壁上的进液管和出液管脱离所述盛铜容器内的铜熔液，氧
化作业结束；若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二者中任意一个的要求，继续阳极精
炼，直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求；阳极精炼结束得到硫、铁以
及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含SO2的烟气以及炉渣。

[0017] 优选的，所述步骤2)中，将所述含氧气体以浸没吹送的方式吹送至所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下，喷出所述含氧气体的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面
以下。

[0018] 优选的，所述步骤2)中，通过氧枪以顶吹气体的方式将所述含氧气体吹送至所述精炼炉内的铜熔液中，所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以上且与铜
熔液的上液面相距一定距离；

[0019] 所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含
氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；

[0020] 所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0021] 所述氧枪还包括用于提高所述含氧气体喷出速度和控制所述含氧气体喷射方向的喷头，所述喷头设置在所述氧枪的底端，所述氧枪的出气口设置在所述喷头上；

[0022] 所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

[0023] 优选的，所述步骤2)中，向所述精炼炉内的铜熔液中添加造渣剂，造渣剂与氧化作业后得到的氧化物发生造渣反应，得到精炼渣，精炼渣上浮，在所述盛铜容器中的铜熔液上
液面处形成精炼渣层。

[0024] 优选的，所述步骤2)中，将混合有造渣剂粉末的带压气体以浸没吹送的方式喷吹至所述精炼炉内的铜熔液的上液面以下，喷出所述带压气体的出气口位于所述精炼炉内的
铜熔液的上液面以下。

[0025] 优选的，所述步骤2)中，通过氧枪以顶喷气体的方式将混合有造渣剂粉末的所述带压气体喷射至所述精炼炉内的铜熔液中，所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液
的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

[0026] 所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送混合有
所述造渣剂粉末的所述带压气体的带压气体通道，所述带压气体通道与气粉供给装置连
通；

[0027] 所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0028] 所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

[0029] 优选的，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉内的真空状态之前，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯循环处理一定时间，然
后再破除所述精炼炉内的真空状态。

[0030] 优选的，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉内的真空状态之前，通过设置于所述盛铜容器底部的底吹装置对所述盛铜容器
中铜熔液进行底吹气体处理，然后再破除所述精炼炉内的真空状态，所述底吹装置喷吹的
气体为氮气或氩气。

[0031] 优选的，在阳极精炼过程中，当所述精炼炉内的空腔处于真空状态时，通过氧枪以顶吹气体的方式向所述精炼炉内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气
体点燃燃烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉内的
铜熔液进行补充加热处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷
溅在所述精炼炉内壁上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理；

[0032] 所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

[0033] 所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可
燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

[0034] 所述氧枪还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体
的气源装置连通；

[0035] 所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0036] 所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

[0037] 优选的，当所述精炼炉内的空腔处于大气压状态时，通过氧枪以顶吹气体的方式向所述精炼炉内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利
用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉内壁上的铜
熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反
应放出的热量对所述精炼炉进行烘炉处理；

[0038] 所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可
燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

[0039] 所述氧枪还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体
的气源装置连通；

[0040] 所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0041] 所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。

[0042] 与现有技术相比，本发明提供了一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，该冶炼方法具有以下有益的技术效果：

[0043] 1.本发明中，铜熔液中自带的初始氧含量以及后期由外界补吹含氧气体所补充的氧含量几乎全部地用来氧化脱硫和氧化脱铁，外界补吹的含氧气体不会像原来似地做大量
的无用功，氧化作业所消耗的外界补充的含氧气体量只占原阳极精炼氧化作业所消耗的含
氧气体量的10％～30％，相比于原阳极精炼氧化作业所消耗的含氧气体量减少了70％～
90％，因此本发明是一种浅氧化阳极精炼，提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气
体比例，减少了作无用功的含氧气体比例，减少了阳极精炼过程中含氧气体的实际使用量，
减少了含氧气体浪费，降低了阳极精炼的生产成本。

[0044] 2.本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，本发明还取得了预料不到的技术效果：氧化作业后得到的熔液
中氧含量可以满足目标阳极铜对氧含量的正常要求，后续无需进行还原作业，实现了真正
的无还原阳极精炼。

[0045] 3.本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，本发明还取得了另外一个预料不到的技术效果：本发明中，在不
进行还原作业的情况下，阳极精炼终点得到的阳极铜熔液中氧含量可以达到原阳极精炼终
点氧含量的1/100～1/10，比原阳极精炼终点氧含量减小了1到2个数量级。氧含量更少的阳
极铜熔液会更有利于产生表面质量和内部质量更好的阳极板，会更有利于后续电解精炼的
进行，会显著地减小沉降阳极泥和漂浮阳极泥的产出量，减少阴极铜板表面粒子，提高电解
精炼的电流效率，提高电解精炼产出的阴极铜板的内部质量和表面质量。

[0046] 4.本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，本发明还取得了另外一个预料不到的技术效果：本发明可以将
氧化作业过程时间减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，再加上本发明
可以实现无还原阳极精炼，因此本发明可以将阳极精炼过程时间(不包括进料时间和浇铸
时间)减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，而原阳极精炼过程(不包括
进料时间和浇铸时间)所需时间一般为2个小时，所以，本发明显著地减少了阳极精炼过程
所需的时间，减小幅度约为50％～66.67％，显著地提高了生产效率和生产节奏。

[0047] 5.本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，本发明还取得了另外一个预料不到的技术效果：本发明相比于
单纯的真空蒸馏精炼，显著地提高了砷、锑以及锡三种元素的脱除速度和脱除程度，砷与锑
可以脱除至0.01％以下，砷的脱除率可提高至95％以上，锑的脱除率可提高至75％以上，锡
可以脱除至0.0050％以下，锡的脱除率提高至90％以上，实现了同时脱除铅、锌、砷、锑、铋
和锡六种杂质元素的精炼过程，使得本发明提供的阳极精炼方法既可以精炼正常含量范围
的粗铜，也可以处理高杂质含量的粗铜。

[0048] 6.本发明中，在所述盛铜容器、进液管、精炼炉以及出液管之间形成熔液的循环流动，熔液如此大循环量地流动为脱除铜熔液中的非金属夹杂物提高了极为有利的动力学条
件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长大，聚集长大后的非金属夹杂物
更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，从而显著地提高了铜熔液中非
金属夹杂物的脱除速度和脱除程度，提高了阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。

[0049] 7.本发明选择将造渣剂在精炼炉内加入到铜熔液中，造渣剂落入铜熔液中即可快速地与铜熔液中的氧化物发生造渣反应，具有较高的脱铁脱杂质的反应速率和反应完全程
度。

