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铜合成炉培训教材
铜合成炉系统培训教材
金川集团有限公司铜冶炼厂
2012年7月
前 言
铜合成炉熔炼系统于2005年9月投料试生产,是集团公司拥有自主知识产权的先进炼铜工艺,也是集团公司优化产业结构、扩大经济规模、增强国际竞争力的重大举措。
该系统主要由精矿蒸汽干燥系统、铜合成炉熔炼系统、53万吨硫酸系统和20000m3/h氧气站四大部分组成。
随着合成炉炼铜工艺的不断完善,为了适应职工培训的需要,本教材在2009年编制的《合成炉培训教材》的基础上进行了修改和完善。
本教材编制人员如下:
主编:
王爱民
副主编:
朱明辉、张正位
编辑:
王奎杨贵严白连强许登祥仲伟赵福生古波
张俊松陶川银刘杰刘飞虎赵德刚刘贵龙杨丽
董旭李海荣朱艳梅
排版:
黄艳
本书编写过程中,承蒙各级领导和各位工程技术人员的大力支持,在此致谢。
由于编者水平有限,时间紧迫,书中错误在所难免,诚望各界人士批评指正。
2009年1月15日
前 言1
目录2
第一章绪论4
第一节绪言4
第二节铜冶金发展简史4
第三节金川集团公司炼铜简介7
第四节铜及其化合物的性质8
第五节铜的主要化合物9
第六节炼铜原料11
第七节铜储量12
第二章造锍熔炼原理13
第一节概述13
第二节造锍熔炼的主要化学反应13
第三节铜锍15
第四节炉渣15
第五节炉渣的粘度16
第六节炉渣的比重16
第七节炉渣的热焓16
第八节炉渣的电导17
第九节炉渣的表面张力17
第十节炉渣中的Fe3O417
第十一节渣中铜的损失17
第三章金川合成炉炼铜19
第一节金川铜合成炉炼铜的前提及背景19
第二节合成炉炼铜的设计原则19
第三节原料、燃料和辅助材料20
第四节合成炉炼铜的项目组成21
第五节铜合成炉炼铜主要设计方案22
第四章精矿蒸汽干燥工艺23
第一节蒸汽干燥基本原理及工艺流程23
第二节蒸汽干燥系统工艺配置25
第三节蒸汽干燥系统主体设备简介31
第四节蒸汽干燥系统附属设备简介34
第五节生产实践35
第六节蒸汽干燥主要技术经济指标41
第七节蒸汽干燥系统常见故障及处理42
第五章合成炉熔炼工艺44
第一节合成炉熔炼基本原理及工艺流程44
第二节合成炉熔炼工艺过程描述49
第三节主体设备51
第四节工艺配置56
第五节计算应用举例78
第六章合成炉生产实践80
第一节合成炉工艺生产控制、作业、监控参数80
第二节合成炉生产工艺作业程序81
第三节合成炉生产工艺控制程序85
第四节合成炉生产特殊作业程序87
第五节纠正和预防控制程序103
第七章熔剂及煤粉制备106
第一节熔剂及煤粉制备工艺流程107
第二节熔剂及煤粉制备的工艺原理和生产过程描述107
第三节主体设备介绍109
第四节工艺配置117
第八章铜锍的吹炼129
第一节概述129
第二节铜锍吹炼的基本原理131
第三节转炉的结构及耐火材料137
第四节转炉吹炼的生产实践146
第五节铜锍吹炼的其它方法160
第九章粗铜火法精炼164
第一节各炉型的特点164
第二节回转炉精炼工艺165
第三节阳极浇铸176
第一章绪论
第一节绪言
铜的用途十分广泛,一直是电力、轻工、机械制造、交通运输、电子、邮电、军工等行业不可缺少的材料。
铜的电导率很高,仅次于银。
因此在电气、电子技术、电机制造等工业应用最广。
