自然界中含铜矿物有200多种
火法冶炼操作工竞赛初赛试题(C卷答案)
火法冶炼操作工竞赛初赛试题（C卷）一、填空题（每空0.5分,共20分）1、有色重金属是指铜、铅、锌、锡、汞、镉、铋等20多种金属，他们的共同点是比重都大于5.0。
2、铜矿石或铜精矿生产铜的方法概括起来有火法和湿法两大类。
3、耐火材料一般是指耐火度在1580 ℃以上的无机非金属材料。
4、冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍（冰铜）等分离。
5、铜是一种具有金属光泽的橙红色金属，组织致密、高导电性、导热性、及良好的延展性是铜最有价值的特性。
6、近年来湿法炼铜工艺有了更大的发展，现在世界上已有20 ％的铜用湿法生产。
7、碱性耐火材料一般指以氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。
这类耐火材料的耐火度都很高，抵抗碱性渣的能力强。
8、造锍熔炼炉渣中的主要酸性氧化物是SiO2。
9、自然界已经发现的含铜矿物有200多种，但是重要的矿物只有20来种，除少量的自然铜外，主要有原生硫化铜矿物和次生氧化铜矿物。
铜矿中伴生的脉石矿物常见的石英、石灰石和方解石等。
10、诺兰达炉类似于铜锍吹炼的转炉，沿长度方间将炉内空间分为吹炼区和沉淀区。
11、耐火材料的主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的一种晶体。
12、铜锍与熔渣的密度差越大，熔渣的粘度越小，沉降速度就越快，锍和渣相分离越好，铜的夹带损失就越小。
13、三菱法连续炼铜包括一台熔炼炉（S炉）、一台贫化电炉（CL炉）和一台吹炼炉（C炉），这三台炉子用溜槽连接在一起连续生产14、在艾萨炉生产控制中，较理想的熔池控制温度为1180~1195℃。
燃煤、氧气和鼓风机的空气是温度控制的主要手段。
燃油使用的相对较少。
15、编制热平衡的目的，主要是为了验算热的指出和更深入地分析过程，以发现热量支出的主要原因和分析节省燃料的可能性。
16、氧化矿一般多为黑色或灰色；硫精矿一般多为纯绿色。
二、选择题（每题1.5分，共30分）1、从性质和成分来看，在配料中氧化矿与硫精矿相比，其性质（C ）。
铜主要成分
铜主要成分铜是一种重要的金属元素，其主要成分是铜原子。
铜是周期表中第29个元素，化学符号为Cu，原子编号为29。
它的原子量为63.546 g/mol。
在自然界中，铜以矿石的形式存在，例如黄铜矿、黄铜矿、辉铜矿等。
这些矿石中铜的含量较高，通常超过0.5%。
为了提取铜，矿石通常需要经过一系列的冶炼和提炼过程，最终得到高纯度的铜。
铜是一种有色金属，具有良好的导电性和导热性。
它是电子工业和电力工业中非常重要的材料之一。
铜电线和电缆广泛应用于电力输配、通信和电子设备等领域。
此外，铜也是一种良好的导热材料，被广泛用于制造散热器、发动机冷却装置和空调设备等。
除了导电和导热性能，铜还具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
它可以轻松地被加工成各种形状，例如薄片、管材和线材等。
这使得铜在建筑、机械制造和汽车等领域得到广泛应用。
此外，铜也可以以合金的形式与其他金属元素组成，形成具有特定性能和用途的材料，如黄铜、青铜和铜铝合金等。
就生物学角度来看，铜也是一种对人类和动物非常重要的微量元素。
铜在人体中参与多种生物化学过程，如铜依赖性酶的活性调节、免疫功能的维持、铁代谢和神经传导等。
人们需要通过食物来获得足够的铜元素。
主要的食物来源包括动物肝脏、海鲜、豆类、坚果和蔬菜等。
然而，铜也是一种对环境有一定影响的元素。
