冰铜主要性质都有哪些呢？
冰铜主要性质都有哪些呢？
熔点：940~1130oC，随冰铜品位变化
比重：4.0～5.2，远高于炉渣比重（3～3.7）；
粘度：η＝2.4×10-3Pa·s，比炉渣粘度低很多（0.5~2Pa·s）
表面张力：与铁橄榄石（2FeO·SiO2）熔体间的界面张力约为20～60N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。
冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是贵金属的强有力的捕捉剂。
冰铜品位是生产中的一个重要问题。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。
铜在渣和冰铜中的平衡浓度遵循分配定律铜价
对铜熔炼，K=0.01。
最常采用的冰铜品位为30~40%。不过，为了减少熔炼能耗，冰铜品位有越来越高的趋势，但一般不宜超过70%。至于炉渣中的铜，可以回收。
生冰铜
含铜率
在20%～50%之间
含硫率
在23%～27%之间.
处理冰铜特点
不需要燃料
冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23%～27%之间.
冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。
冰铜的形成无法避免,不过可以再利用:
处理冰铜，可采用斜吹卧式转炉，特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热，而水排带动风箱不停的吹入足够的空气。冰铜经过这种吹炼，能够生成含铜品位高于98%的粗铜，熔化的铜汁倒入模具，就成了黄澄澄、金灿灿的铜锭。这种新式斜吹卧式转炉热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高；采用的新型炉衬寿命长，节约维护时间；采用独特的新型支承装置，有效降低炉身高度；炉体封头采用球形封头，
强度大、变形小；增加平衡装置，运转吹炼平稳。在工艺上，原来竖炉炼铜是间歇式，加一次料，冶炼一次，不仅产量小，而且十分浪费矿石燃料。相比之下，连续选矿、连续熔炼、新式转炉、水力推动这几种新技术给建立新炼铜厂奠定了基础，新铜厂将能够长期不间断的生产大量粗铜锭，这种纯度用来铸造铜钱足够了。冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。
根据炉料受热方式、热源、炉料所处状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、白银炉熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。
精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，要获得纯度较高的精铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包括了氧化过程。
熔炼的基本原理
冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，出含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般冶炼方法如反射处理，S/Cu比值较高的精矿，得到的冰铜品位低。此时，要先进行氧化焙烧，脱去部分S然后熔炼，才能获得要求品位的
冰铜。如采用闪速炉或一步炼铜法测不受S/Cu比限制。硫含量大，自热能力好。
炉料中的化合物有如下几种：
1、硫化物
熔炼生成精矿以CuS、FeS、FeS为主；焙砂以CuS、FeS为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。
2、氧化物
FeO、FeO、CuO、CuO、ZnO、MeO。如炉料为焙砂氧化物较多，生生精矿中氧化物较少。
3、脉石
CaCO、MgCO、SiO、AlO等。
其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实质上是铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生成MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度的不同而分离。
熔炼炉料还包括加入的熔剂如石英、石灰石等，与精矿中部分铁盒脉石形成炉渣。
熔炼过程的化学反应
热分解反应
（1）、高价硫化物的热分解
FeS= FeS + 1/2 S
反应573K开始，833K激烈进行。
2CuFe S= CuS + 2FeS +1/2 S
反应823K开始分解。
2CuS = CuS + 1/2S
反应673K开始，873K激烈进行。
上述反应分解所得的CuS、FeS高温下稳定，不再分解。
（2）、高价氧化物的分解
2CuO = CuO + 1/2O
在1378K、Po=101.3kPa下，反应向右进行。分解得到的CuO 在熔炼温度下，Po值小于空气中的分压，即1573~1773K、Po=21kPa时是比较稳定的化合物。
3FeO= 2FeO+ 1/2 O
此反应在1653K、Po=21kPa时分解生成稳定的FeO。
（3）、碳酸盐的分解
CaCO= CaO + CO
在1138K、101.3kPa时进行。
MgCO= MgO + CO
在913K、101.3kPa时进行。
以上分解反应产物是CuS 、FeS、CuO、FeO、FeO、CaO、MgO 等。
氧化反应
精矿或焙砂的熔炼师在氧化气氛中进行。虽然方法不同，氧化气氛有强弱之别，但都能使Fe、Cu的硫化物被氧化。
（1）、高价硫化物的氧化
2CuFeS+ 5/2O= CuS + FeS + FeO + 2SO
788~823K进行。
2CuS + O= CuS + SO
FeS+ 5/2O= FeO + 2SO
（2）、低价硫化物的氧化
FeS + 3/2O=FeO + SO
3 FeS + 5 O= FeO+ 3SO
ZnS + 3/2O= ZnO + SO
PbS + 3/2O= PbO + SO
CuS + 3/2O= CuO + SO
熔炼过程中，低价硫化物的氧化可使FeS氧化成FeO。当Po气氛较强时，可生成FeO。
