纯铜的熔炼
铜合金熔炼-熔炼前的准备综述
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程教案熔炼前的准备制作人：王博陕西工业职业技术学院铜合金熔炼——熔炼前的准备一、前言铜与铜合金在熔炼前必须做好必要的准备工作。
对于不同类型的铜和铜合金要采用不同的熔炼工艺。
以纯铜为例，纯铜和低合金铜的熔炼质量及熔铸过程均比其它铜合金更难控制。
首先，纯铜铸件要求有高的导电性和导热性，因此对杂质的含量限制更加严格。
微量杂质能显著降低铜的导电性和导热性。
所以，在熔炼纯铜时，对炉料、熔化工具。
熔化设备等的要求十分严格。
图1 熔炼场景二、炉料和辅助材料的准备1、新金属炉料和回炉料应清洁，无油污、泥沙、锈蚀、水分和其它夹杂物，必要时应对锈蚀的电解铜块进行吹砂处理，去掉吊耳和清除掉铜豆。
2、根据熔炉的大小，将炉料切成合适的尺寸。
3、熔炼用的各种熔剂应按照工艺规程要求进行预先烘烤或脱水处理。
4、炉料在装炉前应进行预热，一般放在炉旁预热至200-300℃或更高。
图2 合格的回炉料和不合格的回炉料二、熔炉的准备1、反射炉的准备工作（1）开炉前必须清除炉内和出铜口处残留的金属和炉渣。
（2）炉膛损坏的部分用磷酸盐泥浆修补，阴干24~28h后再烘烤至500~600℃。
（3）检查燃烧器（烧嘴）有无故障、燃烧通道有无阻碍。
（4）出铜槽覆砂，并在出炉前烘干。
（5）装料前用泥堵[泥堵配比为：焦炭粉50%，硅砂30%，耐火泥20%，加水适量]将出铜口堵住，外加重物。
（6）准备有足够容量的铜液槽。
图3 坩埚炉2、坩埚炉的准备工作（1）新坩埚炉应进行预热处理，加热至600℃以上。
（2）旧坩埚炉应彻底清除掉残留的金属熔渣，使用前也应预热至暗红色。
（3）不同种类的合金最好采用专用坩埚，但一定范围内可以互相调用，其允许调用范围见下表。
表1 熔炼铜合金坩埚互相调用规定3、感应电炉的准备工作（1）根据熔炉合金的种类，选用酸性、碱性或中性炉衬。
（2）出铜口堵塞材料配比（质量分数）为50~60%型砂+40%~50%焦炭，外加20%~25%白泥，水适量。
铜冶炼技术
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
铜合金及其熔炼技术
第二篇铜合金及其熔炼技术第5章概述5.1 铜的自然属性铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。
自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。
自然铜及氧化铜的储量少，现在世界上80％以上的铜是从硫化铁矿精炼出来的，这种矿石含铜量极低，一般在2％～3％左右。
纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。
铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率和电导率都很高，化学稳定性强，强度大，易熔接，具抗腐蚀性、可塑性、延展性。
铜是一种质地坚硬的金属，耐腐蚀，能在各种不同环境中不受损坏。
铜在化学活性排序的序位很低，仅高于银、铂、金，因而性能极稳定。
铜在大气中还会生成氧化铜膜，防止铜进一步氧化腐蚀，所以当许多同时期的铁制器早已锈迹斑斑，甚而变成氧化物化为灰烬时，铜依然性能良好。
铜的这种耐腐性，在建筑方面得到了广泛的应用。
在西方，铜屋顶是高档建筑的首选建筑屋顶，在供水和供暖系统中更是独占鳌头。
铜还是一种最佳的环保材料，其在环境中的浓度一直处于安全界限之内。
铜可以循环使用，不产生垃圾，而再生铜可保持原铜所有的优越性能，其他再生材料则远不能如此另外与其他材料相比，铜对环境更“友善”之处在于，铜在再生过程中不会产生有害物质及废物。
铜是人体中不可缺少的微量元素，铜含量的多少对维护健康更有重要的作用。