尽管铜是自然界中普遍存在的元素之一，但工业生产和农业化肥等活动导致了铜在环境中的过量释放。
高浓度的铜对土壤和水体中的生物产生毒性影响，影响了生态系统的平衡。
因此，环境保护和合理利用铜资源成为重要的任务。
总之，铜是一种重要的金属元素，其主要成分是铜原子。
它具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性。
铜在电子工业、建筑、机械制造和汽车等领域有广泛应用。
同时，铜也是人体和动物所需要的微量元素之一，对多种生物过程非常重要。
但是，铜的过量释放也对环境产生毒性影响，因此环境保护成为重要的任务。
常见含铜矿物
常见含铜矿物
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铜是一种紫红色金属，硬度２.5~3,比重8.５～９,延性和导热性强，导电性高。由于这些性质以及能与锌、铅、镍、铝和钛组合成合金的性能，铜被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面。
3.辉铜矿——化学式Ｃu2S，理论含铜79.86%。斜方晶系;晶体少见，通常呈烟灰状、粒状或致密块状;铅灰色,条痕暗灰，金属光泽;硬度２~３；略具延展性，以小刀刻划留下光亮的沟痕;密度５．5~5.8g/cm3。可以是内生热液成因的,也可以是外生成因。是炼铜的主要矿石矿物之一。
4.铜蓝——化学式CｕS，理论含铜66．５％。六方晶系；通常呈薄片状、被膜状或烟灰状集合体;靛蓝色，条痕灰色至黑色，金属光泽;薄片稍具弹性;硬度1．5~2;密度4．59~1.67ｇ/cm３。铜蓝主要是外生成因,是含铜硫化物矿床次生富集带中最为常见的矿物。由热液形成的铜蓝极其少见。是炼铜的矿石矿物之一。
2.黑铜矿——化学式CｕO，理论含铜Cu７9.9%。单斜晶系,黑或灰黑色。条痕灰黑色；半金属光泽;性脆，硬度3.5,密度５.8~6.4g/cm3。主要见于铜矿床的氧化带,是含铜硫化物氧化后的产物。
3.孔雀石——化学式Ｃｕ２[CO３］（OH)2，理论含铜57.４％。单斜晶系，晶体呈针状，通常呈放射状或钟乳状集合体;绿色,玻璃光泽；遇盐酸起泡；硬度3．５-４，密度3.9-４．.0g/ｃm３。是原生含铜硫化物氧化后所形成的次生矿物,产于含铜硫化物矿床氧化带中，经常与蓝铜矿共生。它们的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。块大色美的孔雀石是工艺雕刻品的材料,粉末用制颜料,称石绿;亦可作中药药用,称绿青；大量聚积时可作为铜矿石利用。
熔炼常识
熔炼常识1.造锍熔炼过程中物料的主要物理化学变化?(1)高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解(2)硫化物氧化(3)铁的氧化物及脉石造渣反应(4)造锍反应(5)燃料的燃烧反应2.冰铜的概念?冰铜(锍)是在熔炼过程中产生的重金属硫化物的共熔体,是以Cu2S-FeS系为主并溶解少量其他金属硫化物(如Ni3S2, PbS, Co3S2, ZnS等), 氧化铁(Fe3O4,FeO),铂族金属及微量脉石成分的多元系混合物. 造锍熔炼炉渣碱度是如何定义的? 3.碱度定义:碱性渣和酸性渣有什么区别,它们对炉渣粘度的影响是什么? M0=1的渣称为中性渣,M0>1的渣称为碱性渣,M0<1的渣称为酸性渣.在炉渣组成一定时,炉渣粘度随温度升高而降低.但温度对碱性炉渣和酸性炉渣粘度的影响有显著区别.4. 造锍熔炼过程对炉渣的基本要求如何?炉渣与冰铜不互溶,对Cu2S溶解度小；具有良好的流动性；具有相对低的密度；具有相对大的界面张力5. 