上述反应中，硫化物反应的顺序是FeS、ZnS、PbS、CuS。炉料中主要成分是FeS和CuS，故FeS优先氧化，CuS后氧化，这是冰铜熔炼的基础。
交互反应
热分解和氧化反应生成的FeS、CuS、FeO、FeO、CuO、ZnO等以及炉料中的SiO由于相互接触，将进行相互反应。
①、CuO-FeS反应
高温下，由Cu对硫的亲和力大于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故能产生如下反应
CuO + FeS = CuS + FeO
此反应是冰铜熔炼的基础。1573K、Kp=7300时，反应进行非常彻底。
②、CuS-CuO反应
2CuO + CuS = 6Cu + SO
熔炼温度下，反应易进行，此反应是冰铜中有金属铜的原因。当FeS含量高时，首先将CuO硫化为CuS，故冰铜品位不高时，Cu不可能存在。
铁的氧化物与脉石的造渣反应
2FeO + SiO= 2FeO·SiO
3FeO+ FeS + 5 SiO= 5(2FeO·SiO) + SO
燃料的燃烧反应
C + O= CO
2H+ O= 2HO
CH+ 2O= 2HO+ CO
硫化物氧化和造渣反应时放热反应，如能和好利用这些热量，可降低熔炼过程燃料的消耗，甚至实现自热熔炼。
上述反应生成了FeS、CuS、FeO、FeO及少量Cu、CuO等。氧化物与熔剂中的SiO、CaO、AlO作用生成炉渣，全部硫化物形成冰铜。
液态冰铜遇水爆炸
CuS + 2HO= 2Cu + 2H+ SO
FeS + HO= FeO + HS
时，共晶物熔化，继续受热升高温度，溶解了其他硫化物，成分不断变化而流人熔池。
由于FeS在高温下能与许多金属硫化物形成冰铜，由CuS- FeS二元系相图可知，在熔炼温度1473K下，其均为液相，并完全互溶形成均质溶液。CuS- FeS 二元系相图如图2-1所示。
冰铜是铜与硫的化合物，有白冰铜（Cu2S含铜80%左右）、高冰铜（含铜60%左右）、低冰铜（含铜40%以下）之分。含铜含硫的炉料在火法冶炼中很容易生成硫化铜，如果炉料中含有铁并且含硫富裕则会同时生成硫化铁，一般得到的冰铜都是硫化铜和硫化铁的混溶物，且基本属于低冰铜。与硫容易亲和、且它们的硫化物能够与硫化铜互溶的元素（例如镍、金等）容易进入冰铜而得到富集，因此造锍熔炼（熔炼产出冰铜）是富集这些元素的有效手段。冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20％～50％之间，含硫率在23％～27％之间。冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。冰铜是炼铜的原料,其外观呈黑色、棕色小颗粒或块状，规格为30mmX45mm,主要成份：铜：11-15%、铁0.1-4%、锌6-8%、铅2-4%、砷0.002-0.01%、硫1.5-5%。
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1、生活垃圾焚烧炉渣性质 (1)炉渣的物理性能 生活垃圾焚烧炉渣是生活垃圾焚烧的副产物，包括炉排上残留的焚烧残渣和从炉排间掉落的颗粒物，呈黑褐色，原炉渣有刺激性气味，经过处理后气味减弱。未经处理的焚烧炉渣主要由灰渣、碎玻璃和砖块、瓷碎片、木屑，以及少量碎布条、塑料、金属制品等物质组成。碎玻璃、瓷碎片等主要来自于工程中的建筑垃圾，但只要其粒径大小不超过5mm，就不会影响炉渣多孔砖的整体性能。金属制品主要来自于人们的生活用品，如易拉罐、钉子、铁罐等，并且其中的单质铁会氧化，产生锈蚀，影响砖的性能。布条、塑料等物质是由于生活垃圾在焚烧过程中燃烧不够充分而未能去除。 炉渣中还含有极少量的有色金属，在公路基层应用过程中可能会由于和碱反应产生H2而破坏路面，大颗粒金属可能会损坏施工设备，对施工的危害较大，应尽可能地除去；炉渣中的可燃物含量较低，5mm以上颗粒中的可燃物含量在0.06~1.34%。可燃物的存在不利于资源化利用，如影响应用时路面的长期稳定性，影响无机结合料与炉渣的结合，而降低材料强度。因此，该将这些物质尽量去除。经过预处理的炉渣只含有少量的碎玻璃、砖块和瓷碎片，布条、塑料等有机物几乎全部去除。由于炉渣主要物理组分质地坚硬，因而作为集料使用时能保证一定的强度。 (2)炉渣的含水率、热灼减率、堆积密度、吸水率 由于水淬降温排渣作用，炉渣的含水率约为12.0%~18.9%，随着堆积时间、天气等因素上下波动；炉渣热灼减率反映垃圾的焚烧效果，一般较低，为
1.57%~3.16%；炉渣堆积密度在1150kg/m3～1350kg/m3之间，吸水率为37%左右。说明炉渣是一种多孔的轻质材料，强度不高。 (3)炉渣的粒径分布 炉渣粒径分布较均匀，主要集中在2~50mm的围(占60.8%~7.68%)，小于0.074mm的颗粒含量在0.06%~1.36%。基本符合道路建材中集料的级配要求。 (4)炉渣化学成分 预处理后的炉渣主要化学成分及含量为：硅35%～50%、钙7%～15%、铝3.5%～7.0%、铁3.0%～6.0%、钠2.5%～8.0%、钾1.3%～3.0%、磷0.7%～3.0%，不同地点、不同批次的炉渣主要化学组成接近，由此可认为预处理后的炉渣的化学成分相对比较稳定。 (5)炉渣矿物组成 对预处理后的炉渣取样进行X衍射，X衍射结果显示，炉渣的主要矿物为石英（Quartz）、钙长石（Anorthite）、斜方沸石（Gismondine），其他的矿物峰比较弱，含量很少。各矿物衍射峰均比较尖锐，说明结晶程度较高，且石英、钙长石、斜方沸石的水化活性都不高，据此初步判断炉渣的活性不高。炉渣表面很粗糙，呈不规则角状，孔隙率较高，孔隙直径也比较大。炉渣部分位置晶体生长良好，要为棒状、针状和粒状晶体，但是发育不是很均匀，可能是因为焚烧过程中温度和空气分布不均，停留时间不同以及炉渣组分复杂的缘故。 (6)炉渣的轻漂物含量
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 造铜锍过程中锍与渣的分离(通 用版)
