冰铜吹炼简化计算公式
冰铜吹炼和火法精炼
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当传动系统电机转动时，小齿轮带动大 齿轮使转炉作回转运动。
中小型转炉的大齿轮一般是整圈的，转 炉可以转动360o。
大型转炉的大齿轮一般只是炉壳周长的 3/4，转炉只能转动270o
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图6 平端盖的转炉结构 1.炉壳，2.滚圈3.U-风管4.集风管5.挡板6.隔热板7.冠状齿轮8.活动盖9.
ZnS+2Cu=Cu2S+Zn(g) 在各温度下该反应的锌蒸汽压如下所示： 温度（℃） 1000 1100 1200 1300
PZn (Pa) 6850 12159 25331 46610 由于转炉烟气中锌蒸气的分压很小,所以金属
Cu与ZnS的反应能顺利地向生成锌蒸气的方向进 行。
生产实践表明，锍中的锌约有70%~80%进入 转炉渣，20%~30%进入烟尘。
3NiO(s) + 3FeS(l) + O2 = Ni3S2 (l) +3FeO(l) +SO2
只有在FeS浓度降低到很小时，Ni3S2才按下式 被氧化：
Ni3S2+3.5O2=3NiO+2SO2 +1186kJ
氧化反应的速度很慢，NiO不能完全入渣。
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（在造铜期）当熔体内有大量铜和Cu2O时， 少量Ni3S2 可按下式反应生成金属镍：
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（5）Bi2S3在吹炼过程中的变化 Bi2S3易挥发。
锍中的Bi2S3在吹炼时被氧化成Bi2O3： 2Bi2S3 +9O2= 2Bi2O3+6SO2
生成的Bi2O3可与Bi2S3 反应生成金属铋： 2Bi2O3 + Bi2S3 = 6Bi + 3SO2
冰铜吹炼
魏寿昆.冶金过程热力学.上海科学技术出版社，1980
少量铜的砷化物和锑化物留在粗铜中。
贵金属
在吹炼过程中，冰铜中的Au、Ag以金属形 态留在粗铜中。 电解精炼时，贵金属富集于阳极泥。
三、冰铜吹炼的生产实践
P-S转炉
生产操作
主要工艺参数
冰铜吹炼 Converting of Matte
一、冰铜吹炼的任务
二、冰铜吹炼的基本原理
优先氧化 吹炼步骤及其主要化学反应 吹炼过程中冰铜成分的变化
1、熔融硫化物氧化 MS+0.5O2=MO+SO2 2、金属硫化物与其它金属氧化物的反应 FeS+MO=MeS+FeO 3、同一金属硫化物与氧化物的交互反应 MS+2MO=3M+SO2
不同金属硫化物的优先氧化
转炉正常操作温度：1150-1300℃
1765K
•
FeS最容易被氧化
•
FeS+MeO->MeS+FeO最容易进行
ZnS
造渣期：ZnS被O2或FeO氧化成ZnO，然后与SiO2造 渣。这一部分的锌占冰铜锌总量的70~80%。 15~20%的Zn按下列反应生成锌蒸气进入炉气。 2ZnO + ZnS = 3Zn(g) + SO2(g) ZnS + 2Cu = Cu2S + Zn(g)
造渣期：部分氧化生成的PbO容易与SiO2造渣。部分 PbS被炉气带走，有一部分PbS与PbO反应生成金属 铅。生成的Pb一部分进入烟气中，大部分留在Cu2S 中，到造铜期才被氧化。
思考题
从热力学原理来说，区分熔炼与吹炼有无 必要？ 吹炼的两个阶段中烟气成份的变化？ 吹炼操作时过早或者过晚进入造铜期的危 害？（筛炉时熔剂的加入量不合适）
2冰铜熔炼的基本原理,冰铜、炉渣的性质[37页]
![2冰铜熔炼的基本原理,冰铜、炉渣的性质[37页]](https://img.taocdn.com/s3/m/d232cdf10342a8956bec0975f46527d3240ca679.png)
两式相加得：
9FeO(l) + 1.5O2 = 3Fe3O4
3Fe3O4(S) + FeS(l) = 10FeO(l) + SO2 ΔG0 = 654720 – 381.95T (J)
K1573 = 1.62×10-2， K1473 = 5.43×10-4
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经过氧化反应，炉料中铁的一部分形成Fe3O4，Fe3O4的熔 点高（1597℃），在渣中以Fe—O复杂离子状态存在： 当其量较多时，会使炉渣熔点升高，比重增大，恶化了渣 与锍的沉清分离；在造锍熔炼和冰铜吹炼时，由于Fe3O4析出， 在转炉渣口和上升烟道等部位产生结垢物；炉渣粘度增大和熔 点升高；渣含铜升高等许多问题。 当熔体温度下降时，Fe3O4 会析出沉于炉底及某些部位形成炉结，还会在冰铜于炉渣界面
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➢ 炉渣与冰铜的相平衡 冰铜熔炼过程中炉渣是
