024-火法精炼工艺
火法精炼常常是根据下列步骤来实现：第一步，均匀的熔融粗金属中产生多相体系（如金属－渣、金属－金属、金属－气体）；第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离。
可把精炼的产物分为三类：金属－渣系、金属－金属系、金属－气体系。
现代各冶铜厂采用的粗铜精炼方法，是先经火法精炼除去部分杂质，然后进行电解精炼才能产出符合市场要求的纯铜，因为火法精炼（用于铜火法精炼的精炼炉有：回转式精炼炉、固定式反射炉和旋转式精炼炉。国内各厂采用固定式反射炉较多，贵冶、大冶以及金川公司采用回转式精炼炉。）只能除去部分杂质，而杂质含量高的粗铜又不能直接电解。所以，粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质，为铜电解提供优质的阳极板，粗铜中的硫和氧以及溶解在铜液中的SO2，在铜液凝固时，会从铜液中析出大量的SO2，致使浇铸成的阳极板内会留有空洞和形成凹凸不平的表面，这种不合格的阳极板是不能送去电解的。粗铜进行火法精炼除去部分杂质，使送去电解的阳极板含铜达到98.5%—99.5%，杂质总含量控制在0.5～1.5%范围内，铸出的阳极板表面光滑平整，厚薄均匀，无飞边毛刺，无附着物致密、板悬吊垂直度好、比重可达8.8以上的阳极，能满足电解工艺的要求。
我车间粗铜的火法精炼是在阳极精炼炉中进行。根据精炼过程的物理化学变化，可分为加料保温、氧化、还原和浇铸四个步骤，其中主要是氧化、还原这两步。
转炉产出的粗铜装入粗铜包子，用液体吊车倒入阳极炉内，先通
入压缩空气使之产生氧化反应，氧化结束后扒出炉渣，开始通入还原剂使之产生还原反应，还原结束后开始浇铸。产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。
1粗铜火法精炼原理
粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。
粗铜的火法精炼通常是在1150～1250℃的温度下，先向铜熔体中鼓入空气，使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应，以金属氧化物MO形态进入渣中，然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去，最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。
1.1铜火法精炼的氧化过程
粗铜氧化精炼的基本原理在于铜中存在的大多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力，且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小，当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。脱硫是在氧化过程中进行的。向铜熔体中鼓入空气时，除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外，氧亦熔于铜中。但熔体中铜占绝大多数，而杂质占极少数，按质量作用定律，优先反应的是铜的大量氧化：
4Cu+O2=2Cu2O
所生成的Cu2O溶解于铜水中，其溶解度随温度升高而增大。1100℃，溶解的Cu2O=5%，相应的O2=0.56%
1150℃，溶解的Cu2O=8.3%，相应的O2=0.92%
1200℃，溶解的Cu2O=12.4%，相应的O2=1.38%
1250℃，溶解的Cu2O=13.1%，相应的O2=1.53%
当Cu2O含量超过该温度下的溶解度时，则熔体分为两层，下层是饱和了Cu2O的铜液相，上层是饱和了铜的Cu2O液相。
溶解在铜熔体中的Cu2O，均匀地分布于铜熔体中，能较好地与铜熔体中的杂质接触，那些对氧亲和力大于铜对氧亲和力的杂质（Me），便被Cu2O所氧化：[Cu2O] + （Me）=2[Cu] + [MeO]。这样在氧化精炼中一部分发生Cu—Cu2O—Cu的变化而起到氧的传递剂作用。铜熔体中杂质氧化主要是以这个方式进行的。
当然，也有少部分杂质，直接被炉气或空气中的氧所氧化，其反应为：2（Me）+ O2=2 [MeO]。这种反应，在氧化精炼中不占主导地位。
为了使空气中的氧尽量与铜反应生成Cu2O，且使Cu2O与杂质良好接触，进而氧化杂质。就必须把空气鼓入铜熔体中，使空气形成无数小气泡，使铜熔体翻腾，以增大气—液相接触面，加快Cu2O和杂质间的扩散，强化氧化精炼过程。
铜液中Cu2S和其它金属硫化物，它在精炼初期氧化的较缓慢，但在氧化后期时，温度达1175℃时，硫在铜液中溶解度可达9%，开始按[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2反应激烈地放出SO2，使铜水沸腾，有小铜液滴喷溅射出，形成所谓“铜雨”而将硫脱除,也标志着氧化将结束。
1.2阳极炉氧化过程杂质行为
杂质的氧化顺序，从理论上说，可按杂质对氧的亲合力的大小来粗略地判断，其排列顺序为铝、硅、锰、锌、铁、镍、砷、锑、硫、
铋、铜、银、金。然而，在实际精炼过程中，杂质氧化的明显顺序是不存在的，而是许多杂质同时发生氧化，只是在某一个时刻氧化程度不同而已杂质的氧化顺序和除去程度，与下列因素有关：（1）杂质在铜中的浓度和对氧的亲合力；（2）杂质氧化后所生成的氧化物在铜中的溶解度；（3）杂质及其氧化物的挥发性、杂质氧化物的造渣性。上述因素中，杂质的浓度、对氧的亲合力和杂质氧化物在铜中的溶解度是主要因素，杂质及其氧化物在铜中的溶解度愈大，则该杂质愈难除去，杂质对氧的亲合力愈小，则该杂质愈难氧化，因而也难以除去。因此在阳极炉精炼过程中，杂质按其易难除去程度可分为三类：易除去的、难除去的和不能除去的。
(1）易除去杂质：包括铁、锌、铅、锡、硫等
A、铁：铁是易于除去的杂质，它在铜的熔体中是有限溶解，不与铜生成化合物，在火法精炼中，能迅速而完全地除去，它在炉料的熔化和氧化阶段初期即被氧化成FeO并与石英熔剂作用生成硅酸盐炉渣，或进一步氧化成Fe2O3，与其它金属氧化物生成铁酸盐即MeO. Fe2O3炉渣。如精炼作业在碱性炉衬的炉子中进行，过程又不加入石英熔剂，则全部的铁几乎都氧化成Fe2O3而呈铁酸盐炉渣。
B、锌：锌和铜在液态时互溶，固态时形成一系列固溶体。精炼过程中，锌可直接蒸发，熔体中的ZnO在有还原剂覆盖铜熔体的情况下，也能被还原成金属锌而蒸发，并在炉气中被氧化成ZnO ，随炉气排出。此外，还有一部分ZnO与SiO2作用生成硅酸锌即ZnO·SiO2,与Fe2O3生成铁酸锌即ZnO·Fe2O3炉渣。当精炼含锌高的铜料时，为
加速锌的蒸发，在熔化期和氧化期均应提高炉内温度，并在熔体表面覆盖一层木碳或不含硫的焦炭颗粒，使还原成金属锌蒸发，以免生成结块而妨碍蒸锌过程的正常进行。
C、铅：铅和铜在固态时互不溶解，在铜熔体中溶解度很小，但铅对电解的危害较大，须将其控制在所允许的范围内，铅的氧化是在铜熔化时就开始，一直延续到开始还原时为止，通常采用的除铅方法是向炉内加入石英熔剂，使PbO成硅酸盐的形态除去，因PbO浓度较大，固用压缩空气强制将细粉状熔剂吹入熔体内效果较好。然而用硅酸盐造渣脱铅的方法操作时间长，铜的损失大，炉渣酸性化，对碱性炉衬腐蚀严重，尤其是要使铅的含量降低到0.005%以下更是如此。此外用氧化硼作剂，使铅呈硼酸盐形态除去，亦有显著效果，但其成本较高。
D、锡：锡是比较难以除去的杂质，但从处理矿石或精矿得到的粗铜中，含锡很少，一般只有万分之几，不会给精炼作业带来较大困难。锡在氧化成，其可用加入碱性熔剂如Na2CO3和CaO等方法除去。
E、硫：硫在粗铜中，主要以Cu2S和其它金属硫化物形式存在，它在精炼初期氧化的较缓慢，但在氧化后期时，便开始按[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2反应激烈地放出SO2，使铜水沸腾，有小铜液滴喷溅射出，形成所谓“铜雨”。要使硫降至0.008%以下，在1200℃时铜水含氧在0.1%即可。然而为了加速反应，实践中常将氧的浓度提高到0.9~1%，保持熔体中Cu2O为饱和状态。同时采用低硫的重油供热，炉气中SO2浓度应低于0.1%，防止SO2溶解于铜熔体
中，温度应控制在1200℃，并使炉内为中性或微氧化性气氛。
（2）难除去的杂质：包括镍、砷、锑
A、镍：镍在氧化阶段氧化缓慢，而氧化生成的分布在炉渣和铜水中，镍之所以难除去，一方面由于镍对氧的亲合力接近于铜，另一方面在有砷、锑存在时，镍、砷、锑的氧化物形成易深于铜熔体中的三元氧化物，阻碍镍进入炉渣。镍氧化生成的NiO.Cu2O和As2O5.Sb2O5生成镍和铜的砷酸盐和锑酸盐，即6 Cu2O.8 NiO. As2O5和6 Cu2O.8 NiO. Sb2O5，所谓“镍云母”它们部分溶于铜中，使除去镍、砷、锑困难，部分沉积炉底易形成炉结，为了除镍，除添加使生成的造渣外，还可加入分解和破坏镍云母，减少这些化合物在铜熔体中的溶解。