[0050] 8.本发明通过改进加热方式提高了热量利用率以及传热效率，保证了进行氧化作业的铜熔液对温度的要求，提高了氧化作业的进行速度和完成程度；且同时该加热方式提
高了精炼炉上部空间内的温度，防止了喷溅的铜熔液冷却凝固形成结瘤物，从而减少了结
瘤物的生成；使得结瘤物受热熔化再次变成液体，顺着精炼炉的内壁向下流动，再次回流至
循环流动的铜熔液中，完成阳极精炼过程，从而减少了已经生成的结瘤物的数量，从而减弱
了上述的结瘤物所带来的一系列消极影响。

附图说明

[0051] 图1是本发明实施例提供的用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法的工作原理示意图。

[0052] 图中：1精炼炉，2进液管，201驱动气体管，3出液管，4氧枪，5回转式阳极炉。

具体实施方式

[0053] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0054] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示或实际应用中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0055] 如图1所示，图1是本发明实施例提供的用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法的工作原理示意图。

[0056] 根据铜冶金学理论，粗铜阳极精炼的主要目的是氧化脱硫与氧化脱铁。目标将硫脱除至0.0050％以下，将铁脱除至0.0100％以下；还原作业后，将氧脱除至0.2000％以下。

[0057] 根据铜冶金学，可得：

[0058] 氧化脱硫的主要反应式为：[S]+2[O]＝SO2(气态)(1)；

[0059] 氧化脱铁的主要反应式为：[Fe]+[O]＝(FeO)  (2)。

[0060] 其中，式(1)的平衡常数为：

[0061] 上式中，[％S]为铜熔液中硫元素的重量百分比含量；

[0062] [％O]为铜熔液中氧元素的重量百分比含量；

[0063] 为铜熔液液面以上自由空间内气体中SO2气体的分压。

[0064] 根据冶金热力学，平衡常数K只与温度有关，在一定的温度下平衡常数K是个常数，则可得式(3)： 其中，k为常数系数。可见，当温度和 一定后，铜
熔液中的硫含量和氧含量的乘积为一个定值。例如：在标准大气压下进行阳极精炼，当氧化
作业终点时，且当此时铜熔液液面以上空间内气体中SO2气体的体积百分比为10％，则此时
的 为一个标准大气压的10％，即10.1KPa，如果将硫含量降至0.003％，则相应地氧含
量会自动地、不可避免地升高至0.65％。对于式(2)，由于其反应物和生成物都是凝聚态，都
不是气态，因此，其反应程度或反应平衡均不受外界气压的影响，其不具有类似于式(1)这
样的与气压有关的平衡反应方程或平衡常数，其铁含量和氧含量的乘积不是一个定值，当
将铁含量降至目标值时，相应的氧含量会因为参与了反应而减小，氧化脱铁过程不会对氧
化作业终点的氧含量造成明显的负面影响。

[0065] 首先，根据冶金学原理，发生一个冶金反应首先要满足冶金热力学原理：即要有足够的反应原料。根据式(1)，硫元素的相对原子质量为32，氧元素的相对原子质量为16，则为
实现式(1)的氧化反应，需要32质量份的硫元素和32质量份的氧元素，硫元素和氧元素的质
量比为1﹕1。可见，氧化脱硫过程中氧元素的理论所需质量与硫元素的质量相等，即在阳极
精炼过程中，如果设想单凭粗铜中自带的氧元素将硫氧化脱除，粗铜中自带的初始氧含量
至少要与粗铜中的初始硫含量相等。

[0066] 根据式(2)，铁元素的相对原子质量为56，氧元素的相对原子质量为16，则为实现式(2)的氧化反应，需要56质量份的硫元素和16质量份的氧元素，铁元素和氧元素的质量比
为7﹕2，铁元素的质量是氧元素质量的3.5倍，氧元素的质量与铁元素质量的百分比为
28.57％。可见，氧化脱铁过程中氧元素的理论所需质量与铁元素质量的百分比为28.57％，
即在阳极精炼过程中，如果设想单凭粗铜中自带的氧元素将铁氧化脱除，粗铜中自带的初
始氧含量，除去满足氧化脱硫对氧元素的需要量之外，剩余的部分至少与粗铜中的初始铁
元素质量的百分比为28.57％。

[0067] 而根据铜冶金学以及实际生产经验，吹炼终点得到的粗铜熔液中的氧含量不会剩余多少：当采用悬浮吹炼工艺，例如闪速吹炼，吹炼终点得到的粗铜熔液中的氧含量绝大多
数情况下在0.0050％以下，而硫含量在0.25％～0.45％，铁含量在0.50％～0.80％，属于氧
很低，且硫很高，且铁很高的模式；当采用熔池吹炼工艺，例如P-S转炉吹炼、奥斯麦特炉吹
炼等，吹炼终点得到的粗铜熔液中的氧含量在0.05％～0.1％之间，而硫含量在0.1％～
0.5％，铁含量在0.010％～0.10％，同样属于氧低硫高的模式。

[0068] 因此，对于采用悬浮吹炼工艺，例如闪速吹炼，产出粗铜熔液时，由于其所产出的粗铜熔液属于氧很低，且硫很高，且铁很高的模式，粗铜中自带的初始氧含量远远小于粗铜
中自带的初始硫含量，即粗铜中自带的初始氧含量远远小于氧化脱硫过程对氧元素的理论
需要量，该初始氧含量对于将上述的初始硫含量降低至目标阳极铜对硫含量的要求是远远
不够的，所以，对于悬浮吹炼工艺，设想单凭粗铜中自带的氧元素将硫氧化脱除是不符合上
述的冶金热力学原理的，是不可能实现的，

[0069] 进一步的，根据铜冶金学常识，悬浮吹炼炉(例如闪速吹炼炉)的固有结构设计及其悬浮吹炼工艺设计就决定了其产出的粗铜熔液一定是氧很低，且硫很高，且铁很高的模
式，不管如何优化悬浮吹炼工艺的终点控制，都不可能将其产出的粗铜熔液改变成氧高硫
低的模式。因此，对于悬浮吹炼工艺，不管如何优化悬浮吹炼工艺的终点控制，设想凭借粗
铜中自带的初始氧元素将硫和铁氧化脱除，实现自氧化或无氧化阳极精炼，都是不可能实
现的。

[0070] 再进一步的，根据铜冶金学常识，粗铜熔液在搅拌翻滚过程中卷吸空气中的氧气量是很少的，整个卷吸速度也是很慢的。假如粗铜熔液凭借卷吸空气中的氧气就可实现自
精炼过程得到阳极铜，那大可以在大气环境中放置一炉粗铜熔液，让其自己吸氧完成精炼
过程，不用人为精炼操作，静静地等待就可以得到目标想要的阳极铜。显然，这只是一种假
想愿景，这个假如是不可能实现的。因此，设想通过提高阳极炉内的粗铜熔液的搅拌翻滚程
度，让粗铜熔液卷吸空气中的氧气来补充阳极精炼过程中氧元素的不足，完成阳极精炼过
程，也是不可能实现的。