以 FeO-SiO2 系 、 FeO-SiO2CaO系及FeO-SiO2-Al2O3系 等为主体的。
图 2 - 7 为 FeO-SiO2-CaO 系三元系相图。图中铁全 部 认 为 是 FeO， 而 Al2O3、 CaO 及 MgO 等 均 折 合 成 CaO。
这表明，以Cu2O形态进入渣相的铜量很少。只 要体系内有FeS存在，铜的氧化物在熔炼过程中都能 被硫化成Cu2S而进入冰铜相。
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➢ 2.7造锍熔炼过程中Fe3O4的形成
在火法炼铜过程中，原料中的FeS会优先发生氧化反应转变
为FeO，而由于氧位的升高，FeO会进一步氧化成Fe3O4。
FeS(l) + 1.5O2 = FeO(l) + SO2
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反应要在1400℃以上才能向右进行，而且Kp值很小。 加入SiO2后，体系变成Fe3O4-FeS-SiO2系，反应为： FeS(l)+3Fe3O4(s)+5 SiO2(s) =5(2FeO·SiO2)(l)+SO2(g)
hmp3_2010_2003
4.3.3 生产数据
D)吹炼中次要元素的分布 D)吹炼中次要元素的分布
E）吹炼方法的缺点及发展 间断作业，烟气浓度及烟气量不稳； 间断作业，烟气浓度及烟气量不稳； 炉口与烟罩密封不好， 炉口与烟罩密封不好，烟气泄露或吸入空气 发展：Hoboken炉 闪速吹炼；三菱法吹炼。 发展：Hoboken炉；闪速吹炼；三菱法吹炼。
电能消耗： 电能消耗：200--300度/吨铜 度 吨铜 W = 1000V/1.186η 度/吨铜 η V:槽电压;η：电流效率；铜电化当量1.186g/Ah. 槽电压; 电流效率；铜电化当量1.186g/Ah. 槽电压 D)铜电解精炼的新发展 D)铜电解精炼的新发展 周期反向电解 永久阴极（ISA和KiDD） 永久阴极（ISA和KiDD） 大型电解槽，阴阳极机组，出装槽自动化机组（ 大型电解槽，阴阳极机组，出装槽自动化机组（带GPS 定位），短路检测，添加剂控制自动化等。 ），短路检测 定位），短路检测，添加剂控制自动化等。 阳极定量浇铸、阳极校直及铣耳、钛种板技术、 阳极定量浇铸、阳极校直及铣耳、钛种板技术、始极片 压纹及阴极压纹。 压纹及阴极压纹。
C）电流效率、槽电压、电能消耗 ）电流效率、槽电压、 电流效率： 电流效率：95%左右 左右 电流损失：漏电入地： 阴极短路1~3%；阴极 电流损失：漏电入地：1~3%；阳、阴极短路 ； ； 铜被空气中氧氧化， 氧化还原， 。 铜被空气中氧氧化，Fe2+氧化还原，1%。 槽电压： 构成为： 槽电压：0.20~0.25V,构成为： 构成为 电解液电压降： 电解液电压降：0.11~0.13V 阴极超电压： 阴极超电压：0.04~0.08V 阳极与阴极连接处电压降： 阳极与阴极连接处电压降：0.03~0.06V 导电排和导电杆损失电压： 导电排和导电杆损失电压：0.01~0.02V 阳极极化电压： 阳极极化电压：0~0.01V
冰铜熔炼的理论基础
二、 冰铜的概念及其组成
冰铜是在熔炼过程中产生的重金属硫化物为 主的共熔体，是熔炼过程的主要产物之一，是以 Cu2S-FeS系为主并溶解少量其它金属硫化物（如 Ni3S2 、 Co3S2 、 PbS 、 ZnS 等 ） 、 贵 金 属 （ Au 、 Ag）、铂族金属、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及 微量脉石成分的多元系混合物。
3）表面张力：与铁橄榄石（2FeO ·SiO2）熔体 间的界面张力约为20～60N/m，其值很小，由此 可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。
4）冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是Au和Ag的 强有力的溶解剂。
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5）液态冰铜遇水爆炸，其原因如下： Cu2S + 2H2O = 2Cu + 2H2 + SO2 FeS + H2O = FeO + H2S 3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H2
此四边形中有一广阔的液体分层区。
上层以Cu2S－FeS为主，含有少量的Cu—Fe； 下层为Cu—Fe合金溶解少量的Cu2S－FeS。 熔炼硫化铜矿时，一般炉料中都有过量的硫，
只会产出上层熔体，而不会有下层合金相出现。
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锍中的硫和氧
锍的含硫量不会超过Cu2S－FeS连接线。 理论上，锍的成分可以从纯Cu2S变到FeS， 即相当于含铜从79.8％变到零，含硫从20％变到 36.4％。 工厂锍的含硫量少于理论值，在22－25％间 变动。