铜的导热性能好,常用于制造加热器、冷凝器与热交换器。
铜的延展性能好,在飞机、船舶、汽车等制造业多用于生产各种零部件。
铜的耐腐蚀性较强,盐酸和稀硫酸对铜不起作用,在化学、制糖和酿酒工业用于制造真空器、蒸馏器、酿造锅、管道等。
铜能与锌、锡、铝、镍和铍等形成多种合金。
黄铜(铜锌合金)、青铜(铜锡合金)用于制造活塞、轴承、开关、油管、换热器等。
铝青铜抗震性能好,可用于制造强度和韧性要求高的铸件。
铜镍合金中的蒙奈尔合金以抗腐蚀著称,多用于制造阀、泵、高压蒸汽设备。
铍青铜的力学性能超过高级优质钢,广泛用于制造各种机械部件、工具和无线电设备。
铜的化合物是电镀、原电池、农药、颜料、染料、触媒等工农业的重要原料。
第二节铜冶金发展简史
一、我国铜冶炼工业发展简况
我国是最早应用铜的国家之一。
在夏代就进入了青铜时代,到了商、周是青铜文化的鼎盛时期,根据出土的文物表明:
我国的炼铜技术处于当时世界最高水平。
在甘肃马家窑文化遗址发现的青铜刀距今有5000年的历史。
在明代出版的《菽园杂记》中,对硫化矿炼铜的过程有详尽的描述。
湿法炼铜也是源于我国,在西汉《怀南万毕术》中有用铁从硫酸铜溶液中置换铜的记载。
北宋《浸铜要略》是世界上最早的湿法炼铜专著。
从明代晚期到晚清,中国沦落为半封建半殖民地社会,现代工业发展受到阻碍,炼铜工业也逐渐衰落。
近代第一个铜冶炼厂是20世纪30年代沈阳的奉天金制炼所(沈阳冶炼厂的前身),使用烧结锅烧结——敞开鼓风炉熔炼——真吹炉吹炼——电解精炼工艺。
直到解放前夕除沈冶外,仅有上海冶炼厂、昆明冶炼厂和重庆冶炼厂等几家小的杂铜冶炼厂。
解放以后,我国的铜工业才逐渐回复发展,改造了铜陵的鼓风炉工艺,在20世纪60年代,建成了湖北大冶和甘肃白银现代化的反射炉炼铜厂,在昆明建成了大型电炉炼铜的云南冶炼厂。
改革开放以后,我国的铜工业发生了翻天覆地的变化,先后建成贵冶、金隆、候马等现代铜冶炼厂。
二、国外炼铜工业发展简史
从考古资料看:
西亚地区是世界上最早应用并掌握炼铜的地区。
伊朗西部发现的小铜针及铜锥距今有9000年的历史,在土耳其南部发现的铜炉渣距今有8000~9000年的历史。
以色列发现的炼铜炉距今6000年,从埃及发现的铜件距今有6000~7000年的历史。
欧洲炼铜技术是从西亚传入的,奥地利采用硫化矿冶炼大概在公元前1200年左右。
到14~15世纪,欧洲普遍采用“德国法”炼铜,是把硫化矿全部焙烧成氧化矿,然后在矮竖炉内还原粗铜。
1698年英国开始采用反射炉熔炼和反射炉吹炼。
1880年转炉的出现大大缩短了冶炼周期,使炼铜工业进入到一个新时期。
1865年欧洲发现了电解精炼,从而大大提高了铜的纯度。
从19世纪末到20世纪20年代,鼓风炉冶炼工艺占主要地位,从20世纪20年代到70年代,反射炉冶炼工艺占主要地位。
从70年代末,由于对环保、能源和资源的认识,炼铜技术发生了重大变革,使全世界炼铜工业发生了巨大变化。
三、近20年来国内铜冶金现状
铜的提取方法有火法和湿法两种。
湿法炼铜产量占全世界铜产量的20%,我国不足
3%,虽然陆续建成了200多个湿法炼铜厂,但是规模都在几百或几千吨,尚无万吨以上的生产厂家,所以我国炼铜的主要工艺仍采用火法冶炼,火法冶炼的主要工艺为熔炼、吹炼、精炼和电解,各工艺的冶金现状具体如下:
1.熔炼