造铜锍过程中锍与渣的分离(通用版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 炉渣和铜锍相的分离 1）在造锍熔炼中，炉渣的主要成分是FeO和SiO2，铜锍相Cu2S 和FeS。所以当炉渣和铜锍共存时，最重要的关系是FeS―FeO―SiO2和Cu2S―FeS―FeO。根据研究，无SiO2存在时，FeO和FeS完全互溶，但当加入SiO2时，均相溶液出现分层；SiO2足量时，两相几乎完全分离。 另外，当渣中存在CaO或Al2O3时，将对FeS―FeO―SiO2系的互溶性质产生很大影响，它们的存在均降低FeS在渣中的溶解度。所以，高CaO和高Al2O3炉渣，炉渣和锍相的分离特性将进一步加强。 2）这就解释了在铜冶炼厂熔炼炉出现的排放过程中冰铜、炉渣明显分离，冰铜和炉渣流动性级差大的情况。针对这一情况，为保证炉渣的正常排放，一是降低操作熔池面；二是在铜溜槽可承受范围内尽可能提高炉渣温度；三是通过配比计算和精良的操作，将炉渣组分严格控制在低熔点区域，提高炉渣流动性。另外，适当增加搅动，也将
一、反应速度理论：应用反应动力学阐明反应的机理，从而可以使人们更全面的控制要达到的冶金反应。 1、碰撞理论：1）分子与分子之间的碰撞；2）碰撞时分子处在能起反应的状态。 2、绝对反应速度理论：活化络合物理论或过渡态理论。 绝对反应速度理论基本原理： 1）活化络合物可像对待任何其他化学物质那样来对待，并与各反应物处于平衡状态，它的寿命很短。 2）活化络合物分解成两种产物的反应速度为通用速度，与反应物的性质和活化络合物的形态无关。 二、熔融金属与氧化物的活度 例：铁水中各元素的质量分数为C 4.0%，Si 0.5%，Mn 0.6%，S 0.05%，P 0.2%，问1600o C时该铁水中C的活度是多少？ 解：从表中差得e C C=0.14, e C Si=0.08, e C Mn=－0.012,e C S =0.46,e C P=0.051 lgf C=(w C·e C C＋w Si·e C Si＋w Mn·e C Mn＋w S·e C S＋w P·e C P) ×100=0.6053 ∴f C=4.03所以生铁中C的活度a C= f C·w C =16.12% 三、炉渣在冶金过程中的作用 1、有利方面： ①炉渣直接参加化学反应。通过调整炉渣成分可以控制合金元素的氧化与还原，并去除合金中硫磷等有害杂质。 ②炉渣对合金熔体有保护作用。避免合金在氧化性气氛中氧化烧损，并防止炉气中的氢、氮、硫等直接进入合 金。 ③电弧炉、平炉从上部加热熔池，炉渣是传热介质，同时还有保温作用，所以合金的温度与炉渣密切相关。 ④电渣重熔精炼炉渣还可作为电阻发热体并具有渣洗过滤金属的作用。 2、不利方面： ①炉渣能浸蚀炉衬，降低炉衬寿命。 ②炉渣夹有金属小珠粒及未还原的金属氧化物，并溶解有某些有色金属，导致金属回收率低。 四、液态炉渣的结构理论 1、分子结构理论：分子理论以固态炉渣作为研究对象而假设液态炉渣是由某些化合物组成的，这缺乏科学依据 和真实性，而且分子理论没有考虑熔渣的电导和电解现象。 1）液态炉渣由各种不带电的分子组成； 2）液态炉渣中各种简单氧化物和复杂化合物之间存在着生成和分解的动平衡反应； 3）液态炉渣中只有自由的氧化物才能参与金属液体-炉渣间的化学反应，以复合状态存在的氧化物其反应能力较低； 4）液态炉渣是一种理想溶液，金属液体-炉渣间的化学反应服从质量作用定律。 2、离子结构理论 1）液态炉渣含有正离子和负离子； 2）熔融炉渣能够导电，其电导数值与典型的离子化合物相差不多，在一个数量级内； 3）液态炉渣可以电解，并在阴极上析出金属； 4）氧化物溶于炉渣时离解为离子，而熔渣中每个离子的周围是异号离子。 3、离子理论建立的基础 1）以对液态炉渣的电导、电解及电动热的测量为依据 2）以金属液体-炉渣界面上有双电子层的存在为依据 4、离子-分子共存理论 1）炉渣由简单的正离子、负离子、未离解的氧化物和化合物分子所组成； 2）渣中离子和分子之间的反应处于动平衡状态； 3）炉渣内的化学反应符合质量作用定律。 五、炉渣的表面张力和界面张力 1、所谓表面张力是指气相中液体或固体中的表面的张力 2、加和性规则：球多元系表面张力σ渣=∑σi·x i 3、多元渣系表面张力测定：常用大气泡压力法 4、例：炉渣组成质量分数为：SiO2 35.5%，Al2O3 12.5%，CaO 42%，MgO 8.4%，FeO 1.6%，求其在1400o C时 的表面张力。 解：各组分的摩尔分数为：x(SiO2)=0.35，x(Al2O3)=0.07，x(CaO)=0.45，x(MgO)=0.12，x(FeO)=0.01 从表中找出上述各组分在1400o C时的表面张力σi。
矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。 有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。
在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。 (1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。(3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。(4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只能提高炉子生产能力而不能提高炉内温度，要提高炉内温度必须选择熔点高的渣型；在电炉熔炼时，炉渣起电阻发热体作用。(6)炉渣的性质决定着熔炼过程的燃料消耗量，热焓量大的和熔点高的炉渣，熔炼的燃料消耗量也增加。(7)炉渣的性质和熔炼产出的渣量是影响金属回收率的一个重要因素，因为渣含金属的损失是冶金过程中金属损失
炉渣冶金性能测试实验报告 院系: 冶金与资源学院 班级：冶105 指导老师： 组长： 组员： 实验地点: 安徽工业大学 炉渣冶金性能测试 文献综述 1目前连铸保护渣的状况 1. 1国外状况 鉴于连铸保护渣技术在现代连铸技术中的重要地位, 工业发达国家将连铸保护渣技术列入高科技范畴, 各研究所、高等院校和企