熔炼过程中对炉渣有以下基本要求： 1）要与冰铜互不相溶； 2）对Cu2S的溶解度要低； 3）要有良好的流动性和低的密度。
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炉渣的分类常以炉渣的酸度或碱度来划分。过去常以酸 度（硅酸度）来对炉渣进行分类，现在许多冶金学家大都 以碱度来分类。
冰铜冶炼
可以用Cu-Cu2S-Cu2O体系状态图8.4说明。
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L1： 溶解有少量 Cu2S的铜相 L2： 溶解有少量 铜的Cu2S相，
图8.4 Cu-Cu2S-Cu2O 系状态图
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Cu2S
Cu2S + Cu
Cu + Cu2S
过吹
Cu含 Cu2O
Cu
Cu2S+Cu
Cu+ Cu2S
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4、Fe3O4 的生成与破坏
第八节 冰铜的吹炼
一、概述
硫化铜精矿经过造锍熔炼产出了铜锍。 铜锍是金属硫化物的共熔体。主要成分除了Cu、 Fe、S外，还含有少量Ni，Co，Pb，Zn，Sb，Bi， Au，Ag，Se等及微量SiO2，此外还含有2% ～4%的 氧，铜锍中的Cu，Pb，Zn，Ni等重有色金属一般 是以硫化物的形态存在，铁的物相主要是FeS，也 有少量以FeO、Fe3O4形态存在。 吹炼目的：除去铜锍中的铁和硫以及其它杂质， 获得粗铜。 铜锍是贵金属的良好捕集剂。 在吹炼过程中，金、银及铂族元素等贵金属几 乎全部富集于粗铜中。
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1）Ni3S2在吹炼过程中的变化
Ni3S2是高温下稳定的镍的硫化物。当熔体 中有FeS存在时，NiO能被FeS 硫化成Ni3S2：
3NiO(s) + 3FeS(l) + O2 = Ni3S2 (l) +3FeO(l) +SO2
只有在FeS浓度降低到很小时，Ni3S2才按下式 被氧化：
Ni3S2+3.5O2=3NiO+2SO2 +1186kJ
2PbO + SiO2 = 2PbO· 2 SiO
由于PbS沸点较低（1280℃），在吹炼温度下， 有相当数量的PbS直接从熔体中挥发出来进入炉气 中。
对冰铜吹炼及粗铜精炼各阶段终点判断的探讨
对冰铜吹炼及粗铜精炼各阶段终点判断的探讨葫芦岛有色金属集团公司杨文栋苏凤来摘要：本文介绍了在转炉冰铜吹炼及粗铜阳极炉精炼过程中，每个阶段终点判断方法。
关键词：冰铜吹炼；粗铜精炼；终点判断0前言在火法炼铜过程中，无论是转炉冰铜吹炼，还是粗铜阳极精炼，对每个阶段终点判断至关重要。
终点判断准确与否，直接关系到金属直收率、企业的安全生产及企业的经济效益。
本人结合多年生产实际，归纳总结了关于转炉冰铜吹炼和粗铜阳极炉精炼的终点判断方法，仅供大家参考。
1、冰铜转炉吹炼简述火法冶炼中，冰铜转炉吹炼分为两个周期：造渣期和造铜期。
在讨论造渣期和造铜期终点判断的同时，本文将筛炉期也单列出来一起讨论。
2、冰铜转炉吹炼终点判断方法2．1 造渣期终点判断方法造渣操作是转炉吹炼操作的关键。
在造渣反应过程中，造渣期终点判断不准，会造成渣子过吹、欠吹或喷炉事故的发生。
除影响金属直收率外，还会造成人身伤害及设备事故发生。
因此，造渣期终点判断尤为重要。
具体方法如下：2．1．1 化学成份分析法取白铍和转炉渣样化验，当白铍含铜为75+5%，渣含铜小于3%，渣含硅在19~24%时，证明造渣期终点到。
2．1．2 烟气及火焰判断法观察炉口，烟气飘浮边沿下降，气流活跃，四周似翻腾状溢出烟罩外，同时为焰由橙色变成黄绿色，再变为灰色，火焰强劲有力，亮度增加，当火焰转变为黄白色时，证明造渣期终点到。
2．1．3 喷溅物判断法炉口喷溅物较始吹时变得细小、密集、频繁并呈絮状、飘浮无力、发亮；喷溅物冷却凝固样呈空心粒状，证明造渣期终点到。
2．1．4 图示法在配备有温度指示表和二氧化硫浓度指示表的情况下，当出现温度指示值上下移动频繁，在1100~1300。
C范围内温度曲线图呈锯齿状；二氧化硫浓度指示值由低逐渐升高，当稳定在一、二个格内上下移动曲线图时，证明造渣期终点到。
2．1．5 炉后钎样判断法炉后钎样粘结物的颜色由灰白色转为青灰色，再转为油黑色，有光泽，结构松脆，能自动断裂脱离，证明造渣期终点到。
211171074_多功能转炉吹炼低品位冰铜生产工艺与实践
2023年 1月下 世界有色金属5冶金冶炼M etallurgical smelting多功能转炉吹炼低品位冰铜生产工艺与实践李 奖1，邢振兴2*（１．江西自立环保科技有限公司，江西 抚州，３４４１１３； ２． 东北大学冶金学院，辽宁 沈阳，１１０８１９）摘 要：江西自立环保科技有限公司自主研发设计了一款集熔炼吹炼一体化的多功能转炉用于处理低品位冰铜，日处理冰铜５０ｔ~７０ｔ，铜、镍的直收率达９０ｗｔ．％以上，工艺安全、环保、能耗等综合指标均达到预期目的。