[0071] 再者，对于氧含量略高于氧化脱硫和氧化脱铁的理论需要量的粗铜，虽然其满足了上述的冶金热力学条件，但是，这个氧含量对于将硫和铁脱除至目标阳极铜对硫含量和
铁含量的要求还是远远不够的，原因是：根据式(1)，要想将硫含量脱除至0.0050％以下，则
必须尽量促使式(1)向右侧进行；而根据化学原理，为了让一个化学反应尽量向右侧进行，
则位于左侧的反应物的量必须大于其化学反应平衡时的平衡量；显然，硫是被脱除的目标
元素，其含量不能太大，不能大于其反应平衡时的平衡量，则只剩下氧含量，则氧含量必须
较大，必须大于其反应平衡时的平衡量；举个例子：例如：在标准大气压下进行阳极精炼，当
氧化作业终点时，且当此时铜熔液液面以上空间内气体中SO2气体的体积百分比为10％，则
此时的 为一个标准大气压的10％，即10.1KPa，如果将硫含量降至0.003％，当式(1)反
应平衡后，相应地氧含量的平衡量为0.65％，根据上述理论，为了将硫含量降至0.003％，粗
铜中的初始氧含量必须大于0.65％，或者在氧化作业过程中外界补吹氧的情况下，将粗铜
中的氧含量提高至大于0.65％，该氧含量即为氧化脱硫的实际需氧量。显然，目前的悬浮吹
炼工艺和熔池吹炼工艺所产出的粗铜熔液自带的氧含量都不能满足上述的氧化脱硫的实
际需氧量，更不可能满足上述的氧化脱硫和氧化脱铁的实际需氧量。

[0072] 综上，不管是悬浮吹炼工艺，还是熔池吹炼工艺，为了在阳极精炼过程中将硫和铁氧化脱除，产出硫含量和铁含量达到目标要求的阳极铜，必须在阳极精炼过程中补充外来
氧元素，必须外界喷吹含氧气体，必须进行氧化作业。

[0073] 再者，根据冶金学原理，一个冶金反应，仅仅满足了上述的两条冶金热力学条件，还是不够的，还需满足冶金动力学原理，即具有较好的冶金动力学条件。对于阳极精炼，较
好的冶金动力学条件就是对熔液进行充分的搅拌或流动。

[0074] 根据上述分析结论，本发明提供了一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，包括先后进行的熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，所述阳极精炼
工序具体包括以下步骤：

[0075] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中；然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出液管3浸入到所述盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度，然
后开启与所述精炼炉1连通的真空泵将所述精炼炉1内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉
1内真空残压与外界大气压之间的大气压差的作用下所述盛铜容器中的铜熔液沿所述进液
管2和所述出液管3内的空腔通道上升流入所述精炼炉1的空腔内；

[0076] 所述精炼炉1的外形是立式柱状，内部中空形成空腔，所述精炼炉1包括钢制外壳以及砌筑在所述钢制外壳内表面的耐火材料内衬，所述精炼炉1的顶部设置有用于与所述
真空泵连接的出气口；

[0077] 所述进液管2与所述出液管3均包括钢制内壳、设置在所述钢制内壳的内表面的耐火材料内衬以及设置在所述钢制内壳的外表面的耐火材料外衬，所述进液管2与所述出液
管3的长度相同；

[0078] 所述进液管2与所述出液管3固定设置于所述精炼炉1的底壁上且与所述精炼炉1的底壁密封连接，所述精炼炉1内的空腔与所述进液管2中的空腔通道相互连通，所述精炼
炉1内的空腔与所述出液管3中的空腔通道相互连通，所有与所述精炼炉1连接的装置在与
所述精炼炉1连接的部位均进行密封处理以防止破坏所述精炼炉1内的真空状态；

[0079] 2)向所述进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下所述盛铜容器中的铜熔液不断地由所述进液管2上升流入所述精炼炉1内，然后
所述精炼炉1内的铜熔液再通过所述出液管3不断地由所述精炼炉1流出返回至所述盛铜容
器内，在所述盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3之间形成铜熔液的循环流动；

[0080] 同时，在所述精炼炉1内，向所述精炼炉1内的铜熔液吹送含氧气体，所述含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物，所述含氧气体中的氧元素将铜熔
液中的铁元素氧化成铁的氧化物，实现脱硫脱铁的氧化作业过程；

[0081] 同时，所述精炼炉1内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，全部含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发，
在实现脱硫脱铁的氧化作业过程的同时，实现同时脱除杂质元素的精炼过程，所述杂质元
素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部；

[0082] 同时，控制所述精炼炉1内的真空残压水平以使得当铜熔液中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时，与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到目标阳极铜对氧含量
的要求；

[0083] 3)所述步骤2)进行一段时间后，取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量，若化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求，则首先破除所述精炼炉1内的真空
状态，然后将设置在所述精炼炉1底壁上的进液管2和出液管3脱离所述盛铜容器内的铜熔
液，氧化作业结束；若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二者中任意一个的要求，继续阳
极精炼，直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求；阳极精炼结束得到硫、
铁以及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含SO2的烟气以及炉渣。

[0084] 本发明中，在阳极精炼结束之前、位于上述盛铜容器内的，以及在精炼炉1、进液管2和出液管3中循环流动的铜熔液均为粗铜熔液，因为阳极精炼没结束，意味着取样化验的
上述铜熔液没有达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求。

[0085] 本发明中，上述含氧气体优选为空气或富氧空气，所述富氧空气中氧气的体积百分比为25％～95％。

[0086] 本发明中，以取样化验的铜熔液中硫含量与铁含量达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求为标志参考，作为氧化作业的终点时间，至于杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或
锡元素是否达到理想值，本发明不作硬性要求，因为未脱除干净的上述杂质元素，可以在后
续的电解精炼过程中被进一步地脱除。

[0087] 本发明中，上述驱动气体为氮气或氩气，优选为氮气。

[0088] 本发明中，上述真空残压即指精炼炉1内空腔在真空状态下所残余的气体的压力，与名词真空度的意义一样。

[0089] 本发明中，上述用于盛装粗铜熔液的盛铜容器优选为回转式阳极炉5，实际生产中，需对回转式阳极炉5作适应性结构改动，以适应配合精炼炉1的使用，包括在回转式阳极
炉5的炉壁上开设用于精炼炉1进入或出去的开口。

[0090] 本发明中，通过设置在进液管2上的驱动气体管201向所述进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体。