B、砷、锑砷、锑在精炼时，如形成 As2O3和Sb2O3，易于挥发而除去，如形成As2O5和Sb2O5，则不能挥发，与铜的氧化物生成砷酸盐和锑酸盐，溶解于铜熔体中，难以除去。在精炼的氧化期，砷和锑生成具有挥发性的三氧化物，即As2O3和Sb2O3，一部分随炉气逸出，其余部分与铜生成可溶于铜熔体的亚砷酸铜和亚锑酸铜，如熔体中始终饱和以Cu2O时，砷、金北的三氧化物将继续氧化成不挥发的五氧化物，即As2O5和As2O5 ，并生成砷酸铜和锑酸铜溶解于铜熔体中。当精炼含砷、锑相当高的粗铜时，根据砷、锑化合物的性质，可采取重复氧化和还原数次，将其从铜中除去，可向铜熔体中加入Na2CO3或CaO等碱性溶剂，使砷、锑生成不溶于铜的砷酸钠、砷酸钙、锑酸钠、锑酸钙，组成炉渣，上升到熔体表面而被除去。
（3）不能除去杂质：包括金、银、硒、碲、铋等
A、金和银：金、银在火法精炼中不被氧化而留在精炼铜中，只有银部分地被挥发性杂质如锌、砷、锑等带走，因此银损失可达2.5%。
B、硒、碲：硒和碲在粗铜中的含量很少，通常只是十万分之几，硒、碲在氧化精炼时，有少量被氧化成SeO2、TeO2，随炉气排出，但大部分的硒、碲仍留在铜液中，在电解精炼时，从阳极泥回收。
C、铋：铋与铜在熔体中完全互溶，对氧的亲合力与铜差不多，沸点又高，因此，既不能氧化，又不能挥发除去，基本进入铜液中。
对于我们处理的二次铜精矿，其主要杂质成份为铁、镍、硫、金银贵金属及稀有金属，所以进入火法精炼炉中的粗铜液它可能存在的杂质也不外乎这几种。
1.3阳极炉还原精炼原理及生产控制
（1）阳极炉还原精炼原理：
在氧化精炼过程中，为了有效地除杂脱硫，必须使Cu2O在熔体中达到饱和的程度，这样在氧化精炼结束时，铜熔体中仍残留着8%—10%相对数量的Cu2O。为了满足阳极铜的要求，必须把这部分Cu2O还原成金属铜。还原的目的就是脱氧。
铜火法精炼中常用的还原剂有：木炭或焦粉、粉煤以及插木法、重油、天然气、甲烷或液氨。其中使用气体还原剂是最简便的但受区域影响无法普及，近年来国内各工厂大都采用重油作还原剂，虽然还原效果好，也比较经济，但油烟污染严重。随着目前环保趋势要求，使用粉煤为原料的固体还原剂开始普及。熔炼老系统采用重油为还原剂和燃料，新系统则采用碳质固体还原剂，燃料为重油。无论采用哪
种还原剂，其还原过程均为还原性物质对氧化亚铜的还原。
A、以重油作还原剂重油主要成份为各种碳氢化合物，高温下分解才成氢和碳，而碳燃烧成CO。所以重油还原实际上是氢、碳、一氧化碳及碳氢化合物对氧化亚铜的还原：
Cu2O+H2=2Cu+H2O Cu2O+C=2Cu+CO
Cu2O+CO=2Cu+CO2 4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2
4Cu2O+CxHy=8Cx+0.5(y-2)H2+H2O+CO2+CO
在用重油做还原剂时，铜熔体中出现的气体有CO、CO2、H2O、N2、H2、和SO2。前四种气体基本上不溶解于铜熔体中，而后两种气体则易溶解于铜熔体中。采用重油还原时，铜样断面不如插木还原的铜样光亮，其原因是插木时分解放出大量水蒸汽、氢气和甲烷等，水蒸汽的存在稀释了氢气的浓度，降低了氢的分压。而用重油还原时，分解出来的水蒸汽很少，故氢气浓度大、氢的分压较大。而氢在铜水中的溶解度与其分压的平方根成正比，与温度成正比，温度越高其溶解度越大。所以用重油还原时吸收的氢比插木还原多，当铜凝固时，部分氢析出，铜样断面出现许多微观小孔，使其外观金属光泽不亮。铜中含氧过多会使铜变脆，延展性和导电性都变坏；铜中含氢过多，在著称的阳极板内会有气孔，对电解精炼非常不利，若制成铜线锭，则在加热时铜中的氢与氧化亚铜作用产生水蒸汽，使铜变脆，发生龟裂（也称氢病），导致机械性能变坏。
B、用碳质固体还原剂还原先是碳先与铜液作用燃烧生成一定量的CO，再将Cu2O还原成金属铜，其反应原理如下：
C+O2=CO C+O2=CO2
Cu2O+C=2Cu+CO Cu2O+CO=2Cu+CO2
随着还原过程的进行，由于Cu2O被还原，铜熔体中含氧量逐渐降低，当其减少至0.03%～0.05%时熔体有从炉气中强烈吸收SO2的可能，故还原过程应以铜熔体含氧降低至0.03～0.05%为极限。还原程度应严加控制，尽可能使铜熔体中的Cu2O完全还原，又不让SO2溶解于其中，否则SO2在浇铸阳极板时重新排出而留下气孔，降低质量。SO2在铜中的溶解度随温度而变化，温度越高溶解度越大，为了防止SO2溶解于铜熔体中，要求还原剂含硫不宜超过0.5%，控制铜液温度不高于1170—1200℃。
试样表面微凸起细皱褶，断面结晶致密颗粒细小散布有金属星点,颜色带丝绸金属光泽呈砖红色。
（2）还原终点温度对阳极板浇铸的影响：
浇铸时，铜熔体温度过高，一是吸气性强，吸进的气体在铜熔体冷凝时排出，在阳极板上留有气孔；二是阳极板面不致密，冷凝所需时间长，影响浇铸速度；三是使铸模涂料变质，产生粘模现象。
（3）还原终点判断对阳极板浇铸的影响：
如果还原过老，当铜熔体中含氧低于0.05%时，H2和SO2含量急剧上升，溶解度会急剧增加，H2和SO2含量急剧上升，使H2和SO2易熔于铜液中，浇铸时气体析出，阳极板会出现氢气孔或氧气孔。
还原后期应经常取样判断其进行程度，随着氧化亚铜的不断还原，试样断面开始是丝状粗粒结晶结构．逐渐转变为细粒放射状，最
后变为细粒致密结晶，还原初期试样断面呈砖红色，后来转为玫瑰色。从无光泽变为最后的丝绸光泽、金属亮色最初集中最后散开，试样表面开始时中心带有凹槽，到还原结束时成为微带皱纹的平整表面。此时，铜液中的残氧量约为0.03%-0.05%(终点控制含氧0.1％-0.2%)。
综合上述，铜的火法精炼主要是氧化精炼和还原精炼两个重要过程组成，氧化使金属中的杂质发生氧化而除去；还原脱除铜熔体中溶解的氧，并获得组织致密、延展性能良好的铜。这两个过程是相继地在同一个炉中进行，有时还反复操作，以达到预期的精炼效果。
2阳极精炼炉的结构及特点
阳极精炼炉是20世纪50年代开发的一种火法精炼设备，据统计，目前世界上有40多家冶铜厂采用，每年精炼铜量达4000kt。其炉形与圆筒形相似，由以下部分组成：筒体、炉体支撑系统、炉体驱动系统。工艺配置包括：排烟系统、水冷系统、透气砖系、燃烧系统、还原系统、供风系统、供氧系统、液压炉盖系统、仪表系统。
回转式阳极精炼炉炉口（作用：进料、倒渣、调节炉膛负压）处在炉体中心位置，通常规格为1200mm×1800m m，炉口备有炉口盖和炉口启闭装置。炉口启闭装置分液压和卷扬两种。炉口盖与炉口启闭装置相连。炉口装有四块冷却水套。两个氧化还原风口开设在筒体两侧，离筒体两端约300～1000mm，它与炉口约呈45°夹角。燃烧系统安装在筒体两端。筒体有30～60mm厚锅炉钢板焊接而成。筒体内砌400—550mm厚耐火材料。
燃烧器固定在出烟口的相对端盖上，而重油燃烧装置和燃烧空气
管一起连接在燃烧器上。燃烧器可随炉体一起倾转。
炉体支撑系统由四个托轮构成，托轮均采用复式托轮组传动带轮缘，另一端为光面托轮。回转炉的滚圈为二挡，其中一个与大齿轮做成一体，构成炉体传动系统的一部分。
回转炉是火法精炼的主体设备，其关键部位是氧化还原风口，出铜口，加料口，燃烧器，对耐火材料的选用有严格的要求。出铜口为特制异形镁铬砖，而筒体两端墙的保温层为65mm厚镁质砖，内层为为镁铬砖，风口区则采用特制的Cr2O3含量高的电熔再结合镁铬砖以强化耐高温，抗冲刷，抗侵蚀作用。
燃烧室是回转炉的辅助设备，它不装熔融铜，只是利用稀释风继续燃烧回转式精炼炉出来的烟气，烟气温度虽在1200℃，但不起冲刷作用。它选用的耐火材料是粘土砖，高铝砖和不定型耐火捣打料。
金川公司铜熔炼采用的精炼炉，容量为120～160t铜，外径尺寸：φ3680×10000mm，加料口即炉口尺寸为1800×1000mm，出烟口尺寸为700×1000mm。设备总重为297t，其中金属结构重约144t，耐火材料重约153t。
2.1炉体
筒体内径为Φ3600mm，钢板厚度40mm，材质为20g。筒体内衬380mm厚的铬镁砖和65mm厚的粘土质耐火砖，粘土砖外用15mm 厚的镁质填料，铬镁砖和粘土砖之间也有10mm厚的镁质填料。采用上出烟的结构形式，出烟口外接水冷式烟罩。炉口及出烟口内侧各装有四块水冷护板，出烟口水套采用单进单出，炉口水套采用双进双出，
将水套分为上下两部分，采用此结构可延长水套使用寿命，避免因水套下部漏水后造成整块水套断水而烧损水套，对生产造成影响。炉口上有一个活动炉口盖，当加料或倒渣时将炉盖打开。筒体上装有两个可拆卸的氧化及还原时插管的弧形钢板及一个可拆卸的出铜口，均有楔子固定在筒体上。筒体端盖为球缺式封头。
2.2驱动系统
炉体可以正反转，可以快速旋转，也可以慢速旋转，主电机用于正常操作时的快速旋转，主电机是变频调速电机，也可以实现炉体的慢速转动。可以满足浇铸时的转速。也就是说，一台电机即可满足回转阳极炉的运转，如果交流电源发生事故，备用的电源即可投入使用。
2.3支撑系统
炉体上装有滚圈和齿圈，分别支撑在装有两对托轮的底座上，每对托轮位置可调整，一确定炉体的正确位置。滚圈和齿圈设计为整体铸造加工，如受到制造厂铸造能力或运输条件限制，则滚圈和齿圈可以按剖分式铸造加工，部分的结构要精心设计。
2.4回转精炼炉的特点
（1）炉子结构紧凑，散热面积小，油耗为80～260kg/h。
（2）回转阳极炉密闭性好，炉体散热损失小，燃料消耗低。炉体密闭性好，漏烟少，减少了环境污染。
（3）炉子设有倾动装置，能以快慢不同的速度转动，能从炉口用吊车将冷料加入，避免了人工加料的劳动。
（4）精炼和浇铸自动化程度相比反射炉强，阳极精炼炉和浇铸
机各设一个控制室，配置较完善的监测与控制电气仪表，从而大大改善了工作条件，减少劳动定员，提高产品质量。
（5）炉子容量从100t变化到550t，处理能力大，技术经济指标好，劳动生产率高。