渣含氧化硅对锍与炉渣平衡有何影响？SiO2为42-45%时,铜在渣中的损失最小,且随SiO2的升高,铜的溶解损失降低;SiO2低于42-44%时,机械夹带损失降低;SiO2超过42-45%时,机械夹带损失升高.6. 冰铜吹炼的目的是什么?锍吹炼的两个阶段是什么?冰铜的吹炼多在水平转炉中进行，其主要原料为熔炼产出的液态冰铜吹炼的目的是利用空气中的氧，将冰铜中的铁和硫几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜转炉吹炼是一个周期性的作业，可分为两个阶段：第一阶段：造渣期，主要进行FeS的氧化和造渣反应;第二阶段：造铜期，主要进行Cu2S的氧化及Cu2S 和Cu2O的相互反应，最终获得粗铜。
造渣期根据情况加入冰铜和石英溶剂，并间断地排放炉渣。
造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。
7.粗铜火法精炼过程包括哪些?火法精炼的目的如何?精炼过程: 每一精炼周期包括装料、熔化、氧化、还原和浇铸五个工段，其中氧化和还原工段是最关键工段火法精炼目的: 粗铜含有各种杂质和金银等贵金属，其含量为0.25~2%。
铜矿石
氧化矿
赤铜矿
蓝铜矿
孔雀石
蓝铜矿蓝铜矿的化学式为Cu(OH)2(CO3)2，成分相当稳定。属单斜晶系。晶体常呈短柱状、柱状或厚板状， 集合体为致密块状、晶簇状、放射状、土状或皮壳状、薄膜状等。深蓝色，土状块体呈浅蓝色；浅蓝色条痕；晶 体呈玻璃光泽，土状块体呈土状光泽；透明至半透明。解理完全或中等；贝壳状断口；硬度3.5~4，比重3.7~3.9， 性脆 。
硫化矿
斑铜矿
黄铜矿
辉铜矿
黄铜矿黄铜矿的成分 CuFeS2，含Cu34.56%。最常见的为四方晶系变体。晶体呈四方双锥或四方四面体，但 很少见；经常呈粒状或致密块状集合体。黄铜色，表面常因氧化而呈金黄或红紫等锖色；条痕绿黑色。硬度3~4； 比重4.1~4.3。主要产于铜镍硫化物矿床、斑岩铜矿、接触交代铜矿床以及某些沉积成因(包括火山沉积成因)的 层状铜矿中。在风化作用下，黄铜矿转变为易溶于水的硫酸铜，后者当与含碳酸的溶液作用时便形成孔雀石、蓝 铜矿；与原生的硫化铜矿物作用，可形成次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝，形成铜的次生富集。黄铜矿是炼铜的主要 矿物原料之一 。
铜矿石
矿物种类
01 产品介绍
03 硫化矿
目录
02 自然铜 04 氧化矿
铜矿石是铜元素主要以化合物形式，少数以单质形式存在的矿物形态。自然界中的含铜矿石有200多种，常 见的铜矿可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。铜矿石的脉石主要是石英，其次为方解石、长石、云母、绿 泥石、重晶石等。
产品介绍
铜在地壳中主要以化合物形态存在，自然界中的含铜矿物有200多种，常见的铜矿物可分为自然铜、硫化矿 和氧化矿三种类型。自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。硫化矿分布最广，是主要的炼铜原料。铜 的硫化矿中分布依次为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿。
铜矿物分选
图74等可浮流程
铜锌矿分选
在复杂硫化矿的浮选中，铜锌分离是比较困难的，分离 困难的原因主要有两方面：一是铜锌矿物往往致密共生。 有些矿床(如高温型矿床)，黄铜矿常常呈细粒(有时在 5μm以下)浸染状存在于闪锌矿中，难以单体解离，像 这样由于矿床成因方面引起的难以分离的问题，目前尚 没有好的解决办法。二是，如果闪锌矿的表面被铜离子 活化，则其可浮性与铜矿物相似，造成分离困难。
