重金属冶金学(补充)课件.ppt

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1、造锍熔炼过程中FeS的优先氧化造锍熔炼过程中物料中的铜以Cu2S的形态进入冰铜相中；铁一部分以FeS的形态进入冰铜相，一部分以FeO的形态与SiO2反应造渣进入渣相。FeS是绝大部分的铜以Cu2S的形态进入冰铜相的保证。这是因为：FeS(l.mt)+Cu2O(l.sl)=FeO(l.sl)+Cu2S(l.mt)ΔG0=-114570+13.05T(J)K1473值很大，表明反应显著向右进行。可见体系中Cu2S和FeO是稳定存在的物相。1当、、，则可求出1473K时，以铜的质量分数表示得ω(Cu)=0.13%。这表明，以Cu2O形态进入渣相的铜量很少。只要体系内有

2、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。2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)+SO29FeO(l)+1.5O2=3Fe3O4两式相加得：3Fe3O4(S)+FeS(l)=10FeO(l)+SO2ΔG0=654720–381.95T(J)K1573=1.62×10-2，K1473=5.43×10-4造锍熔炼过程中Fe3O4的形成3冰铜吹炼时，PSO2≈20KPa，αFeO＝0.4或0.5，可作出αFeS和αFe3O4的关

3、系图，如图2-11所示。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。图2-11表明，当冰铜品位提高到白冰铜时，Fe3O4的活度显著升高。这是由于平衡氧位升高所致。所以在常规熔炼法中，产出冰铜的质量分数为40～60％，最高不超过70％4炼铜原料中除了铜、铁和硫外，还含有铅、锌、镍、钴、硒、碲、砷、锑、金、银和铂族金属等。其中贵金属最终几乎都富集在金属铜相中，从电解精炼阳极泥中加以回收。其他元素在熔炼过程中不同程度地被氧化进入气相，或者以氧化物形态进入渣相。其中Zn大部分氧化进入渣相

4、，Ni、Pb、Co大都以硫化物形态进入冰铜相，大部分的Sb、Bi和Ag也进入冰铜相，As大部分进入气相中。造锍熔炼过程中杂质的行为5图2-9Me-S-O系硫位-氧位图(1573K)6冰铜熔炼过程中氧和硫的传递在冰铜熔炼过程中，炉气、炉渣和冰铜的氧位和硫位大小，可用下式表示：这就决定了炉气中的氧向炉渣和冰铜中传递，而冰铜中的硫向炉渣和炉气传递。炉气中的氧向炉渣传递时：此时，炉渣氧位升高，并且向冰铜传递氧：7当渣中氧离子向冰铜中传递时，炉渣因减少O2-而有过剩的正电荷，冰铜中因氧离子的进入产生过剩的负电荷。这些过剩的电荷聚集在相界面上，形成双电层，如图2-13所示。

5、此双电层阻止氧离子进一步的传递。当氧离子向冰铜中传递时，必然有相同数量的阴离子即硫离子向炉渣传递。进入渣中的硫，在扩散过程中，迅速被氧化，生成SO2进入炉气。8在熔炼过程中，炉气－炉渣－冰铜共存体系内，当冰铜组成和温度一定的条件下，随着炉气中氧位的增大，渣中Fe3+增多，同时氧离子进入冰铜和硫离子进入炉渣也相应增加(图2-14)。锍中O(％)，渣中S(％)，渣中Fe3+/Fe2+比值92.4冰铜熔炼方法简介现代炼铜方法传统熔炼方法鼓风炉熔炼方法反射炉熔炼方法电炉熔炼方法熔池熔炼方法闪速熔炼方法诺兰达法瓦纽科夫法白银法奥托昆普法三菱法印柯法奥斯麦特法102.2.2

6、铜的生产方法干燥密闭鼓风炉干燥电炉干燥反射炉硫化铜精矿干燥闪速炉干燥熔池熔炼炉连续炼铜炉冰铜转炉或连续吹炼炉粗铜火法精炼炉阳极铜电解精炼电铜(99.95%~99.99%Cu)(99.5%Cu)(98.5%Cu)(30-55%Cu)(20-30%Cu)112.4.1密闭鼓风炉熔炼鼓风炉熔炼法炼铜是一种历史悠久的冶炼方法。这种方法对炉料适应性强，床能率高，所以曾经长期成为世界上的一种重要炼铜方法。传统的鼓风炉炉顶是敞开式的，只能处理块状物料，所产烟气SO2浓度很低(约0.5％)，难以回收，造成烟害。上世纪50年代出现了密闭鼓风炉，近15年来又出现了富氧密闭鼓风炉。从

7、而克服了上述缺点。密闭鼓风炉的炉料包括混捏铜精矿、熔剂和固体转炉渣。块料的容积比应在50％左右。12炉料和燃料从炉子上部加料斗分批加入，空气或富氧空气从炉子下部两侧风口鼓入。产出的熔体进入本床，通过咽喉口流入设于炉外的前床内进行冰铜与炉渣的澄清分离。炉气和炉料呈逆流运动，所以热交换好，热的直接利用率高达70％以上。焦点区的温度可达1573K以上，其值取决于炉渣的熔点。图2-15密闭鼓风炉中炉料和炉气分布示意图13图2-16密闭鼓风炉的构造1－水套梁；2－顶水套；3－加料斗；4－端水套；5－风口；6－侧水套；7－山型；8－烟道；9－咽喉口；10－风管14表2-5铜

8、精矿密闭鼓风炉熔炼的技术