有色冶金

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1、铜冶金铜冶金 1.铜的生产方法：铜的生产方法：火法炼铜（主要炼铜方法）火法炼铜（主要炼铜方法） ，湿法炼铜，湿法炼铜 火法炼铜生产步骤主要包括：造锍熔炼，铜锍吹炼，火法精炼，电解精火法炼铜生产步骤主要包括：造锍熔炼，铜锍吹炼，火法精炼，电解精 炼炼 2.造锍熔炼的基本原理：造锍熔炼的基本原理：利用高温下，铜对硫的亲合力大于铁，而铁对利用高温下，铜对硫的亲合力大于铁，而铁对 氧的亲合力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质氧的亲合力大于铜的特性，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被除去金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去, , 而金属铜则富集在各

2、种中间而金属铜则富集在各种中间 产物中，并逐步得到提纯。产物中，并逐步得到提纯。 3.造锍熔炼的目的造锍熔炼的目的：把炉料中全部的铜富集在铜锍相，把脉石、氧化把炉料中全部的铜富集在铜锍相，把脉石、氧化 物及杂质汇集于熔渣相物及杂质汇集于熔渣相铜锍相与熔渣相完全分离。铜锍相与熔渣相完全分离。 4.工艺原则：工艺原则：炉料有相当数量的硫来形成铜锍炉料有相当数量的硫来形成铜锍炉渣含二氧化硅接近炉渣含二氧化硅接近 饱和，铜锍和炉渣不致混溶饱和，铜锍和炉渣不致混溶 5.5.硫过量机理：硫过量机理：当炉料中有足够的硫时，在高温下由于铜对硫的亲和力当炉料中有足够的硫时，在高温下由于铜对硫的亲和力 大于铁，而

3、铁对氧的亲和力大于铜，故大于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故 FeSFeS 能使铜硫化，能使铜硫化， FeS+Cu2O=FeO+Gu2SFeS+Cu2O=FeO+Gu2S6.SiO2机理：机理：当熔炼体系中没有当熔炼体系中没有SiO2时，铜锍和炉渣结合成共价键的时，铜锍和炉渣结合成共价键的Gu- Fe-S-O相，铜锍与炉渣高度混熔。当有相，铜锍与炉渣高度混熔。当有SiO2时，它与时，它与FeO反应形成离子反应形成离子 型的炉渣相型的炉渣相,2FeO+3SiO2=2Fe2+Si3O84-铜锍不与铜锍不与SiO2SiO2作用而保留为共作用而保留为共 价键价键Cu-Fe-SCu-Fe-S相。这样就使铜

4、锍与炉渣明显分层。相。这样就使铜锍与炉渣明显分层。 7.7. 铜锍品位的选择：铜锍品位的选择：铜锍中铜的质量分数称为铜锍品位。铜锍的品位并铜锍中铜的质量分数称为铜锍品位。铜锍的品位并 不是越高越好。不是越高越好。太低会使后续吹炼时间拉长、费用增加；太高则使炉渣太低会使后续吹炼时间拉长、费用增加；太高则使炉渣 中的含铜量增加，产生浪费。（喷吹定律中的含铜量增加，产生浪费。（喷吹定律w w（GuGu）%/wGu%=KGu%/wGu%=KGu，同在熔，同在熔 渣和铜锍两相之间的平衡浓度比是一个常数。）铜锍品味越高，铜在渣渣和铜锍两相之间的平衡浓度比是一个常数。）铜锍品味越高，铜在渣 中损失越大。中损

5、失越大。 8.8.铜锍成分：铜锍成分：由由Gu2SGu2S和和FeSFeS组成的合金，其中还含有组成的合金，其中还含有NiNi，CoCo，PbPb和脉石成和脉石成 分以及分以及2%-4%2%-4%氧氧 9.9.在铜锍中还有一部分在铜锍中还有一部分FeSFeS被被Fe3O4Fe3O4所取代，这也是实际铜锍含量比理论所取代，这也是实际铜锍含量比理论 要低的原因，氧是铜锍中的有害成分，铜锍品位越低氧含量越高。要低的原因，氧是铜锍中的有害成分，铜锍品位越低氧含量越高。 10.10.炉渣中化合物的性质：炉渣中化合物的性质：组成炉渣的氧化物可以分为酸性和碱性。酸性组成炉渣的氧化物可以分为酸性和碱性。酸性

6、氧化物有氧化物有SiO2SiO2，碱性氧化物有，碱性氧化物有FeOFeO，CaO,MgO,ZnO,MnO,BaO,CaO,MgO,ZnO,MnO,BaO,中性氧化物中性氧化物 Al2O3,Al2O3,它在酸性渣中呈碱性，碱性渣中呈酸性。它在酸性渣中呈碱性，碱性渣中呈酸性。 11.11.硅酸度：硅酸度：炉渣的酸碱性可以用硅酸度来表示。硅酸度是指炉渣中结合炉渣的酸碱性可以用硅酸度来表示。硅酸度是指炉渣中结合 成成SiO2SiO2的氧原子物质的量，的氧原子物质的量，n0n0（SiO2SiO2）与结合成碱性氧化物的氧原子物）与结合成碱性氧化物的氧原子物 质的量质的量n0n0（MeOMeO）之比。酸性渣