我国铜熔炼方法很多,主要有以下10种工艺:
(1)密闭鼓风炉熔炼:
铜陵金昌一冶、富春江冶炼厂、烟台冶炼厂、葫芦岛东方铜业公司、池州冶炼厂、水口山矿物局冶炼厂等采用鼓风炉熔炼工艺。
鼓风炉生产能力低,烟气二氧化硫浓度低,不利于回收制酸,环境污染严重。
(2)闪速炉熔炼:
贵溪冶炼厂、铜陵金隆公司采用该工艺,金川公司的合成炉熔炼属于该工艺,但是采用了闪速炉和电炉合二为一的炉型,其操作方法与传统的闪速炉工艺有很大的区别。
该方法工艺成熟,能耗低,硫回收率高,环保条件好,但对原料要求稳定。
(3)诺兰达炉熔炼:
湖北大冶在旧工艺改造中采用该工艺,1997年建成投产。
系统漏风率高,渣含铜高,炉渣必须通过选矿或湿法处理后才能废弃;入炉富氧浓度不能超过40%,扩产规模受限制;
(4)电炉熔炼:
云铜于20世纪50年代采用了电炉工艺,金川铜二期改造也采用了闲置的电炉炼铜。
电炉对原料的适应性强,但是能耗高,环保条件差。
(5)白银炉熔炼:
这是我国自行开发的熔池熔炼法。
(6)奥斯麦特/艾萨熔炼:
中条山侯马冶炼厂、铜陵金昌二冶、云铜采用该工艺,熔炼炉扩产潜力很大,物料不需要经过深度干燥。
(7)氧气顶吹熔炼:
金川自热炉属于该炉型,主要用于处理镍铜高锍浮选分离的二次铜精矿。
(8)反射炉熔炼:
原湖北大冶、甘肃白银目前仍然有反射炉在维持运行。
(9)离析法熔炼:
广东石箓铜业公司采用离析法处理难选氧化矿。
(10)水口山法熔炼:
由水口山矿物局等国内多家单位研究成的底吹试验炉已经进入商业生产。
2.吹炼
(1)P-S转炉吹炼:
我国大型冶炼厂普遍都采用P-S转炉吹炼生产粗铜。
近20年来转炉吹炼在炉口烟罩密封、提高炉寿命、自动捅风眼机、DCS控制、富氧吹炼、余热回收、提高送风时率和硫回收方面作了很大的工作,使转炉吹炼技术有了很大的提高。
(2)连续吹炼炉吹炼:
国内密闭鼓风炉炼铜的小冶炼厂多采用自行开发的连续吹炼炉吹炼。
(3)奥斯麦特炉吹炼:
侯马冶炼厂采用奥斯麦特炉吹炼,是一种全新的吹炼方法。
(4)卡尔多炉吹炼:
金川自热炉配套的卡尔多炉用来处理高镍粗铜脱镍。
(5)闪速炉吹炼:
1996年,在美国kenncott冶炼厂,第一台闪速炉用作铜锍吹炼顺利生产以来,闪速吹炼炉取代传统的P-S转炉吹炼,成为一种新趋势。
闪速炉吹炼与传统P-S转炉吹炼相比,具有单炉处理能力大,节能环保,连续作业等优势。
其缺点是:
相应配套设备投资巨大。
我国的第一台闪速吹炼炉在山东阳谷祥光铜业公司,2007年投用以来,已连续生产出粗铜30多万吨。
该厂采用“闪速熔炼炉+闪速吹炼炉”双闪工艺,是世界第二家,国内第一家采用双闪工艺的现代冶炼厂。
3.精炼
现在一些小厂,仍在使用反射炉精炼粗铜。
大型冶炼厂粗铜精炼采用回转式阳极炉,采用园盘浇铸机定量浇铸阳极板。
4.电解
新建的大型冶炼厂都采用了大型阳极板电解,5kt/a以下的电解车间都采用小型阳极板。
四、国外铜冶金现状
全世界约有110个铜冶炼厂,火法冶炼仍占主导地位。
随着环保要求日益严格,以及化学采矿就地浸出、堆浸、细菌浸出、溶剂萃取等技术的发展,湿法炼铜成本大幅度下降,成为今后世界铜冶炼发展的重要特点之一。
传统的鼓风炉、反射炉和电炉熔炼工艺逐渐被淘汰。
20世纪60~70年代迅速发展的闪速炉熔炼已经有50家,居火法冶炼之首,并且对喷嘴技术、炉体水冷技术等进行改进,大大提高了处理能力和炉体寿命。