[0091] 本发明中，高杂质铜精矿意指铜精矿中杂质元素的含量较高，所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部，杂质元素的含量超过铜冶炼行业对其含
量的通用的要求范围。本发明中，实际生产中，上述高杂质铜精矿不一定包括全部的上述六
种杂质元素，可能包括上述六种杂质元素的一种或几种，也可能包括全部的上述六种元素。
实际生产中，即使上述高杂质铜精矿包含上述的六种杂质元素的某一种，但该杂质元素的
含量可能并不超过行业通用标准，而是所含的其它某种杂质元素的含量超过行业通用标
准。实际生产中，只要上述铜精矿中所含的杂质元素是上述六种杂质元素之一且该杂质元
素含量超过行业通用标准，该铜精矿就为高杂质铜精矿。

[0092] 高杂质铜精矿经熔炼和吹炼后产出的粗铜一般就是高杂质粗铜。本发明可处理的高杂质粗铜中可能存在的上述六种杂质元素的重量百分比的优选的上限值为：铅≤1.4％、
锌≤0.05％、砷≤1.0％、锑≤0.1％、铋≤0.5％、锡≤0.1％。

[0093] 本发明提供了一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法，显而易见地，该冶炼方法并不是只能处理高杂质铜精矿，处理高杂质铜精矿仅是该冶炼方
法的众多功能中的比较突出的一点；既然该冶炼方法能够处理高杂质铜精矿，显然，其也能
够处理元素含量正常的铜精矿。采用本发明提供的冶炼方法处理元素含量正常的铜精矿也
在本发明的保护范围内。即只要采用本发明提供的冶炼方法处理铜精矿，均在本发明的保
护范围内。

[0094] 本发明提供的上述阳极精炼方法的原理为：

[0095] (1).根据冶金热力学，氧化脱硫的主要反应式为：[S]+2[O]＝SO2(气态)(1)；

[0096] 式(1)的平衡常数为：

[0097] 上式中，[％S]为铜熔液中硫元素的重量百分比含量；

[0098] [％O]为铜熔液中氧元素的重量百分比含量；

[0099] 为铜熔液液面以上自由空间内气体中SO2气体的分压。

[0100] 根据冶金热力学，平衡常数K只与温度有关，在一定的温度下平衡常数K是个常数，则可得式(3)： 其中，k为常数系数。可见，当温度和 一定后，铜
熔液中的硫含量和氧含量的乘积为一个定值。正因如此，当氧化脱硫将硫含量降低为很小
的目标值时，氧含量自动配平，不可避免地变得很大，结果超过正常范围。例如：在标准大气
压下进行阳极精炼，当氧化作业终点时，且当此时铜熔液液面以上空间内气体中SO2气体的
体积百分比为10％，则此时的 为一个标准大气压的10％，即10.1KPa，如果将硫含量降
至0.003％，则相应地氧含量升高至0.65％。

[0101] 根据上述，在一定温度下，铜熔液中的硫含量和氧含量的乘积与 气体分压为线性关系，如果将 气体分压降低，则铜熔液中的硫含量和氧含量的乘积也就减小了，
此时如果继续保持氧化作业终点硫含量的目标值不变，则与该硫含量配平的氧含量则会减
小。基于该理论，如果将 气体分压降低，当氧化脱硫将硫含量降低为很小的目标值时，
氧含量虽然还会自动配平，但不会像原来一样变得很大，而是一个与 气体分压降低程
度相匹配的较小的值。例如：在标准大气压下进行阳极精炼，当氧化作业终点时，且当此时
铜熔液液面以上空间内气体中SO2气体的体积百分比为10％，则此时的 为一个标准大
气压的10％，即10.1KPa，如果将硫含量降至0.003％，则相应地氧含量升高至0.65％。当将
分压降至上述10.1KPa的1/10，即1.01KPa，则当硫含量降至0.003％，相应地平衡氧含
量为0.065％；当将 分压降至上述10.1KPa的1/100，即101Pa，则当硫含量降至
0.003％，相应地平衡氧含量则为0.0065％；当将 分压降至上述10.1KPa的1/1000，即
10.1Pa，则当硫含量降至0.003％，相应地平衡氧含量则为0.00065％。上述的相应地平衡氧
含量0.065％、0.0065％或0.00065％仅是理论值，实际生产中，由于其它因素的影响，相应
地平衡氧含量的实际值几乎不可能降低至上述相应水平，而是比上述的理论值要大。

[0102] (2).根据上述，氧化脱硫的产物是SO2气体，本发明利用真空泵不断地将SO2气体抽走，使得式(1)反应始终达不到平衡状态，始终向右侧进行，提高了脱硫程度和脱硫速度。

[0103] (3).铜熔液循环流动的原理：当将设置在精炼炉1底面上的进液管2和出液管3浸入到所述盛铜容器内熔液的上液面以下一定深度，然后开启与所述精炼炉1连通的真空泵
将所述精炼炉1内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉1内真空残压与外界大气压之间的大
气压差的作用下所述盛铜容器中的熔液沿所述进液管2和所述出液管3的空腔通道上升流
入所述精炼炉1的空腔内；此时的粗铜熔液并不循环流动；为使粗铜熔液循环流动，向所述
进液管2内的熔液中喷吹带压的驱动气体，驱动气体进入进液管2内的熔液后由于受热膨胀
和压力下降，引起等温膨胀，在进液管2内瞬间产生大量的气泡核并迅速膨胀，膨胀的气体
驱动粗铜熔液上升，在大气压差及驱动气体的带动下所述盛铜容器中的熔液不断地由所述
进液管2上升流入所述精炼炉1内，然后所述精炼炉1内的熔液再通过所述出液管3不断地由
所述精炼炉1流出返回至所述盛铜容器内，在所述盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3
之间形成熔液的循环流动。

[0104] 根据上述原理(1)，本发明中，由于将 气体分压降低，当氧化脱硫将硫含量降低为很小的目标值时，氧含量虽然还会自动配平，但不会像原来一样变得很大，而是一个与
气体分压降低程度相匹配的较小的值，如此，使得铜熔液中自带的初始氧含量以及后
期由外界补吹含氧气体所补充的氧含量几乎全部地用来氧化脱硫和氧化脱铁，氧化作业终
点氧含量所剩不多，外界补吹的含氧气体不会像原来似地做大量的无用功，本发明中氧化
作业所消耗的外界补充的含氧气体量只占原阳极精炼氧化作业所消耗的含氧气体量的
10％～30％，相比于原阳极精炼氧化作业所消耗的含氧气体量减少了70％～90％，所以本
发明是一种浅氧化阳极精炼，提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少
了作无用功的含氧气体比例，减少了阳极精炼过程中含氧气体的实际使用量，减少了含氧
气体浪费，降低了阳极精炼的生产成本。