3阳极精炼炉工艺配置
3.1排烟系统
阳极炉排烟系统的任务，就是把阳极炉生产中产生的烟气，通过排烟设施排放到空气中。阳极炉排烟系统有主排烟和环保排烟两条线路。
排烟主线：阳极炉顶排烟出口—水冷烟罩—热交换器—对冷风阀—变频高温排烟机—排空。
环保排烟线：炉口—旋转烟罩—环保烟罩—排烟管—排空。
阳极炉出口烟气温度800-1200℃。
高温风机进口烟气温度＜450℃。
兑冷风阀作用：调节烟气温度，保证高温风机进口烟气温度符合要求条件，保护高温排烟机,兑冷风阀开、关是通过操作电脑完成。
3.2水冷系统
阳极炉水冷系统主要是水套，其安装部位的不同作用也不同，出烟口水套和炉口水套的设置是为了延长其衬砖寿命，用螺栓与炉口法兰连接，每块水套有单独的进、出水口，为便于炉体旋转炉体一端与回水箱采用软连接。水压为0.3-0.4MPa，循环水消耗量30-40t/h。水冷烟罩的作用就是导流烟气通道，能降低烟气温度。
3.3燃烧系统
面对当前燃料成本的不断上升，国家对企业的环境排放要求日益严格，金川公司希望从降低能源消耗和减少环境排放，在部分能源消耗大、排放严重的工序进行技术改造；普莱克斯根据其在欧美有色金属冶金炉上的用氧经验，从节能减排出发，建议其去除阳极炉上原有的空气-燃料燃烧系统，改造为氧气-燃料燃烧系统，以达到降低燃料消耗和减少排放的目的。
普莱克斯基于稀氧燃烧技术开发的JL型氧气-燃料燃烧系统是，将燃料射流在高速纯氧射流下，充分混合燃烧，能节约大量燃料和减少烟气排放；同时又具有火焰长度和强度调节功能，避免热点产生。
（1）稀氧燃烧原理
氧气和燃料由不同喷嘴射入炉内，高速氧气和燃料射流因为和炉内气体发生卷吸作用而被稀释，然后再彼此混合燃烧。燃料和经过稀释的热氧化剂进行反应，从而产生低火焰峰值温度的“反应区域”。
稀氧燃烧原理图
（2）燃烧效果
A、燃料充分燃烧，节约燃料。
B、燃料的节约，同时减少了CO2的排放。
C、采用了分级燃烧设计，具有低的火焰峰值温度和极低的NOx 排放。
D、燃烧稳定，温度均匀，火焰形状可以调节。
（3）燃烧系统
该系统主要包含：控制阀架、电控箱、烧嘴砖和JL烧嘴及配套附件。
稀氧燃烧原理图
（4）安全保证
A、氧气、燃料压力高/低联锁；
B、氧气、燃料比列失调安全联锁；
C、火焰探测器实时监测；
D、炉温和点火安全联锁；
E、任何条件下的紧急停止。
所有安全联锁一旦触发，系统将自动转入低流量安全模式或自动关断系统，仅当修复、确认后，燃烧系统才能恢复正常运行状态。3.4透气砖装置
回转阳极炉采用透气砖技术，可使炉内铜液温度均可，可以缩短
氧化还原时间，提高铜水质量，降低能耗，是一项行之有效的新技术。
阳极炉透气砖系统由氮气输送管线和PLC氮气机柜、透气砖组成。透气砖的作用：搅拌熔体、加快反应过程、防止炉腹粘结等。6块透气砖对着炉口呈Ｕ形分布安装在炉底，有利于将炉渣从炉口排出。氮气总压力0.6—0.8MPa，根据阳极炉生产特点流量设定是：进料作业设定为100NL/min，氧化作业设定为80NL/min，扒渣作业设定为80—150NL/min，还原、保温作业设定为50NL/min。生产中各作业期透气砖流量控制是通过操作PlC显示面板来完成。
3.5还原系统
阳极炉还原系统按所使用还原剂分为两套系统：重油还原和碳质固体还原剂还原。固体还原剂吹送系统中使用的气动阀门和振动筛的动力气源为氮气压力0.5—0.8MPa ，作业过程主吹送使用的气源为空压风，风压0.45—0.6MPa。
生产中还原剂吹送控制要点：
（1）仓泵料加入量控制在90%
（2）确认仓泵无泄气点
（3）仓泵顶部压力始终高于主吹压力0.05MPa，混料风控制20%。（4）吹送正常再缓慢下炉子，观察氧化还原枪浸没熔体由浅到深。还原半小时后再往深下炉子。
（5）还原结束要先停料后停风，保证吹送管畅通。
3.6供风系统
新阳极炉二次风，是把常温空气经热交换器，加热到80－300℃
后，鼓入阳极炉中，二次风的温度，随阳极炉各作业期烟气温度变化而变化，二次风量大小，通过调整变频风机的频率来调控。
阳极炉一次风作用：雾化重油
阳极炉二次风作用：阳极炉燃烧作业雾化重油补充氧量，调节炉膛负压。
阳极炉供风系统组成：变频离心风机型号：9-19№14D 鼓风量Q=30040m3/h、Φ600mm供风管道、热交换器、切断阀和排空阀（DN700电动蝶阀）燃烧器。
切断阀和排空阀作用：防止高温烟气倒灌，烧坏燃烧器，热交换器中换热管和离心风机，调整炉膛负压。
3.7供氧系统
阳极炉用氧主要有两部分组成，一是阳极炉烧眼用氧，压力为0.8～1.2Mpa；另一个是多氧燃烧用氧，压力为0.4～0.6Mpa。两路用氧主线全部由熔炼车间氧气调压间供给，多氧燃烧用氧压力调节为远程控制，控制在7转炉电脑上完成，调整调节阀开度值控制氧气压力。
3.8仪表控制系统
阳极炉生产主要工艺参数及附属设施开、关在线控制等数据信号全部进入到阳极炉DCS仪控系统，生产中工艺参数的调整及附属设施的开、关都是通过操纵电脑来完成。
3.9炉口液压系统
阳极炉液压系统由液压站、输、回油管线、液压缸、炉口盖组成，
阳极炉液压系统的任务是保证炉口盖根据生产需要正常开、关控制。
液压站由两台油泵（一开一备）、油箱、输、回油管线、电磁阀组、组成，两台阳极炉合用一个液压站，生产中只需开一台油泵，就能满足炉口盖开、关需要，要求两台炉不能同时进行炉口盖开关工作。液压站工作油压6-10MPa。
4阳极精炼炉生产过程
阳极精炼炉的生产作业为周期性、间断作业。阳极精炼炉在正常作业前需先进行烘炉作业，且所有新建及大、中修后的炉窑在正常作业前必需先进行烘炉，当炉温及时间达到要求后方可进行正常作业。阳极精炼炉的一个作业周期包括进料、熔化保温、氧化、还原及浇铸五个操作过程，各操作过程所用时间，依据炉料成份、处理方法及液面高低的不同而变化，且也与具体操作技术水平有关。
4.1烘炉
待所有相关设施确认及测量结束后，开始烘炉。火法精炼炉的烘炉目的及要求，基本与卡尔多炉相同，也是有计划的均匀升温，由常温缓慢升至1250℃。烘炉主要经过两个过程，一是常温至500℃阶段，此过程烘炉时间不少于40小时，且500℃恒温时间不少于10小时，其目的是除掉炉衬砖体的游离水；二是500℃至1250℃，此过程烘炉时间不少于80小时，且当温度升至900℃时开始不少于10小时的恒温操作，其目的是除掉砖体内的结晶水。整个烘炉时间不少于120小时。
阳极精炼炉烘炉升温曲线如下所示。
精炼炉检修烘炉温度、时间控制表
烘炉技术条件及注意事项
（1）严格按烘炉升温曲线进行，及时送入压缩风，烤炉过程中严禁断火，烤炉温度必须均匀，烘炉温度波动范围为±100℃及，烤炉时间
允许超过规定时间，但不得低于规定时间，烤炉过程中及时调节好水冷件水量；
（2）重油烤炉4小时后盖上炉口盖，随着炉温的升高逐渐增加油量，及时调节氧油比，使重油完全燃烧；
（3）为使炉体受热均匀，可间断转动炉体，使炉口处在超前朝后不同位置；
（4）升温过程中加强炉体检查，特别注意端盖的膨胀，及时调整拉杆弹簧，发现转动障碍时应及时处理；
（5）重油烘炉前应确保油路畅通后方可送油，严禁强制送油；（6）重油烘炉时，送重油应选择木柴燃烧最旺时进行，防止重油不完全燃烧而发生爆炸。
4.2正常作业
（1）进料
阳极精炼炉入炉物料分为热料和冷料两种。热料即卡尔多炉粗铜液；冷料可分为自产冷料及外购高品位冷料，即废板、电解残极高外购高品位冷料等。
卡尔多炉粗铜液借助桥式吊车用粗铜包直接倒入精炼炉内；冷料也是借助吊车采用吊挂链条捆绑加入至炉内。冷料加入是保持少加、勤加的原则，且当冷料潮湿时需经过烘烤方可加入炉内，防止发生放炮。加料过程要保证炉温控制在1200℃以上，使炉料在加入后易于熔化，以尽可能的缩短加料及提温时间并加速炉料的熔化；进料过程炉内应尽可能的保持微负压，即可减少炉气从炉口外逸影响操作，又
阳极炉火法精炼工艺规程
阳极炉火法精炼工艺规程 1范围 本标准规定了阳极炉火法精炼的工艺流程、原料质量要求、岗位操作规程、产品质量要求、主要技术经济指标和主要设备。 本标准适用于以粗铜为原料，通过氧化、还原、浇铸生产阳极板的工艺操作过程。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 YST006—1990 铜冶炼厂工业设计规范（试行） 3工艺流程 阳极炉火法精炼工艺流程见图1。 4基本原理 火法精炼主要包括两个过程：氧化和还原。氧化是利用杂质对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力，且杂质氧化物不溶于液态金属铜的原理，通过鼓入N2搅拌，利用粗铜自身含氧将杂质除去。 还原采用混合气（N2+LPG、N2+天燃气），通过氮气增加铜液的搅拌强度，利用LPG或天燃气裂解产生的氢气和一氧化碳将氧化亚铜还原为铜。 主要化学反应为： 氧化： Cu2O(液)+Me(液)=MeO(液)+2Cu(液) 还原： Cu2O(液)+H2（气）=2Cu(液)+H2O(气) Cu2O(液)+CO(气)=2Cu(液)+CO2(气) 透气砖技术：通过在阳极炉炉底增设透气砖装置，氮气从炉体底部鼓入，以增强熔体搅动，进一步改善动力学条件，主要目点及效果： a）缩短作业时间，提高产品质量，延长风口寿命。 b）降低重油及液化石油汽（LPG）消耗。 c）利于排渣操作，提高炉口寿命。 d）改善环保，进一步降低黑烟排放。 1