一旦铜的含量减少，就会使脑细胞色素氧化酶减少，活力下降，从而使人出现记忆衰退、思维混乱、反应迟钝以及步态不稳、运动失常等病态，同时，人体在造血过程中，血红蛋白中的铁需要由来源于食物中的二价铁转化为三价铁，这样的转化过程必需有铜的参与才能完成。
如果体内缺铜，就会导致铁的转化困难而诱发贫血而在临床中，许多铁性贫血患者，在单纯补铁效果不佳的A况下，适当增加铜的补充，也会使贫血现象得到缓和。
美国科学家提醒人们，在预防心脏病的时候，绝时不可以忽视铜元素的缺乏，因为，铜在参与体内多种酶的合成中，能够促便胶原物质正常产生。
而胶原物质则可以促使心脏和血管壁保持弹性，从而起到了防止动脉硬化的作用。
铜锭熔制工艺2
熔制铜锭工艺
以下指不停炉情况下(炉处于保温状态，炉内有一部分处于熔融状态的铜水)， 重新开始一炉次的熔铜操作工艺流程。 1. 将转换开关转至有效加热工作状态的位置(可置于3、4、5档)； 2. 依次分批加入铜屑、电解铜板、锌锭。 注意：加料过程应分批逐步进行，等上一批全部熔化后方可进行后续加入， 注意 不可一次加入过多，以免造成过冷、架空、搭桥。该电炉置于5档时，以每小时1 吨的熔化效率为恰当，可分5批加料，亦即每10分钟加入约200kg为宜。所有物料 在加入炉中之前都应置于炉边充分预热。 3. 全部熔化后，进行净化熔炼，对金属液进行除渣处理。在取样前需进行搅 拌，以使铜水成分均匀。 4. 进行样杯测试，测定精炼等级，取成分分析试样，进行光谱分析。 5. 根据成分分析结果，进行必要的调整，补充锌、铅、铝(或铜铝合金)，加 入镁、铜铝硼合金，对铜合金进行细化晶粒、精炼处理。加入调整物料后，应进 行人工搅拌，使后续加入的金属均匀地扩散熔解至铜水中。 6. 保持15~30分钟，使，包括样杯测试、成分分析、抛光检测、金 相分析，以确定铜合金是否达到要求。 若成分未达到标准，调整补充所需的元素； 若样杯等级或金相等级达不到要求，加入适量精炼剂； 若抛光表面有杂质点，可升温至1040~1060°C，保持15~30分钟 8. 若符合要求，则可进行除渣，调整金属液温度至1000~1020°C。如果不符 合要求则回到第4步重复操作。 9. 当铜水的各项检测合格，铜水温度在1000~1020°C范围内，作好浇前的准 备工作就可开始浇铸出铜锭。
铜的冶炼方法
铜的冶炼方法
铜是我们日常中不可或缺的金属材料，它的使
用非常普遍，为了满足我们的不断变化的需求，
铜冶炼是实现重要的步骤，接下来小编就详细介
绍一下铜的冶炼方法。
铜的冶炼方法有多种，其中最常用的是熔炼冶
炼方法，它包括熔炼、净化、铸态熔化等步骤。
一般来说，熔炼冶炼分为熔炼准备和熔炼步骤，
熔炼准备主要包括以下几点：首先，要选择正熔
炼炉。
此外，需要添加合适的添加剂，以防腐蚀
和改善冶炼产品的性能。
其次，在加装原材料后，必须保证熔炼介质的合理温度，适当添加外加金属，以使铜变成合适的流动性和物理性质。
最后，进行止加介质操作，使熔炼品质控制在风格的范
围内。
在进行熔炼冶炼过程中，可以采用两种方法来控制冶炼过程，一是“按要求”逻辑，二是“基于回归”。
“按要求”的方法是根据熔炼质量参数的要求和控制点，加以调节，进行反复试验，不断调整，以达到要求质量的目的。
而“基于回归”方法则更加灵活，它是基于某种规律，从真实现象中抽象出逻辑关系，从而对相关参数加以调节和控制。
通过熔炼铜的冶炼，可以有效的把矿物的有机物质和杂质完全消除，进而获得多种不同规格的铜粉。
再通过压铸加工，把铜粉压制成具有较高结构紧固性能以及可加以热处理使用的结构件。
以上便是铜冶炼所需的步骤。
基于熔炼冶炼方法，可以获得较高质量的铜，使其各种性能特征更加凸显，更安全可靠，且有利于金属材料的深加工利用。
铜的冶炼工艺流程
铜的冶炼工艺流程
铜的冶炼工艺流程如下：
1. 原料准备：将含铜的矿石进行破碎和磨细，以便提高矿石的表面积。
2. 矿石浸出：将破碎后的矿石浸入酸性溶液中，使溶解的铜离子进入溶液中，通常使用硫酸浸出。
3. 溶液净化：对浸出液进行净化处理，去除杂质和有害元素。