元素名称 S
As
Co
TFe
SFe
Nao
含量（%） 0.79 0.002
元素名称 KaO SiO2 含量（%） 1.33 31.92
元素名称 Zn
Ni
含量（%） 0.02 0.012
0.008 CaO 3.52 Mh 0.64
28.99 MgO 1.36 TiO2 1.20
28.86 Al2O2 3.26
铜矿物分选
山东理工大学 孙永峰
1 铜矿物与矿床
1.1铜矿物
天然产出的含铜化合物即铜矿物总计有200 余种，经常遇到的有工业价值的矿物大约有 15种左右。由于铜具有强烈的亲硫性，从岩 浆源到次生富集带的各种富集阶段，铜的硫 化物占首要地位。世界上有工业价值的铜矿 石中，在产量方面有80%的铜矿物是属于硫 化物，而其中大半是辉铜矿，其余为黄铜矿、 斑铜矿、黝铜矿和铜蓝。自然铜产量占10％。 还有约5%为氧化物，如孔雀石、蓝铜矿、硅 孔雀石、水胆矾、氯铜矿及其它。
(1)致密块状含铜黄铁矿，矿石中脉石矿物很少。 对这种矿石经常采用优先浮选硫化铜矿物，由于 矿石中脉石含量少，浮铜以后的尾矿即硫精矿。
(2)浸染状含铜黄铁矿。它的特点是硫化铜矿物 和硫化铁矿物含量较低，以浸染状分布于脉石中， 脉石含量较高。对这种矿石常采用混合浮选流程， 先把硫化铜、硫化铁矿物混合浮出，抛弃尾矿， 对混合精矿再磨后分离。
cu在自然界中的存在形式
1. Cu在自然界中的存在形式铜（Cu）是一种常见的化学元素，存在于自然界中的多种形式。
以下是Cu在自然界中的几种主要存在形式：1.1. 金属铜金属铜是最常见的Cu存在形式，它以固体的形式存在。
金属铜具有良好的导电性和导热性，因此在电力传输、电子设备、建筑和制造业中广泛使用。
金属铜可以通过矿石的提取和冶炼过程获得。
1.2. 矿石Cu也以矿石的形式存在于自然界中。
矿石是指含有铜和其他金属的矿物，如黄铜矿（chalcopyrite）、辉铜矿（chalcocite）和赤铁矿（cuprite）。
这些矿石通常需要经过采矿和冶炼过程，才能提取出纯铜。
1.3. 铜盐Cu还以盐的形式存在于自然界中。
盐是由阳离子和阴离子组成的化合物。
铜盐可以是无机盐，如硫酸铜（CuSO4）、氯化铜（CuCl2）和硝酸铜（Cu(NO3)2），也可以是有机盐，如乙酸铜（Cu(CH3COO)2）。
铜盐在农业、化学实验和医药等领域有广泛的应用。
1.4. 铜矿物Cu以矿物的形式存在于自然界中。
矿物是指具有一定化学组成和晶体结构的固体物质。
一些常见的铜矿物包括黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿、绿帘石（malachite）和硫铜矿（covellite）。
这些矿物常常以可见的形式出现在地壳中的矿床中。
1.5. 生物体中的铜铜还存在于生物体中，包括植物和动物。
植物通过根系吸收土壤中的铜离子并运输到各个组织中，起到一些重要的生理作用。
动物体内的铜主要存在于肝脏、肌肉和血液中，它是一些酶的必需成分，参与多种生化反应。
1.6. 化合物中的铜Cu也以化合物的形式存在于自然界中。
化合物是由两种或多种元素以确定的比例组成的化学物质。
例如，铜氧化物（CuO）和硫化铜（CuS）是常见的Cu化合物。
总结起来，Cu在自然界中以金属铜、矿石、铜盐、铜矿物、生物体中的铜和化合物的形式存在。
这些不同的存在形式赋予了铜广泛的应用价值和重要性。
铜冶炼工艺与冶金炉综述
铜冶炼工艺与冶金炉综述王树清【摘要】从铜原料、炼铜工艺、炼铜冶金炉等方面进行了总结，指出了闪速炉技术、顶吹炉技术和底吹炉技术为当今世界上流行的三大铜冶炼技术。