5原料质量要求 5.1粗铜：Cu：98.5% S：0.35 As：0.21 Pb：0.06 O2：0.48 夹渣率：0.4% 5.2重油： 符合Q/TLYS-JLTY03J004-2008重油 5.3硫酸钡：BaSO4≥98.0% 5.4液化气： 表1 液化气主要成份 5.5天燃气： 表2 天燃气主要成份 6岗位操作规程 6.1详细岗位操作规程见《SOP》 6.2阳极炉火法精炼关键控制点 6.2.1透气砖参数控制 a）氮气压力：总管0.6Mpa，分支不小于0.35Mpa，通常在0.40 Mpa。 b）事故用压缩空气压力：0.6Mpa。 c）流量：根据铜火法精炼不同作业阶段以及各砖所处位置，设定不同的鼓入氮气流量,一般控制在20L/min～150L/min。 d）温度：砖内温度不超过1050℃，砖表温度不超过350℃，否则说明砖消耗过多，必需更换。 6.2.2铜水温度控制。氧化终点铜液温度：1180℃～1200 ℃，还原终点铜液温度：1220℃～1240 ℃。 6.2.2.1燃烧系统保持完好，保证燃烧效果 a）保证重油枪畅通，熄火及堵塞时及时用蒸汽吹扫，吹扫后仍堵塞时，则要及时更换油枪。 2
锡的火法精炼
锡的冶炼--锡的火法精炼 一、粗锡的精炼 （一）杂质对锡性质的影响 锡精矿还原熔炼产出的粗锡含有许多许多杂质，即使是从富锡精矿炼出的锡其纯度通常也不能满足工业应用上的要求。为了达到标准牌号的精锡，总要进行锡的精炼。 粗锡中常见的杂质有铁、砷、锑、铜、铅、铋和硫，对锡的性质影响较大。 铁：含0%～0.05%Fe，锡的腐蚀性和可塑性没有明显的影响；含铁量 化合物生成，锡的硬度增大。 达到百分之几后，锡中有FeSn 2 砷：砷有毒。包装食品和生活用品的锡箔、镀锡薄板用的锡，含砷量限定在0.015%以下。砷引起锡的外观和可塑性变坏，增加锡液的粘度。含有0.055%As，锡硬度增至布氏硬度8.7，锡的脆性也增大，锡的断面成粒状。 锑：含0.24%Sb，对锡的硬度和其他机械性能没有显著的影响。含锑升高到0.5%，锡的伸长率降低，硬度和抗拉强度增加，但锡展性不变。 铜：用作镀层的锡含铜越少越好，因为铜不仅形成有毒的化合物，还会降低镀层的稳定性。含有约0.05%Cu，会增加锡的硬度、拉伸强度和屈服点。 铅：镀层用的锡含铅不应大于0.04%，因为铅的化合物有互性。用于马口铁镀锡的精锡近年要求含铅量更低，最好能低于0.01%，以保证食品的质量。 铋：含0.057%Bi的锡，拉伸强度极限13.72MPa（纯锡为18.62 MPa～20.58MPa），布氏硬度4.6（纯锡为4.9～5.2）。 铝和锌：在镀锡中含铝或锌不应大于0.002%。含锌大于0.24%，锡的硬度增加3倍，并降低锡的延长率。（请补充铝对锡的影响）（二）粗锡的一般成分及精锡标准 各冶炼厂生产的粗锡成分波动范围很大，这主要取决于锡精矿的成分、精矿炼前处理作业及处理的工艺流程等。一般而言，粗锡成分大体可分为三类，一类是处理冲积砂矿所获得的很纯净锡精矿，含锡在75%以上，含杂质很少，采用反射炉两段熔炼，其粗锡含锡在99%以上，只含少量的杂
粗金属的火法精炼
第九章粗金属的火法精炼 9．1粗金属火法精炼的目的、方法及分类 由矿石经熔炼制取的金属常含有杂质，当杂质超过允许含量时，金属对空气或化学药品的耐蚀性、机械性以及导电性等有所降低，为了满足上述性质的要求，通常需要用一种或几种精炼方法处理粗金属，以便得到尽可能纯的金属。有些精炼是为了提取金属中无害的杂质，因它们有使用价值，如从铅中回收银。 火法精炼常常是根据下列步骤来实现： 第一步，使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金属—渣，金属—金属，金属—气体)。 第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离． 因此，可把精炼的产物分为三类： (1)金属—渣系； (2)金属—金属系； (3)金属—气体系。 当然在某种情况下，上述某两类同时存在是可能的。 对于每个体系来说，视这些相的物理性质的不同，都有特殊方法使其分离。 9．2 熔析精炼 所谓熔析是指熔体在熔融状态或其缓慢冷却过程中，使液相或固相分离。在冷却金属合金时，除了共晶组成以外，都会产生熔析现象。 熔析现象在有色金属冶炼过程中却广泛地应用于精炼粗金属，例如粗铅熔析除银、粗锌熔析除铁除铅、粗锡熔析除铁等。 除了精炼粗金属外，也有其他一些冶金过程以熔析现象作为基础的分层冶炼，例如铜镍冰铜的分层熔炼。 熔析精炼过程是由两个步骤组成： 第一步，使在均匀的合金中产生多相体系(液体+液体或液体+固体）。产生多相体系可以用加热、缓冷等方法。 第二步，是由第一步所产生的两相按比重不同而进行分层。如果分层为二液相则分别放出；如果分层为固体和液体，则利用漏勺、捞渣器等使两相分离。 在均匀合金中产生多相的方法有下列两种： 1．熔化将粗金属缓缓加热到一定温度，其中一部分熔化成液体，而另一部分仍为固体，借此将金属与其杂质分离。如图9-1所示，A(纯金属)与B(杂质)形成简单共晶体系，其共晶成分为a。设将粗金属b加热到共晶温度了时，就会出现共晶成分的液相，而杂质B则留在固相内。因此经过熔析处理，粗金属6内杂质B的组成由6％降到a％。 156
第二章铜火法精炼的基本原理
第二章铜火法精炼的基本原理 第一节铜火法精炼的化学基础 粗铜的火法精炼，是在精炼炉中将固体粗铜熔化（或熔体装料），然后向熔体铜中通入空气，使其中对氧亲和力较大的杂质如锌、铁，铅、锡，砷、锑、镍等发生氧化，以氧化物的形态浮于铜液表面形成炉渣，或挥发进入炉气而除去的过程。残留在铜液中的氧，经还原脱去后，即可浇铸成为电解精炼用的阳极板或火法精炼的精钢锭。 通入铜熔体中的空气，首先与占熔体中绝大多数的铜发生氧化作用，其反应式如下； 4Cu +O2 =2Cu2O 所生成的氧化亚铜(Cu2O)立即溶解于铜熔体中。 氧化亚铜在铜熔体种的溶解度，随温度的升高而增加，如． 温度(℃) 1100 1150 1200 溶解度(%) 5 8.3 12,4 溶解在铜熔体中的氧化亚铜与铜中呈杂质形态存在的其他金属 接触时，出于铜对氧的亲和力比许多金属杂质对氧亲和力小，所以 氧化亚铜中的氧，便被这些金属杂质夺去． Cu2O+Me=MeO十2Cu 式中Me代表金属杂质． 从上式可以看出：当铜熔体中的氧化亚铜浓度愈高时，则与杂质碰撞的机会就愈多，从而使杂质发生氧化而除去的可能件也愈大。铜精炼作业也就愈完全。实践证明，为了更迅速彻底地除去铜中杂质，应力求氧化亚铜在铜熔体中的溶解达到饱和程度，并提高炉温。以增加氧化亚铜在铜熔体中的溶解度。但铜熔体在高温时饱和氧化亚铜愈多，虽对杂质的除去有利，却在脱氧还原时需要消耗更多的还原剂，延长还原时间，所以对整个作业来说仍然是不利的。因此，为了避免铜液的过度氧化，要求氧化期铜熔体的温度，以控制在1150~1170℃为宜。 显然，铜熔体表面上的杂质，以及少部分在熔体内的杂质能被炉气或鼓入熔体中的空气泡所直接氧化。但这种直接的氧化作用，对含量较少的杂质或较难氧化的杂质，毕竟由于反应物质的接触机会少而只有次要的意义。所以，在粗铜的氧化精炼过程中，杂质的氧化，主要是与溶解在铜中的氧化亚铜的相互反应而实现的，在这种情况下，氧化亚铜起着将空气中的氧输送给杂质的传递作用。 铜火法精炼时，杂质的氧化次序，从理论上说，可按杂质对氧的亲和力的大小来粗略地判断，其排列顺序是：铝、硅、锰、锌、铁、镍、砷、锑，铅，硫、铋、铜、银，金。然而，在精炼的实际过程中，杂质氧化的明显顺序是不存存的，而是许多杂质同时发生氧化，只是往某一个时刻，其氧化的程度不同而已。杂质的氧化顺序和除去程度，与很多因素有关，这些因素是： ①杂质在铜中的浓度和对氧的亲和力； ②杂质氧化后所生成的氧化物在铜中的溶解度， ③杂质及其氧化物的挥发性，杂质氧化物的造渣性。 在上述因素中，最重要的是杂质的浓度、对氧的亲和力和杂质氧化物在铜中的溶解度。杂质及其氧化物在铜中的溶解度愈大，则该杂质愈难除去，杂质对氧的亲和力愈小，则该杂质愈难氧化，因而亦难于除去。 在氧化作业将结束时，由于氧化亚铜和硫化亚铜的相互作用而放出二氧化硫，使熔池内发生激烈的沸腾现象，但二氧化硫是难以完全地从熔体铜铜排出的。 二氧化硫能溶解于铜液中，其溶解度随温度的提高而增大，如图2所示。在1220℃时，100克铜中溶解0.448克二氧化硫，而在1380℃时，其溶解度提高到0.706克。
粗铅的火法精炼技术
粗铅的火法精炼 11.1 概述 生产的粗铅中一般含有1-4%的杂质成份，如金、银、铜、铋、砷、铁、锡、锑、硫等，见表1-1： 粗铅需经过精炼才能广泛使用。精炼目的：一是除去杂质。由于铅含有上述杂质，影响了铅的性质，使铅的硬度增加，韧性降低，对某些试剂的抗蚀性能减弱，使之不适于工业应用。用这样的粗铅去制造铅白、铅丹时，也不能得到纯净的产品，因而降低了铅的使用价值。所以，要通过精炼，提高铅的纯度。二是回收贵金属，尤其是银。粗铅中所含贵金属价值有时会超过铅的价值，在电解过程中金银等贵金属富集于阳极泥中。 粗铅精炼的方法有两类，第一类为火法精炼，第二类为先用火法除去铜与锡后，再铸成阳极板进行电解精炼。目前世界上火法精炼的生产能力约占80%。采用电解精炼的国家主要有中国、日本、加拿大等国。我国大多数企业粗铅的处理均采用电解法精炼。