常用的净化方法包括中和沉淀、溶解和再结晶等。
4. 电解精炼：通过电解方法将铜离子还原成铜金属。
在电解槽中，将浸出液作为电解质，两个电极（阴极和阳极）之间施加电压。
阴极上析出纯铜金属。
5. 精炼和合金化：对铜金属进行再次熔炼和精炼处理，以去除残余杂质和改变铜的性质。
同时，可以加入其他金属元素来制备铜合金。
6. 铸造和加工：将精炼后的铜或铜合金进行铸造成板、棒、管、线等形状，然后通过切割、锻造、冷轧、拉拔等工艺进行加工，得到所需的铜制品。
总的来说，铜的冶炼工艺包括原料准备、矿石浸出、溶液净化、电解精炼、精炼和合金化、铸造和加工等步骤。
每个步骤都有其独特的工艺和设备。
铜的提炼方法
铜的提炼方法
铜是一种重要的金属，在我们的生活中有着广泛的应用。
那铜是怎么提炼出来的呢？
首先，铜的提炼方法主要有火法炼铜和湿法炼铜两种。
火法炼铜的步骤大致如下：先将含铜矿石进行破碎和研磨，使其粒度变小，以便后续处理；然后进行选矿，将有用的矿物与杂质分离；接下来就是熔炼，将选矿后的矿石与燃料一起放入熔炉中，在高温下进行熔炼，使铜矿石中的铜转化为液态铜；最后进行精炼，去除液态铜中的杂质，得到纯度较高的铜。
在这个过程中，需要注意控制温度、燃料的使用量等，确保熔炼过程的顺利进行。
说到这火法炼铜，它的安全性和稳定性可是相当重要啊！高温熔炼过程中要是稍有不慎，那后果可不堪设想啊！所以操作人员必须要严格遵守操作规程，做好安全防护措施。
同时，设备的稳定性也至关重要，要是设备老是出故障，那不是耽误事儿嘛！
那铜提炼出来有啥用呢？它的应用场景那可多了去了！像电气行业，电线、电缆都离不开铜吧；还有电子行业，各种电子产品里也有铜的身影呢。
它的优势也很明显呀，铜具有良好的导电性、导热性和延展性，这可让它在很多领域都大显身手呢！
就拿我们日常生活中的电线来说吧，要是没有高质量的铜来制作电线，那我们的电怎么能顺畅地传输呢？这就是铜提炼的实际应用效果的一个很好的体现呀！
铜的提炼真的是一项非常重要且神奇的工艺啊！它让我们能够获得这种宝贵的金属，为我们的生活带来诸多便利和进步。
所以呀，我们一定要重视铜的提炼技术，不断改进和创新，让它更好地为我们服务！。
铜矿的熔炼工艺与冶炼设备
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汇报人：
熔炼设备：包括熔炼炉、鼓风机、冷却塔等设备
熔炼过程中的化学反应：包括氧化还原反应、硫化反应等化学反应
铜矿的熔炼过程
矿石准备：将 铜矿石破碎、 研磨、混合，
制成矿粉
熔炼反应：将 矿粉与熔剂、 燃料等混合， 在高温下进行
熔炼反应
熔融提取：将 熔融后的铜液 与熔渣分离，
提取铜液
精炼提纯：将 提取的铜液进 行精炼提纯，
熔炼炉：用于铜矿的熔炼，提高铜的纯 度
电解槽：用于铜的电解，提高铜的纯度
冷却设备：用于铜的冷却，防止铜的氧 化
净化设备：用于铜的净化，去除铜中的 杂质
铸锭设备：用于铜的铸锭，便于运输和 储存
检测设备：用于铜的质量检测，确保产 品质量
铜矿的冶炼设备发展趋势
节能环保：提高能源利用率，减少废气、废水、废渣等污染物排放
自动化与智能化：采用先进的自动化和智能化技术，提高生产效率和产品质量
提高设备使用寿命：通过改进设备材料和工艺，提高设备的耐腐蚀、耐磨损等性能，延长设备使 用寿命
降低生产成本：通过优化设备设计和生产工艺，降低设备投资和运行成本，提高企业经济效益
铜矿的熔炼工艺 与冶炼设备的比 较与选择
铜矿的熔炼工艺与冶炼设备的比较
得到纯铜
铜矿的熔炼方法
火法熔炼：通过高温加热，使铜矿中 的金属元素与氧、硫等元素发生化学 反应，生成熔融状态的金属和熔渣。
电炉熔炼：利用电能产生高温，使铜 矿中的金属元素与氧、硫等元素发生 化学反应，生成熔融状态的金属和熔 渣。
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湿法熔炼：利用酸、碱等化学试剂， 将铜矿中的金属元素溶解，然后通 过电解、化学沉淀等方法提取金属。
