冶金概論-6銅冶金課件
第六章 銅冶金 6-1 概述一、性質(zhì)一、性質(zhì) 1物理性質(zhì)物理性質(zhì) 顏色：銅是玫瑰紅色的金屬，顏色：銅是玫瑰紅色的金屬，延展性：固體銅具有良好的展性和延性，延展性：固體銅具有良好的展性和延性，熔點(diǎn)熔點(diǎn)1083，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)2310，比重，比重8.89導(dǎo)電和導(dǎo)熱性：銅的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性漢次于銀導(dǎo)電和導(dǎo)熱性：銅的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性漢次于銀機(jī)械加工性能：銅的機(jī)械加工性能優(yōu)于鋁機(jī)械加工性能：銅的機(jī)械加工性能優(yōu)于鋁2化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)銅原子序數(shù)銅原子序數(shù)29，原于量為，原于量為6354，有兩種不同的化合價(jià)有兩種不同的化合價(jià):350 t350 CuO“銅綠銅綠”：堿式碳酸銅：堿式碳酸銅CuCO3Cu(OH)2，銅不能溶于稀硫酸和鹽酸，但能溶于具有氧化作用的酸中（硝酸、王銅不能溶于稀硫酸和鹽酸，但能溶于具有氧化作用的酸中（硝酸、王水），也能溶于氨水中水），也能溶于氨水中二.用途1.電器（導(dǎo)電）電器（導(dǎo)電）2熱交換器（導(dǎo)熱）熱交換器（導(dǎo)熱）3.器皿（耐蝕）器皿（耐蝕）4.構(gòu)件（延展性）構(gòu)件（延展性）5.合金：黃銅（銅鋅合金），青銅（銅錫合金）、白銅（銅鎳合金）合金：黃銅（銅鋅合金），青銅（銅錫合金）、白銅（銅鎳合金）6.軍工。
軍工6-2 原料、煉銅方法及工藝流程一、原料一、原料地殼含銅：地殼含銅：0.001銅礦：銅礦：0.4，露天礦：，露天礦：0.2銅礦物：硫化物、氧化物，少量自然銅銅礦物：硫化物、氧化物，少量自然銅常見銅礦物：常見銅礦物：硫化物：黃銅礦（硫化物：黃銅礦（CuFeS2）、斑銅礦（）、斑銅礦（Cu3FeS3）、輝銅礦（）、輝銅礦（Cu2S）、）、銅籃（銅籃（CuS）等，）等，90氧化物：孔雀石、硅孔雀石（氧化物：孔雀石、硅孔雀石（CuSiO3 2H2O）、籃銅礦）、籃銅礦（2CuCO3Cu(OH)2）、赤銅礦（）、赤銅礦（Cu2O）、膽礬（）、膽礬（CuSO45H2O）等10自然銅：少量自然銅：少量選礦選礦粒度：粒度：0.074mm銅含量：銅含量：1030二、煉銅方法二、煉銅方法1、火法冶金：、火法冶金：80%主要用于處理主要用于處理硫化礦硫化礦，火法煉銅是將銅精礦熔煉成冰銅然后將冰銅吹煉火法煉銅是將銅精礦熔煉成冰銅然后將冰銅吹煉成粗銅優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：得到的粗銅比較純，損失于爐渣中的銅比較少，熱能消耗少，而銅的生得到的粗銅比較純，損失于爐渣中的銅比較少，熱能消耗少，而銅的生產(chǎn)率和回收率比較高產(chǎn)率和回收率比較高。
造锍熔煉：造锍熔煉：在熔煉溫度下，使銅精礦中的脈石及部分鐵氧化造渣而銅和其它貴金屬在熔煉溫度下，使銅精礦中的脈石及部分鐵氧化造渣而銅和其它貴金屬富集在冰銅（銅锍富集在冰銅（銅锍CuS+FeS）中吹煉：吹煉：在轉(zhuǎn)爐中吹入壓縮空氣，鐵被氧化，硫生成在轉(zhuǎn)爐中吹入壓縮空氣，鐵被氧化，硫生成SO2，產(chǎn)物為粗銅產(chǎn)物為粗銅火法煉銅工藝流程圖火法煉銅工藝流程圖造锍熔煉造锍熔煉吹煉吹煉濕法流程濕法流程2.濕法冶金濕法冶金主要用于處理氧化礦，主要用于處理氧化礦，15主要由主要由2個(gè)過(guò)程構(gòu)成：個(gè)過(guò)程構(gòu)成：1）銅的浸出）銅的浸出 2）電積或置換提?。╇姺e或置換提取銅6-3 火法煉銅的基本理論一、火法煉銅的基本原理一、火法煉銅的基本原理目的：目的：1、使原料中的銅盡可能全部進(jìn)入冰銅，同時(shí)使原料中的氧化物和氧、使原料中的銅盡可能全部進(jìn)入冰銅，同時(shí)使原料中的氧化物和氧化產(chǎn)生的鐵氧化物形成爐渣；化產(chǎn)生的鐵氧化物形成爐渣；2、實(shí)行冰銅與爐渣的分離實(shí)行冰銅與爐渣的分離火法煉銅的火法煉銅的2個(gè)原則：個(gè)原則：1、爐料中要有足夠的硫來(lái)形成冰銅；、爐料中要有足夠的硫來(lái)形成冰銅；2、爐渣中、爐渣中SiO2接近飽和，以便分離冰銅和爐渣。