[0105] 本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，还取得了预料不到的技术效果：氧化作业后得到的熔液中氧含量
可以满足目标阳极铜对氧含量的正常要求，后续无需进行还原作业，实现了真正的无还原
阳极精炼，原理是：根据上述原理(1)，本发明中，如果将 气体分压降低，当氧化脱硫将
硫含量降低为很小的目标值时，氧含量虽然还会自动配平，但不会像原来一样变得很大，而
是一个与 气体分压降低程度相匹配的较小的值；进一步的，如果控制所述精炼炉1内
的真空残压水平，将 气体分压降低至某个合理区间，使得当铜熔液中的硫含量达到目
标阳极铜对硫含量的要求时，氧含量虽然还会自动配平，但不会超过目标阳极铜对氧含量
的正常要求范围，既然氧化作业后得到的铜熔液中氧含量已经满足目标阳极铜对氧含量的
正常要求，则后续无需再进行还原作业。

[0106] 本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，还取得了另外一个预料不到的技术效果：本发明中，在不进行还原
作业的情况下，阳极精炼终点得到的阳极铜熔液中氧含量可以达到原阳极精炼终点氧含量
的1/100～1/10，比原阳极精炼终点氧含量减小了1到2个数量级。显而易见地，1到2个数量
级的减小程度对于冶金行业来说，是非常显著的技术进步，即本发明取得了非常显著的有
益技术效果。显而易见地，氧含量更少的阳极铜熔液有利于产出表面质量和内部质量更好
的阳极板，会更有利于后续电解精炼的进行，会显著地减小沉降阳极泥和漂浮阳极泥的产
出量，减少阴极铜板表面粒子，提高电解精炼的电流效率，提高电解精炼产出的阴极铜板的
内部质量和表面质量。

[0107] 本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，还取得了另外一个预料不到的技术效果：本发明中，在氧化脱硫脱
铁过程中，由于式(1)是在真空状态进行，使得式(1)的反应产物SO2气体不断地被抽走，式
(1)反应始终达不到平衡状态，始终向右侧进行，使得氧化脱硫具有很好的冶金热力学条
件，且铜熔液大循环量地循环流动，使得氧化脱硫脱铁具有很好的冶金动力学条件，可以将
氧化作业过程时间减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，再加上本发明
可以实现无还原阳极精炼，因此本发明可以将阳极精炼过程时间(不包括进料时间和浇铸
时间)减小在1个小时以内，大部分炉次可以减小在40分钟以内，而原阳极精炼过程(不包括
进料时间和浇铸时间)所需时间一般为2个小时，所以，本发明显著地减少了阳极精炼过程
所需的时间，减小幅度约为50％～66.67％，显著地提高了生产效率和生产节奏。

[0108] 本发明在提高了含氧气体中真正用于氧化脱硫的含氧气体比例，减少了作无用功的含氧气体比例的同时，还取得了另外一个预料不到的技术效果：粗铜中通常还含有铅、
锌、砷、锑、铋和/或锡元素等杂质元素，阳极精炼除了脱硫和脱铁，还需要将上述的杂质元
素尽量脱除。近年来由于铜冶炼能力剧烈扩张，优质铜精矿的供应变得越来越紧张，铜精矿
逐渐变得“高杂质”。高杂质，主要是指铜精矿中的铅、锌、砷、锑、铋和/或锡等杂质元素的含
量较高。高杂质铜精矿经熔炼和吹炼后产出的粗铜一般就是高杂质粗铜。针对上述杂质元
素，现有技术中已经公开采用单纯的真空蒸馏工艺(不外界补吹含氧气体)精炼上述粗铜熔
液脱杂。当采用单纯的真空蒸馏工艺(不外界补吹含氧气体)精炼上述粗铜熔液，只要温度、
真空度以及精炼时间合适，上述杂质元素中的铅、锌以及铋元素都可以变成气态挥发，得到
很好的脱除，三者的含量均可以比较容易地降至0.0050％以下，铅与铋的脱除率均在95％
以上，锌的脱除率在85％以上；而上述杂质元素中的砷、锑以及锡元素则很难变成气态挥
发，脱除效果很差，脱除率只在10％～30％，原因是：砷以及锑与铜的亲和力均较强，易形成
稳定的砷-铜化合物和锑-铜化合物，稳定的砷-铜化合物和锑-铜化合物在真空环境下挥发
性很弱，从而限制了砷与锑两种元素的挥发脱除，单质锡的沸点为2270℃，与铜的沸点很接
近，单纯的真空蒸馏精炼很难将锡从铜中分离挥发出来。而本发明在上述单纯的真空蒸馏
工艺的基础上，进行了改进，在精炼炉1内的真空状态下向所述精炼炉1内的熔液吹送含氧
气体，上述杂质元素中的铅、锌以及铋元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，与单
纯的真空蒸馏工艺一样，全部含量的剩余部分被上述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形
态挥发，该氧化物的挥发性也较好，不会影响铅、锌以及铋元素的脱除速度和脱除程度；上
述杂质元素中的砷、锑以及锡元素的全部含量的一部分还是会以单质形态直接挥发，与单
纯的真空蒸馏工艺一样，全部含量的剩余部分被上述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形
态挥发，含氧气体将砷氧化成砷氧化物，将砷从砷-铜化合物中解放出来，从而摆脱原有砷-
铜化合物对砷元素挥发的严重消极影响，含氧气体将锑氧化成锑氧化物，将锑从锑-铜化合
物中解放出来，从而摆脱原有锑-铜化合物对锑元素挥发的严重消极影响，含氧气体将锡氧
化成氧化锡，氧化锡的沸点为1430℃，该沸点与阳极精炼过程中铜熔液的温度1250℃很接
近，使得氧化锡能够挥发地比较彻底，砷氧化物、锑氧化物以及氧化锡的挥发性都比较好，
从而显著地提高了砷、锑以及锡三种元素的脱除速度和脱除程度，砷与锑可以脱除至
0.01％以下，砷的脱除率可提高至95％以上，锑的脱除率可提高至75％以上，锡可以脱除至
0.0050％以下，锡的脱除率提高至90％以上。因此，本发明在实现浅氧化无还原作业的同
时，取得了另外一个预料不到的技术效果：实现了同时脱除杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和锡
六种杂质元素的精炼过程，使得本发明提供的阳极精炼方法既可以精炼正常含量范围的粗
铜，也可以处理高杂质含量的粗铜。

[0109] 本发明中，在所述盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3之间形成熔液的循环流动，熔液如此大循环量地流动为脱除铜熔液中的非金属夹杂物提高了极为有利的动力学
条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长大，聚集长大后的非金属夹杂
物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，从而显著地提高了铜熔液中
非金属脱除速度和脱除程度，提高了阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。

[0110] 对于向所述精炼炉1内的铜熔液吹送含氧气体的具体吹送方式，在本发明的一个实施例中，提供了一种吹送方式：所述步骤2)中，将所述含氧气体以浸没吹送的方式吹送至
所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下，喷出所述含氧气体的出气口位于所述精炼炉1内的
铜熔液的上液面以下。