粗铅火法精炼的优点是设备简单、投资少、生产周期短、占地面积小、生产成本较低。含铋和贵金属少的粗铅易于采用火法精炼。火法精炼的缺点是：铅直收率低、劳动条件差、工序繁杂，中间产品处理量大。 电解精炼的优点是能使铋及贵金属富集于阳极泥中，有利于综合回收，因此金属回收率高、劳动条件好，并产出纯度很高的精铅。其缺点是基建投资大，且电解精炼仍需要火法精炼除去铜锡等杂质。 我分厂采用的火法精炼只是初步精炼，其任务是将粗铅中的铜和砷、锑、锡除至一定程度，并调整锑含量，浇注成化学质量和物理规格均满足要求的阳极板，为电解精炼做好准备。 11.2 粗铅火法精炼的工艺流程和基本原理 11.2.1 粗铅火法精炼的工艺流程 基夫赛特炉产出的粗铅经排铅口排出，以熔融状态加入连续脱铜炉进行脱铜，脱铜后粗铅含铜0.07～0.08%，然后加入熔铅锅进一步脱铜精炼，除去粗铅中对电解有害的铜、锡等杂质，调整锑含量，达到符合电解精炼要求的合格粗铅。工艺流程图见图11-1
粗铜的火法精炼工艺
粗铜的火法精炼工艺 1概述 1.1阳极炉精炼的目的 粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质，目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成表面平整、厚度均匀、致密的阳极板，以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。 1.2阳极炉精炼的过程描述 转炉产出的粗铜装入粗铜包子，用液体吊车倒入阳极炉内，先通入压缩空气使之产生氧化反应，氧化结束后扒出炉渣，开始通入还原剂使之产生还原反应，还原结束后开始浇铸，精炼过程采用重油做燃料。阳极板的双圆盘定量浇铸系统是由程序来自动控制的。产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。 1.3阳极炉精炼的工艺流程 2粗铜火法精炼原理 粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。 粗铜的火法精炼通常是在1150～1250℃的温度下，先向铜熔体中鼓入空气，使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应，以金属氧化物MO形态进入渣中，然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去，最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。 2.1阳极炉精炼氧化原理及主要物理化学变化 阳极炉氧化精炼是在1150～1200℃的高温下，将空压风鼓入熔
铜中，由于铜液中大多数杂质对氧的亲合力都大于铜对氧的亲合力，且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小，当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。脱硫是在氧化过程中进行的。向铜熔体中鼓入空气时，除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外，氧亦熔于铜中。但熔体中铜占绝大多数，而杂质占极少数，按质量作用定律，优先反应的是铜的大量氧化：4Cu+O2=2Cu2O 所生成的Cu2O 溶解于铜水中，其溶解度随温度升高而增大。 1100℃，溶解的Cu2O=5%，相应的O2=0.56% 1150℃，溶解的Cu2O=8.3%，相应的O2=0.92% 1200℃，溶解的Cu2O=12.4%，相应的O2=1.38% 1250℃，溶解的Cu2O=13.1%，相应的O2=1.53% 500℃1083℃ 20406080100 Cu 重量% CuO 700℃ 900℃ 1065℃1200℃1230℃ 3.4712.41300℃ 当Cu2O 含量超过该温度下的溶解度时，则熔体分为两层，下层是饱和了Cu2O 的铜液相，上层是饱和了铜的Cu2O 液相。 溶解在铜熔体中的Cu2O ，均匀地分布于铜熔体中，能较好地与铜熔体中的杂质接触，那些对氧亲和力大于铜对氧亲和力的杂质
一种除铜新工艺在粗铅精炼中应用研究
第31卷第4期2006年8月 昆明理工大学学报(理工版)Jour nal ofK un m ing Un i versity of Sci ence a nd Technology (S cience and Technolo gy )V o.l 31 N o .4 A ug .2006 收稿日期:2005-09-26. 第一作者简介:班丽丽(1980-),女,在读博士生.主要研究方向:冶金新工艺及钢铁功能材料.E -ma il :banlili @to https://www.360docs.net/doc/e17860977.html, 一种除铜新工艺在粗铅精炼中应用研究 班丽丽1,2,刘中华1,雍歧龙2,陈雯1,孙保华1,顾晓明 1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093;2.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081)摘要:针对西北铅锌厂粗铅火法精炼过程中,直接加单质硫进行除铜而出现硫损过大的问题,对 除铜工艺中硫的利用方式进行了研究,提出一种除铜新工艺,即利用硫化铅代替单质硫进行除 铜.在本实验中,对硫加入过量率、加热温度、加热时间等制备PbS 的工艺条件进行了研究,并确 定了加PbS 除铜工艺的最佳硫化铅用量,最佳搅拌时间等技术条件.实验结果表明,粗铅中含铜 量由0.814%下降至0.011%,除铜效率高达98.65%,且在除铜过程中,硫的利用率达92%以上. 关键词:粗铅;火法精炼;硫化铅;除铜 中图分类号:TF111.1文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2006)04-0010-03 Study on the Applicati on of a New D ecopper i n g T echni que i n R efi n i ng of Lead Bullion BAN L i -li 1,2,LI U Zhong -hua 1,YONG Q i -l o ng 2 , CHENG Wen 1,SUN Bao -hua 1,GU X i a o -m i n g 1(1.Facult y ofM aterials andM etall urgical Eng i neering ,Kun m ing U ni versit y of Science and Techno l ogy ,Kun m ing 650093,China ; 2.Instit ute for S truc t ura lM aterials ,Centra l Iron ＆Stee l Research Instit ute ,Beiji ng 100081,Chi na ) Abst ract :There is a b i g pr oble m t h at too m uch su l p hu r is w asted in lead bullion py r o -refining p r ocess by add i n g sulphur d irectl y i n no rthwestm e tallur gy of lead and zinc factory .A s to the pr oble m ,a ne w m e t h od to de -copper fro m lead billion t h r ough c hang ing sulphur to PbS is i n vented .The i m pac t of su l p hur overchar ge pe rcen t -age ,heati n g te m perature and heating ti m e on percent for m ati o n of PbS are st u died ,and t h e PbS overcharge pe r -centage ,hea ting ti m e and agita tion ti m e for decoppe ring fr o m l e ad bullion are investigated too .The results of t h e experi m ent show tha t the percentage of Cu in lead bu llion is reduced fr o m 0.814%to 0.011%,t h e 98.65%coppe r in lead bu llion is successf u ll y d r o w n off and t h e 92%o rm o r e su l p hu r is used efficientl y . K ey w ords :lead bulli o n ;py r o -refining ;PbS ;decoppering 0引言 铅是最常用的有色金属之一.由于火法精炼比电解精炼有着能耗低、占地少、设备简单、投资较少、生产周期短和最终产品的成分容易控制等诸多优点 [1],目前,火法精炼粗铅的精铅产量约占精铅总产量的 80%[2,3].在粗铅火法精炼的除铜工艺中,大多数工厂采用加单质硫除铜,其主要化学反应如下: S +Pb =PbS (1) PbS +2Cu =Cu 2S +Pb (2)除铜原理是利用S 对Cu 的亲合力大于Pb ,即化学反应(2),生成的Cu 2S 密度比Pb 小,而形成浮渣,通过撇渣得到精铅[4].这两个化学反应在同一个过程中完成,由于反应温度较高,反应过程很难控制,容 DOI 牶牨牥牣牨牰牨牨牪牤j 牣cn ki 牣牭牫牠牨牪牪牫牤n 牣牪牥牥牰牣牥牬牣牥牥牫