现用闪速熔炼生产的铜占世界铜产量的一半。
新开发的熔池熔炼和强化熔炼工艺,主要是诺兰达、特尼恩特炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、三菱熔炼法、瓦纽柯夫熔炼装置。
这些工艺的共同特点是采用富氧或工业氧,熔炼强度高,能耗低,对原料适应性强,单位投资低,烟气二氧化硫浓度高,有利于制酸回收,环保条件好。
铜锍吹炼目前主要以P-S转炉为主,其缺点是间断作业。
第三节金川集团公司炼铜简介
金川集团有限公司是集采、选、冶、化为一体的国有特大型有色冶金、化工联合企业,几十年来,公司的建设和发展主要依托资源丰富的金川铜镍矿,形成了以电镍为主,以铜、钴、贵金属、铂族金属和无机化工为辅的产品体系。
2000年以前,公司铜的冶炼主要是处理高镍硫磨浮分离的二次铜精矿。
冶炼厂自热炉车间担负着二次铜精矿的处理任务。
累计产出电铜30多万吨。
2000年,通过2#矿热电炉系统转产炼铜,配合湿法铜电解扩产改造,使公司电解铜的生产能力提高到了年产6万吨。
2002年,公司又继续实施“后五万吨铜工程”:
火法部分将1#矿热电炉系统恢复,并填平补齐地进行转产炼铜的改造,同时新建5万吨铜电解,到2003年3月,公司电铜的生产规模将达到年产12万吨。
2002年公司筹备新建铜冶炼生产线,4月份组织考察,2003年1月通过了《合成炉炼铜可行性研究报告》的评审,开始了施工图设计和施工。
项目于2005年8月8日建成点火,同年9月12日投入生产。
第四节铜及其化合物的性质
铜是元素周期表中第IB族元素,原子序数为29。
价电子层结构为3d104s1,主要化合价:
+1、+2。
熔点1357.5k,沸点2840K。
20℃时比重为8.89,25℃时比热为0.3843J/g。
熔化潜热为204.7J/g,20℃时电阻为0.01724Ω.mm2/m,标准电位+0.34V,莫氏硬度42~50kg/mm2。
铜的导电性能与导热性能极好,仅次于银。
熔融铜能溶解H2、O2、SO2、CO2、CO和水蒸气等气体。
气体的溶解不仅包括物理溶解,还包括气体与铜和铜中杂质发生的化学作用。
溶解的气体对铜的机械性质和电工性质均有影响,当铜熔液凝固时,溶解的气体又能够逸出,造成铜铸件内形成气孔。
铜在干燥的空气中不起变化,但在含有CO2的潮湿空气中,表面会氧化生成碱性碳酸铜的膜层,俗称铜绿,这层膜能阻止再被腐蚀。
铜绿有毒。
铜在空气中加热到1850℃即开始与氧作用,表面生成一层暗红色的铜氧化物;当温度高于350℃时,铜的颜色逐渐由玫瑰色变为黄铜色,最后变成黑色CuO外层,中间层为Cu2O,内层仍然为金属铜。
铜的电位序位于氢位置下,属于电性元素,不能从酸中置换出氢,因此不溶于盐酸,在无氧化剂的硫酸中也不溶解,能溶于硝酸和有氧化剂存在的硫酸中。
铜能溶解于氨水中。
铜能与氧、硫、卤素元素直接化合。
第五节铜的主要化合物
一、氧化铜(CuO)
自然界中的氧化铜以黑铜矿存在,黑色无光泽,氧化铜是不稳定化合物,加热时依下式分解:
4CuO=2Cu2O+O2
氧化铜容易被H2、O、C、CxHy等还原为金属。
在冶炼过程中,还可以被其它硫化物和较负电性的金属锌、铁、镍还原。
二、氧化亚铜(Cu2O)
氧化亚铜在自然界中以赤铜矿形态存在,根据晶粒大小不同,颜色也不同。
