铜冶炼基础知识

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化学高考知识点湿法炼铜

化学高考知识点湿法炼铜

化学高考知识点湿法炼铜湿法炼铜是一种重要的冶金过程,被广泛应用于铜的提取和精炼过程中。

它通过将铜矿石与化学试剂进行反应,从而将铜从其他杂质中分离出来。

本文将深入探讨湿法炼铜的相关知识点。

第一部分:湿法炼铜基础知识湿法炼铜是一种将铜矿石转化为纯铜的过程。

该过程主要包括矿石破碎、矿石浸出、溶液净化和电积四个主要阶段。

1. 矿石破碎在湿法炼铜的第一步中,需要将原始的铜矿石进行粉碎。

这样可以增加矿石的表面积,使其更容易与化学试剂反应。

通常使用球磨机或破碎机等设备进行粉碎。

2. 矿石浸出浸出是湿法炼铜的核心步骤之一。

在这一阶段,粉碎后的矿石与含有化学试剂的溶液接触,试剂将与铜矿石中的铜发生反应。

最常用的浸出试剂是硫酸,其会与矿石中的铜形成溶液。

3. 溶液净化在浸出过程中,溶液中除了铜以外还会存在大量的杂质。

为了提取纯铜,需要对溶液进行净化。

常用的净化方法包括电解、置换、沉淀和萃取等。

这些方法可以将溶液中的杂质与铜分离,并获得纯净的溶液。

4. 电积电积是湿法炼铜的最后一步,也是最关键的一步。

在这一过程中,从净化后的溶液中提取出的铜以电流的形式通过一个电解槽沉积到铜板上。

经过多次电积,铜的纯度逐渐提高,最终得到高纯度的纯铜。

第二部分:湿法炼铜的优势与应用湿法炼铜相较于其他提取铜的方法有着一些明显的优势,因此在实际应用中被广泛采用。

1. 适用性广泛湿法炼铜方法适用于多种不同类型的铜矿石,包括高铜矿、黄铜矿和含铜硫化物等。

这使得湿法炼铜能够处理各种不同品位和不同类型的矿石。

2. 高效提取湿法炼铜过程中使用的化学试剂可以快速将铜从矿石中提取出来,并通过净化步骤获得高纯度的铜。

相比之下,其他方法可能需要更多的步骤和时间才能达到相同的效果。

3. 环保可持续湿法炼铜方法对环境影响较小,因为它使用的化学试剂相对较少,并能够将废弃物处理得比较彻底。

此外,湿法炼铜还可以回收利用废水和废气等排放物,减少资源浪费和环境负荷。

4. 应用广泛湿法炼铜的纯铜产品在工业应用中有着广泛的用途。

铜火法冶金原理基础知识全解

铜火法冶金原理基础知识全解

铜火法冶金原理基础知识全解1.铜矿的种类铜矿主要分为硫化铜矿和氧化铜矿两大类。

硫化铜矿包括黄铜矿、黄铜铁矿、黄铁矿等,氧化铜矿包括赤铁矿、绿矾石等。

不同的铜矿含有不同的铜含量和矿石结构,会影响到冶炼的方法和工艺流程的选择。

2.铜的提取方法铜的提取主要有火法冶金和湿法冶金两种方法。

火法冶金是指利用高温将铜矿石还原成金属铜的过程,而湿法冶金是指通过水溶液处理将铜离子沉积成金属铜的过程。

3.铜的火法冶金方法熔炼是将铜矿石与一定数量的焙烧助剂一起加入炉中,在高温下进行还原反应,将矿石中的铜鼓出来。

熔炼过程中,会采用不同的炉型,如隧道炉、转炉等,具体选择根据矿石种类和产量来决定。

焙烧是在熔炼之前将铜矿石进行预处理,使其中的硫化物转化为氧化物,提高熔炼效果。

焙烧会生成二氧化硫气体,需要进行捕集和处理,以减少环境污染。

浸出是将焙烧后的矿石进行浸出,从中提取出铜。

浸出过程可以采用硫酸浸出法或氨浸出法,具体选择取决于矿石和工艺条件。

4.铜的提纯方法通过火法冶炼得到的铜中还存在一些杂质,需要进行进一步的提纯。