接近飽和，以便分離冰銅和爐渣火法煉銅反應(yīng)：火法煉銅反應(yīng)：22FeOCu SFeSCu OaaKaaFeS(l)+Cu2O(l)=FeO(l)+Cu2S(l)G0=-35000+4.6T cal/molG0=-RTlnK1200，K15.8，CuO2幾乎都被幾乎都被FeS硫化硫化物與氧化物分離SiO2的作用原理：的作用原理：分離冰銅和爐渣分離冰銅和爐渣二、冰銅1、冰銅成分、冰銅成分主成分：主成分：Cu2S、FeS 8595%其它成分：其它成分：Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等等三、爐渣1、爐渣成分、爐渣成分主成分：主成分：SiO2、FeO、CaO占占8590硅酸度2.爐渣性質(zhì)爐渣性質(zhì)1）熔點(diǎn)：是最重要的性質(zhì)，）熔點(diǎn)：是最重要的性質(zhì)，105011002）粘度：重要的性質(zhì)，）粘度：重要的性質(zhì)，2帕帕.秒，極粘稠秒，極粘稠3）比重：爐渣的比重直接影響爐渣和冰銅的沉淀分離）比重：爐渣的比重直接影響爐渣和冰銅的沉淀分離.4）導(dǎo)電率：爐渣的導(dǎo)電率對(duì)）導(dǎo)電率：爐渣的導(dǎo)電率對(duì)電爐熔煉電爐熔煉有很重要的影響（溫度）有很重要的影響（溫度）定義：渣中酸性氧化物定義：渣中酸性氧化物SiO2含氧量與堿性氧化物含氧量總和之比。
含氧量與堿性氧化物含氧量總和之比22()2()SiOMeOOKO6-4 鼓風(fēng)爐熔煉鼓風(fēng)爐熔煉 鼓風(fēng)爐熔煉是在豎式爐子中依靠爐料與上升熱爐氣對(duì)流加熱進(jìn)行熔煉鼓風(fēng)爐熔煉是在豎式爐子中依靠爐料與上升熱爐氣對(duì)流加熱進(jìn)行熔煉反射爐、鼓風(fēng)爐、電爐熔煉傳統(tǒng)造锍工藝反射爐、鼓風(fēng)爐、電爐熔煉傳統(tǒng)造锍工藝優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：是爐床能力大，熱效率高是爐床能力大，熱效率高缺點(diǎn)缺點(diǎn)：1.只能處理塊狀物料，精礦粉必須預(yù)先燒結(jié)或制團(tuán)；只能處理塊狀物料，精礦粉必須預(yù)先燒結(jié)或制團(tuán)；2.爐氣量大，含爐氣量大，含SO2濃度低，不易回收，造成污染；濃度低，不易回收，造成污染；3.要求用貴重的焦炭作燃料，能耗高要求用貴重的焦炭作燃料，能耗高自從五十年代末期以來(lái)，出現(xiàn)了直接處理精礦的密閉鼓風(fēng)爐熔煉法它自從五十年代末期以來(lái)，出現(xiàn)了直接處理精礦的密閉鼓風(fēng)爐熔煉法它是將精礦加水混捏提高粘性，加入鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉爐頂為密封式，是將精礦加水混捏提高粘性，加入鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉爐頂為密封式，爐氣用于制酸爐氣用于制酸目前鼓風(fēng)爐熔煉還在生產(chǎn)上采用，我國(guó)約目前鼓風(fēng)爐熔煉還在生產(chǎn)上采用，我國(guó)約40的銅是用這種方法冶煉的的銅是用這種方法冶煉的密閉鼓風(fēng)爐構(gòu)造密閉鼓風(fēng)爐構(gòu)造豎式矩形爐子，由爐缸、爐身和爐頂?shù)炔糠纸M成。
豎式矩形爐子，由爐缸、爐身和爐頂?shù)炔糠纸M成一、密閉鼓風(fēng)爐熔煉的原理1.爐料運(yùn)動(dòng)和爐氣分布爐料運(yùn)動(dòng)和爐氣分布密閉鼓風(fēng)爐的爐料：密閉鼓風(fēng)爐的爐料：1.混捏銅精礦混捏銅精礦2.石英溶劑石英溶劑3.轉(zhuǎn)爐渣轉(zhuǎn)爐渣4.焦炭，焦炭，1012由于偏析作用，細(xì)的精礦在爐了中心部分形成料柱，而料柱的兩側(cè)為塊由于偏析作用，細(xì)的精礦在爐了中心部分形成料柱，而料柱的兩側(cè)為塊料所填充，造成爐內(nèi)爐料分布的不均勻狀態(tài)，這是密閉鼓風(fēng)爐爐料分料所填充，造成爐內(nèi)爐料分布的不均勻狀態(tài)，這是密閉鼓風(fēng)爐爐料分布的特點(diǎn)布的特點(diǎn)由于于爐內(nèi)爐料分布的不均勻特點(diǎn)，由于于爐內(nèi)爐料分布的不均勻特點(diǎn)，造成了爐氣的分布不均勻，即爐中造成了爐氣的分布不均勻，即爐中間透氣性差，爐氣壓力大，而爐壁附近則相反，因此形成了鼓風(fēng)爐爐間透氣性差，爐氣壓力大，而爐壁附近則相反，因此形成了鼓風(fēng)爐爐氣的周邊行程氣的周邊行程2.