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纯铜的熔炼工艺
纯铜的熔炼过程要比其他的铜合金复杂的多，铸造工艺方法难以掌握，其主要问题是脱氧、排气、除渣不彻底，铸造工艺和浇注方法不合理，很容易产生铸件缩孔、裂纹、氧化等缺陷使铸件报废。
能否生产出高质量的纯铜铸件，熔炼最为关键，要严格控制好熔炼的每个环节。
首先，金属炉料必须保持干净无油污和氧化，非金属材料必须保持干燥，木炭必须彻底烘干。
将干燥的木炭或者自制的覆盖剂加入到熔炼炉坩埚的低部，加入量以能覆盖住铜液表面后 5 0 ～1 0 0 mm厚度为宜，加入纯铜前先将熔炼炉预热8 ～l 0 min使炉膛温度达到4 0 0 ～6 0 0℃，然后加入纯铜开始熔炼，熔炼过程中，由于木炭或者自制覆盖剂不断燃烧损失要随时补加并保持高度，防止铜液暴露被氧化，当铜液温度升至l 1 8 0 ～l 210℃时，用磷铜( 加入量占铜液总重量的0.3 ％- - , 0.5 ％)合金预脱氧，磷铜合金用石墨钟罩压人铜液底部并轻轻摆动，之后温度升至l220℃左右，分2 ～3次用石墨钟罩加入纯镁( 占铜液总重量的0.05 ％～0.3 ％) ，纯镁尽量加入到距坩埚底
部100mm深处，使铜液彻底沸腾起来后，让铜液中的氧化铜质很快从铜液中上浮，净化铜液，一般经过磷铜预脱氧和纯镁二次脱氧后，铜液能满足要求。
但是往往有一些纯铜的含氧量( 0 .0 4％以上)比较高，两次脱氧还不能达到要求，然后进行第三次脱氧，第三次脱氧就不能用磷铜和纯镁，只能用纯锌改性脱氧，这
时只要加入占铜液总重量0 .0 5 ％～0 .15 ％的纯锌就能
满足要求，锌的加入量不能过多，因为锌能固熔到纯铜里面，降低纯铜的导电性能。
也可以用干燥的惰性气体( 压力0.1 5 - - - 0.2 MP a )用石墨管插入坩埚底部翻腾铜液达到排气清渣之目的。
如果第三次脱氧不成功，该炉铜液不能再处理或者强行浇注铸件，可以加入其它合金材料熔炼相应牌号的铜合金，也可以浇注成纯铜锭，配制青铜和黄铜合金。
一、纯铜的熔炼
所用的熔炼设备中频感应电炉、热电偶、浇包和石墨柑祸等。
(1)先将坩埚预热至暗红色, 在坩埚底加一层厚度约为30-50mm的干燥木炭或覆盖剂(60%硼砂十37%碎玻璃), 再依次加人边角余料、废块和棒料, 最后加纯铜。
(2)补加的合金元素可放在炉台上预热, 严禁冷料加人液态金属中。
整个熔化过程中应经常活动炉料, 以防搭桥。
(3)升温使合金全部熔化合金全熔后, 温度达到1200一1220℃时, 加入占合金液重量0.3%一0,4%的磷铜脱氧, 磷与氧化亚铜发生下列反应：5Cu2 O+2 P=P2O5+10Cu
Cu2 O+ P2O5 =2CuPO3
生成的P2O5气体从合金中逸出, 磷酸铜可浮于液面, 扒渣去除, 达
到脱氧的目的。
另外, 在脱氧的过程中需不断搅拌。
最后扒渣出炉, 合金液的浇注温度一般为1100一1200℃。
二、炉前检验
炉前检验的方法很简单但非常重要而实用千万不可省略。
熔炼完毕的合金液先浇注含气量试样(Φ5 0mm～Φ30m m~Φ50 mm的倒圆台砂型或金属型)用木板刮去试样表面的氧化皮看其表面的变化情况，若试样表面平整或者轻微下凹、中间部位有轻微撕裂，表面呈灰黑色并有不规则皱皮，证明脱氧排气彻底，合金液合格；若试样表面中问部位凸起，或者中间有爆花状撕裂纹，证明脱氧排气不好，合金液不合格，必须重新加入适量的纯镁脱氧排气或者清渣。
待合金液合格后再浇注弯角试样(R10mm~ 120 mm的半圆长条型) ．待冷却至3 0 0℃左右时( 试样表面完全变黑) 淬水，然后敲断看其断口宏观组织，合格的断口平整呈砖红色，组织细密，成分均匀，无偏析和夹渣，折断弯角在1 2 0°以上，证明材料的力学性能合格，可以浇注铸件。
若断口晶粒粗大，砖红色数量很少，颜色发灰，表面黑色氧化皮过厚，表明脱氧不彻底，再加入适量的纯锌彻底脱氧，再次炉前检验，合格后浇注。