业都投入大量人力、物力进行开发研究。欧洲煤钢联在20 世纪80 年代末、90 年代初投入大量资金对保护渣原材料、基本组成及特性、在连铸过程中的行为作用和连铸保护渣工业化生产等17 个项目进行了系统研究, 取得了很好效果, 促进了连铸技术的发展;美国材料协会从1996 年开始研究和建立连铸保护渣生产和使用技术标准, 大大促进了保护渣技术的发展; 日本和韩国除了进行大量保护渣基础理论研究外, 还不断开发连铸保护渣生产的在线检测和控制技术。这些研究和开发一方面形成了连铸保护渣的产业( 如英国Foseco、德国Metal-lurgica 和Stollberg、韩国Stollburg、日本板田和品川等一批生产工艺先进、开发能力较强的连铸保护渣专业化生产厂) , 另一方面大大促进了保护渣理论的深化和提高。总之, 国外主要进行了三方面的工作: ( 1) 进行保护渣基础理论研究, 其目的是开发出适合各种连铸品种和工艺要求的保护渣; ( 2) 采用了计算机模拟技术及专家系统, 进行结晶器内保护渣熔化特性模拟及保护渣成分设计; ( 3) 建造先进的保护渣生产厂, 生产性能稳定和高质量的保护渣, 并使之商品化, 我国各钢厂进口的保护渣多数从这些厂购进。目前工业发达国家已经做到连铸保护渣系列化、商品化。 1. 2国内状况 我国连铸保护渣自1972 年开始研制, 至今已有30多年的历史, 已经具有研究开发保护渣的能力, 并建成了一批保护渣生产厂。除
冰铜主要性质都有哪些呢？ 冰铜主要性质都有哪些呢？ 熔点：940~1130oC，随冰铜品位变化 比重：4.0～5.2，远高于炉渣比重（3～3.7）； 粘度：η＝2.4×10-3Pa·s，比炉渣粘度低很多（0.5~2Pa·s） 表面张力：与铁橄榄石（2FeO·SiO2）熔体间的界面张力约为20～60N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。 冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是贵金属的强有力的捕捉剂。 冰铜品位是生产中的一个重要问题。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。 铜在渣和冰铜中的平衡浓度遵循分配定律铜价 对铜熔炼，K=0.01。
最常采用的冰铜品位为30~40%。不过，为了减少熔炼能耗，冰铜品位有越来越高的趋势，但一般不宜超过70%。至于炉渣中的铜，可以回收。 生冰铜 含铜率 在20%～50%之间 含硫率 在23%～27%之间. 处理冰铜特点 不需要燃料 冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23%～27%之间. 冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。 冰铜的形成无法避免,不过可以再利用: 处理冰铜，可采用斜吹卧式转炉，特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热，而水排带动风箱不停的吹入足够的空气。冰铜经过这种吹炼，能够生成含铜品位高于98%的粗铜，熔化的铜汁倒入模具，就成了黄澄澄、金灿灿的铜锭。这种新式斜吹卧式转炉热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高；采用的新型炉衬寿命长，节约维护时间；采用独特的新型支承装置，有效降低炉身高度；炉体封头采用球形封头，
第二章 相图 一、名词解释： 三元系相图中的等温线 相图中的无变量点 二、填空 1、相律是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。冶金炉渣三元系的相律表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2、表示三元系的组成用浓度三角形，浓度三角形内的等含量规则是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3、三元系的组成用浓度三角形来表示，浓度三角形中的等比规则是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。在冶金渣三元系中，若自由度为零，则一定是＿＿＿＿＿相共存。 4．三元系相图中的等温线表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，相图中等温线之间相距越近的区域，则说明该区间炉渣组成的改变对＿＿＿＿＿＿＿影响大。 5．在冶金三元系渣相图中，自由度为零时，相数为＿＿＿＿＿；四相平衡的三元共晶点处的自由度为＿＿＿＿＿，其析晶反应可以表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 6．三元相图中三元共晶点有＿＿＿＿＿＿＿＿相平衡共存，自由度为＿＿＿ 。 7．通常对冶金炉渣，相律的表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，由此推导出三元冶金炉渣系中最多可能存在的相数为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，此时的自由度为＿＿＿。 三、综合题 1. 如图，回答下列问题： （1）写出P 点的结晶反应式。 （2）指出自由度为零的点。 （3）写出E e 3线上发生的结晶反应式。
2. 如图1所示，回答下列问题： （1）指出化合物D 的稳定性。 （2）相图中三角形ADB 区（即分三角形ADB ）可以似为哪一类基本相图？ （3）写出1E 点、23e E 线、51e E 线的析晶反应式，并指出其中自由度为零的点或线 3. 如下所示的相图。回答下列问题：
研究简报 不同渣型的铜熔炼中冰铜品位对 伴生元素分配行为的影响 谭鹏夫 张传福 (中南工业大学有色冶金系 长沙410083) 摘 要 利用已开发的多相多成份系统平衡计算模型,对铜熔炼过程进行了模拟,研究了 冰铜品位对伴生元素Ni 、Co 、Sn 、Pb 、Zn 、As 、Sb 和Bi 在造硅酸铁炉渣和铁酸钙炉渣的铜熔 炼体系中分配行为的影响.结果表明:在生产高品位冰铜时,As 、Sb 和Bi 的脱除率较低,铁 酸钙炉渣对脱除有害杂质As 和Sb 比硅酸铁炉渣有效得多,N i 、Co 、Pb 和Zn 则大量进入这 两种渣中,得以脱除. 关键词 铜熔炼,分配率,冰铜品位,平衡计算模型 中图分类号 TF811,O242 1 前 言 铜冶炼的关键技术在于控制伴生元素的行为,因为优质铜是由伴生元素的有效控制和脱除产生的.由于节能和改善环境的需要,硫化矿熔炼已逐步采用富氧和生产高品位冰铜等强化熔炼措施,因此极大改变了硫化矿中伴生元素在熔炼和吹炼过程中的分配行为.