主要化學(xué)反應(yīng)半自熱氧化熔煉，熱量主要由硫化物的氧化和焦炭燃燒提供可分為三半自熱氧化熔煉，熱量主要由硫化物的氧化和焦炭燃燒提供可分為三個(gè)區(qū)域1）預(yù)熱區(qū)）預(yù)熱區(qū) 在爐子上部，在在爐子上部，在25011 00的溫度范圍內(nèi)的溫度范圍內(nèi)a.預(yù)熱干燥和脫水預(yù)熱干燥和脫水b.高價(jià)硫化物高價(jià)硫化物(黃鐵礦、和黃銅礦黃鐵礦、和黃銅礦)發(fā)生分解，以及硫化物的氧化脫硫；發(fā)生分解，以及硫化物的氧化脫硫；c.下部溫度較高區(qū)，發(fā)生石灰石分解，銅精礦固結(jié)和燒結(jié)作用，并有下部溫度較高區(qū)，發(fā)生石灰石分解，銅精礦固結(jié)和燒結(jié)作用，并有一部分初始冰銅和爐渣生成。
一部分初始冰銅和爐渣生成主要化學(xué)反應(yīng)主要化學(xué)反應(yīng)2FeS2+5.5O2=Fe2O3+SO23FeS2+8O2=Fe3O4+6SO23FeS+5O2=Fe3O4+3SO23Fe2O3+5FeS=7 Fe3O4+SO2CaCO3=CaO+CO22）焦點(diǎn)區(qū)）焦點(diǎn)區(qū) 焦點(diǎn)區(qū)焦點(diǎn)區(qū) 位于風(fēng)口以上約位于風(fēng)口以上約1m左右，最高溫度左右，最高溫度1300，這一區(qū)內(nèi)，這一區(qū)內(nèi)為強(qiáng)氧化氣氛，主要是進(jìn)行激烈的氧化反應(yīng)同時(shí)完成爐為強(qiáng)氧化氣氛，主要是進(jìn)行激烈的氧化反應(yīng)同時(shí)完成爐料熔化造渣和造冰銅的過(guò)程料熔化造渣和造冰銅的過(guò)程燃燒反應(yīng)：燃燒反應(yīng)：COO2CO2硫化亞鐵氧化造渣：硫化亞鐵氧化造渣：2FeS3O2SiO22FeO SiO2+2SO2 3Fe3O4+FeS+5SiO2 5（2FeO SiO2）+SO23）本床區(qū)（爐缸區(qū)）本床區(qū)（爐缸區(qū)）位于焦點(diǎn)區(qū)下方，溫度位于焦點(diǎn)區(qū)下方，溫度12001250爐渣、冰銅匯集，渣中少量爐渣、冰銅匯集，渣中少量Cu2O硫化進(jìn)入冰銅硫化進(jìn)入冰銅Cu2O+FeS=Cu2SFeO爐渣、冰銅匯集后，直接放出，在爐外沉淀池進(jìn)一步爐渣、冰銅匯集后，直接放出，在爐外沉淀池進(jìn)一步澄清分離，產(chǎn)出冰銅和爐渣。
澄清分離，產(chǎn)出冰銅和爐渣6-5 銅精礦的反射爐熔煉銅精礦的反射爐熔煉反射爐熔煉是隨近代浮選精礦產(chǎn)量的增長(zhǎng)而發(fā)展起來(lái)，它在靜態(tài)反射爐熔煉是隨近代浮選精礦產(chǎn)量的增長(zhǎng)而發(fā)展起來(lái)，它在靜態(tài)的爐膛中依靠燃料燃燒加熱進(jìn)行熔煉的爐膛中依靠燃料燃燒加熱進(jìn)行熔煉優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.原料適應(yīng)性強(qiáng)，生精礦、燒結(jié)礦；原料適應(yīng)性強(qiáng)，生精礦、燒結(jié)礦；2.操作簡(jiǎn)單；操作簡(jiǎn)單；3.燃料適應(yīng)性強(qiáng)燃料適應(yīng)性強(qiáng)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.燃料消耗大，熱效率低燃料消耗大，熱效率低 2.爐氣中爐氣中SO2不能利用，造成污染不能利用，造成污染一、反射爐構(gòu)造一、反射爐構(gòu)造由爐基、爐底、爐墻、爐頂和支架等組成由爐基、爐底、爐墻、爐頂和支架等組成反射爐結(jié)構(gòu)圖反射爐結(jié)構(gòu)圖 1.爐基爐基爐基是反射爐的基礎(chǔ)，它承受爐子和爐料的總負(fù)荷它由混凝土、碎石、爐基是反射爐的基礎(chǔ)，它承受爐子和爐料的總負(fù)荷它由混凝土、碎石、爐渣等組成，而混凝土和其他材料的混合爐法最為常用爐渣等組成，而混凝土和其他材料的混合爐法最為常用2.爐底爐底 爐底直接砌筑在爐基上，舊式反射爐在爐基上鋪一層耐火泥后，砌兩層爐底直接砌筑在爐基上，舊式反射爐在爐基上鋪一層耐火泥后，砌兩層耐火磚，即可在其上填筑石英砂和耐火泥，最后經(jīng)過(guò)燒結(jié)而形成爐底，耐火磚，即可在其上填筑石英砂和耐火泥，最后經(jīng)過(guò)燒結(jié)而形成爐底，此法在國(guó)外多采用。