7、的硅酸度一般大于）之比。酸性渣的硅酸度一般大于1 1，碱性渣一般小于，碱性渣一般小于 1 1。 12.12.炉渣含铜损失：炉渣含铜损失：化学损失、物理损失、机械损失（占的比重大）化学损失、物理损失、机械损失（占的比重大） 机械损失机械损失炉渣本身的性质不良炉渣本身的性质不良熔渣与铜锍的澄清条件不好熔渣与铜锍的澄清条件不好由于化由于化 学反应不完全学反应不完全铜锍颗粒太细铜锍颗粒太细 来不及结合成大颗粒沉降来不及结合成大颗粒沉降操作因素操作因素 13.13.造锍熔炼：造锍熔炼：传统方法：在鼓风炉、反射炉和电炉等传统冶金炉内进传统方法：在鼓风炉、反射炉和电炉等传统冶金炉内进 行。行。悬浮熔炼，如奥

8、托昆普闪速熔炼，熔池熔炼，如白银法悬浮熔炼，如奥托昆普闪速熔炼，熔池熔炼，如白银法 14.14.铜精矿的闪速炉熔炼：铜精矿的闪速炉熔炼：闪速熔炼是一种将具有巨大表面积的硫化铜精闪速熔炼是一种将具有巨大表面积的硫化铜精 矿颗粒熔剂与氧气，富氧空气或预热空气一起喷入赤热的炉膛内，使炉矿颗粒熔剂与氧气，富氧空气或预热空气一起喷入赤热的炉膛内，使炉 料在漂浮状态下迅速氧化和熔化的熔炼方法。料在漂浮状态下迅速氧化和熔化的熔炼方法。 15.15.炉渣贫化炉渣贫化：电炉贫化法：电路贫化利用电能加热熔融炉渣，并在还电炉贫化法：电路贫化利用电能加热熔融炉渣，并在还 原剂的作用下将渣中原剂的作用下将渣中Fe3O4

9、Fe3O4还原成还原成FeO,FeO,降低了熔融炉渣的黏度，以利于铜降低了熔融炉渣的黏度，以利于铜 渣分离，与此同时，在硫化剂的洗涤下，使渣中的铜硫化成铜锍，并加渣分离，与此同时，在硫化剂的洗涤下，使渣中的铜硫化成铜锍，并加 以回收。以回收。浮选贫化法浮选贫化法闪速炉直接弃渣法闪速炉直接弃渣法 16.16.铜锍的吹炼：铜锍的吹炼：吹炼的实质是在一定压力下，将空气中送到液体铜锍中，吹炼的实质是在一定压力下，将空气中送到液体铜锍中， 使铜锍中使铜锍中FeSFeS氧化成氧化成FeOFeO并与加入的石英或并与加入的石英或CaOCaO熔剂造渣，熔剂造渣，Gu2SGu2S则与氧化生则与氧化生 成的成的Gu

10、2OGu2O发生相互反应而变成粗铜。发生相互反应而变成粗铜。 第一周期（造渣期）：除去熔锍中全部的铁以及与铁化合的锍。第一周期（造渣期）：除去熔锍中全部的铁以及与铁化合的锍。 第二周期（造铜期）：进一步氧化，脱除残存的锍，生产金属铜的过程。第二周期（造铜期）：进一步氧化，脱除残存的锍，生产金属铜的过程。17.17.铜锍吹炼的温度热制度：铜锍吹炼的温度热制度：吹炼低品位铜锍时，温度通常容易过高，而吹炼低品位铜锍时，温度通常容易过高，而 吹炼高品位铜锍时，则出现热量不足，因此铜锍品位控制以不超过吹炼高品位铜锍时，则出现热量不足，因此铜锍品位控制以不超过50%-50%- 60%60%为限。为限。 锤

11、炼过程是自热过程，不需要外加燃料，完全依靠反应热就能进行。锤炼过程是自热过程，不需要外加燃料，完全依靠反应热就能进行。 第一周期总反应为：第一周期总反应为：2FeS+3O2+SiO2=2FeOSiO2+2SO22FeS+3O2+SiO2=2FeOSiO2+2SO2 第二周期总反应为：第二周期总反应为：Gu2S+O2=2Gu+2SO2Gu2S+O2=2Gu+2SO2 18.18.闪速吹炼和闪速熔炼在工艺上十分相似，但闪速吹炼处理的是粉状铜闪速吹炼和闪速熔炼在工艺上十分相似，但闪速吹炼处理的是粉状铜 锍，脉石成分含量很少，而且闪速吹炼的氧化程度比闪速熔炼要大，工锍，脉石成分含量很少，而且闪速吹炼的