粗铅精炼
粗铅精炼 2006-7-15 10:12:16 中国选矿技术网浏览802 次收藏我来说两句熔炼产出的粗铅纯度在96%-99%范围，其余1%-4%为贵金属金银、硒、碲等稀有金属以及铜、镍、硒、锑和铋等杂质。粗铅中的贵金属的价值有时要超过铅的价值，必须提取出来，而杂质成分对铅的展性和抗蚀性发生有害影响，必须除去。因此要对粗铅进行精炼。 粗铅精炼有火法精炼和电解精炼两种。中国和日本的炼铅厂一般采用电解精炼，世界其他国家均采用火法精炼法。火法精炼设备与工艺简单，建设费用较低，能耗低，生产周期短。其缺点是过程繁杂，中间产物品种多，均需单独处理，金属回收率较低；电解精炼生产率高，金属直收率高，易于机械化和自动化，可一次产出高纯度精铅。但建设投资大，生产周期较长。 （一）粗铅火法精炼 该法通常由熔析和加硫除铜一氧化精炼除砷锑一加锌提银一氧化或真空除锌一加钙镁除铋等工序组成。中国西北铅锌冶炼厂等厂采用此法。 1．粗铅熔析和加硫除铜 粗铅含铜一般为1.2%-2.0%，采用熔析法降低铅中含铜。熔析法的基本原理是，粗铅中的铜能与砷、锑生成稳定的难熔的化合物—砷化铜和锑化铜，这些化合物不溶于铅而以固态进入浮渣与铅分离。熔析法可将粗铅中铜降至0.1％以下。 熔析法所用设备有反射炉和熔析锅，大型炼铅厂多用熔析锅。熔析锅用铸钢制成，容量30-370t，以重油作燃料。熔析温度500-600℃，熔析渣浮出铅液面用捞渣器捞出。 为进一步脱铜，熔析处理的铅再进行加硫处理。该方法是利用铜对硫的亲和力大于铅对硫的亲和力，生成密度比铅小的Cu2S ,且在320-340℃作业温度下Cu2S不溶于铅的特性，在熔铅中加入硫黄将铜进一步除到0.001％-0.002％。 2．粗铅氧化精炼 此方法的目的是从除过铜的粗铅中进一步除去锡、砷、锑等杂质。精炼在反射炉中进行，炉温控制在800-900℃，开着炉门靠流入空气自然通风氧化杂质，使锡、砷、锑与铅生成铅盐浮渣，然后用入工捞出。 3．粗铅加锌除银与随后除锌 向熔铅中加入锌，即可与铅中的金和银生成锌金化合物和锌银化合物。此生成物性质稳定、熔点高、密度比铅小，不溶于为锌饱和的铅，因而以固体形态浮于铅液表面形成银锌壳，使贵金属与铅分离。 加锌提银在加锌锅中进行，加锌量为铅重的1.5%-2%，作业温度分450-480℃、330-340℃和420-430℃三段进行。捞出银锌壳，铅液含银低于2g/t。 除银后铅中常含有0.6%-0.7%的锌需要除去。一般采用氧化除锌法，该法利用锌氧化成的ZnO不溶于铅并浮出铅水而除去。过程在750-900℃进行，氧化剂可以是空气、水蒸气或氧，经此氧化铅含锌可以降至0.0025%。 4．粗铅除铋
重金属铜铅锌锡冶金思考题
铅冶金 1、请列举出铅的主要化合物及其重要的性质。 2、请列举出各种提炼铅的方法并写出氧化还原熔炼的工艺流程。 3、请简述硫化铅精矿氧化焙烧时，各金属发生的反应及存在状态。 4、请说出硫化铅直接氧化为金属铅的热力学条件，并通过MeS+2MeO=3Me+SO2的lgp SO2 －T的关系图简要说明各杂质金属的反应。 5、请根据C-O系反应ΔG-T关系图，说明CO还原和碳还原的热力学。 6、硫化铅精矿烧结焙烧脱硫的程度与什么有关系，脱硫的目的是什么？ 7、试述烧结焙烧的过程及各个步骤的原则、作用。 8、试述富氧鼓风烧结过程及其与单纯鼓风烧结和返烟烧结有什么不同？ 9、简述鼓风炉正常工作时的炉温分布情况以及熔炼完成后的熔炼产物组成情况。 10、请简述QSL氧化熔炼的特点及工艺流程。 11、请简述闪速氧化熔炼（Kivcet）氧化段和还原段的冶炼过程。 12、简述烟化炉的性能参数及吹炼过程。 13、简述烟化炉处理炉渣的原理。 14、试述粗铅火法精炼流程，并简述熔析法除铜的原理和过程。 15、试述粗铅精炼除砷、锑、锡的方法，并说明氧化精炼过程。 16、电解精炼的工艺是怎样的，请写出粗铅电解精炼阳极和阴极的主要反应。 17、请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂质元素的行为？ 18、请简述再生铅的原料及原料的炼前处理过程。 19、再生铅废料的熔炼技术有哪些，请分别简要进行说明。 20、试述废蓄电池渣泥固相电解还原法回收含铅废料的原理、过程及工艺。 21、与火法炼铅相比，湿法炼铅有哪些特点。 22、湿法炼铅大致有哪几类方法，简述碱浸出过程。 23、写出利用蓄电池铅废料生产三盐基硫酸铅的方法和操作流程。 24、简述有色金属电解中铅阳极材料的应用情况。 25、举例谈谈你对铅产品深加工的发展趋势。 铜冶金 1、当今铜的主要消费领域是哪些？ 2、试从资源综合利用和生产过程对环境的友好两方面，分析火法炼铜和湿法炼铜的主要优 缺点。 3、造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？ 4、酸性炉渣和碱性炉渣各有何特点？ 5、闪速炉造锍熔炼对入炉铜精矿为何要预先进行干燥？ 6、闪速熔炼过程要达到自热，生产上采用哪些措施来保证？ 7、闪速熔炼的发展趋势如何？ 8、熔池熔炼产出的炉渣为何含铜较高？ 9、奥斯麦特/艾萨法造锍熔炼过程主要控制哪些技术条件？生产上是怎样控制？ 10、铜锍的吹炼过程为何能分为两个周期？ 11、在吹炼过程中Fe3O4有何危害？怎样抑制其形成？ 12、吹炼过程中铁、硫之外的其它杂质行为如何？ 13、简述炉渣贫化的过程原理。 14、如果炉渣中含有较多以Cu2O形态存在的铜，用哪种贫化方法处理更有效？ 15、简述粗铜火法精炼的过程原理。 16、火法精炼过程中为什么镍较难除去？ 17、精炼过程中有一还原作业，目的是什么？过还原有什么不利影响？
年处理5万吨粗铜火法精炼反射炉设计1
年处理5万吨粗铜火法精炼反射炉设计 摘要：反射炉一种室式火焰炉，燃料在燃烧室燃烧，生成的火焰靠炉顶反射到加热室加热坯料的炉子。炉内传热方式不仅是靠火焰的反射，而且更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。反射炉炼铜适于处理细粒浮选精矿，对原料和不同类型的燃料适应性强，流程简短，生产稳定，渣含铜低至可直接废弃的程度，炉床面积大，适于大规模生产，从而成为当代最重要的炼铜方法。在世界铜的生产中，反射炉炼铜产出的铜量长期居于首位。 关键词：火法精炼反射炉粗铜 一：前言 铜精炼反射炉的入炉原料为矿石粗铜、再生杂铜、不同渠道获得的各类铜锭等。原料中除含硫、氧外，还含有一些其他杂质，如砷、锑、铅、锌、锡、铁、钴、镍等，此外还含有硒、碲、铋、金、银等稀有金属。通常情况下，将铜料在铜精炼炉中进行火法精炼，产出Cu ≥99.8%的阳极板，再进行电解精炼，产出Cu≥99.95%的电解铜。最后从阳极泥中将稀贵金属提取出来[1]。铜火法精炼为间歇（周期）作业，分为加料熔化、氧化、还原、铸型五个阶段，每炉作业周期一般小于24小时，最快12小时。由于各工厂所处理的原料成分差异很大，所以氧化期的操作方法有不尽相同之处，但基本原理相同。 用一段法处理杂铜熔炼时，一般都在固定反射炉中进行，所以实际上，在反射炉进行的既是熔炼也是精炼。并且与矿铜的火法精炼原理相同，不过，由于粗铜杂质含量高，所以在操作上有其独特特点，杂铜在反射炉中处理时，整个精炼过程包括熔化、氧化、还原、除渣、浇铸等作业。 二：反射炉结构 1.1炉基 炉基是整个炉子的基础，承受炉子巨大的负荷，因此要求基础坚实。炉基可做成混凝土的、炉渣的或石块的，其外围为混凝土或钢筋混凝土侧墙。炉基底部留有孔道，以便安放加固炉子用的底部拉杆。 炉基上面设有为发生事故跑铜时排出和积存高温铜液的深沟，设计时沟的倾斜方向应注意机电设备和立柱的安置位置，沟的坡度以4%~5%为宜。炉基是一次性建筑设施，设计时应考虑到扩大炉体的因素，保持炉体基础整体性。 1.2炉底 炉底是反射炉的重要组成部分，对炉底的要求是坚实、耐腐蚀并在加热时能自由膨胀。铜精炼反射炉是周期作业，一般采用架空炉底，以防止金属向炉底及炉基渗漏。而且，架空炉底通风道对炉底的冷却程度有很大的影响[2]。
铜火法精炼