铜的提纯主要有电解法和火法法两种。

电解法是将铜放入电解槽中,通过电解的方式将其中的杂质分离出来,得到纯净的铜。

电解法可以用于提纯高纯度铜,但成本较高。

火法法是指将铜通过高温蒸发和凝结的方式进行提纯。

火法法包括铸造法、蒸馏法和氧化冶炼法等。

不同的火法方法可以去除不同的杂质,从而得到高纯度的铜。

5.铜矿资源的循环利用铜矿资源是有限的,为了实现可持续发展,需要进行铜矿资源的循环利用。

目前,已经有一些技术用于回收和利用废铜,如冶金渣的综合利用和废电线的回收等。

总结:铜火法冶金是利用火法冶炼技术从铜矿中提取铜金属的过程。

它包括熔炼、焙烧和浸出三个步骤,以及提纯的方法。

铜矿资源的循环利用也是一个重要的课题。

通过这些基础知识的学习,我们能更好地了解铜火法冶金的原理和应用。

铜冶炼技术

铜冶炼技术
废水处理
铜冶炼过程中会产生大量的废水,这些废水中含有重金属 离子和有害物质,如果未经处理直接排放,会对水体造成 严重污染。
固体废弃物处理
铜冶炼过程中会产生大量的固体废弃物,包括炉渣、污泥 等,这些废弃物如果未经处理随意堆放,会对土壤和环境 造成污染。
铜冶炼过程中的安全问题
高温熔炼过程
铜冶炼过程中需要将铜矿石高温熔炼成铜液,这个过程中如果操作 不当,会造成高温烫伤和爆炸等安全事故。
同时将铜提取出来。
熔炼设备
采用鼓风炉、电炉或反射炉进行 熔炼。
熔炼过程
熔炼过程中需加入适量的熔剂, 以除去杂质和调节熔融物的成分

铜的吹炼
吹炼目的
01
通过向熔融物中鼓入空气,使杂质氧化并从熔融物中分离出去
,得到粗铜。
吹炼设备
02
采用转炉或连续吹炼炉进行吹炼。
吹炼过程
03
吹炼过程中需控制温度和气氛,以保证杂质的有效去除和粗铜
的质量。
铜的电解精炼
电解精炼目的
通过电解过程,使粗铜中的杂质进入阳极泥中, 得到纯度较高的电解铜。
电解设备
采用电解槽进行电解精炼。
电解过程
电解过程中需控制电流密度、电解液成分和温度 等参数,以保证电解铜的质量。
03
铜冶炼的环保与安全
铜冶炼过程中的环保问题
废气排放
铜冶炼过程中会产生大量的废气,包括二氧化硫、氮氧化 物等,这些废气如果未经处理直接排放,会对大气环境造 成严重污染。
铜精矿的焙烧与制团
焙烧目的
通过高温焙烧,使铜精矿 中的硫氧化,生成二氧化 硫气体,同时去除部分杂 质。
焙烧方式
采用回转窑或沸腾焙烧炉 进行焙烧。
制团

铜冶金

铜冶金

第一章铜冶金1.1铜冶金的一般知识1、铜的性质①.物理性质:符号Cu,ⅠB元素,原子序数29,原子量子63.57,熔点1083℃,沸点2310℃,密度8.89g/cm3(20℃),铜是一种紫红色、柔软、具有展性的金属,易于锻造和压延,是电和热的良导体,仅次于银居第二位。

铜②.化学性质:具有两个价电子,可形成一价和二价铜的化合物,在干燥空气中不起变化,在潮湿的CO2空气中,表面氧化成一薄层碱式碳酸铜(铜绿),铜绿有毒,不宜做餐具,它可保护铜不再被腐蚀。

铜在空气中加热,可与氧作用,依次生成Cu2O和CuO,颜色也逐渐从紫红色变成黄铜色,最后变为黑色。

铜不能溶于盐酸和没有溶解氧的硫酸中,能溶于硝酸和有氧化剂存在的硫酸及氨水中,铜也能与氧、硫、卤素等元素直接化合。

2、铜的主要化合物的性质①氧化铜(CuO):黑色无光泽,呈黑铜矿的矿物形态存在,不稳定加热时易分解为Cu2O,易被H2、C、CO、CxHy、硫化物及较负电性的金属如Zn、Fe、Ni等还原。