12、氧化程度比闪速熔炼要大，工 艺反应主要集中在反应塔及其下方的沉淀池。艺反应主要集中在反应塔及其下方的沉淀池。 19.19.其它炼铜方法：其它炼铜方法：诺兰达炼铜法是将空气或富氧空气鼓入铜锍层，使加诺兰达炼铜法是将空气或富氧空气鼓入铜锍层，使加到熔池表面的含铜物料迅速熔炼成高品位铜锍的炼铜方法。到熔池表面的含铜物料迅速熔炼成高品位铜锍的炼铜方法。 20.20.造锍：造锍：2FeS+3O2=2FeO+2SO22FeS+3O2=2FeO+2SO2 2FeO+SiO2=2FeOSiO2(2FeO+SiO2=2FeOSiO2(铁橄榄石铁橄榄石) ) xFeS+yCu2S=yCu2SxFeS(xFeS+y

13、Cu2S=yCu2SxFeS(锍锍) ) 绪论绪论 1.黑色金属是指铁、铬、锰三种金属。黑色金属是指铁、铬、锰三种金属。 2.有色金属：有色金属：重金属重金属轻金属轻金属贵金属贵金属稀有金属稀有金属半金属半金属 3.冶金方法：火法冶金方法：火法 湿法湿法 电（电化学电（电化学 电热）电热） 4.矿石：自然矿石、硫化矿、氧化矿矿石：自然矿石、硫化矿、氧化矿 5.选矿：重选、磁选、浮选、电选、化学选选矿：重选、磁选、浮选、电选、化学选锌冶金锌冶金 1.原料原料：硫化锌、氧化锌（虽然硫化锌的冶炼工艺比氧化锌难但是硫化：硫化锌、氧化锌（虽然硫化锌的冶炼工艺比氧化锌难但是硫化 锌品位高）锌品位高） 2.

14、冶炼方法：冶炼方法：以湿法为主以湿法为主 3.焙烧区别：焙烧区别：火法火法 死焙烧死焙烧 湿法湿法 不完全焙烧不完全焙烧 4.常用的火法炼锌法：常用的火法炼锌法：铅锌精矿与熔剂配料后在烧结机上进行烧结焙烧，铅锌精矿与熔剂配料后在烧结机上进行烧结焙烧， 烧结块和经过预热的焦炭一同加入鼓风炉。烧结块在炉内被直接加热到烧结块和经过预热的焦炭一同加入鼓风炉。烧结块在炉内被直接加热到 ZnO 开始还原的温度后，开始还原的温度后，ZnO 被还原而得到锌蒸气，锌蒸气与风口区燃被还原而得到锌蒸气，锌蒸气与风口区燃 烧产生的烧产生的 CO2 与与 CO 气体一同从炉顶进入铅雨冷凝器，锌蒸气被铅雨吸气体一同从炉顶

15、进入铅雨冷凝器，锌蒸气被铅雨吸 收形成收形成 Pb-Zn 合金，从冷凝器放出，再经冷却后析出液体锌；形成的粗合金，从冷凝器放出，再经冷却后析出液体锌；形成的粗 铅、锍和炉渣从炉缸放入前床分离，粗铅进一步精炼，炉渣经烟化或水铅、锍和炉渣从炉缸放入前床分离，粗铅进一步精炼，炉渣经烟化或水 淬后堆存。淬后堆存。 5.粗锌的精炼：粗锌的精炼：火法精馏精炼，在一种专门的精馏塔内完成的。一般由火法精馏精炼，在一种专门的精馏塔内完成的。一般由 两座铅塔和一座镉塔组成。两座铅塔和一座镉塔组成。 粗锌精炼的基本原理：利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别在高温下粗锌精炼的基本原理：利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别

16、在高温下 使它们与锌分离。使它们与锌分离。 6.湿法炼锌：湿法炼锌：主要炼法方法（三段法，两段法）主要炼法方法（三段法，两段法） 7.锌焙砂浸出工艺：锌焙砂浸出工艺：两段法：中性浸出，高温酸性浸出两段法：中性浸出，高温酸性浸出 三段法：中性浸三段法：中性浸 出，酸性浸出，碱性渣挥锌出，酸性浸出，碱性渣挥锌 8.硫化锌精矿的直接浸出：硫化锌精矿的直接浸出：硫化锌精矿的直接酸浸是硫化锌不经焙烧，硫化锌精矿的直接酸浸是硫化锌不经焙烧， 在有氧条件下用废电解液浸出锌精矿，使硫化物直接转化为硫酸盐和元在有氧条件下用废电解液浸出锌精矿，使硫化物直接转化为硫酸盐和元 素硫的过程主要反应如下：素硫的过程主要反应如下：ZnS+H2SO4+1/2O2=ZnSO4+S+H2O 钛合金钛合金 1.钛合金使用的原理：钛合金使用的原理：金红石（金红石（TiO2）和钛铁石（）和钛铁石（FeTiO3） 2.钛渣生产原理：钛渣生产原理：在钛铁矿精矿高温还原熔炼