[0111] 在本发明的一个实施例中，还提供了另外一种吹送方式：所述步骤2)中，通过氧枪4以顶吹气体的方式将所述含氧气体吹送至所述精炼炉1内的铜熔液中，所述氧枪4的出气
口位于所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

[0112] 所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述
含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；

[0113] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0114] 所述氧枪4还包括用于提高所述含氧气体喷出速度和控制所述含氧气体喷射方向的喷头，所述喷头设置在所述氧枪4的底端，所述氧枪4的出气口设置在所述喷头上；

[0115] 所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。

[0116] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的两种含氧气体吹送方式。

[0117] 为了提高氧化脱铁脱杂质的脱除速度和脱除程度，在本发明的一个实施例中，所述步骤2)中，向所述精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂，造渣剂与氧化作业后得到的氧化物
发生造渣反应，得到精炼渣，精炼渣上浮，在所述盛铜容器中的铜熔液上液面处形成精炼渣
层。由于添加的造渣剂能够与氧化作业后得到的铁的氧化物以及上述杂质元素的氧化物发
生造渣反应，因此可以显著地减小氧化反应的生成物含量，打破氧化反应的原平衡状态，促
使氧化反应向右侧进行，例如，对于上述式(2)，造渣剂能够与氧化作业后得到的铁的氧化
物发生造渣反应，生成渣相，例如硅酸铁渣，显著地减小了铜熔液中铁的氧化物含量，打破
了式(2)的原平衡状态，促使式(2)不断地向右侧进行，从而提高了氧化脱铁的脱除速度和
脱除程度。本发明进一步地，选择将造渣剂在精炼炉1内加入到铜熔液中，由于上述含氧气
体是在精炼炉1内吹送入铜熔液中的，铜熔液中的氧化反应主要在精炼炉1内进行，上述的
与造渣剂配合造渣的氧化物也主要在精炼炉1内生成，即参与造渣的氧化物在精炼炉1内生
成，然后造渣剂在精炼炉1内加入，参与造渣的两种物质均位于精炼炉1内，造渣剂落入铜熔
液中即可快速地与铜熔液中的氧化物发生造渣反应，具有较高的反应速率和反应完全程
度，不像其他造渣剂的加入地点和加入方式，例如造渣剂在精炼炉1外加入到盛铜容器中的
铜熔液中，还需等待氧化物与造渣剂在体量巨大的铜熔液中慢慢扩散，最终扩散碰撞到一
起才可以发生造渣反应，造渣反应速度较低和造渣反应很不彻底。

[0118] 优选的，造渣剂为石英颗粒或粉末。

[0119] 对于向所述精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂的具体添加方式，在本发明的一个实施例中，提供了一种添加方式：所述步骤2)中，将混合有造渣剂粉末的带压气体以浸没吹
送的方式喷吹至所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下，喷出所述带压气体的出气口位于
所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以下。

[0120] 在本发明的一个实施例中，还提供了另外一种添加方式：所述步骤2)中，通过氧枪4以顶喷气体的方式将混合有造渣剂粉末的所述带压气体喷射至所述精炼炉1内的铜熔液
中，所述氧枪4的出气口位于所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相
距一定距离；

[0121] 所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送混合
有所述造渣剂粉末的所述带压气体的带压气体通道，所述带压气体通道与气粉供给装置连
通；

[0122] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0123] 所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。

[0124] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的两种造渣剂的添加方式。

[0125] 在本发明的一个实施例中，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉1内的真空状态之前，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯循
环处理一定时间，然后再破除所述精炼炉1内的真空状态。纯循环处理概括来说就是只让铜
熔液在盛铜容器、进液管2、精炼炉1以及出液管3之间循环流动，而不对铜熔液作其它处理。
由于阳极精炼过程中会产生多种且一定量的非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及硅
酸盐等，这些非金属夹杂物残留在铜熔液中，会严重影响产品阳极铜板的表面质量和内部
质量，所以，必须尽量去除。本发明选择在上述时机内，将所述盛铜容器中的铜熔液进行纯
循环处理一定时间，铜熔液如此大循环量地流动为脱除铜熔液中的非金属夹杂物提高了极
为有利的动力学条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长大，聚集长大
后的非金属夹杂物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，从而显著地
提高了氧化作业后铜熔液中非金属夹杂物的脱除速度和脱除程度，进一步地提高了阳极精
炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。

[0126] 在本发明的一个实施例中，所述步骤3)中，当化验结果达到目标阳极铜对硫以及铁的要求时，在破除所述精炼炉1内的真空状态之前，通过设置于所述盛铜容器底部的底吹
装置对所述盛铜容器中铜熔液进行底吹气体处理，然后再破除所述精炼炉1内的真空状态，
所述底吹装置喷吹的气体为氮气或氩气。通过底吹装置对盛铜容器中铜熔液进行底吹气体
处理，可以显著地提高盛铜容器内铜熔液的搅拌翻滚程度，为脱除铜熔液中的非金属夹杂
物提高了极为有利的动力学条件，提高了铜熔液中非金属夹杂物的碰撞几率以及聚集长
大，聚集长大后的非金属夹杂物更容易凭借自身的浮力上浮，混入铜熔液上表面的渣层中，
从而显著地提高了氧化作业后铜熔液中非金属夹杂物的脱除速度和脱除程度，进一步地提
高了阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。

[0127] 优选的，实际生产中，可以同时采用上述的纯循环处理与底吹气体处理，以最大化地减少铜熔液中非金属夹杂物的含量，提高阳极精炼结束后得到的阳极铜熔液的洁净度。

[0128] 阳极精炼过程是需要一定时间的，在该时间段内，铜熔液的温度会不可避免地下降，因此需要对铜熔液进行加热补充热量。以目前行业里通用的回转式阳极炉5阳极精炼粗
铜工艺为例，回转式阳极炉5是一个卧式长圆柱状筒体，采用燃烧可燃物与含氧气体的燃烧
器对回转式阳极炉5内的铜熔液进行加热保温，燃烧器与进料口均设置在回转式阳极炉5的
长度方向上的一端，烟气出口设置在回转式阳极炉5长度方向上的另一端，燃烧器如此设
置，存在几个问题：1.如此的加热方式类似于“大水漫灌”的模式，燃烧器产生的热量放任自
流，燃烧器产生的热量没有全部地应用在真正需要的地方，热量浪费现象严重，热量利用率
较低；2.燃烧器产生的热量首先将铜熔液液面以上空间内加热，然后上部空间内的热量以
辐射传热的方式传递给下方的铜熔液，在该过程中传热模式有且仅有辐射传热模式这一
种，而根据冶金热力学原理，辐射传热模式是众多传热模式中传热效率最小的几种之一，因
此，目前的加热方式存在热量利用率低和传热速度较小的问题；3.对于回转式阳极炉5这种
长筒型的容器来说，仅在在回转式阳极炉5的长度方向上的一端设置燃烧器是不合理的，显
然，靠近燃烧器的铜熔液加热保温效果较好，离燃烧器越远的铜熔液，加热保温效果越差，
对于回转式阳极炉5内的全部铜熔液来说，加热保温效果极不均匀。显而易见地，存在上述
多个问题的目前的加热方式，不利于解决本发明中上述提及的技术问题，不利于阳极精炼
过程中脱硫脱铁脱杂质等过程的进行。为此，在本发明的一个实施例中，在阳极精炼过程
中，当所述精炼炉1内的空腔处于真空状态时，通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1
内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所述可燃气
体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1内的铜熔液进行补充加热处理，
利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁上的
铜熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理；