氧化铜不溶于水,但溶于FeCl2、FeCl3、Fe2(SO4)3、NH4OH及(NH4)2CO3中,且易与各种稀酸起作用。

②氧化亚铜(Cu2O):紫红色,呈赤铜矿的矿物形态存在,Cu2O只在1060℃时才稳定存在,低于这个温度会氧化成CuO。

Cu2O易被H2、C、CO、CxHy及较负电性的金属如Zn、Fe或对氧亲和力强的元素等还原成金属。

Cu2O不溶于水,能溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCl3、Fe2(SO4)3、NH4OH等溶剂之中。

③铜的铁酸盐:即铁酸铜(CuO²Fe2O3)和铁酸亚铜(Cu2O²Fe2O3),铜的铁酸盐不易溶解于水、氨水及一般溶剂,但易被强碱性氧化物如FeO、CaO等及硫化物所分解,也易于被SO2还原,属于易还原的化合物。

④铜的碳酸盐:呈孔雀石CuCO3²Cu(OH)2和蓝铜矿2CuCO3²Cu(OH)2的矿物形态存在,两种化合物在高温下不稳定,分解为CuO、CO2和H2O,与各类熔剂发生类似于铜的氧化物与各种熔剂所发生的反应。

铜冶炼专题教育课件

铜冶炼专题教育课件
铜冶 金
Copper metallurgy
目录
1
铜及其基本用途
2
炼铜原料概述
3
铜冶炼措施
4
铜冶炼发展趋势及新技术
1、铜及其基本用途
➢ 铜原子序数是29,是一种过渡金属。铜 呈紫红色,常见旳化合价+1和+2.
➢ 铜是人类发觉最早旳金属之一,也是最 佳旳纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨 损。还有很好旳延展性。导热和导电性 能很好。铜和它旳某些合金有很好旳耐 腐蚀性能,在干燥旳空气里很稳定。但 在潮湿旳空气里在其表面能够生成一层 绿色旳碱式碳酸铜,这叫铜绿。可溶于 硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。轻易被 碱腐蚀。
➢ SO42-和H2O电极电位比铜正得多,在阳极上不可能进行 反应。所以,阳极旳主要反应是Cu溶解形成Cu2+。
➢ 阴极反应
阴极上可能进行旳反应为:
Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 E0 (H2/H+) = 0 V Me2+ + 2e → Me
在这些反应中,只有电极电位比铜改正旳金属离子能够优先还原。所以,阴极 旳主要反应是铜离子旳还原。
3、铜冶炼措施
铜是人类最早发觉和使用旳金属之一. 公元前5023年中东遗址中有铜打制成旳最早旳铜器。 公元前4023年铜旳铸造技术已普及。 公元前3023年传到印度,后来传到中国。 公元前3023年,在塞浦路斯(地中海地域)人们已经开始用熔炼措施炼铜。与此同步我国劳感人民 用孔雀石与点燃旳木炭接触而被分解为氧化铜,继而被还原为金属铜。所以,世界冶金史公认,湿法 炼铜旳工艺始于中国。
需要注意:Ni3S2 → NiO, CoS → CoO, PbS → PbO,进入渣中,待进 一步提取。

铜冶炼基础知识

铜冶炼基础知识

铜冶炼基础知识冶金概论讲义1 冶金基本知识1.1 冶金的概念及冶金方法分类冶金就是从矿石或二次金属资源中提取金属或金属化合物,用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。

冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金,根据冶炼金属的不同,冶金工业又了可以分黑色冶金工业和有色冶金工业,黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金(如铬铁、锰铁等)的生产,有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。

1.2 火法冶金火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。

矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化,生成另一种形态的化合物或单质,分别富集在气体、液体或固体产物中,达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。

实现火法冶金过程所需热能,通常是依靠燃料燃烧来供给,也有依靠过程中的化学反应来供给的,比如,硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热;金属热还原过程也是自热进行的。

火法治金过程没有水溶液参加,所以又称为干法冶金。

火法冶金是提取金属的主要方法之一,其生产成本一般低于湿法治金。

火法冶金包括:干燥、焙解、焙烧、熔炼,精炼,蒸馏等过程。

1.3 湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。

湿法冶金温度不高,一般低于100℃,现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过473K左右,极个别情况温度可达573K。