铜火法精炼在熔融高温条件下，除去矿产粗铜和再生铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡、秘和氧等杂质，产出火法精铜的火法炼铜过程。部分再生铜、少数不含或含贵金属很少的粗铜，经过火法精炼，即可供机械制造等部门直接使用。绝大部分粗铜在火法精炼后铸成阳极板，经电解精炼，生产纯度更高、用途更广的电解铜。基本原理火法精炼的主要目的是要除去粗铜中的硫等杂质，利用杂质对氧的亲和势大于铜对氧的亲和势和杂质氧化物在铜中溶解度低的特性，向熔铜中鼓入空气，即可使杂质生成气体和造渣除去，而金、银等贵金属富集于铜液中。鼓入空气中的氧首先与铜反应生成Cu20，Cu2o同分散于铜液中的杂质接触，生成杂质氧化物除去。然后再用含碳氢化合物的还原剂除掉溶于铜中的氧，产出化学成分和物理性能符合要求的精炼铜。 基本过程 铜火法精炼包括氧化脱硫等杂质和还原脱氧两个基本过程。氧化过程又称氧化精炼期，主要是脱除粗铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡和秘等杂质。熔池中待精炼熔体质量的98%以上是铜，所以氧化过程一开始，首先是铜被鼓入熔池的空气中的氧所氧化: 4Cu+O2→2Cu2O生成的Cu2O溶解于铜液中，在操作温度1373K一 1523K条件下，Cu2O在铜中溶解度为6%一13%。铜中杂质金属(Me)遇溶解在铜液中的Cu2O时便发生反应: Cu2O+Me→MeO十2Cu 由于MeO在铜中溶解度很小，而铜的浓度在杂质氧化时几乎不发生变化，可视为常数，上式的反应平衡常数为: K‘=〔Cu2O〕〔Me〕K‘ 或〔Me‘〕〔Cu2O〕式中表明，Cu2O的浓度越高，杂质金属的浓度就越小，被除去的杂质就越多。从节约嫉料和不延长下一步还原过程所需时间等综合因素出发，氧化过程温度控制在1373~1423K时，eu2o的饱和浓度约为6%~s%。氧化精炼期通常还要加入石英砂、石灰和苏打等熔剂，以使铁、铅、砷、锑等杂质氧化后造渣除去。除硫是在氧化过程的后期完成。因为在有对氧的亲和势较大的金属杂质存在时，铜的硫化物不易氧化，而一旦金属杂质氧化结束，铜中硫的氧化反应会剧烈进行: 〔S〕e。+2〔O〕eu一502(g) 反应平衡常数为: p阳。氧化精炼末期铜液含氧约0.6%，1373K时的反应平衡常数K值为90,气相中户、2在3. ZkPa左右，由此计算铜液中含硫量可以降到0.001%。铜液中以Cu2O 形态存在的氧在下一步还原过程中除去。还原过程又称还原精炼期。用重油、丙烷等还原剂将CuZO还原成金属铜，使铜中氧含量降到0.05% ~0.10%的过程。重油等还原剂受热裂解为HZ、CO、 C等成分，还原反应为: Cu2O十H2—2Cu+H2O Cu:O+CO—2Cu+CO2 Cu2O+C 一2Cu+CO 还原精炼期的终点控制十分重要，如过还原，氢气在铜液中的溶解量会急剧增加，在浇铸铜阳极板时析出，使阳极板多孔;而还原不足时，就不能产生一定量的水蒸气，以抵消铜冷凝时的体积收缩部分，降低了阳极板的物理规格，同样不利。
粗铜的火法精炼
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 粗铜的火法精炼 铜锍吹炼产出的粗铜含有较高的硫、氧和其他一些杂质，如铁、钴、锌、铅、锡、镍、砷、锑、铅等，此外还有含有硒、碲、锗、金、银等稀有元素和 贵金属，其总含量可达0.5%～2%。为除去粗铜中的杂质和回收贵金属等有价 元素，应将粗铜进行火法精炼和电解精练。火法精炼只能将对氧亲和力较大的 杂质除到一定的程度，而贵金属仍留于火法精炼铜中。粗铜火法精炼的目的 是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成表面平整、厚均匀、致密的阳 极板，以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。在火法精炼时，由于铜 是主体，杂质浓度很低，故铜首先被氧化：4[Cu]＋O2＝2[Cu2O] 生成的氧化 亚铜溶于铜熔体中，将铜液中的杂质Me 氧化：[Cu2O]＋[Me]＝2[Cu]＋（MeO）欲使杂质残留于铜液中的极限浓度最低，应控制以下因素：（1） 氧化亚铜始终保持饱和状态；（2）降低杂质氧化物的活度；（3）温度不宜 太高。粗铜火法精炼多采用固定式精炼炉、回转式精炼炉，也还有倾动式精 炼炉。表1 和表2 列出了国内外一些火法精炼过程的指标。表1 国内火法精炼 技术经济指标（一）厂别铜精炼回收率/%铜精炼真收率/%床能率/t·（m2·d） －1 燃料还原剂种类单耗/kg·t－1 种类单耗/kg·t－1 鑫冶（上海）99.9199.28.28 重油80～90 重油6 白银99.6958～12 重油70～90 重油8 云冶99.898.74 重油87 木炭粉13 重冶99.698.54.36 天然气167m3/t 柴油11 株冶99.797 重油90～110 重油10～20 广冶99.0296.83.1 重油180 重油6 贵冶99 重油50～60 液化石油气4～6 大冶98 重油42 重油5～6 表1 国内火法精炼技术经济指标（二）厂别烟气废热利用每炉还原时间/h 渣率/%渣含铜/%电耗/kW·h·t－1 水耗/t·t－1 铸模消耗/个·t－1（阳极）利用方式利用率/%鑫 冶（上海）锅炉空气预热器生产蒸汽热风621.50.5～0.610～30301.8 铸铁120
粗铅的火法精炼
第十一章粗铅的火法精炼 11.1 概述 生产的粗铅中一般含有1-4%的杂质成份，如金、银、铜、铋、砷、铁、锡、锑、硫等，见表11-1： 表11-1 粗铅的化学成份（%） 粗铅需经过精炼才能广泛使用。精炼目的：一是除去杂质。由于铅含有上述杂质，影响了铅的性质，使铅的硬度增加，韧性降低，对某些试剂的抗蚀性能减弱，使之不适于工业应用。用这样的粗铅去制造铅白、铅丹时，也不能得到纯净的产品，因而降低了铅的使用价值。所以，要通过精炼，提高铅的纯度。二是回收贵金属，尤其是银。粗铅中所含贵金属价值有时会超过铅的价值，在电解过程中金银等贵金属富集于阳极泥中。 粗铅精炼的方法有两类，第一类为火法精炼，第二类为先用火法除去铜与锡后，再铸成阳极板进行电解精炼。目前世界上火法精炼的生产能力约占80%。采用电解精炼的国家主要有中国、日本、加拿大等国。我国大多数企业粗铅的处理均采用电解法精炼。 粗铅火法精炼的优点是设备简单、投资少、生产周期短、占地面积小、生产成本较低。含铋和贵金属少的粗铅易于采用火法精炼。火法精炼的缺点是：铅直收率低、劳动条件差、工序繁杂，中间产品处理量大。 电解精炼的优点是能使铋及贵金属富集于阳极泥中，有利于综合回收，因此金属回收率高、劳动条件好，并产出纯度很高的精铅。其缺点是基建投资大，且电解精炼仍需要火法精炼除去铜锡等杂质。 我分厂采用的火法精炼只是初步精炼，其任务是将粗铅中的铜和砷、锑、锡除至一定程度，并调整锑含量，浇注成化学质量和物理规格均满足要求的阳极板，为电解精炼做好准备。 11.2 粗铅火法精炼的工艺流程和基本原理
11.2.1 粗铅火法精炼的工艺流程 基夫赛特炉产出的粗铅经排铅口排出，以熔融状态加入连续脱铜炉进行脱铜，脱铜后粗铅含铜0.07～0.08%，然后加入熔铅锅进一步脱铜精炼，除去粗铅中对电解有害的铜、锡等杂质，调整锑含量，达到符合电解精炼要求的合格粗铅。工艺流程图见图11-1 图11-1 粗铅火法精炼的工艺流程图\ 11.2.2 火法精炼的基本原理 11.2.2.1 熔析除铜 熔析除铜的基本原理是基于铜在铅液中的溶解度随着温度的下降而减少，当含铜高的铅液冷却时，铜便成固体结晶析出，由于其比重较铅小(约为9)，因而浮至铅液表面，以铜浮渣的形式除去。又铜在铅液中的溶解度随着温度的变化而变动，温度下降时，液体合金中的含铜量相应地减少，当温度降至共晶点(326℃)时，铜在铅中的含量为0.06%，这是熔析除铜的理论极限。 当粗铅中含砷锑较高时，由于铜对砷、锑的亲合力大，能生成难溶于铅的砷化铜和锑化铜，而与铜浮渣一道浮于铅液表面而与铅分离。实践证明，含砷、锑高的粗铅，经熔析除铜后，其含铜量可降至0.02～0.03%。粗铅中含砷、锑低时，用熔析除铜很难使铅液含铜降至0.06%。这是因为：
浅谈杂铜火法精炼除铅
随着国内经济的发展，我国金属材料需求量迅速增长，铜是有色金属中利用量最大的一种材料，其发展更是迅猛。我国铜矿资源相对紧缺，铜需求量与矿铜产量之间的差距不断扩大，使废铜的回收利用成了弥补巨大需求缺口的一条必由之路。资料表明，中国铜消费量的近1/3来自废杂铜的回收利用[1]，且比例逐年上升。 铜在国民经济建设中的应用极为广泛，铜及合金半成品约占全部铜消耗的90%，其中纯铜制品产量约占60%，铜合金制品约占40%。这些铜制品国内外传统上广泛通过添加铅来改善材料切割与耐磨等性能，如建筑用五金配件、水路系统中的阀门、水龙头等[2]。铅是一种有毒物质，可对人体许多的器官造成不良影响，特别是对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统。此外铅还可能是一种致癌物质，根据对铅致癌性的动物实验和人群研究，美国环保局认为铅是“可能的人类致癌物[3]”。世界各国对含铅制品已经制定了越来越高的标准值，我国现行的对电子信息产品材料的含铅量就明文规定不得超过0.1%[4]，西方发达国家对铅的含量更是有严格地限制。可以说，如果不能有效的去除铜中的铅，国内废旧杂铜的回收企业所生产的产品将面临着走不出国门，甚至出不了厂门的严重困境，社会储存的大量杂铜就会变成真正的“废品”。 一、精炼除铅工艺的技术现状 杂铜除铅是近年来随着人们环保意识增强提出的一个新兴课题，实际生产作业中，铅是作为杂质中的一种与其他杂质一起脱除，除铅作业寄存于普通精炼除杂工序。我国大型杂铜回收厂精炼工艺广泛应用固定式反射炉，采用石英作主要溶剂。石英造渣除铅耗时长，渣含铜大，为了改进除铅效果，克服该法缺点，可改加磷铜，使铅以磷酸盐形态除去。也可以氧化硼作熔剂，使铅成硼酸盐形态脱去。硼酸型、磷酸型熔剂是国内新型熔剂的代表，这两种熔剂还处于实验阶段，实际应用中往往存在一些问题，仍需改进。据了解，国外现在有一种叫做“FRHC”的处理杂铜方法[6]，该方法除杂效果较好，可以在火法精炼过程中将包括铅在内的杂质较干净除掉，但是未见相关媒体报道。 杂铜根据不同成分可分为多种类型：紫杂铜、黄杂铜、青铜废料。现行方法处理黄杂铜时，由于Zn的干扰，往往要先经过“蒸锌”工序。