组织致密的呈樱红色,粉状的为洋红色。
氧化亚铜熔点为1235℃,高温下稳定,1324℃时分解反应的氧压为3.33kPa。
氧化亚铜容易被C、CO、H、CxHy还原生成金属。
Cu2O与Cu2S共热时发生反应:
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2
该反应于450℃开始,1100℃完成,这是冰铜吹炼成粗铜的理论基础。
Cu2O与FeS共热时发生反应:
Cu2O+FeS=Cu2S+FeO
该反应向右进行的趋势很大,这是冰铜熔炼的基本反应。
Cu2O能溶于HCl、H2SO4、FeCl3、Fe2(SO4)3、NH4OH等溶剂中,这是氧化矿湿法冶金的基础。
三、铜的铁酸盐
铜的铁酸盐有铁酸铜(CuO.Fe2O3)和铁酸亚铜(Cu2O.Fe2O3),前者低温稳定,后者在1100℃以上稳定。
铜精矿焙烧时易形成Cu2O.Fe2O3。
铜的铁酸盐不易溶于水、氨及一般溶剂,在高温冶金中,易被强碱性氧化物如FeO、CaO等及硫化物分解,也易于被SO2还原。
四、铜的碳酸盐
自然界中以孔雀石[CuO.Fe2O3]和蓝铜矿[2CuCO3.Cu(OH)2]形态存在。
它们在高温下均不稳定,加热到
220℃以上完全分解为CuO。
湿法冶金中,铜的碳酸盐与各种溶剂发生类似于铜氧化物与各种溶剂所发生的反应。
五、铜的硅酸盐
自然界中呈硅孔雀石(CuSiO3.2H2O)和透视石(CuSiO3.H2O)形态存在。
它们在高温下分解放出水和氧,形成在高温下稳定的硅酸亚铜(2Cu2O.SiO2)。
硅酸亚铜易于被H2、C、CO还原。
硅酸亚铜可溶于HNO3及稀CH3COOH中,微溶于H2SO4,易溶于HCl中。
六、硫化铜
自然界中呈铜蓝的矿物形态存在,CuS极不稳定,加热时分解:
2CuS=Cu2S+1/2S2
在500℃时分解的硫蒸汽压为66.66kPa。
CuS不溶于水,溶于热硝酸和KCN溶液中。
稀硫酸和苛性钠对其不发生作用。
七、硫化亚铜
自然界中以辉铜矿形态存在,高温下稳定,在1400℃时离解。
常温时Cu2S可溶解于NH4OH和稀硝酸中,也能溶于CuCl2、FeCl3、Fe2(SO4)3。
与浓HCl作用时,逐渐放出H2S,与浓硫酸作用则生成CuS、CuSO4和SO2。
对稀硫酸仅在有空气存在时,方能缓慢发生反应。
常温下Cu2S不被空气氧化,高温下发生氧化反应生成铜和SO2。
八、硫酸铜(CuSO4)
自然界中以胆矾(CuSO4.5H2O)矿物形态存在。
硫酸铜易溶于水,用铁和锌可以从CuSO4溶液中置换出金属铜。
九、氯化铜(CuCl2)
自然界无氯化铜矿物存在,为人工制成物。
CuCl2很不稳定,隔绝空气加热到340℃离解成Cu2Cl2,并放出氯气。
CuCl2易于挥发,在523.6℃时,其蒸汽压达113.19kPa,CuCl2可溶于水。
十、氯化亚铜(Cu2Cl2)
氯化亚铜为白色粉末,受日光作用即迅速变为暗黑色。
Cu2Cl2在390℃时即显著挥发,在1367℃时其蒸汽压达101.32kPa。
这是氯化冶金的基础。
Cu2Cl2几乎不溶于水,溶于盐酸及金属氯化物溶液中。
第六节炼铜原料
根据铜化合物的性质,铜的矿物分为自然铜、硫化矿和氧化矿。
自然界几乎找不到自然铜了。
够得上冶炼经济品位的氧化矿当今也越来越少,世界铜产量的90%来自硫化矿。
