024-火法精炼工艺

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1、火法精炼常常是根据下列步骤来实现：第一步，均匀的熔融粗金属中产生多相体系（如金属－渣、金属－金属、金属－气体）；第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离。可把精炼的产物分为三类：金属－渣系、金属－金属系、金属－气体系。现代各冶铜厂采用的粗铜精炼方法，是先经火法精炼除去部分杂质，然后进行电解精炼才能产出符合市场要求的纯铜，因为火法精炼（用于铜火法精炼的精炼炉有：回转式精炼炉、固定式反射炉和旋转式精炼炉。国内各厂采用固定式反射炉较多，贵冶、大冶以及金川公司采用回转式精炼炉。）只能除去部分杂质，而杂质含量高的粗铜又不能直接电解。所以，粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质，为铜电解提供

2、优质的阳极板，粗铜中的硫和氧以及溶解在铜液中的SO2，在铜液凝固时，会从铜液中析出大量的SO2，致使浇铸成的阳极板内会留有空洞和形成凹凸不平的表面，这种不合格的阳极板是不能送去电解的。粗铜进行火法精炼除去部分杂质，使送去电解的阳极板含铜达到98.5%—99.5%，杂质总含量控制在0.5～1.5%范围内，铸出的阳极板表面光滑平整，厚薄均匀，无飞边毛刺，无附着物致密、板悬吊垂直度好、比重可达8.8以上的阳极，能满足电解工艺的要求。我车间粗铜的火法精炼是在阳极精炼炉中进行。根据精炼过程的物理化学变化，可分为加料保温、氧化、还原和浇铸四个步骤，其中主要是氧化、还原这两步。转炉产出的粗铜装

3、入粗铜包子，用液体吊车倒入阳极炉内，先通入压缩空气使之产生氧化反应，氧化结束后扒出炉渣，开始通入还原剂使之产生还原反应，还原结束后开始浇铸。产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。1粗铜火法精炼原理粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。粗铜的火法精炼通常是在1150～1250℃的温度下，先向铜熔体中鼓入空气，使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应，以金属氧化物MO形态进入渣中，然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去，最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。1.1铜火法精炼的氧化过程粗铜氧化精炼的基本原理在于铜中存在的大多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力，且多数杂质氧化物在铜水中的

4、溶解度很小，当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。脱硫是在氧化过程中进行的。向铜熔体中鼓入空气时，除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外，氧亦熔于铜中。但熔体中铜占绝大多数，而杂质占极少数，按质量作用定律，优先反应的是铜的大量氧化：4Cu+O2=2Cu2O所生成的Cu2O溶解于铜水中，其溶解度随温度升高而增大。1100℃，溶解的Cu2O=5%，相应的O2=0.56%1150℃，溶解的Cu2O=8.3%，相应的O2=0.92%1200℃，溶解的Cu2O=12.4%，相应的O2=1.38%1250℃，溶解的Cu2O=13.1%，相应的O2=1.53%当Cu2O含量超过该温度

5、下的溶解度时，则熔体分为两层，下层是饱和了Cu2O的铜液相，上层是饱和了铜的Cu2O液相。溶解在铜熔体中的Cu2O，均匀地分布于铜熔体中，能较好地与铜熔体中的杂质接触，那些对氧亲和力大于铜对氧亲和力的杂质（Me），便被Cu2O所氧化：[Cu2O]+（Me）=2[Cu]+[MeO]。这样在氧化精炼中一部分发生Cu—Cu2O—Cu的变化而起到氧的传递剂作用。铜熔体中杂质氧化主要是以这个方式进行的。当然，也有少部分杂质，直接被炉气或空气中的氧所氧化，其反应为：2（Me）+O2=2[MeO]。这种反应，在氧化精炼中不占主导地位。为了使空气中的氧尽量与铜反应生成Cu2O，且使Cu2O与杂质

6、良好接触，进而氧化杂质。就必须把空气鼓入铜熔体中，使空气形成无数小气泡，使铜熔体翻腾，以增大气—液相接触面，加快Cu2O和杂质间的扩散，强化氧化精炼过程。铜液中Cu2S和其它金属硫化物，它在精炼初期氧化的较缓慢，但在氧化后期时，温度达1175℃时，硫在铜液中溶解度可达9%，开始按[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2反应激烈地放出SO2，使铜水沸腾，有小铜液滴喷溅射出，形成所谓“铜雨”而将硫脱除,也标志着氧化将结束。1.2阳极炉氧化过程杂质行为杂质的氧化顺序，从理论上说，可按杂质对氧的亲合力的大小来粗略地判断，其排列顺序为铝、硅、锰、锌、铁、镍、砷、锑、硫、铋、铜、银、

7、金。然而，在实际精炼过程中，杂质氧化的明显顺序是不存在的，而是许多杂质同时发生氧化，只是在某一个时刻氧化程度不同而已杂质的氧化顺序和除去程度，与下列因素有关：（1）杂质在铜中的浓度和对氧的亲合力；（2）杂质氧化后所生成的氧化物在铜中的溶解度；（3）杂质及其氧化物的挥发性、杂质氧化物的造渣性。上述因素中，杂质的浓度、对氧的亲合力和杂质氧化物在铜中的溶解度是主要因素，杂质及其氧化物在铜中的溶解度愈大，则该杂质愈难除去，杂质对氧的亲合力愈小，则该杂质愈难氧化，因而也难以除去。因此在阳极