[0129] 所述氧枪4的出气口位于所述精炼炉1内的铜熔液的上液面以上且与铜熔液的上液面相距一定距离；

[0130] 所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述
可燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

[0131] 所述氧枪4还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体
的气源装置连通；

[0132] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0133] 所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。

[0134] 优选的，可燃气体为天然气或煤气。

[0135] 本发明，在精炼炉1内的空腔处于真空状态时，通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所
述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1内的铜熔液进行补充加
热处理，如此加热，由于氧化作业全部在精炼炉1内进行和完成，且通过氧枪4的燃烧加热也
全部在精炼炉1内进行，热量供应方和热量需要方均在精炼炉1内，因此产生的热量可以全
部地且直接地传输给在精炼炉1内进行氧化作业的这部分铜熔液，产生的热量总量相较于
改进前明显减少，但对于精炼炉1内进行氧化作业过程的这部分铜熔液已经足够，采用少量
且充足的热量只对进行氧化作业的这部分铜熔液进行精确补充，产生的热量全部用在需要
的地方，避免原来“大水漫灌”的加热模式，不过量，不浪费，提高了热量利用率，减少了可燃
物和含氧气体的消耗量；多余的热量会随着铜熔液的大循环量流动从精炼炉1内传递到精
炼炉1外，传递给回转式阳极炉5其余部位的铜熔液，对回转式阳极炉5内的铜熔液在进入精
炼炉1进行氧化作业之前进行预热保温，大循环量流动传热在冶金热力学中属于对流传热，
对流传热的传热效率相比于辐射传热的要高的多，因此本发明除了辐射传热这种传热效率
较低的传热模式，还具有对流传热这种传热效率比较高的传热模式，从而显著地提高了本
发明加热方式的传热效率；由于本发明只直接地对在精炼炉1内进行氧化作业的这部分铜
熔液进行加热保温，显而易见地，不会存在上述的加热不均匀的现象。综上，本发明的加热
方式保证了进行氧化作业的铜熔液对温度的要求，提高了氧化作业的进行速度和完成程
度。

[0136] 掺杂有驱动气体的铜熔液进入精炼炉1内的真空环境后，且在补吹外界含氧气体的情况下，精炼炉1内的铜熔液不会是平静地循环流动，而是剧烈的喷溅，如此，不可避免地
就有一部分的铜熔液喷溅到精炼炉1的内壁上，由于精炼炉1上部空间及上部内壁的温度较
低，液态的铜熔液会冷却凝固，久而久之，就在精炼炉1的内壁表面形成一层坚硬的结瘤物。
显而易见地，该冷态结瘤物对阳极精炼过程以及对精炼炉1的使用寿命都没有积极作用，例
如：由于结瘤物内含有较高的硫、铁、氧、铅、锌、砷、锑、铋等元素，当阳极精炼结束后，该结
瘤物会造成已经达到目标成分要求的阳极铜熔液回硫、回铁、回氧等等，造成阳极铜熔液中
硫、铁或氧元素再次升高；结瘤物会侵蚀精炼炉1的耐火材料内衬；结瘤物还会降低精炼炉1
的有效容积。为此，本实施例中，在阳极精炼过程中，当所述精炼炉1内的空腔处于真空状态
时，通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃
气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量
对喷溅在所述精炼炉1内壁上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理，提高精炼炉1内
上部空间及上部内壁的温度防止喷溅的铜熔液冷却凝固形成结瘤物，从而减少了结瘤物的
生成；提高精炼炉1内上部空间及上部内壁的温度使得结瘤物受热熔化再次变成液体，顺着
精炼炉1的内壁向下流动，再次回流至循环流动的铜熔液中，完成阳极精炼过程，从而减少
了已经生成的结瘤物的数量，从而减弱了上述的结瘤物所带来的一系列消极影响。

[0137] 目前，不管在阳极精炼过程中如何优化精炼工艺，阳极精炼结束后，精炼炉1内壁上还是会残存一定量的结瘤物。目前，对于该结瘤物，通常采用在停炉间隙内，用机械方式
清除，例如使用凿子凿除、使用刮铲铲除等等。机械清除方式存在几个弊端：1.由于结瘤物
或结瘤物层硬度很高，机械清除方式很难清除干净；2.机械清除方式很容易对精炼炉1内壁
造成损害，导致还得后续修补炉壁；3.机械清除方式，费时费力，使得相邻两炉次之间的间
隙时间较长，从而使得阳极精炼周期较长，严重影响了生产节奏和生产效率。为此，在本发
明的一个实施例中，当所述精炼炉1内的空腔处于大气压状态时，通过氧枪4以顶吹气体的
方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃
烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁
上的铜熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的
燃烧反应放出的热量对所述精炼炉1进行烘炉处理；

[0138] 所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述
可燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；

[0139] 所述氧枪4还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体
的气源装置连通；

[0140] 所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连
通；

[0141] 所述氧枪4设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动。

[0142] 本发明当所述精炼炉1内的空腔处于大气压状态时，通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利
用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉1内壁上的铜
熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理，提高精炼炉1上部空间内的温度使得结瘤物
受热熔化再次变成液体，顺着精炼炉1的内壁向下流动，最终流出精炼炉1；由于所述氧枪4
设置在所述精炼炉1的顶壁上且可沿所述精炼炉1的顶壁上下滑动，使得完成清除某一部位
的结瘤物后，氧枪4可以上升运动或下降运动对精炼炉1内的其它部位进行熔化清除处理，
最终实现对整个精炼炉1内壁上结瘤物的熔化清除，从而减弱了上述的机械清除方式所带
来的一系列消极影响。

[0143] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于处理高杂质铜精矿且浅氧化无还原阳极精炼的冶炼方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施
例的限制。

[0144] 实施例1

[0145] 将高杂质铜精矿先后进行熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，具体采用闪速吹炼工艺产出粗铜熔液，该粗铜熔液包括以下重量百分比的组分：0.35％的硫、0.76％的
铁、0.0010％的氧、0.69％的铅、0.020％的锌、0.44％的砷、0.041％的锑、0.15％的铋、
0.02％的锡。