湿法冶金包括:浸出、净化、制备金属等过程。

(1)浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿,使要提取的金属成某种离子(阳离子或络阴离子)形态进入溶液,而脉石及其它杂质则不溶解,这样的过程叫浸出。

浸出后经沉清和过滤,得到含金属(离子)的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣(浸出渣)。

对某些难浸出的矿石或精矿,在浸出前常常需要进行预备处理,使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。

例如,转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等,都是常用的预备处理方法。

(2)净化在浸出过程中,常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液,从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。

铜冶炼工艺介绍全解

铜冶炼工艺介绍全解

79.9
57.5 68.2 36.2 25.5
5.8-6.1
4.05 3.77 2.0-2.2 2.29
灰黑色
亮绿色 亮蓝色 蓝绿色 蓝色
矿物
四、铜精矿冶炼方法概述
铜冶金方法是指由铜精矿获取金属铜(火精铜或电 解铜)所采取的工艺技术途径和手段。铜精矿生产 电解铜的冶炼方法分为两大类:火法冶金和湿法冶 金。目前精炼铜产量的85%以上是用火法冶金从硫 化铜精矿和再生铜中回收的。 火法冶金是指在高温下应用冶金炉把铜精矿中的大 量脉石分离开,脱除各种杂质元素,提取纯金属铜 的方法。火法炼铜工艺一般都分为三段,第一段是 造锍熔炼,由铜精矿炼成含铜40-75%的铜锍(或称 冰铜),第二段是将铜锍炼成含铜98%以上的粗铜, 第三段是将粗铜精炼成阳极铜。



步骤:铜精矿(含铜13-30%)→冰铜(含铜40——75%)→粗铜(含 铜98.5%)→阳极铜(含铜99.5%)→电解铜(含铜为99.99%)
工艺流程:铜精矿→熔炼→铜锍→吹炼→粗铜→火法精炼→阳极铜→电 解精炼→阴极铜

原则流程图
五、当今铜精矿火法冶金技术概述
当今火法冶金技术正朝着:短流程连续
闪速熔炼 工艺

奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或723~1273K的 热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精 矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速 喷入反应塔内,在塔内呈悬浮状态。物料在向下运 动过程中,与气流中的氧发生氧化反应,放出大量 的热,使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高 温下物料迅速反应(2~3s),产生的熔体沉降到沉淀 池内,完成造冰铜和造渣反应,并进行澄清分离。
红色
灰黑色 红蓝色 黄色 红蓝色 灰黑色 灰黑色

Cu及其冶炼

Cu及其冶炼

青铜(bronze) 原指铜锡合金﹐后除黄 铜白铜以外的铜合金均称青铜。并常在 青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。 如锡青铜、铝青铜、铍青铜等。 青铜具有熔点低、硬度大、可塑性强、 耐磨、耐腐蚀、色泽光亮等特点,适用 于铸造各种器具、机械零件、轴承、齿 轮等。
1.2 铜的用途
1.3 铜的价格
• 2005年—2010年铜价格
1.4 炼铜原料
(一)炼铜原料 炼铜原料主要是铜矿石,地球上很多地方有铜矿。它们具有 不同的种类(240余种)、成分和含量。地壳中的含量0.01%。 所开采的是两种不同类型的矿石——氧化矿和硫化矿。 90%的铜来自于硫化矿,10%来自于氧化矿。
硫化矿:黄铜矿(CuFeS2), 斑铜矿(Cu3FeS3), 辉铜矿(Cu2 S), 铜蓝(CuS),方黄铜矿(CuFe2S3 ),黝铜矿(Cu12Sb4S1 3 ),硫砷铜矿(Cu3AsS),砷黝铜矿(Cu12As4S13)。
浅谈铜冶金
化学反应工程
内容提要
1 2
铜的性质与用途
铜资源概况 铜冶炼方法及工艺 铜冶炼的未来方向
3
4
化学反应工程
1.1 铜的性质
铜属元素周 期表第4周期, 第IB族元素, 铜有+1和+2两 个价态。
化学反应工程
1.1 铜的性质
(1பைடு நூலகம்物理性质
玫瑰红色(红)、良好的导电、导热、延性和展性
液态铜能溶于多种气体(CO、CO2、SO2、O2、H2) 合金性能好,能与锌、锡、镍等多种金属制成合金
2.8 中国铜资源战略
• 我国还通过经济援助方式,援助建设了巴基斯坦 山达克铜矿(年产阴极铜3万t); • 中国有色建设集团公司与伊朗国家铜业公司签 订了合资开发伊朗铜矿山的协议,其中伊朗松贡 铜矿中方以出口信贷方式承担项目建设,伊方以 铜精矿偿还。
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冶金概论讲义1 冶金基本知识1.1 冶金的概念及冶金方法分类冶金就是从矿石或二次金属资源中提取金属或金属化合物,用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。

冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金,根据冶炼金属的不同,冶金工业又了可以分黑色冶金工业和有色冶金工业,黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金(如铬铁、锰铁等)的生产,有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。

1.2 火法冶金火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。

矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化,生成另一种形态的化合物或单质,分别富集在气体、液体或固体产物中,达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。

实现火法冶金过程所需热能,通常是依靠燃料燃烧来供给,也有依靠过程中的化学反应来供给的,比如,硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热;金属热还原过程也是自热进行的。

火法治金过程没有水溶液参加,所以又称为干法冶金。

火法冶金是提取金属的主要方法之一,其生产成本一般低于湿法治金。

火法冶金包括:干燥、焙解、焙烧、熔炼,精炼,蒸馏等过程。

1.3 湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。

湿法冶金温度不高,一般低于100℃,现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过473K左右,极个别情况温度可达573K。

湿法冶金包括:浸出、净化、制备金属等过程。

(1)浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿,使要提取的金属成某种离子(阳离子或络阴离子)形态进入溶液,而脉石及其它杂质则不溶解,这样的过程叫浸出。

浸出后经沉清和过滤,得到含金属(离子)的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣(浸出渣)。

对某些难浸出的矿石或精矿,在浸出前常常需要进行预备处理,使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。

例如,转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等,都是常用的预备处理方法。

(2)净化在浸出过程中,常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液,从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。

(3)制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。

1.3 电冶金电冶金是利用电能提取金属的方法。

根据利用电能效应的不同,电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

(1)电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。

在电热冶金的过程中,按其物理化学变化的实质来说,与火法冶金过程差别不大,两者的主要区别只是冶炼时热能来源不同。

(2)电化冶金(电解和电积)是利用电化学反应,使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。

前者称为溶液电解,如锕的电解精炼和锌的电积,可列入湿法冶金一类;后者称为熔盐电解,不仅利用电能的化学效应,而且也利用电能转变为热能,借以加热金属盐类使之成为熔体,故也可列入火法冶金一类。

从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程,常常是既有火法过程,又有湿法过程,即使是以火法为主的工艺流程,比如,硫化铜精矿的火法冶炼,最后还须要有湿法的电解精炼过程;而在湿法炼锌中,硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

2 铜冶金2.1铜的性质及用途2.1.1 物理性质铜的熔点1083℃,沸点2310℃;常温密度8.89g/cm3;标准电位+0.34V;具有良好的导电性和导热性,仅次于银。

铜与其他金属的互溶性好,很易与锌、镍、锡生成合金。

液态铜能溶解H2、O2、SO2、CO2、CO和水蒸气等,浇铸时要注意除气,否则会形成气孔。

2.1.2 化学性质在干燥空气中不氧化,在温度高于185℃时开始氧化,温度低于350℃时生成红色氧化亚铜(Cu2O),高于350℃时生成黑色氧化铜(CuO)。

长期放置在含CO2的潮湿空气中,铜表面会逐渐生成一层绿色的碱式碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2](铜绿)。