同时,随着矿石品位的下降及其成份的复杂化,矿石中的杂质元素对环境的污染及在产品中的富集亦日趋严峻,从而导致冶炼过程操作困难和产品质量下降. Itagaki 和Yazawa [1]在热力学数据的基础上评价了第VA 族元素As 、Sb 和Bi 在造硅酸铁炉 渣的铜熔炼中的分配行为.Chaubal [2]和Seo 等[3]以传质方程为基础,开发了As 、Sb 和Bi 在铜闪 速熔炼过程中的挥发模型.但他们均未考虑Ni 、Co 、Sn 、Pb 和Zn 在铜冶炼中的分配,也未讨论伴生元素在造铁酸钙炉渣的铜冶炼中的行为.本研究利用已开发的多相多组份系统平衡计算模型,对铜熔炼过程进行了模拟,研究了冰铜品位对伴生元素Ni 、Co 、Sb 、Pb 和Zn 分配行为的影响.2 伴生元素在铜冶炼过程中分配行为的数学模型 在铜火法冶炼的提铜期,冶炼过程的物理化学性质基本是不变的.伴生元素的行为主要受金属铜相的存在所控制.而在提取冰铜时,伴生元素的行为是过程的另一重要操作参数 冰铜 国家经贸委资助项目 收稿日期: 1997-04-14,修回日期: 1997-05-15谭鹏夫:男,27岁,博士后,有色冶金专业 第19卷第2期 1998年 5月化 工 冶 金Engineering Chem istry &Metallurgy Vol 19No 2 M ay 1998
实验一冶金炉渣性能研究 保护渣的作用 在浇注过程中，要向结晶器钢水面上不断添加粉末状或颗粒状的渣料，称为保护渣。保护渣的作用有以下几方面： (1)绝热保温防止散热； (2)隔开空气，防止空气中的氧进入钢水发生二次氧化，影响钢的质量； (3)吸收溶解从钢水中上浮到钢渣界面的夹杂物，净化钢液； (4)在结晶器壁与凝固壳之间有一层渣膜起润滑作用，减少拉坯阻力，防止凝壳与铜板的粘结； (5)充填坯壳与结晶器之间的气隙，改善结晶器传热。 一种好的保护渣，应能全面发挥上述五个方面作用，以达到提高铸坯表面质量，保证连铸顺行的目的。 保护渣的种类 根据设计的保护渣组成，再选用合适的原料经过破碎、球磨、混合等制作工序就制成了保护渣。有四种类型。 (1)粉状保护渣：是多种粉状物料的机械混合物。在长途动输过程中，由于受到长时间的震动，使不同比重的物料偏析，渣料均匀状态受到破坏，影响使用效果的稳定性。同时，向结晶器添加渣粉时，粉尘飞扬，污染了环境。 (2)颗粒保护渣：为了克服污染环境的缺点，在粉状渣中配加适量的粘结剂，做成似小米粒的颗粒保护渣。制作工艺复杂，成本有所增加。 (3)预熔型保护渣：将各造渣料混匀后放入预熔炉熔化成一体，冷却后破碎磨细，并添加适当熔速调节剂，就得到预熔性粉状保护渣。预熔保护渣还可进一步加工成颗粒保护渣。预熔保护渣制作工艺复杂，成本较高。但优点是提高保护渣成渣的均匀性。 (4)发热型保护渣：在渣粉中加入发热剂(如铝粉)，使其氧化放出热量，很快形成液渣层。但这种渣成渣速度不易控制，成本较高，故应用较少。 连铸结晶器保护渣的原来按构成材料的功能可分为，基料（包括天然的和人工合成的——烧结型、预熔型，其中有水泥熟料、硅灰石、石英、玻璃粉等）、溶剂（主要有纯碱、冰晶石、莹石及含氟化合物等），溶速控制剂——碳质材料（炭黑、石墨和焦炭等）。 连铸结晶器保护渣的品种繁多：（1）、按基料的化学成分可分为：Sio2——CaO——AL2O3、sio2——AL2O3——caF2、SIO2——AL2O3——na2o，其中sio2——cao——al2o3最为普遍。在此基础上加入少量添加剂（碱金属或碱土金属氟化物、氟化物、硼化物等）和控制溶速的炭质材料（炭黑、石墨和焦炭等）。（2）、按形状可分为：粉状连铸结晶器保护渣（机械混合成形）、颗粒连铸结晶器保护渣实心颗粒渣，圆盘造粒法成型的是球型实心颗粒连铸结晶器保护渣）、中空球形颗粒连铸结晶器保护渣（采用喷雾造粒法成型）。（3）、按使用的原材料可分为原始材料混合型、半预溶型和预溶型。预溶连铸结晶器保护渣还可进一步制造成预溶颗粒保护渣。（4）、按铸坯断面分：方坯（细分成：小方坯、大方坯、不锈钢方坯连铸结晶器保护渣）；矩形坯；板坯（细分成：低碳钢板坯、中碳钢板坯、高碳钢板坯、超低碳钢板坯、09cu钢板坯、大板坯高拉速、宽版坯连铸结晶器保护渣）；薄板坯；圆坯；异形（H形）坯连铸结晶器保护渣、发热型开浇渣等；（5）、按拉坯速度分：中低拉速、高拉速连铸结晶器保护渣；（6）、按钢种分：低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢、合金钢连铸结晶器保护渣。 钢种与保护渣的关系
1）掌握熔渣的以下化学特性 将炉渣中的氧化物分为三类： （1）酸性氧化物：2SiO 、25P O 、25V O 、23Fe O 等； （2）碱性氧化物：CaO 、MgO 、FeO 、MnO 、23V O 等； （3）两性氧化物：23Al O 、2TiO 、23Cr O 等。 碱度的三种定义 （1）过剩碱 根据分子理论，假设炉渣中有22RO SiO ?，254RO P O ?，23RO Fe O ?，233RO Al O ?等复杂化合物存在。炉渣中碱性氧化物的浓度就要降低。实际的碱性氧化物数 B n 叫超额碱或过剩碱，其中CaO CaO MgO FeO MnO n n n n n =+++ +∑ （2）碱度223%%%CaO SiO Al O +，223%%%%CaO MgO SiO Al O ++，225 %%%CaO SiO P O + （3）光学碱度 i N －氧化物i 中阳离子的当量分数。具体计算i i i i i m x N m x = ∑ ，其中 i m －氧化物i 中的氧原子数；i x －氧化物i 在熔渣中的摩尔分数。 熔渣的氧化还原能力 定义%FeO ∑表示渣的氧化性。认为渣中只有FeO 提供的氧才能进入钢液，对钢液中的元素进行氧化。渣中23Fe O 和FeO 的量是不断变化的，所以讨论渣的氧化性，有必要将23Fe O 也折算成FeO ，就有两种算法： （1）全氧法 23%% 1.35%FeO FeO Fe O =+∑ （2）全铁法 23 %%0.9%FeO FeO Fe O =+∑ 注：决定炉渣向钢液传氧的反应是 []%FeO O K a ?=或