%This paper presents a review for the development of copper pyro-metallurgical processes, fur-naces and raw material. The key processes of copper pyro-metallurgy are flash smelting, TSL and bottom blowing copper smelting.【期刊名称】《有色设备》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】7页(P4-10)【关键词】铜冶金原料;熔炼;吹炼;冶金炉【作者】王树清【作者单位】金川镍钴研究设计院，甘肃金昌737100【正文语种】中文【中图分类】TF821人类从自然界中发现了200多种含铜矿物，除少量的自然铜以外，主要是原生硫化铜矿物和次生氧化铜矿物，常见的具有开采价值的铜矿物见表1。
硫化铜矿中常见的伴生金属矿物主要是黄铁矿、镍黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等，氧化铜矿中常见的伴生金属矿物主要是褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿等，铜矿中常见的伴生脉石矿物主要是石英石、石灰石、方解石等。
铜冶金原料主要包括硫化铜矿、氧化铜矿、硫化铜精矿、再生铜等。
从矿源讲，目前世界上精铜的80%～90%产自硫化铜矿、10%～20%产自氧化铜矿。
铜的冶金方法概括起来可以分为火法炼铜和湿法炼铜(包括生物炼铜)。
铜冶金工厂一般采用“组合”方法进行铜的富集分离提纯。
不同的铜原料所采取的冶金方法是不同的。
高品位硫化铜矿与硫化铜精矿采用造锍熔炼为主，低品位硫化铜矿采用湿法方法，氧化铜矿采用还原造锍熔炼或湿法方法，再生铜主要采用火法处理。
图1为铜冶金的原则流程。
目前全球约有110个铜冶炼厂，绝大部分采用火法炼铜工艺。
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铜精矿(COPPER SULPHIDE CONCENTRATE)
1.概述
自然界中含铜矿物有200多种，其中具有经济价值的只有十几种，最常见的铜矿是硫化铜矿，例如：黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)、铜兰(CuS)等，目前世界上80%的铜来自此类矿石。
铜精矿是将矿石粉碎球磨后，用药剂浮选分离捕集含铜矿物，使品位大大提高，供冶炼铜用。
少数铜矿中(如湖北大冶铜绿山矿)，常常夹杂有孔雀石，这是一种含铜的碳酸盐矿物，色泽优美，经琢磨雕刻，可做成佩饰或项链等装饰品，属稀有宝石类，深受人们喜爱。
我国开采冶炼铜矿的历史悠久，可追溯到春秋时代，距今2700多年。
大冶有色金属公司铜绿山矿在生产过程中发现的古铜矿遗址，经考古发掘，已清理出从西周至西汉千余年间不同结构、不同支护方式的竖井、斜井、盲井数百座，平巷百余条，以及一批春秋早期的炼铜鼓风竖炉，随同出土还有大量的用于采矿、选矿和冶炼的生产工具，在遗址旁近2平方公里的地表堆积着约40万吨以上的古代炼渣，渣样分析，其铜含量小于0.7%，它表明了我国古代采冶的规模和高超的技术水平。
我国现代化的大型炼铜采冶企业有：江西铜业有限公司、大冶有色金属公司(湖北)、铜陵有色金属公司(江苏)、白银有色金属公司(甘肃)、中条山有色金属公司(山西)以及云南冶炼厂、沈阳冶炼厂、葫芦岛锌厂等。