近來(lái)，新式爐子都是用鎂砂和氧化鐵粉燒結(jié)爐底，此法在國(guó)外多采用近來(lái)，新式爐子都是用鎂砂和氧化鐵粉燒結(jié)爐底，它比石英燒結(jié)爐底壽命長(zhǎng)，不易被侵蝕它比石英燒結(jié)爐底壽命長(zhǎng)，不易被侵蝕3.爐墻爐墻砌在爐基上，爐墻外為粘土磚，在熔池面以下為鎂磚或鉻鎂磚砌在爐基上，爐墻外為粘土磚，在熔池面以下為鎂磚或鉻鎂磚4.爐頂：是反射爐重要部分，一般有兩種形式，一種是拱式一種是吊式爐頂：是反射爐重要部分，一般有兩種形式，一種是拱式一種是吊式大多數(shù)反射爐采用吊式大多數(shù)反射爐采用吊式反射爐其它部分還有煙道、加料裝置、加固裝置、燃燒裝置、冰銅放出反射爐其它部分還有煙道、加料裝置、加固裝置、燃燒裝置、冰銅放出口、爐渣放出口和預(yù)熱鍋爐等口、爐渣放出口和預(yù)熱鍋爐等二、熔煉原理反射爐熔煉實(shí)質(zhì)是將爐料加到爐子前半部的料坡上，在高溫反射爐熔煉實(shí)質(zhì)是將爐料加到爐子前半部的料坡上，在高溫（14001500）的作用下使之熔化，熔化后的爐料在流入熔池）的作用下使之熔化，熔化后的爐料在流入熔池的過(guò)程中，其各組分之間發(fā)生物理化學(xué)變化，最后在熔池中形成的過(guò)程中，其各組分之間發(fā)生物理化學(xué)變化，最后在熔池中形成冰銅和爐渣，二者因比重不同分層，分別由冰銅口和渣口放出。
冰銅和爐渣，二者因比重不同分層，分別由冰銅口和渣口放出1爐內(nèi)的燃料燃燒和熱交換 熔煉生精礦熱消耗：熔煉生精礦熱消耗：4.1846.276兆焦兆焦kg爐料，爐料，熔煉焙燒礦熱消耗：熔煉焙燒礦熱消耗：2.92884.184兆焦兆焦kg爐料靠反射爐前端的燒嘴燃燒燃料靠反射爐前端的燒嘴燃燒燃料(天然氣、粉煤、油天然氣、粉煤、油)來(lái)供給的來(lái)供給的熔煉高溫區(qū)：通常占爐長(zhǎng)熔煉高溫區(qū)：通常占爐長(zhǎng)l2或或23左右，大部分爐料也都加在這個(gè)區(qū)左右，大部分爐料也都加在這個(gè)區(qū)內(nèi)爐尾：這里主要是冰銅和爐渣的沉情分離，離爐氣體溫度一般為爐尾：這里主要是冰銅和爐渣的沉情分離，離爐氣體溫度一般為12501350，比爐渣溫度約高，比爐渣溫度約高100，以便使?fàn)t渣充分過(guò)熱，以便使?fàn)t渣充分過(guò)熱，保證冰銅與保證冰銅與爐渣分離良好爐渣分離良好余熱利用：采用余熱鍋爐加以利用煙氣的余熱余熱利用：采用余熱鍋爐加以利用煙氣的余熱2爐料的熔化和冰銅、爐渣的形成爐料的熔化和冰銅、爐渣的形成 1)爐料的熔化：爐料的熔化：是在爐料表面進(jìn)行，爐氣從爐料表面掠過(guò)而不直接與之作用爐料熔化是在爐料表面進(jìn)行，爐氣從爐料表面掠過(guò)而不直接與之作用爐料熔化速度除與爐氣溫度有關(guān)外，還與爐料成分和它的混合均勻程度有關(guān)。
速度除與爐氣溫度有關(guān)外，還與爐料成分和它的混合均勻程度有關(guān)爐渣熔點(diǎn)必須適當(dāng)爐渣熔點(diǎn)必須適當(dāng)2)冰銅的形成：冰銅的形成：冰銅的形成過(guò)程是在料坡上首先生成易熔的硫化物共晶，當(dāng)這些共晶冰銅的形成過(guò)程是在料坡上首先生成易熔的硫化物共晶，當(dāng)這些共晶沿著料坡流下時(shí)，不斷與其接觸的爐料發(fā)生溶解和相互作用，形成初沿著料坡流下時(shí)，不斷與其接觸的爐料發(fā)生溶解和相互作用，形成初期冰銅；它流人熔池中與爐渣繼續(xù)反應(yīng)，形成最終冰銅冰銅的品位期冰銅；它流人熔池中與爐渣繼續(xù)反應(yīng)，形成最終冰銅冰銅的品位取決于爐料中含硫量和反射爐的脫硫率取決于爐料中含硫量和反射爐的脫硫率3)爐渣的形成：爐渣的形成：爐渣的形成過(guò)程與冰銅相相似，當(dāng)料坡面上受熱時(shí)，首先生成易熔的氧爐渣的形成過(guò)程與冰銅相相似，當(dāng)料坡面上受熱時(shí)，首先生成易熔的氧化物共晶體，此共晶體繼續(xù)與游離的化物共晶體，此共晶體繼續(xù)與游離的Si0 2、CaO、FeO作用形成初期作用形成初期爐渣，此爐渣在熔池中繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)形成最終爐渣，爐渣與冰銅在爐爐渣，此爐渣在熔池中繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)形成最終爐渣，爐渣與冰銅在爐尾熔池中按比重不同沉清分離尾熔池中按比重不同沉清分離3爐內(nèi)的主要化學(xué)反應(yīng) 爐料加入到反射爐后，首先發(fā)生脫水、分解的過(guò)程，然后發(fā)生熔化爐料加入到反射爐后，首先發(fā)生脫水、分解的過(guò)程，然后發(fā)生熔化和相互反應(yīng)。