第33卷 第1期 2011-1(下) 【111】 收稿日期：2010-11-13 作者简介：姚艳玲（1971－），山西阳高人，硕士研究生，研究方向为冶金技术。 0 引言 随着我国冶金行业的迅猛发展，累积堆存和新增的冶金产生的固体废弃物也日益增加，不仅占地多、严重污染周边环境，而且浪费了大量资源。其中各种冶炼渣是主要的废弃物，主要包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和炉外精炼渣等。对环境的治理是实现社会持续发展的重要手段。固体废弃物的处理是环境治理的重要方面，冶金工业作为一个固体废弃物排出量较大的工业部门，其治理程度直接影响到环境治理水平，进行这方面的研究符合国家的产业政策，有广阔的发展前景。近几年冶金技术发展迅速，工艺过程中产生了越来越多的冶炼渣，这部分废弃物的有效利用值得我们去进一步研究。 1 冶金炉渣利用的必要性 随着冶金行业的快速发展，各国的矿产资源也在日益减少。同样，中国矿产资源也面临着严重的危机。如何能更好的利用有限的资源创造更多的财富是我们时刻要重视的。 钢铁工业是原材料工业，也是基础工业。它的发展是和整体经济发展规模和速度相适应的。钢铁产品又是用途广、用量大的材料，钢铁工业和各经济部门的发展密切相关，各经济部门使用钢材的和品种质量是不尽相同的，因此产业结构的变化和发展将直接影响到钢铁工业的发展速度和产品结构。在快速发展中的中国，基础设施、工业、建筑业发展较快，钢材消费量增长较快。所以冶金行业产生的炉渣也就相应的较多。如何 更好的利用这些弃渣是值得我们研究的。 企业的原料条件不同，冶炼工艺不同，炉渣的产出量和炉渣成分也不同，不同的企业可能采用不同的炉外精炼设备，其精炼渣会有所不同，特钢企业还可能在连铸之后，设有电渣炉等进一步的精炼设备，产出的还有电渣冶炼废渣，因而有必要从系统利用的角度出发，进行炼钢炉渣的综合利用研究。 2 冶金渣的综合利用状况 钢铁冶金工业遍及全国各主要城市，所产生的固体废物占固体废物总量的18％，渣中含有各种有用元素如Fe、Mn、Cr、Mo、Ni、AI 等金属元素和Ca、Mg、Si 等非金属元素，是一项可再利用的大宗二次资源。 钢铁冶金工业所产生的固体废物主要有高炉渣、钢渣、铁台金渣等，中国钢铁渣堆弃量约3亿，占地3万亩。2002年全国钢产量总计约为8389万吨，但缺乏全量和高附加值的利用技术，特别是对共生复合矿渣中共生的金属元素的分离和利用以及通过共生元素的分离全面经济地对炉渣进行综合利用缺乏系统研究，平均利用率约为60％。下面我们就冶金炉渣目前的综合利用情况作一下总结和分析。 3 高炉渣的综合利用 高炉渣是钢铁冶金工业中数量最多的一种渣。目前， 80％以上的高炉渣得到了利用，但利用的主要途径是生产水泥和筑路材料。高炉渣是冶炼生 冶金炉渣的研究及综合利用思路 Smelting slag, research and comprehensive utilization of ideas 姚艳玲1，周 俊2 YAO Y an-ling 1, ZHOU Jun 2 （1. 包头职业技术学院，包头 014030；2. 西北工业大学 航空学院，西安 710072） 摘 要： 随着冶金行业的快速发展，冶金业对资源的利用也越来越多，产生的炉渣也就相对增加。 本文针对冶金炉渣利用的必要性进行了分析，并对钢铁冶金中产生的高炉渣，钢渣的利用现状及不足进行了研究，最后对冶金炉渣的综合利用进行了设计构思，从而达到冶金炉渣的高效利用。 关键词： 冶金；炉渣；综合利用 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2011)1(下)-0111-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(下).37
1.5.1火法炼铜 火法炼铜时当今生产铜的主要方法，世界上80%以上的铜是用火法从硫化铜精矿中提取的。火法炼铜最突出的特点时适应性强、能耗低、生产效率高。 硫化铜精矿的火法熔炼，一般包括三个过程。第一个过程时将铜矿石熔炼成冰铜，第二个过程是将冰铜吹炼成粗铜，最后把粗铜精炼成纯铜。精炼分为火法精炼和电解精炼。1.5.2湿法炼铜 湿法炼铜是在溶液中进行的一种提铜方法，无论贫矿、富矿、氧化矿或硫化矿，都可用湿法炼铜的方法提取铜。 湿法炼铜时用适当的溶剂浸出铜矿石，使铜以离子状态进入溶液，脉石及其它杂质不溶解。浸出后经澄清和过滤，得到含铜浸出液和由脉石组成的不溶残渣及浸出渣。浸出过程中，由于一些金属和非金属杂质与铜一起进入溶液，浸出液须净化，净化后的浸出液用置换、还原、电积等方法将铜提取出来。湿法炼铜工艺流程图如图1-2所示。 第2章冰铜熔炼 2.1概述 冰铜熔炼时在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生产MeS共熔体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜与炉渣由于性质差别极大而分离。 根据炉料受热方式、热源、炉料所处的状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。 铜精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，再获得纯度较高的粗铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包含了氧化过程。 2.2冰铜熔炼的基本原理 冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，除含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般熔炼方法如反射炉处理S/Cu比值高的精矿，得到的冰铜品位低，此时要先进行氧化焙烧，脱去部分硫后熔炼，才能获得要求较高品位的冰铜。如采用闪速熔炼或一步炼铜法则不受S/Cu的限制。硫含量大，自热能力好。 炉料中的化合物分如下几种： (1) 硫化物 熔炼生精矿以CuS、FeS、FeS2为主；焙砂以Cu2S、FeS为主，还有少量的ZnS、NiS、PbS等。 (2) 氧化物 Fe2O3、Fe3O4、CuO、Cu2O、ZnO、MeO、Al2O3。如炉料为焙烧氧化物较多，生精矿中氧化物较少。 （3）脉石 CaCO3、MgCO3、SiO2、Al2O3等。 其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实际上时铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生产MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度不同而分离。 熔炼的炉料还包括加入的熔剂如石英石、石灰石等，与精矿中部分铁和脉石形成炉渣。 2.2.1熔炼过程的化学反应