常见的具有工业价值的铜矿物见表1-1。
表1-1常见的铜矿物
矿物
组成
Cu%
颜色
晶系
光泽
密度
斑铜矿
Cu5FeS4
63.3
铜红至深黄色
立方
金属
5.06~5.08
黄铜矿
CuFeS2
34.5
铜黄色
正方
金属
4.1~4.3
黝铜矿
Cu12Sb4S13
45.8
灰至铁灰色
立方
金属
4.6
砷黝铜矿
Cu12Sb4S13
51.6
铅灰至铁黑色
立方
金属
4.37~4.49
辉铜矿
Cu2S
79.8
铅灰至灰色
斜方
金属
5.5~5.8
蓝铜
CuS
66.4
靛兰或灰黑色
立方
半金属至树脂状
4.6~4.76
赤铜矿
Cu2O
88.8
红色
立方
金刚至土色
6.14
黑铜矿
CuO
79.9
灰黑色
单斜
金属
5.8~6.4
孔雀石
CuCO3.Cu(OH)2
57.3
浅绿色
单斜
金属至土色
3.9~4.03
蓝铜矿
2CuCO3.Cu(OH)3
55.1
天蓝色
单斜
玻璃状近于金刚
3.77~3.89
水胆矾
CuSO4.(OH)6
56.2
绿色
单斜
玻璃状
3.9
氯铜矿
Cu2Cl(OH)3
59.5
绿色
斜方
金刚至玻璃
3.76~3.78
硅孔雀石
Cu2SiO32H2O3
36
绿至蓝色
立方
玻璃至土色
2.0~2.4
自然铜
Cu
100
铜红色
立方
金属
8.95
世界上铜矿床的类型较多,结合我国情况,主要有斑岩型、矽卡岩型、层状型、火山沉积型及铜镍硫化物型五大类。
目前铜的矿物主要有氧化铜矿和硫化铜矿两种。
世界铜的产量主要是从硫化矿中获得。
第七节铜储量
世界铜矿资源十分丰富,据调查统计,陆地铜资源估计为1600Mt,深海结核中资源量为700Mt。
截至1998年,我国探明铜矿产资源913处,累计探明铜储量73720kt,保有储量62730kt。
第二章造锍熔炼原理
第一节概述
造锍熔炼是从硫化铜精矿提取铜的一个重要步骤。
造锍过程的目的是将精矿中的铜及其它有价金属富集于冰铜中,以达到与脉石和部分硫、铁的分离。
现代造锍熔炼过程是在1150~1250℃的高温下,使硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼。
炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成液态铜锍。
这种铜锍是以FeS-Cu2S为主,并溶有Au、Ag等贵金属及少量其它金属硫化物的共熔体。
炉料中的SiO2、Al2O3、CaO等成份与FeO一起形成液态炉渣。
炉渣是以2FeO.SiO2(铁橄榄石)为主的氧化物熔体。
铜锍与炉渣互不相溶,且密度不同从而分离。
第二节造锍熔炼的主要化学反应
进行造锍熔炼时,投入熔炼炉的炉料有硫化铜精矿、熔剂和各种返料等。
这些物料在炉内发生一系列物理化学变化,最终形成烟气和互不相溶的铜锍和炉渣,其中主要化学反应如下:
一、铜精矿的主要矿物组成
1.黄铜矿(CuFeS2)是硫化铜矿中最主要的含铜矿物其着火温度为375℃,在中性或还原气氛中加热550℃或更高温度时开始分解,在800~1000℃时完成分解。
2.铜蓝(CuS)最容易分解,400℃即开始分解,600℃时激烈进行。
上述硫化物分解产出的FeS和CuS继续氧化或形成铜锍。
分解产生的S2将继续氧化成SO2进入烟气中。