因?yàn)榉瓷錉t內(nèi)的氧化氣氛不強(qiáng)，故氧化反應(yīng)不很顯著和相互反應(yīng)因?yàn)榉瓷錉t內(nèi)的氧化氣氛不強(qiáng)，故氧化反應(yīng)不很顯著1）硫化物分解）硫化物分解FeS2=FeS+1/2S2FenSn+1=nFeS+1/2S22CuFeS2=CuS2+2FeS+1/2S2CuS2=CuS+1/2S22Cu3FeS3=3Cu2S+2FeS+1/2S22)鐵的高價(jià)氧化物和硫化物之間的反應(yīng)鐵的高價(jià)氧化物和硫化物之間的反應(yīng) 在低溫在低溫 (500600)開始進(jìn)行：開始進(jìn)行：FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+2SO2當(dāng)有當(dāng)有SiO2存在時(shí)存在時(shí):FeS+3Fe3O4+5SiO2=5(2FeO.SiO2)+SO23)銅的氧化物與銅的氧化物與FeS的反應(yīng)：的反應(yīng)：Cu2O+FeS=Cu2S+FeO這個(gè)反應(yīng)可保證所有爐料中的銅進(jìn)入冰鋼，因而也是一個(gè)重要的反應(yīng)這個(gè)反應(yīng)可保證所有爐料中的銅進(jìn)入冰鋼，因而也是一個(gè)重要的反應(yīng)4）鋅等化合物在熔煉中的行為）鋅等化合物在熔煉中的行為硫化鋅為難熔物質(zhì)，硫化鋅分配于冰銅和爐渣產(chǎn)品中，它使?fàn)t渣熔點(diǎn)升硫化鋅為難熔物質(zhì)，硫化鋅分配于冰銅和爐渣產(chǎn)品中，它使?fàn)t渣熔點(diǎn)升高，粘度增大；它也容易隨溫度降低而結(jié)品析出，生成爐結(jié)和中間層，高，粘度增大；它也容易隨溫度降低而結(jié)品析出，生成爐結(jié)和中間層，妨礙冰銅的放出和沉清。
妨礙冰銅的放出和沉清爐料含鋅會(huì)增加爐渣的粘度，這種爐渣必須揮發(fā)再處理爐料含鋅會(huì)增加爐渣的粘度，這種爐渣必須揮發(fā)再處理4轉(zhuǎn)爐渣的貧化作用轉(zhuǎn)爐渣的貧化作用轉(zhuǎn)爐渣成分：轉(zhuǎn)爐渣成分：CuSiO2FeO+Fe2O3 1.53 2426 6575目的：目的：1.提取銅；提取銅；2.利用渣中鐵作為溶劑利用渣中鐵作為溶劑5.冰銅和渣的形成冰銅和渣的形成整個(gè)熔煉過(guò)程，爐料中的硫化亞銅維持不變，硫化亞鐵一部分以整個(gè)熔煉過(guò)程，爐料中的硫化亞銅維持不變，硫化亞鐵一部分以FeO進(jìn)進(jìn)入爐渣，另一部分以入爐渣，另一部分以FeS進(jìn)入冰銅，進(jìn)入冰銅，冰銅中溶解有：冰銅中溶解有：PbS、ZnS、Ni3S7、Au、Ag、Pt、Se(硒）、硒）、Te（碲）等進(jìn)入爐渣的有：進(jìn)入爐渣的有：FeO、SiO2、CaO、Al2O3和少量和少量ZnS、CuS2、Cu2O.爐內(nèi)形成液態(tài)的冰銅和爐渣，互不溶解，比重不同分離渣中含有銅爐內(nèi)形成液態(tài)的冰銅和爐渣，互不溶解，比重不同分離渣中含有銅0.3三、操作開爐、停爐、正常生產(chǎn)操作開爐、停爐、正常生產(chǎn)操作1.開爐開爐開爐前準(zhǔn)備：原理準(zhǔn)備開爐前準(zhǔn)備：原理準(zhǔn)備烘爐：石英堆成烘爐：石英堆成500600mm料坡，保護(hù)爐墻不受堿性爐渣侵蝕。
料坡，保護(hù)爐墻不受堿性爐渣侵蝕第一階段：木材加熱，第一階段：木材加熱，1720hr，15 /h，300第二階段：第二階段：20/h，1415h，600第三階段：第三階段：25/h，8h，800第四階段：燃燒器加熱，第四階段：燃燒器加熱，1821hr，33 /h，1500 延續(xù)延續(xù)34hr建立料坡：建立料坡：2.停爐停爐停爐前加停爐前加Na2SO4、蘇打（蘇打（Na2CO3)使?fàn)t結(jié)溶解和爐坡熔化放出熔體，使?fàn)t結(jié)溶解和爐坡熔化放出熔體，以便大修以便大修3.生產(chǎn)操作生產(chǎn)操作放出冰銅和爐渣放出冰銅和爐渣6-6 閃速爐熔煉閃速爐熔煉反射爐和鼓風(fēng)爐的缺點(diǎn)：反射爐和鼓風(fēng)爐的缺點(diǎn)：1.生產(chǎn)能力不大；生產(chǎn)能力不大；2.銅精礦要制?；蚧炷筱~精礦要制?；蚧炷箝W速爐熔煉是將干精礦與氧氣、預(yù)熱空氣或二者的混合氣體閃速爐熔煉是將干精礦與氧氣、預(yù)熱空氣或二者的混合氣體一起吹入一個(gè)高溫反應(yīng)器內(nèi)，硫化物顆粒立即與氧化性氣體發(fā)生一起吹入一個(gè)高溫反應(yīng)器內(nèi)，硫化物顆粒立即與氧化性氣體發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，提供熔煉所需的大部分或全部能量形成反應(yīng)，放出大量的熱，提供熔煉所需的大部分或全部能量形成的冰銅和爐渣落入沉淀池，完成造冰銅和造渣過(guò)程，最后分離分的冰銅和爐渣落入沉淀池，完成造冰銅和造渣過(guò)程，最后分離分別從冰銅口和渣口放出。