LF炉精炼渣的组成及冶金性能的分析 冉锐 摘要: 钢水炉外精炼是当前国内外炼钢工业的前沿新技术.随着纯净钢生产技术的进步和连铸技术的发展,以及降低生产成本的要求,炉外精炼工艺与（略）.日本、欧美等先进的钢铁生产国家,炉外精炼比超过90%,其中真空精炼比超过50%,有些钢厂已经达到100%.钢水炉外精炼是高技术含量新产品的质量保证基础,是现代炼钢生产流程与产品高质量水平的标志.各种炉外精炼设备的冶金功能主要包括:熔池搅拌功能,（略）和温度,保证钢材质量均匀;提纯精炼功能,通过钢渣反应、真空冶炼以及喷射冶金等方法,去除钢中S、P、C、N、H（略）质和夹杂物,提高钢水纯净度;钢水升温和控温功能,对钢水实现成分微调;生产调节功能（略）连铸生产.介绍了几种常见的炉外精炼工艺:LF、RH、VD与VOD和CAS和气体搅拌等精炼工艺的特点. 从埋弧渣的物理性能和化学成分入手,探索其熔化性能,脱硫脱氧能力等物化性能,研究埋弧渣的成分和其发泡效果. 埋弧基渣的储泡能力与炉渣的物理化学性能有关,炉渣的物理性能指炉渣的密度,粘度,表面张力. 关键字: 钢水炉外精炼.纯净钢.泡沫渣.脱硫. 前言 随着社会经济的高速发展,对钢铁产品的要求也越来越高,比如与传统板坯相比，薄板坯连铸的结晶器热流大，在弯月面附近处的凝固坯壳产生较高的表面张力，往往导致形成纵向表面裂纹。尤其是碳含量在0065%～0.15%范围内时，凝固过程中形成单向奥氏体的温度愈高，铸态钢奥氏体晶粒就愈大，钢的塑性就愈低，就愈易产生表面裂纹。为此应尽量避开这一碳含量区域。如果生产冷轧带卷，必须有高质量的钢水，尤其对原料的要求很高；若电炉炼钢，应加海绵铁并使用优质废钢；对铝和氮的要求也很严格，以避免氮化铝的析出，脆化奥氏体晶界面，使连铸坯出现角横裂或振痕处的横裂。而国外许多大型钢铁企业都非常重视LF炉精炼工艺的改进,值得我们国家的钢铁企业学习借鉴. 炉外精炼技术的特点与功能 炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下: 1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。 2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。 3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。 4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。 3 炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF法、RH 法、VOD法。
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造铜锍过程中锍与渣的分离 炉渣和铜锍相的分离 1）在造锍熔炼中，炉渣的主要成分是FeO和SiO2，铜锍相Cu2S 和FeS。所以当炉渣和铜锍共存时，最重要的关系是FeS―FeO―SiO2 和Cu2S―FeS―FeO。根据研究，无SiO2存在时，FeO和FeS完全互溶，但当加入SiO2时，均相溶液出现分层；SiO2足量时，两相几乎完全分离。 另外，当渣中存在CaO或Al2O3时，将对FeS―FeO―SiO2系的互溶性质产生很大影响，它们的存在均降低FeS在渣中的溶解度。所以，高CaO和高Al2O3炉渣，炉渣和锍相的分离特性将进一步加强。 2）这就解释了在铜冶炼厂熔炼炉出现的排放过程中冰铜、炉渣明显分离，冰铜和炉渣流动性级差大的情况。针对这一情况，为保证炉渣的正常排放，一是降低操作熔池面；二是在铜溜槽可承受范围内尽可能提高炉渣温度；三是通过配比计算和精良的操作，将炉渣组分严格控制在低熔点区域，提高炉渣流动性。另外，适当增加搅动，也将会有一定帮助。 3）同时，由于炉渣溶解FeS的能力降低，使得反应： Fe3O4+SiO2+FeS===2FeOSiO2+SO2的反应不能在炉渣熔池中完成，使得很容易形成高磁性铁或高硅两个极端的高熔点炉渣。除调整控制精矿配比外，应考虑通过进一步加强横向搅动，来促使精矿落入炉渣熔池后，能在渣层中即充分完成其分解和造渣反应，形成尽可能多的铁橄榄石炉渣。 4、炉渣成分对炉渣性质的影响 SiO2FeOFe3O4Fe2O3CaOAl2O3MgO温度升高 第 2 页共 4 页
粉煤灰和工业炉渣一样吗 粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。所以说很多人把粉煤灰跟其工业炉渣无法分清楚，那么粉煤灰和工业炉渣一样吗? 粉煤灰和工业炉渣不一样， 炉渣 又称溶渣。火法冶金过程中生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物(二氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化镁)为主，还常含有硫化物并夹带少量金属。 炉渣的组分靠加入适量的熔剂(石灰、石英石、萤石等)进行调整。在冶炼过程中通过对炉渣组分和性质的控制，能使脉石和氧化杂质的产物与熔融金属或硫顺利分离，脱除金属中的害杂质，吸收液态金属中的非金属夹杂物不直接受炉气污染，富集有用的金属氧化物;在电炉冶炼中还是电阻发热体。炉渣在保证冶炼操作顺利进行、冶炼
产品质量、金属回收率等各方面起着决定性作用，例如炼钢作业中有“炼好渣，才能炼好钢”的说法。 根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣;根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。许多炉渣有重要用处。例如高炉渣可作水泥原料;高磷渣可作肥料;含钒、钛渣分别可作为提炼钒、钛的原料等。 有些炉渣可用来制炉渣水泥、炉渣砖、炉渣玻璃等。 粉煤灰的形成 第一阶段，粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固体碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大。 第二阶段，伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤
灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。 第三阶段，随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。 最后形成的粉煤灰(其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰)是外观相似，颗粒教细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。 粉煤灰和工业炉渣不一样，粉煤灰和工业炉渣拥有很大的区别，所以说要多关注，多了解固体废弃物安全小知识，对其工业炉渣有害吗等也需要多加了解。
炉渣的主要成分 Prepared on 22 November 2020
炉渣(s l a g)矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。
有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。 在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。(1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。(3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。(4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只能提高炉子生产能力而不能提高炉内温度，要提高炉内温度必须选择熔点高的渣型；在电炉熔炼时，炉渣起电阻发热体作用。(6)炉渣的性质决定着熔炼过程的燃料消耗量，热焓量大的和熔点高的炉渣，熔炼的燃料消耗量也增加。(7)炉渣的性质和熔炼产
在文学家的语言里，钢和渣是完全对立的，钢表示人的坚强，渣代表坏人坏事、无可救药。但在冶金家的眼里，钢和渣是统一的：没有好渣，就没有好钢；把渣炼好，好钢自然就产生了。所以，炼钢就是炼渣。 渣由熔化的氧化物形成。炼钢反应产生的二氧化硅、氧化锰、五氧化二磷和氧化铁都进入到渣中。为了造渣儿加入熔剂，其中含有氧化钙、氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、氧化钙等。钢中的硫也会成为硫化物转入渣中。特殊情况下还会有其他氧化物，例如炼不锈钢时有氧化铬，炼高速工具钢时有氧化钨等。所以，熔渣是以多种氧化物为主的复杂溶液。酸性渣的主体是CaO – SiO2 – MnO – FeO 三种氧化物。碱性氧化渣则以CaO – SiO2 –FeO 三组原为代表，其他物质按其性质归入某一类，如P2O5 呈酸性归入SiO2类，MnO带氧化性归入FeO 类。碱性还原渣以CaO – SiO2 – Al2O3 三组元为代表。 炼钢实际上就是对生铁的一种精炼过程。 转炉炼钢：转炉的炉体可以转动，用钢板做外壳，里面用耐火材料做内衬。转炉炼钢时不需要再额外加热，因为铁水本来就是高温的，它内部还在继续着发热的氧化反应。这种反应来自铁水中硅、碳以及吹入氧气。因为不需要再用燃料加热，故而降低了能源消耗，所以被普遍应用于炼钢。吹入炉内的氧气与铁水中的碳发生反应后，铁水中的碳含量就会减少而变成钢了。这种反应本身就会发出热量来，因而铁水不但会继续保持着熔化状态，而且可能会越来越热。因此，为调整铁水的适合温度，人们还会再加入一些废钢及少量的冷生铁块和矿石等。同时也要加入一些石灰、石英、萤石等，这些物质可以与铁水在变成钢水时产生的废物形成渣子。因此，它们被称为造渣料。转炉炼钢工艺流程：高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧 电炉炼钢：电弧炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极，电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧，类似我们看到的闪电，具有极高的热能。我们知道，在炼钢时主要是对铁水中的碳进行氧化以减少碳的含量，但有些钢的品种中需要含有一些容易氧化的其他元素时，如果吹入过多的氧，就会把那些元素也二起氧化了。在这时，用电弧炉炼钢就显得优越多啦。因此，电弧炉往往用来冶炼合金钢和碳素钢。电弧炉主要以废钢材为原料。装好炉料后，炉盖会盖上，随后电极就下降接近炉料表面。这时接通电源，电极就会发出电弧将电极附近的炉料熔化。然后加大电压，加快熔化速度。随着炉料的熔化程度，炉料（钢水）的位置会有变化，这时电极也会自动调整高度而不会淹没在钢水中。用电弧炉炼钢时也要吹进一些氧，以加快熔化速度。这个吹氧的时间必须掌握准确，否则会发生爆炸。在炉料将全部熔化时，钢水表面会漂浮着一层炉渣，这时工人们会取出一些钢水和炉渣来分析它们的成分，看看这炉钢炼得怎么样。如果里面有对钢质量有害的元素，还要继续精炼加以除掉 2、炼钢的任务： 炼钢的任务是：脱硫、托磷、脱碳、脱氧，去除有害气体和非金属及杂物，提高温度和调整成分。[P]对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“冷脆”，从高温降到0摄氏度以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性和冷弯性能变差。［S 」对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“热脆”会使钢的热加工性能变坏，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊接强度。［O ］在吹炼过程中，由于吹入了大量的氧气，当吹炼结束，钢水中有大量氧，在钢的凝固过程中，氧以氧化物形式存在，会降低钢的韧性、塑性等加工性能。[C] 炼钢的主要任务之一就是把溶池里的「C ］氧化脱除到所炼钢种的要求。去夹杂物，非金属夹杂物对钢的性能会产生严重影响，应该最大限度驱除。 3 、炉内反应： 炼钢是氧化反应，利用O 和铁水中的C 起化学反应。C 一O反应，放出热量，铁水中主要成分：C 、SI 、Mn 、P 、S 。