“蒸锌”工序造成资料与能源的浪费，有学者根据S 与铜、铅、锌的亲合力是依次减小的特点提出硫化法除铅，设想避开锌的蒸发。硫化法是区别与氧化法除铅的一种全新思路。 二、杂铜火法精炼除铅的理论探索 1.铜液中铅的物相形态 铅在固态时不溶于铜，液态时同溶解的也很少，铅氧化后以Pb0的形式存在，Pb0密度为9.2，单独存在时沉于熔池下部，在砷、锑、铋、铅氧化物共存时，生成化合物（Pb、Bi）2 （Pb、Sb）012并熔于铜液中[7]。 氧化作业的目的是在于使杂质转为氧化态而从熔池中除去。铜液中的杂质浓度小，直接与氧接触的机会少，杂质直接氧化几乎不可能，主要是间接氧化。反应如下： [Cu20]+[Pb]=(Pb0)+2[Cu] (1) 查资料[8]知Cu20的离解平衡氧势为9.33╳10-3, Pb0的离解平衡氧势为1.48╳10-3，Cu20的离解平衡氧势比Pb0氧势大，因此熔解在铜中的Cu20能够对Pb进行氧化。 2.影响精炼效果的几个因素 氧化精炼法除金属Pb的过程可以通过间接氧化反应平衡关系来考察[9]： 对于式（1） K为反应平衡常数；aCu ，aPb ，aPb0 ，aCu20，分别为Cu，Pb，Pb0，Cu20的活度。 熔融金属铜与氧达到饱和，一定温度下，可看作aCu＝1，aCu20＝常数，则 可见，影响铜液中残留Pb浓度主要有三个因素： （1）铜液中铅的活度系数：铜中残留的Pb的浓度与成反比，铅含量一定时，铅在铜中的活度系数与精炼温度成线性关系[8]（xPb≤0.1）: ( 2) Pb0的：铜中Pb残留浓度与Pb0活度成正比，精炼过程中加入熔剂使Pb0生成渣相化合物，扒渣后可以降低Pb0的活度。
粗铅火法精炼
粗铅火法精炼(fire refining of crude lead) 分段脱除熔融粗铅中的杂质，产出精铅的过程，为火法炼铅流程的重要组成部分。铅熔炼产出的粗铅，除含有铜、镍、钴、铋、锡、砷、锑、锌、硫等杂质外，还有金、银等贵金属和硒、碲等稀有金属，杂质总量约为1％～4％。因此，精炼的目的不仅要脱除对铅性质有不良影响的杂质，使精铅符合用户的要求，而且还要综合回收粗铅中的有价金属。 粗铅精炼有火法精炼和电解精炼(见铅电解精炼)两种方法。中国、加拿大和日本等国的炼铅厂，一般采用粗铅火法精炼脱铜后再进行电解精炼的工艺流程，世界其他国家都采用火法精炼流程。火法精炼流程所产的精铅约占精铅总量的80％。与电解精炼相比，火法精炼的主要优点是设备及工艺操作简单，基建投资省；可处理成分复杂的粗铅，产出不同品级的精铅；生产周期短，能耗少。但火法精炼过程繁杂，产出一系列的副产品，每种副产品都需要单独处理，增加了处理费用，降低了综合回收率。无论是采用火法精炼或电解精炼，都可获得纯度达99．99％的精铅。火法精炼由除铜，除砷、锑、锡，加锌脱银，除锌，除铋和除钙镁等作业组成，工艺流程如图1所示。 除铜从粗铅中分离铜的过程。不论是火法精炼还是电解精炼，粗铅除铜都是精炼的第一道作业。粗铅除铜的方法有熔析法和加硫法两种方法，大多数工厂都采用先熔析、后加硫的两段除铜方法(图2)。 熔析法除铜基于铜在液态铅中的溶解度随温度降低而减少的原理。在降低液铅温度时，铜不断析出。当温度降至1225K以下时，析出的不是纯铜，而是含铅3％～5％的固溶体，以固态浮在液铅上面。当温度降至铅的熔点(599K)附近时，铅和铜形成共晶，共晶含铜0.06％，这是熔析法除铜的理论极限值。但实际上粗铅中含有砷、锑，它们与铜形成难溶的砷化铜和锑化铜，进入固体渣浮在铅液面上。因此，熔析法除铜
浅谈我国铅火法冶炼技术现状及进展
浅谈我国铅火法冶炼技术现状及进展 发表时间：2019-06-25T15:52:30.743Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：熊会圣 [导读] 摘要：铅火法冶炼技术是当前工业金属提取中非常重要的一种冶炼技术，本文对该技术的应用现状进行了分析，然后对其未来发展展开了探讨。 江西自立环保科技有限公司 344000 摘要：铅火法冶炼技术是当前工业金属提取中非常重要的一种冶炼技术，本文对该技术的应用现状进行了分析，然后对其未来发展展开了探讨。 关键词：铅火法冶炼技术；应用现状；发展趋势 1我国现阶段铅火法冶炼技术现状分析与对比 上世纪80年代以来，国外先后发明了Kivcet法、QSL法、Ausmelt（ISA）法和Kaldo法等炼铅新工艺；在国外炼铅技术的基础上国内发明了氧气底吹炉+鼓风炉+烟化炉炼铅法、富氧闪速炉+电炉炼铅法、艾萨炉+鼓风炉+烟化炉炼铅法、底吹氧化炉+底吹还原炉+烟化炉炼铅法、底吹氧化炉+侧吹还原炉+烟化炉炼铅法。 Kivcet法是一种铅闪速熔炼法。此工艺优点是原料适应性强、金属回收率高、烟尘率低，且炉体密闭，烟气逸散少，操作条件好。主要缺点是炉体结构复杂，投资较大；供料系统较复杂；电耗高；烟道下部易出现炉结导致炉况恶化。目前，我国江铜和株冶采用此技术，没有得到大范围推广。QLS法是真正的一步炼铅法。此技术优点是备料简单、生产成本低、烟气SO，浓度高、铅和贵金属回收率高达96％以上。缺点是操作及条件控制要求严格，烟尘率高达20％以上，粗铅含硫高，导致精炼渣率高达20％左右，不适于处理中低品味及含锌高的铅物料，此法被我国引进后一直未生产。 Ausmelt（ISA）法优点是对物料的要求不高，炉衬的寿命较长，缺点是喷枪喷头寿命短，反应激烈易发生喷炉事故。我国云南驰宏锌锗采用此技术，随着生产实践不断摸索，喷头寿命短及喷炉事故等问题得到很好解决。 Kaldo法属间断作业，炉寿短，制酸复杂。我国引进该技术试产过一段时间，但至今尚未连续生产。 富氧闪速炼铅法主体设备由一台闪速炉和贫化电炉构成。此法优点是供料系统简单；电炉深度还原使弃渣含铅锌低于2％；后面不用设置烟化炉，能耗低，投资仅为Kivcet法的40％，还能够配合不同的锌浸出渣，能够更好地实现铅锌联合生产。该工艺运用于河南灵宝10万t ／a铅厂。氧气底吹炉+鼓风炉+烟化炉炼铅法相比传统炼铅技术取得了重大进步。一经问世就很快被推广。但该技术热能利用极不合理，且高铅渣铸块过程中，产生的铅烟尘及水蒸气污染环境。因此，我国现已逐步淘汰了鼓风炉处理高铅渣的工艺。 底吹氧化炉+底吹还原炉+烟化炉炼铅法和底吹氧化炉+侧吹还原炉+烟化炉炼铅法是现阶段国内较先进的铅冶炼技术，共同特点是取消了铸渣机和鼓风炉。三台炉由溜槽串连，利用液态高铅渣本身潜热，且设备占用空间小，环保及节能效果明显。 2我国铅火法冶炼技术的改进与发展趋势 2.1铅冶炼技水的改进 我国炼铅技术都从国外引进，但引进后做了改进，以适应我国铅冶炼自身发展，主要改进如下：①一炉向多炉改进。国外炼铅技术考虑一炉完成多个冶炼工艺过程.如基夫赛特、QSL等，由一台炉完成氧化、还原等工艺过程。虽然流程短，工序少，但炉内气氛很难控制，操作难实现，且炉温不稳定，炉衬寿命短。我国引进国外技术后，充分利用各炉型优缺点，将各炉型完美嫁接，实现一炉向多炉改进。如双底吹炼铅、底吹+侧吹炼铅工艺等。改进后的工艺不仅烟气制酸简单，生产成本相对较低，且炉内气氛易控制，操作简便，炉温稳定，炉衬寿命提高。②间断向连续改进。传统炼铅工艺间断生产，产出的粗铅和渣冷却后倒运至下一工序。不仅造成热量损失，且低空污染严重。改进后的工艺连续进料。炉子间用溜槽连接，既利用了热态物料潜热，又减少了低空污染。③传统能源向清洁能源改进。传统铅冶炼采用大量燃煤作为还原剂及补热，新工艺逐步采用天然气等清洁能源取而代之，实现清洁生产。④节能方面改进。基夫赛特炉铜冷却水套借鉴闪速炼铜技术中三明洽水套的设置，保证反应塔冷却效果的情况下，减少冶炼过程能源消耗。侧吹炉水套以循环水方式冷却，将水套更换成汽化水套。减少循环水用量，同时产出低压蒸汽用于锅炉除氧器升温，达到节能目的。 2.2铅冶炼技术发展趋势 通过铅冶炼技术现状对比与分析可知，我国火法炼铅技术已达到国际领先水平，但与国外技术相比，还存在一定差距，将来发展趋势有以下几点：①我国铅冶炼厂绝大部分规模小、装备水平低，劳动生产率低，综合利用水平差，今后发展方向应加大集中度，扩大企业规模，提高装备水平，并建成铅锌联合企业，发挥铅锌冶炼优势互补，走循环经济道路，提高资源综合利用水平。②目前国内铅厂都利用烟化炉提锌，产出次氧化锌通过湿法流程才能获得金属锌。可以考虑改变烟化炉炉体结构，减少锌蒸汽氧化，出口直接接入锌雨冷凝器，直接产出金属锌③目前国内大部分企业生产的粗铅还是经铸锭后再送去火法精炼进行熔铅处理，应加大液态粗铅直接火法精炼技术的推广力度，进一步降低能耗，减少排放。④铅熔点低，易挥发，铅尘弥散易造成铅中毒。继续研究低温熔炼技术，将熔炼温度降至铅熔点以下，减少铅的挥发，从而改善工人操作环境，同时有利于环境保护。⑤研究处理一些成分复杂、多金属伴生铅矿的冶炼技术，对铅矿中一些伴生元素，如Cu、Sn、Zn、As、Sb、Bi等元素尽量回收。 3 结束语 综上所述，铅冶炼技术的进步对于金属提取具有着非常重要的作用，目前我国铅冶炼技术已经达到国际领先水平，但是与顶尖国家相比，依然存在着一定的差距，所以相关工作人员需要加强研发，推动铅冶炼技术的发展和进步。 参考文献： [1]陈亚州，汤伟，吴艳新，et al. 国内外再生铅技术的现状及发展趋势[J]. 中国有色冶金，2017（3）. [2]铅阳极泥处理技术的研究进展[J]. 有色金属科学与工程，2017（5）. [3]金伟，王建潮，朱钰土，et al. 我国铅锌冶炼工艺现状及发展趋势分析[J]. 化工管理，2017（25）：187-187.