[0146] 所述阳极精炼工序具体包括以下步骤：

[0147] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中；然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出液管3浸入到盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度，然后开
启与精炼炉1连通的真空泵将精炼炉1内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉1内真空残压
与外界大气压之间的大气压差的作用下盛铜容器中的铜熔液沿进液管2和出液管3内的空
腔通道上升流入精炼炉1的空腔内；

[0148] 2)向进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下盛铜容器中的铜熔液不断地由进液管2上升流入精炼炉1内，然后精炼炉1内的铜熔
液再通过出液管3不断地由精炼炉1流出返回至盛铜容器内，在盛铜容器、进液管2、精炼炉1
以及出液管3之间形成铜熔液的循环流动；同时，在精炼炉1内，向精炼炉1内的铜熔液吹送
含氧气体，含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物，含氧气体中
的氧元素将铜熔液中的铁元素氧化成铁的氧化物，实现脱硫脱铁的氧化作业过程；同时，所
述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，全部
含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发，在实现脱硫脱铁的氧
化作业过程的同时，实现同时脱除杂质元素的精炼过程，所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、
铋和锡元素中的一种或多种或全部；同时，控制精炼炉1内的真空残压水平以使得当铜熔液
中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时，与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到
目标阳极铜对氧含量的要求；向精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂；通过氧枪4以顶吹气体
的方式向精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将可燃气体和含氧气体点燃燃烧，利用可燃
气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对精炼炉1内的铜熔液进行补充加热处理，利用可
燃气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在精炼炉1内壁上的铜熔液冷却后形成的
结瘤物进行清除处理；

[0149] 3)步骤2)进行一段时间后，取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量，若化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求，则首先将盛铜容器中的铜熔液进行纯循
环处理一定时间，同时通过设置于盛铜容器底部的底吹装置对盛铜容器中铜熔液进行底吹
气体处理，然后再破除精炼炉1内的真空状态，然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出
液管3脱离盛铜容器内的铜熔液，氧化作业结束；若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二
者中任意一个的要求，继续阳极精炼，直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量
的要求；阳极精炼结束得到硫、铁以及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含SO2的烟气
以及炉渣。

[0150] 所得阳极铜熔液包括以下重量百分比的组分：0.0030％的硫、0.0035％的铁、0.02％的氧、0.0033％的铅、0.0019％的锌、0.009％的砷、0.01％的锑、0.0042％的铋、
0.0019％的锡；相应的脱除率分别为：硫：99.14％、铁：99.54％、铅：99.52％、锌：90.5％、
砷：97.95％、锑：75.61％、铋：97.2％、锡：90.5％。

[0151] 实施例2

[0152] 将高杂质铜精矿先后进行熔炼工序、吹炼工序以及阳极精炼工序，具体采用闪速吹炼工艺产出粗铜熔液，具体采用闪速吹炼工艺产出粗铜熔液，该粗铜熔液包括以下重量
百分比的组分：0.50％的硫、0.69％的铁、0.0010％的氧、0.58％的铅、0.016％的锌、0.40％
的砷、0.038％的锑、0.13％的铋、0.02％的锡。

[0153] 所述阳极精炼工序具体包括以下步骤：

[0154] 1)将熔融的粗铜熔液加入到用于盛装粗铜熔液的盛铜容器中；然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出液管3浸入到盛铜容器内铜熔液的上液面以下一定深度，然后开
启与精炼炉1连通的真空泵将精炼炉1内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉1内真空残压
与外界大气压之间的大气压差的作用下盛铜容器中的铜熔液沿进液管2和出液管3内的空
腔通道上升流入精炼炉1的空腔内；

[0155] 2)向进液管2内的铜熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下盛铜容器中的铜熔液不断地由进液管2上升流入精炼炉1内，然后精炼炉1内的铜熔
液再通过出液管3不断地由精炼炉1流出返回至盛铜容器内，在盛铜容器、进液管2、精炼炉1
以及出液管3之间形成铜熔液的循环流动；同时，在精炼炉1内，向精炼炉1内的铜熔液吹送
含氧气体，含氧气体中的氧元素将铜熔液中的硫元素氧化成硫的气态氧化物，含氧气体中
的氧元素将铜熔液中的铁元素氧化成铁的氧化物，实现脱硫脱铁的氧化作业过程；同时，所
述精炼炉内的铜熔液中所包括的杂质元素的全部含量的一部分以单质形态直接挥发，全部
含量的剩余部分被所述含氧气体氧化成氧化物后以氧化物形态挥发，在实现脱硫脱铁的氧
化作业过程的同时，实现同时脱除杂质元素的精炼过程，所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、
铋和锡元素中的一种或多种或全部；同时，控制精炼炉1内的真空残压水平以使得当铜熔液
中的硫含量达到目标阳极铜对硫含量的要求时，与该硫含量实现反应平衡的氧含量也达到
目标阳极铜对氧含量的要求；向精炼炉1内的铜熔液中添加造渣剂；通过氧枪4以顶吹气体
的方式向精炼炉1内喷吹可燃气体和含氧气体，将可燃气体和含氧气体点燃燃烧，利用可燃
气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对精炼炉1内的铜熔液进行补充加热处理，利用可
燃气体和含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在精炼炉1内壁上的铜熔液冷却后形成的
结瘤物进行清除处理；

[0156] 3)步骤2)进行一段时间后，取样化验阳极精炼后的铜熔液的组分及含量，若化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量的要求，则首先将盛铜容器中的铜熔液进行纯循
环处理一定时间，同时通过设置于盛铜容器底部的底吹装置对盛铜容器中铜熔液进行底吹
气体处理，然后再破除精炼炉1内的真空状态，然后将设置在精炼炉1底壁上的进液管2和出
液管3脱离盛铜容器内的铜熔液，氧化作业结束；若化验结果未达到目标阳极铜对硫或铁二
者中任意一个的要求，继续阳极精炼，直至化验结果达到目标阳极铜对硫含量以及铁含量
的要求；阳极精炼结束得到硫、铁以及氧的含量达到目标要求的阳极铜熔液、含SO2的烟气
以及炉渣。

[0157] 所得阳极铜熔液包括以下重量百分比的组分：0.0030％的硫、0.0035％的铁、0.006％的氧、0.0028％的铅、0.0023％的锌、0.008％的砷、0.009％的锑、0.0039％的铋、
0.0015％的锡；相应的脱除率分别为：硫：99.4％、铁：99.49％、铅：99.52％、锌：85.63％、
砷：98％、锑：76.32％、铋：97％、锡：92.5％。

[0158] 本发明针对想要解决的技术问题，提供了多个递进式的技术方案，多个递进式的技术方案相互组合叠加，相互配合，相互促进，形成一个整体方案，取得的技术效果远好于
上述任何一个技术方案的技术效果，叠加效应显著。

[0159] 本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，每个实施
例之间相同或相似部分互相参见即可。

[0160] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行
若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。