由于自采铜矿的品位和数量有限，不能满足生产的需要，因而对进口铜精矿的需求日益增大，与我国有过贸易往来的铜精矿生产国有：巴布亚新几内亚、菲律宾、印尼、澳大利亚、蒙古、摩洛哥、莫桑比克、南非、波兰、秘鲁、智利、墨西哥、美国、加拿大等。
2.特性
进口硫化铜精矿一般为墨绿色到黄绿色，也有灰黑色，其中时有夹杂少许兰色粉末。
铜精矿是浮选产物，粒度较细，接近干燥的铜精矿在储运过程中易扬尘散失，也不适宜远洋运输，因此生产过程中常保持10%左右的水份。
气温高时，硫化铜精矿易氧化，特别是远洋运输时间长，或在夏季交接货物时，氧化现象更为严重。
验收这种铜精矿时，往往铜品位降低，收货重量增加。
正是由于这种原因，铜精矿在贸易的交接过程中，是以总金属量来衡量的。
用于品质分析的样品，应密封于铝箔袋中存放。
实验证明，封存于纸袋或聚乙烯袋中的样品，放置干燥器中保存一个月，铜的百分含量明显降低，随着保存时间的延长，铜品位还会继续下降，而封存在铝箔袋中的样品，即使存放半年，铜含量也无明显变化。
从冶炼的角度来说，铜精矿中硫和铁的含量高些好，一般要求铜硫比为1∶1左右，Fe＞20% ，Si＜10%，这种矿在反射炉中造渣性能和流动性能都较好。
对杂质元素As,F,Cl,Cr,Hg,Pb, Zn,Bi等含量要求愈低愈好，主要是为了满足冶炼的要求和对环境的保护。
3.用途
铜精矿供炼铜用。
从矿石冶炼得到的“羊角铜”即粗铜，经电解可得到纯度很高的电解铜。
在冶炼和电解过程中，还可以从阳极泥、电解液、烟道灰和尾气中分别回收金、银、钯、铂、镉、铅、锌、铋、硒、碲、硫等元素或化合物，余热可发电。
综合利用不仅可减少废液、废渣、废气对环境和空气的污染，同时变废为宝，提高了铜精矿的利用价值。
4.化学成分
硫化铜精矿的主要成分是铜、铁、硫，主要贵金属有金、银，其它成分有硅、钙、镁、铅、锌、铝、锰、铋、锑、氟、氯等，因原矿产地和选矿水平不同，品质差异较大，下面列举近年来进口铜精矿成分示例表6—6—33。
5.进口规格
进口铜精矿以成交批中铜、金、银的纯金属量作为结算依据，一般铜含量在25～45%，金含量在1～35g/t，银含量在30～350g/t范围内，当金含量小于1g/ t，银含量小于30g/t时，金银二项不计价。
经多年进口铜精矿实践，从价格和回收率来考虑，企业喜欢进口含铜量在30%左右，金银含量在不计价范围之铜精矿。
对冶炼和环境有害的元素As,Sb,Hg,F,Cl,Pb+Zn要求在限量之下，超过限量则按规定罚款，超过最高限量时，该批货拒收。
表6-6-33 进口铜精矿化学成分指标
6.检验标准
铜精矿的检验，一般按500吨作为一个副批，在衡重的同时扦取代表性样品，制备水份测定样品和品质分析样品，按规定进行分析测定，以全部副批检验结果的
加权平均值作为最终结果。
发货人和收货人品质检验结果在误差范围内，该批货可顺利交接，若双方铜的结果超出0.3%，金的结果超出0.5g/t，银的结果超出10～15g/t，有可能引起仲裁。
我国铜精矿的技术条件标准和检验标准较为完整。
YS/T318—97是铜精矿技术条件标准，该标准将铜精矿原有的十五个品级修订为四个品级；取制样方法和水份含量测定按GB/T14263 —93进行，根据工作实践，有的铜精矿中金银含量特别高，为了满足金银的取样要求，中国有色金属工业总公司又发布了YS/T96—96标准；1983年和1986年两次发布GB3884《铜精矿化学分析方法》国家标准15个，现已全部改为推荐标准，规定了Cu,Au,Ag,S,As,MgO,F,Pb,Zn, Cd的检验方法；国家检验检疫局有关专家在参加国际标准化组织讨论铜精矿检验方法后，发布了
SN/T0487—95测定铜的标准；为了适应进口铜精矿验收检验的需要，也可参照国家检验检疫局主持制定、湖北局起草的《进口铜精矿检验规范》执行。