別從冰銅口和渣口放出閃速閃速爐優(yōu)缺點(diǎn)：爐優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、流程短，生產(chǎn)率高；、流程短，生產(chǎn)率高；2、熱效率高，燃料消耗少；、熱效率高，燃料消耗少；3、煙氣、煙氣SO2高，可制硫酸；高，可制硫酸；4、冰銅品位高冰銅品位高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、精礦要干燥，熔劑要粉碎；、精礦要干燥，熔劑要粉碎；2、氧化氣氛強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短，爐內(nèi)易生成、氧化氣氛強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短，爐內(nèi)易生成Fe3O4爐結(jié)，渣含銅高，需爐結(jié)，渣含銅高，需貧化處理；貧化處理；3、煙塵大、給余熱鍋爐等操作帶來(lái)困難；、煙塵大、給余熱鍋爐等操作帶來(lái)困難；4、投資大、輔助設(shè)備多，限于大型工廠采用投資大、輔助設(shè)備多，限于大型工廠采用一一.閃速爐構(gòu)造閃速爐構(gòu)造組成：組成：反應(yīng)塔、反應(yīng)塔、沉淀池、沉淀池、煙道、煙道、精礦噴嘴精礦噴嘴二二.主要化學(xué)反應(yīng)主要化學(xué)反應(yīng)1.分解反應(yīng)分解反應(yīng)FeS2=FeS+1/2S2FenSn+1=nFeS+1/2S22CuFeS2=2FeS+1/2S22CuS=Cu2S+1/2S2 2.氧化反應(yīng)氧化反應(yīng):是閃速熔煉的代表反應(yīng)，主要包括：是閃速熔煉的代表反應(yīng)，主要包括：FeS+3/2O2=FeO+SO23FeS+5O2=Fe3O4+3SO26FeO+O2=2Fe2O3Cu2S+3/2O2=Cu2O+SO2S+O2=SO23.高價(jià)硫化物直接氧化和造渣反應(yīng)高價(jià)硫化物直接氧化和造渣反應(yīng)氧化反應(yīng)的同時(shí)，部分高價(jià)硫化物直接氧化和造渣：氧化反應(yīng)的同時(shí)，部分高價(jià)硫化物直接氧化和造渣：2CuFeS2+5/2O2=Cu2SFeS+FeO+2SO22FeS2+7/2O2=FeS+FeO+3SO22FeO+SiO2=2FeOSiO24.氧化物與硫化物反應(yīng)氧化物與硫化物反應(yīng)Fe3O4+FeS=10FeO+SO23Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeOSiO2)+SO2Cu2+FeS=Cu2S+FeO三、操作1.配料與干燥配料與干燥配料使?fàn)t料成分均勻穩(wěn)定。
配料使?fàn)t料成分均勻穩(wěn)定閃速爐對(duì)爐料的干燥要求嚴(yán)，水閃速爐對(duì)爐料的干燥要求嚴(yán)，水0.32.熱平衡控制熱平衡控制與選定的冰銅品位、熱風(fēng)溫度及空氣過(guò)剩系數(shù)有關(guān)冰銅品位高熱風(fēng)溫與選定的冰銅品位、熱風(fēng)溫度及空氣過(guò)剩系數(shù)有關(guān)冰銅品位高熱風(fēng)溫度要低，但冰銅吹煉比較困難度要低，但冰銅吹煉比較困難3.爐渣處理爐渣處理閃速爐爐渣含銅較高（閃速爐爐渣含銅較高（11.5），需處理，有電爐貧化法和選礦法），需處理，有電爐貧化法和選礦法2種種方法6-7 轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉向冰銅中噴吹空氣，使冰銅中的向冰銅中噴吹空氣，使冰銅中的FeS氧化變成氧化變成FeO進(jìn)入渣中，進(jìn)入渣中，Cu2S經(jīng)氧化與經(jīng)氧化與Cu2S相互反應(yīng)變成粗銅溫度相互反應(yīng)變成粗銅溫度12001250，靠氧，靠氧化反應(yīng)供熱化反應(yīng)供熱吹煉可分為二各周期：吹煉可分為二各周期：第一周期：第一周期：造渣期，主要是造渣期，主要是FeS的氧化造渣，結(jié)果形成的氧化造渣，結(jié)果形成Cu2S熔體，稱為熔體，稱為白冰白冰第二周期：第二周期：造銅期，主要是造銅期，主要是Cu2S氧化變成氧化變成Cu2O與未氧化的與未氧化的Cu2S相互作相互作用生成金屬銅（粗銅），在這一周期，無(wú)爐渣形成。