铜能形成一价化合物和二价化合物,前者在高温下稳定,后者则相反。

2.1.3 铜的用途其应用范围仅次于钢铁和铝,居第三位。

①电器工业,占55%;②机械制造,轴承、活塞、阀门、高压设备等;③国防工业;④建筑、热工、冷却装置、民用设备等。

2.2 铜的生产方法2.2.1 火法炼铜火法炼铜是当今生产铜的主要方法,占铜产量的80%~90%,主要是处理硫化矿。

工艺过程主要包括四个主要步骤:造锍熔炼、铜锍吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。

造锍熔炼传统熔炼设备有反射炉、电炉和密闭鼓风炉等;强化熔炼设备有闪速炉、诺兰达炉、艾萨炉、白银炉等。

火法炼铜的优点是适应性强,能耗低,生产效率高,金属回收率高。

2.2.2 湿法炼铜湿法炼铜点铜生产量的10%~20%,主要用来处理氧化矿。

工艺过程主要包括四个步骤:浸出、萃取、反萃取、金属制备(电积或置换)。

氧化矿可以直接进行浸出,低品位氧化矿采用堆浸,富矿采用曹浸。

硫化矿在一般情况下需要先焙烧后再浸出,也可在高压下直接浸出。

2.3 造锍熔炼2.3.1 造锍熔炼的基本原理硫化铜精矿含铜一般为10%~30%,除脉石外,常伴生有大量铁的硫化物,其量超过主金属铜,所以用火法由精矿直接炼出粗金属,在技术上存在困难,在冶炼时金属回收率和金属产品质量也不容易达到要求。

因此采用造锍熔炼—铜锍吹炼的工艺来处理硫化铜精矿。

这种工艺的原理是,利用铜对硫的亲和力大于铁和一般杂质金额,而铁对氧的亲和力大于铜的特性,在高温及控制氧化气氛条件下,使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而补除去,而金属铜则富集在各种中间物中,并逐步得到提纯。

2.3.2 造锍熔炼的方法造锍熔炼以往多在鼓风炉、反射炉、电炉等传统冶金炉内进行,这些方法熔炼强度低,能耗高,硫回收率低,生产成本高,环境污染严重,正逐步被强化铜锍熔炼工艺代替。

强化铜锍熔炼工艺已在工业上广泛推广采用,归纳起来有两大类:一类悬浮熔炼,如奥托昆普闪速熔炼,INCO氧气闪速熔炼和KHD公司的连续顶吹漩涡熔炼法等;另一类是熔池熔炼,如诺兰达熔炼法,三菱法,瓦纽柯夫法,艾萨法和我国的白银法等。

这些方法的共同特点是运用富氧技术,强化熔炼过程,充分利用炉料氧化反应热的能量,在自热或接近自热熔炼的条件下进行熔炼,产出高浓度SO2烟气,可有效地回收、制造硫酸和其他硫产品,环境友好,节能和经济效益好。

2.4 铜精矿的密闭鼓风炉熔炼鼓风炉熔炼是一种古老的炼铜方法,它是竖式炉子中依靠上升热气流加热炉料进行熔炼。

传统鼓风炉的炉顶是敞开的,炉气量大,所产烟气SO2浓度很低(约0.5%),难以回收,造成污染。

50年代中期,出现了直接处理铜精矿的密闭鼓风熔炼法,炉顶具有密封装置,铜精矿只需加水混捏的即可直接加入炉内,在烟气加热和料柱的压力作用下固结成块,使得熔炼顺利进行,炉气可用于制酸。