本文详细介绍了冶炼工艺、参数指标、操作流程及生产过程中出现的常见问题，并对其解决策略进行了具体阐述。
生产实践结果表明，利用多功能转炉将低品位冰铜与高品位冰铜进行多批次搭配熔化，可以吹炼得到含铜镍达９０ｗｔ．％以上的阳极板。
通过本工艺采用多功能转炉对低品位高镍冰铜的成功处理为实际生产中处理其他复杂金属共伴生资源提供了一定的实际参考价值。
关键词：多功能转炉；低品位冰铜；吹炼；工艺；生产实践中图分类号：ＴＦ８１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０２－０００５－３Production technology and practice of low-grade copper matte blew by multi-functional converterLI Jiang 1, XING Zhen-xing 2*（１． Ｊｉａｎｇｘｉ Ｓｅｌｆ－Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．， Ｆｕｚｈｏｕ ３４４１３３， ＰＲ Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９， ＰＲ Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｊｉａｎｇｘｉ ｓｅｌｆ－ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ． ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｇｒａｄｅ ｃｏｐｐｅｒ ｍａｔｔｅ． Ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｍａｔｔｅ ｉｓ ５０ｔ~７０ｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｎｉｃｋｅｌ ｉｓ ｏｖｅｒ ９０ｗｔ．％． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓａｆｅｔｙ， ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｈａｖｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｐｕｒｐｏｓｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｎｄｅｘ， ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ａｎｄ ｉｔｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎｏｄｅ ｐｌａｔｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０ｗｔ．％ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｎｉｃｋｅｌ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｂｌｏｗｉｎｇ ｌｏｗ－ｇｒａｄｅ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｎｉｃｋｅｌ ｍａｔｔｅ ｉｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｂａｔｃｈｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ． Ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｇｒａｄｅ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｎｉｃｋｅｌ ｍａｔｔｅ ｗｉｔｈ ａ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｅｔａｌ ｃｏ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Keywords: ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ； ｌｏｗ－ｇｒａｄｅ ｃｏｐｐｅｒ ｍａｔｔｅ； ｂｌｏｗｉｎｇ； ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｄｅｘ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ 收稿日期：２０２２－１１作者简介：李奖（１９９４—），男，本科，江西抚州人，助理工程师，从事铜冶炼与资源回收及管理工作。