用生成金屬銅（粗銅），在這一周期，無(wú)爐渣形成吹煉過(guò)程還可除去少量揮發(fā)性雜質(zhì)如鉛、鋅、錫、砷、銻、鉍等，吹煉過(guò)程還可除去少量揮發(fā)性雜質(zhì)如鉛、鋅、錫、砷、銻、鉍等，而貴金屬則熔解富集在粗銅中而貴金屬則熔解富集在粗銅中一.原理1.第一周期（造渣期）第一周期（造渣期）2FeS+3O2=2FeO+2SO22FeO+SiO2=2FeO2SO22FeS+3O2+SiO2=2FeOSiO2+2SO2部分部分FeO氧化成高價(jià)氧化鐵氧化成高價(jià)氧化鐵Fe3O43Fe3O4+FeS10FeO+SO23Fe3O4+FeS+SiO2=5（2FeOSiO2）+SO2CuS的氧化的氧化2.第二周期（造銅期）2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2Cu2S+2Cu2O=6Cu+3SO23Cu2S+3O2=6Cu+3SO2在第一周期接近終點(diǎn)時(shí)，這些反應(yīng)便開始進(jìn)行，當(dāng)在第一周期接近終點(diǎn)時(shí)，這些反應(yīng)便開始進(jìn)行，當(dāng)放出最后一批爐渣之前，在轉(zhuǎn)爐底部有時(shí)可見到少放出最后一批爐渣之前，在轉(zhuǎn)爐底部有時(shí)可見到少量金屬銅量金屬銅二二.轉(zhuǎn)爐構(gòu)造轉(zhuǎn)爐構(gòu)造臥式堿性轉(zhuǎn)爐，臥式堿性轉(zhuǎn)爐，40130t粗銅爐殼：爐殼：2025mm鍋爐鋼板鍋爐鋼板內(nèi)部：鎂磚、鎂鋁磚或鉻鎂磚。
內(nèi)部：鎂磚、鎂鋁磚或鉻鎂磚1.爐口：爐口：轉(zhuǎn)爐中部設(shè)有爐口爐口為長(zhǎng)力形，總面積為吹煉時(shí)熔地面積的轉(zhuǎn)爐中部設(shè)有爐口爐口為長(zhǎng)力形，總面積為吹煉時(shí)熔地面積的2025，爐門略向爐后傾斜，由于容易損壞，做成容易拆卸的爐門略向爐后傾斜，由于容易損壞，做成容易拆卸的活爐口作用：裝冰銅，倒出爐渣和粗銅，排出爐氣作用：裝冰銅，倒出爐渣和粗銅，排出爐氣2.風(fēng)口：風(fēng)口：爐子內(nèi)側(cè)有一徘風(fēng)口，直徑爐子內(nèi)側(cè)有一徘風(fēng)口，直徑3850mm，風(fēng)口與，風(fēng)口與U形配風(fēng)管相聯(lián)，形配風(fēng)管相聯(lián)，保證風(fēng)壓均勻供風(fēng)常用渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)口做成球閥式以防止保證風(fēng)壓均勻供風(fēng)常用渦輪式鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)口做成球閥式以防止漏風(fēng)3.煙罩：煙罩：轉(zhuǎn)爐爐氣含轉(zhuǎn)爐爐氣含SO2濃度濃度 第一切期為第一切期為56，第二周期為，第二周期為89可制硫酸為防止?fàn)t氣被稀釋和便于收塵，一般采用水封式密閉可制硫酸為防止?fàn)t氣被稀釋和便于收塵，一般采用水封式密閉煙罩，可升降煙罩，可升降4.加熔劑設(shè)備：加熔劑設(shè)備：爐口溜槽或石英槍爐口溜槽或石英槍定義：火法精煉的實(shí)質(zhì)是在液體銅中供入空氣，使銅里的鐵、鉛、鋅、鉍、鎳、定義：火法精煉的實(shí)質(zhì)是在液體銅中供入空氣，使銅里的鐵、鉛、鋅、鉍、鎳、砷、銻、硫等雜質(zhì)氧化而除去，然后加入還原劑除氧，最后得到電解精煉砷、銻、硫等雜質(zhì)氧化而除去，然后加入還原劑除氧，最后得到電解精煉要求的陽(yáng)極銅。
要求的陽(yáng)極銅一、原理一、原理1、氧化過(guò)程、氧化過(guò)程4Cu+O2+=2Cu2OCu2O+Me=(MeO)+2Cu6-8粗銅的火法精煉粗銅的火法精煉為了迅速完全地除去雜質(zhì)，銅中為了迅速完全地除去雜質(zhì)，銅中Cu2O需飽和氧化期，溫度氧化期，溫度11501170，wCu2Osat約為約為822()MeO CuKCu O