2.4.1 密闭鼓风熔炼的基本原理密闭鼓风炉的炉料由混捏铜精矿、熔剂和固体转炉渣。

块料的数量要求占炉料重的30%(或容积比50%)以上。

炉料经由加料斗加入,当炉料下降离开加料斗进入炉内时,炉料自然向两侧滚动。

由于偏析作用,细的精矿在炉子中心部分形成料柱,而料柱的两侧为块料所填充,选成炉内炉料分布不均匀状态。

由于炉内炉料分布的不均匀,造成了炉气的分布不均匀,即炉中间透气性差,炉气阻力大,而炉壁附近则相反,因此形成了鼓风炉炉气的周边行程。

由于这种中心料柱的存在和周边高温炉气的作用,使混捏精矿发生固结和烧结,为鼓风熔炼精矿创造了有利条件。

但由于炉料的偏析和炉气分布不均匀,从而破坏了炉气与炉料间、炉料相互间的良好接触,妨碍了多相反应的迅速进行,不利于硫化物的氧化和造渣反应。

这是密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低的根本原因。

由于炉料和炉气分布的不同,炉内的温度分布也不同,炉子两侧气流量大,气固接触好,反应强烈,温度较高。

而炉子中心部位则相反,温度较低。

尤其在炉子上部,这种温差更大。

2.5 铜精矿的电炉熔炼电炉熔炼是利用电能通过熔炼炉料产生的高温进行熔炼的过程,只能熔炼干燥过的生精矿或焙烧矿,20世纪初电炉在铜工业上开始应用。

其优点是:可利用炉气中的SO2,适合处理难熔物料,电能效率高。

其缺点是:不能利用精矿反应的热能,电能消耗大,费用高。

2.5.1 电炉熔炼的原理电炉熔炼的实质是将炉料加入熔池面上,由于炉气温度不高,故其表面不发生显著变化;炉料下部由于对流运动的渣流传热而熔化,不断下沉,同时发生与反射熔炼相同的各种物理化学变化,形成铜锍、炉渣和烟气。

2.6 铜锍的吹炼铜锍吹炼的任务是将铜锍吹炼成含铜98.5%~99.5%的粗铜。

吹炼的实质是在一定压力下将空气送到液体铜硫中,使铜锍中FeS氧化成FeO与加入的石英熔剂造渣,Cu2S则与氧化生成的Cu2O发生相互反应变成精铜。

吹炼过程所需热量全靠熔锍中的硫和铁的氧化和造渣反应所放出的热量供给,为自热过程。

吹炼过程的温度一般为1473~1523K。

吹炼是周期性的间歇作业,熔融铜锍分批装入转炉内,要经历由装料、吹炼、排渣等操作组成的几个循环,直至产生精铜才算完成一个完整的吹炼过程。

然后重新加入铜锍开始下炉吹炼。

吹炼过程严格分为两个周期。

第一周期(又称造渣周期),主要是FeS的氧化造渣,结果形成Cu2S熔体,称为白冰铜;第二周期(又称造铜期),主要是Cu2S的氧化成Cu2O,同时Cu2O在熔体中与未氧化的Cu2S作用生成金属铜(精铜),在这一周期,没有炉渣形成。

2.7 其他炼铜方法三菱法(Mitsubishi process) 将硫化铜精矿和熔剂喷入熔炼炉的熔体内,熔炼成冰铜和炉渣,而后流至贫化炉产出弃渣,冰铜再流至吹炼炉产出粗铜。

此法于1974年投入生产。

诺兰达法(Noranda process) 制粒的精矿和熔剂加到一座圆筒型回转炉内,熔炼成高品位冰铜。

所产炉渣含铜较高,须经浮选选出铜精矿返回炉内处理。

此法于1973年投入生产。

氧气顶吹旋转转炉法用以处理高品位铜精矿。

将铜精矿制成粒或压成块加入炉内,由顶部喷枪吹氧,燃料也由顶部喷入,产出粗铜和炉渣。

中国用此法处理高冰镍浮选所得铜精矿。

离析法用于处理难选的结合性氧化铜矿。

将含铜1~5%的矿石磨细,加热至750~800℃后,混以2~5%的煤粉和0.2~0.5%的食盐,矿石中的铜生成气态氯化亚铜(Cu3Cl3)并为氢还原成金属铜而附着于炭粒表面,经浮选得到含铜50%左右的铜精矿,然后熔炼成粗铜。

此法能耗高,很少采用。

2.7 铜的电解精炼铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极,硫酸铜和硫酸水溶液为电解质,电铜为阴极,向电解槽直流电使阳极溶解,在阴极析出更纯的金属铜的过程。

根据电化学性质的不同,阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中而被脱出。

2.8 湿法炼铜湿法炼铜是用溶剂浸出铜矿石或铜精矿使铜进入溶液,然后从经过净化处理后的含铜溶液中回收铜的方法。

此方法主要用于处理低品位铜矿石、氧化铜矿和一些复杂的铜矿石。

目前湿法炼铜在铜生产中所占比重不大,只占10%~20%,但从今后资源发展趋势看,随着矿石逐渐贫化,氧化矿、低品位难选矿石和多金属复杂铜矿的利用日益增多,湿法炼铜将成为处理这些原料的有效途径。

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