有色冶金概論-銅冶金課件.ppt

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1、第二章銅冶金2.1概述2.1.1銅的性質(zhì)和用途1）物理性質(zhì)銅是玫瑰紅色的金屬，展性和延性良好?？衫?.0799毫米的細(xì)絲，或薄片。2）化學(xué)性質(zhì)原子量63.54，一價(jià)和二價(jià)，一價(jià)化合物高溫穩(wěn)定，而二價(jià)的化合物則相反。銅與硫化合生成硫化亞銅Cu2S和硫化銅CuS.3）銅的用途硫化礦：黃銅礦（CuFeS2）,斑銅礦（Cu3FeS3）,輝銅礦（Cu2S）,銅藍(lán)（CuS）氧化礦：孔雀石（CuCO3.Cu(OH)2）,硅孔雀石（CuSiO3.2H2O）,蘭銅礦（2CuCO3.Cu(OH)2）,赤銅礦（Cu2O）,膽礬（CuSO4.5H2O）2.1.2煉銅原料2.1.

2、3銅的生產(chǎn)方法1）火法煉銅火法煉銅占銅生產(chǎn)量的90%，主要處理硫化礦。設(shè)備鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐、閃速爐和連續(xù)煉銅爐等。2）濕法煉銅濕法煉銅占銅生產(chǎn)量的10%，主要用以處理氧化礦，也有的處理硫化礦。2.2火法煉銅的基本理論2.2.1火法煉銅的基本原理火法煉銅的目的:(1)使?fàn)t料中的銅盡可能全部進(jìn)入冰銅,同時(shí)使?fàn)t料中的氧化物和氧化產(chǎn)生的鐵氧化物形成爐渣.(2)使冰銅與爐渣分離。為達(dá)到這兩個(gè)目的，火法煉銅必須遵循兩個(gè)原則：（1）必須使?fàn)t料有相當(dāng)數(shù)量的硫來形成冰銅。（2）使?fàn)t渣含二氧化硅接近飽和，以便冰銅和爐渣不致混溶。FeS（液）+Cu2O（液）=FeO（液）+

3、Cu2S（液）反應(yīng)△G0=-35000+4.6T2.2.2銅熔煉的冰銅1.冰銅的成分冰銅：是由Cu2S和FeS組成的合金，其中可能還有少量其他硫化物如Ni3S2、Co3S2、PbS和ZnS等，但銅鐵硫的含量占總量的85~95%。2.冰銅的性質(zhì)熔點(diǎn)：900~1050℃。比重：4.8~5.3冰銅是貴金屬的良好捕集劑。液體冰銅遇水容易發(fā)生爆炸。2.2.3銅熔煉的爐渣1.爐渣的成分爐渣是由各種金屬和非金屬氧化物的硅酸鹽組成的合金。主要組成：SiO2、FeO和CaO（三者總量85～90％）硅酸度是指爐渣中酸性氧化物SiO2的含氧量與堿性氧化物含氧星展和的比值，用K表

4、示。2.爐渣的性質(zhì)(1)爐渣的熔點(diǎn)（1050-1100℃）,影響爐料的溶化速度和燃料消耗;(2)粘度,影響爐渣與冰銅的分離和流動(dòng)性，影響爐渣的排放性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)速度和傳熱效果;(3)爐渣的比重（3.3-3.6）,爐渣和冰銅的沉清分離,冰銅與爐渣比重差應(yīng)大于1;(4)爐渣的導(dǎo)電率（電爐）。3.渣含銅損失占總銅重的1~2%，損失的三種類型：①化學(xué)損失，指銅以Cu20形態(tài)造渣引起的損失。②物理損失，指銅以Cu2S形態(tài)溶解于爐渣中引起的損失。（酸性爐渣溶解Cu2S較少，而FeO含量高的爐渣對Cu2S溶解度大）③機(jī)械損失，由于冰銅顆粒未能從爐渣中沉清所引起。它是爐渣

5、中銅損失最大部分。一般占50%以上。主要原因：爐渣本身的性質(zhì)不良；爐渣與冰銅的沉清條件不好；由于化學(xué)反應(yīng)不完全；冰銅顆粒太細(xì)，來不及結(jié)合成大顆粒沉降；操作因素，如在放渣時(shí)帶走冰銅和生料等。4.渣型的選擇(1)銅爐渣應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)一般是1050—1100℃，生產(chǎn)中爐渣還要保證100-150℃過熱。(2)銅爐渣要粘度小，流動(dòng)性好，以便與冰銅分離。(3)銅爐渣的比重不應(yīng)太大，冰銅和爐渣的比重差在1-2之間。(4)銅爐渣的表面張力要大，進(jìn)而減少冰銅的懸浮。(5)電爐熔煉時(shí)，爐渣的導(dǎo)電性要適當(dāng)。(6)銅爐渣對冰銅溶解度要小。(7)造渣所配入的熔劑要少。2.3銅精礦的

6、密閉鼓風(fēng)爐熔煉鼓風(fēng)爐熔煉是在豎式爐子中依靠爐料與上升熱爐氣對流加熱進(jìn)行熔煉，在歷史上此法最早曾應(yīng)用于從氧化銅礦石生產(chǎn)扔銅。自從五十年代末期以來，出現(xiàn)了直接處理精礦的密閉鼓風(fēng)爐熔煉法。它是將精礦加水混捏提高粘性，加入鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉。爐頂為密封式，爐氣用于制酸。目前鼓風(fēng)爐熔煉還在生產(chǎn)上采用，我國約40%的銅是用這種方法冶煉的。2.3.1密閉鼓風(fēng)爐熔煉的原理1．爐料、爐氣和溫度在爐內(nèi)的分布爐料：①混捏銅精礦、熔劑（石灰、石英石）和轉(zhuǎn)爐渣組成。塊料容積要占爐料容積的50%。②爐氣：周邊行程。③爐料的分布不均也使鼓風(fēng)爐內(nèi)溫度分布不均，爐子兩側(cè)溫度高，中心低。2、鼓風(fēng)

7、爐內(nèi)的物理化學(xué)過程由上到下發(fā)生各種物理化學(xué)變化，按爐子高度分三個(gè)區(qū)域，如：（1）預(yù)備區(qū)溫度區(qū)間：250~600到1000~1100℃主要物理化學(xué)變化：1）預(yù)熱、干燥、脫水。2）高價(jià)硫化物和石灰石分解。3）硫化物被氧化。4）精礦粉料的固結(jié)和燒結(jié)。（2）焦點(diǎn)區(qū)焦點(diǎn)區(qū)是進(jìn)行激烈化學(xué)反應(yīng)和熔化過程的區(qū)段。在風(fēng)口上方一米左右的地方，最高溫度達(dá)1250~1350℃。在焦點(diǎn)區(qū)內(nèi)主要物理化學(xué)變化：1）爐料熔化，完成造渣和造冰銅。2）熔融硫化物的氧化。3）焦炭的燃燒。被氧化的主要是FeO，產(chǎn)出的FeO與爐料中的SiO2造渣，總反應(yīng)如下：2FeS+3O2+SiO2=2FeO.

8、SiO2+2SO2此外，轉(zhuǎn)爐渣中的Fe3O4也直接與SiO2和Fe