3.黄铁矿(FeS2)是立方晶系,着火温度402℃,因此很容易分解。
在中性或还原气氛中,在300℃以上开始分解;在大气中565℃开始分解,在680℃开始离解,离解压为69.061kPa。
二、高价硫化物的分解
2FeS2(S)=2FeS(S)+S(g)
2CuFeS2(S)=Cu2S+2FeS(S)+1/2S2
CuS=Cu2S+1/2S2
三、硫化物氧化
高价硫化物分解产生的FeS也被氧化:
2FeS+3O2=2FeO+2SO2
在FeS存在时:
10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO2
Cu2S也进一步氧化:
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
强氧化气氛下:
3FeO+1/2O2=Fe3O4
同时:
FeS+3Fe3O4=10FeO+SO2
四、造锍反应
在造锍熔炼过程,有大量的FeS存在,有下列反应发生:
FeS+Cu2O=FeO+Cu2S
该反应平衡常数K值很大,反应显著的向右进行,是造锍反应。
也就是说造锍熔炼过程铜在渣中的形态主要是硫化亚铜。
五、造渣反应
炉子中产生的FeO在SiO2存在下,将按下列反应形成炉渣:
FeO+SiO2=(2FeO.SiO2)
此外,在高温下能够按下列反应与石英作用生产炉渣:
2FeS+2O2+SiO2=2FeO.SiO2+2SO2+223000卡
第三节铜锍
铜锍是重金属硫化物的共熔体。
铜锍的主要成份是Cu、Fe和S,还有少量的Ni、Co、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Ag、Au、Se等,此外还有2~4%的氧。
一般认为铜锍中的Cu、Pb、Zn、Ni等重金属是以硫化物形态存在的;而Fe除以FeS形态存在外,铜锍中的氧是以Fe3O4形态存在。
氧在铜锍中的溶解度随着铜锍品位的升高而降低。
当铜锍品位达到76%时,氧的溶解度最低(0.15%)。
铜锍的密度与炉渣的密度差是两者进行良好分离的首要条件,铜锍密度对于冶炼炉容积的设计和液面操作也很重要,一般液态冰铜密度在4.1~4.8g/cm3。
铜锍的密度随着品位的升高而增大,铜锍与渣的密度差必须大于1。
随着铜锍品位的变化,其断面的组织、颜色、光泽和硬度也不同。
品位在30~40%颜色淡红,组织粒状无光泽。
品位在40~50%,颜色青黄组织为粒柱状。
品位50~70%颜色淡青组织为柱状。
冰铜的粘度一般在0.1泊以下,熔融状态的冰铜具有良好的流动性。
冰铜的电导率很大,约为炉渣的700~1000倍,冰铜的电导率随品位的降低而降低。
冰铜是金、银和铂族金属的捕集剂。
第四节炉渣
闪速熔炼有两种矿物组成不同的炉渣,精矿氧化熔炼产出的高铜渣,和贫化处理后的低铜渣。
在火法冶金中,炉渣是起着重要作用的冶炼产物。
它不但能使精矿和熔剂中的脉石、燃料中的灰份集中到一起,而且是化学反应、传质、传热、甚至是产生热的介质。
炉渣成份和性质对冶炼过程影响很大,它们直接地影响到直收率、燃料率、生产率和加工费等技术经济指标。
选择合理的渣型对冶炼过程非常重要,能使冰铜颗粒在炉渣中较
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