Me造渣：造渣：氧化除雜質(zhì)時(shí)，為了減少銅的損失，提高過(guò)程效率，加入各種熔劑如石英砂氧化除雜質(zhì)時(shí)，為了減少銅的損失，提高過(guò)程效率，加入各種熔劑如石英砂(對(duì)鉛錫對(duì)鉛錫)，石灰和蘇打，石灰和蘇打(對(duì)鎳砷銻對(duì)鎳砷銻)等，使各種雜質(zhì)生成硅酸鉛、砷酸鈣、砷酸等，使各種雜質(zhì)生成硅酸鉛、砷酸鈣、砷酸鈉等造渣除去鈉等造渣除去脫硫：脫硫：在氧化精煉最后進(jìn)行，因?yàn)樵谟衅渌麑?duì)氧親和力大的金屬時(shí)，銅的硫化物不在氧化精煉最后進(jìn)行，因?yàn)樵谟衅渌麑?duì)氧親和力大的金屬時(shí)，銅的硫化物不易被氧化，但只要氧化除雜質(zhì)金屬結(jié)束，立即就會(huì)發(fā)生劇烈的相互反應(yīng)放出易被氧化，但只要氧化除雜質(zhì)金屬結(jié)束，立即就會(huì)發(fā)生劇烈的相互反應(yīng)放出SO 2Cu 2S十十2Cu 2O6Cu十十SO2這時(shí)銅水出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，稱為這時(shí)銅水出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，稱為“銅雨銅雨”。
脫硫結(jié)束就開始還原操作過(guò)程脫硫結(jié)束就開始還原操作過(guò)程2、還原過(guò)程、還原過(guò)程還原過(guò)程主要是還原還原過(guò)程主要是還原Cu 2O，用重油、天然氣、液化石油氣和丙烷等作還原，用重油、天然氣、液化石油氣和丙烷等作還原劑，我國(guó)工廠多用重油劑，我國(guó)工廠多用重油反應(yīng)為：反應(yīng)為：Cu2O+H2=2Cu+H2OCu2O+CO=2Cu+CO2Cu2O+C=2Cu+CO4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2O銅的火法精煉可以在固定式反射爐、傾動(dòng)式回轉(zhuǎn)爐或圓筒爐進(jìn)行，我國(guó)目前大都銅的火法精煉可以在固定式反射爐、傾動(dòng)式回轉(zhuǎn)爐或圓筒爐進(jìn)行，我國(guó)目前大都是采用固定式反射爐，容量從是采用固定式反射爐，容量從30噸到噸到120噸爐不等噸爐不等6-8 銅的電解精煉n定義：定義：銅的電解精煉是以火法精煉的銅為陽(yáng)極，電銅為陰極，在硫銅的電解精煉是以火法精煉的銅為陽(yáng)極，電銅為陰極，在硫酸銅和硫酸電解液中通直流電電解，根據(jù)電化學(xué)性質(zhì)的不同，雜質(zhì)進(jìn)酸銅和硫酸電解液中通直流電電解，根據(jù)電化學(xué)性質(zhì)的不同，雜質(zhì)進(jìn)入陽(yáng)極泥或保留在電解液中，而在陰極產(chǎn)出純銅入陽(yáng)極泥或保留在電解液中，而在陰極產(chǎn)出純銅一、電解精煉的電極反應(yīng)一、電解精煉的電極反應(yīng)1、陽(yáng)極反應(yīng)：陽(yáng)極可能進(jìn)行的反應(yīng)如下：、陽(yáng)極反應(yīng)：陽(yáng)極可能進(jìn)行的反應(yīng)如下：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電位次序表，只有比銅電位低的根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電位次序表，只有比銅電位低的(0.34伏伏)金屬才會(huì)失去電子進(jìn)金屬才會(huì)失去電子進(jìn)入溶液，這些金屬大多數(shù)在火法精煉時(shí)已經(jīng)除去，少量進(jìn)入溶液積累入溶液，這些金屬大多數(shù)在火法精煉時(shí)已經(jīng)除去，少量進(jìn)入溶液積累使電解液變得不純，因此要定期抽出一部分電解液進(jìn)行凈化。
大于使電解液變得不純，因此要定期抽出一部分電解液進(jìn)行凈化大于0.34伏的金屬通常為貴金屬，則不溶解而成為陽(yáng)極泥沉落于電解槽底伏的金屬通常為貴金屬，則不溶解而成為陽(yáng)極泥沉落于電解槽底部因此陽(yáng)極主要反應(yīng)是銅的溶解因此陽(yáng)極主要反應(yīng)是銅的溶解2、陰極反應(yīng)、陰極反應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電位次序表，只有標(biāo)準(zhǔn)電位大的金屬離子能夠優(yōu)先進(jìn)行還原，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電位次序表，只有標(biāo)準(zhǔn)電位大的金屬離子能夠優(yōu)先進(jìn)行還原，但這些金屬在陽(yáng)極不溶解因此只有銅離子還原是陰極的主要反應(yīng)但這些金屬在陽(yáng)極不溶解因此只有銅離子還原是陰極的主要反應(yīng)。
