1 概述
铜是人类应用的最古老的金属之一，它有很长的、很光辉的历史。考古学证明，早在一万年前，西亚人已用铜制作装饰品之类的物件。铜和锡可制成韧性合金青铜，考古发现在公元前约3000年，历史已进入了青铜时代。而今铜的化学、物理学和美学性质使它成为广泛应用于家庭、工业和高技术的重要材料。铜具有优良可锻性、耐腐蚀性、韧性，适于加工；铜的导电性仅次于银，而其价格又较便宜，故而被广泛应用于电力；铜的导热性能也颇佳；铜和其他金属如锌、铝、锡、镍形成的合金，具有新的特性，有许多特殊的用途。铜是所有金属中最易再生的金属之一，再生铜约占世界铜供应总量的40%。铜以多种形态在自然环境中存在，它存在于硫化物矿床中（黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、蓝铜矿）、碳酸盐矿床中（蓝铜矿、孔雀石）和硅酸盐矿床中（硅孔雀石、透视石），也以纯铜即所谓“天然铜”的形态存在。铜以硫化矿或氧化矿形式露天开采或地下开采，采出矿石经破碎后，再在球磨机或棒磨机中磨细。矿石含铜一般低于1%。
1.1 国内外铜冶金的发展现状
目前国内外的铜冶炼技术的发展主要还是以火法冶炼为主，湿法为辅。铜的火法生产量占总产量的80%左右。目前，全世界约有110座大型火法炼铜厂。其中，传统工艺（包括反射炉、鼓风炉、电炉）约占1/3；闪速熔炼（以奥托昆普炉为主）约占1/3；熔池熔炼（包括特尼恩特炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、中国的白银炉、水口山炉等）约占1/3。
另外，世界范围内铜冶金工业同样面临铜矿资源短缺的问题，国土资源部信息中心统计资料表明：在世界范围内，铜是仅次于黄金的第2个固体矿产勘查热点，全球固体矿产勘查支出中约20%是找铜的，并且这一比例还有增加的趋势。相应地，铜也是各大势力集团争夺的焦点之一。从全球角度看铜的保证年限只有约29年。铜的主要出口国是拉美发展中国家。
1.2商洛情况
全市已发现各类矿产60种，已探明矿产储量46种，其中大型矿床15处，中型矿床24处。储量居全省首位的有铁、钒、钛、银、锑、铼、水晶、萤石、白云母和钾长石等20种，其中柞水大西沟铁矿储量3.02亿吨，占全省的46%，居全省第二位的有铜、锌、钼、铅等13种。
铜矿主要分布于丹凤、山阳、柞水和商州，矿床3处，矿（化）点51处，探明储量16.86万吨。成因类型有硅卡岩型、热液型、沉积型和火山岩型，以前三种为主。皇台铜矿，位于蟒岭岩体与前奥陶系大理岩形成的硅卡岩中，矿石矿物有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿和少量铅锌矿。铜矿品位0.5～1.4％，铁品位可达20％，探明储量40365吨。柞水穆家庄铜矿，位于中泥盆统青石垭组的粉砂质千枚岩、白云岩和白云质粉砂岩中，矿石平均品位1.07％，提交D+E 级普查储量
3.689万吨。热液型铜矿区内分布近40处，分布在商州市两水寺、古墓沟，山阳县色河干沟、三十里铺、红铜沟，商南县过风楼等地。伴生铜矿在本区也有分布，主要见于山阳黑沟多金属矿和柞水银洞子银铅矿、大西沟。
2.工艺流程图 燃料
硫化铜精矿
熔剂造锍熔炼
炼前准备烟气烟气处理硫酸烟气铜锍铜锍吹炼炉渣贫化
鼓风熔剂弃渣
炉渣
粗铜火法精炼渣浮选电解精炼
熔剂燃料渣精矿尾矿阳极泥阳极板
反熔炼胆矾鼓风
电解铜炉渣
铜锍
3设计的内容
火法炼铜是当今生产铜的主要方法，其产量占铜生产量的80%-90%，主要
用于处理硫化矿。工艺主要包括四个步骤，即造硫熔炼、铜锍吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。主要原料是硫化铜精矿。
3.1焙烧
焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧（“死焙烧”），分别脱除精矿中部分或全部的硫，同时除去部分砷、锑等易挥发的杂质。此过程为放热反应，通常不需另加燃料。造锍熔炼一般采用半氧化焙烧，以保持形成冰铜时所需硫量；还原熔炼采用全氧化焙烧；此外，硫化铜精矿湿法冶金中的焙烧，是把铜转化为可溶性硫酸盐，称硫酸化焙烧。
3.2造硫熔炼
工艺原理：利于铜与硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁与氧的亲和力大于铜的特性，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被除去，而金属铜则富集在铜锍等各种中间产物中，并逐步得到提纯。
造锍熔炼其目在于，把炉料中全部的铜富集在铜锍相，把脉石、氧化物及杂质汇集与熔渣相，然后使铜锍相与熔渣相完全分离，分别产出铜锍和熔渣，为了达到这个目的，造锍熔炼过程必须遵循两个原则：一是必须使炉料有相当数量的硫来形成铜锍；二是使炉渣二氧化硅含量接近饱和，以使铜锍和炉渣不致混溶。
3.2.1造锍熔炼的传统设备
造锍熔炼的传统设备为鼓风炉、反射炉、电炉等，新建的现代化大型炼铜厂多采用闪速炉。
闪速熔炼是将硫化铜精矿和熔剂的混合料干燥至含水0.3%以下，与热风（或氧气、或富氧空气）混合，喷入炉内迅速氧化和熔化，生成冰铜和炉渣。其优点是熔炼强度高，可较充分地利用硫化物氧化反应热。降低熔炼过程的能耗。烟气中SO2浓度可超过8%。闪速熔炼可在较大范围内调节冰铜品位，一般控制在50%左右，这样对下一步吹炼有利。但炉渣含铜较高，须进一步处理。
闪速炉有奥托昆普型和国际镍公司型两种。70年代末世界上已有几十个工厂采用奥托昆普型闪速炉，中国贵溪冶炼厂也采用此种炉型。冰铜吹炼利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点，在卧式转炉中，往熔融的冰铜中鼓入空气，使硫化亚铁氧化成氧化亚铁，并与加入的石英熔剂造渣除去，同时部分脱除其他
杂质，而后继续鼓风，使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气，得到含铜98%～99%的粗铜，贵金属也进入粗铜中。
3.2.2闪速熔炼原理
入炉的浮选硫化铜精矿粒度很细，一般90%以上小于0.074mm，比表面积达200m2/kg,熔炼过程中又处于悬浮状态，因而气-固或气-液间的传质和传热条件十分强化。在高温作用下，大部分硫化物颗粒在反应塔内仅停留2到3秒即可完成氧化脱硫、熔化、造渣等反应，并且放出大量的作为熔炼所需要的大部或全部能量。
分解反应
分解反应包括黄铁矿、黄铜矿、高价硫化物的分解反应
FeS2=FeS+1/2S2
Fe n S n+1=nFeS+1/2S2
2CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2
2CuS=Cu2S+1/2S2
氧化反应
氧化反应是闪速熔炼代表反应，主要包括
FeS+3/2O2+FeO+SO2
3FeS+5O2=Fe3O4+SO2
6FeO+O2=2Fe3O4
Cu2S+3/2O2=Cu2O+SO2
S+O2=2SO2
高价硫化物直接氧化和造渣反应
2CuFeS2+5/2O2=Cu2S·FeS+2SO2+FeO
2FeS2+7/2O2=FeS+FeO+3SO2
2FeO+SiO2=2FeO·SiO2
可见，在强氧化氛围中，铜精矿氧化不可避免地会产生Fe3O4而不完全是FeO，也有一部分Cu2S氧化成Cu2O。另外，强氧化造成硫的大量氧化，为此需要通过控制氧化气氛来控制硫的氧化，以保证获得适当的铜锍。氧化气氛通常用
氧和硫、铁供给数量的百分比来表示，比值越大，氧化程度越大，铜锍品位越高；反之则越低。通常控制氧和硫、铁的数量比为48%-50%。
相互反应
相互反应在熔池中进行，主要反应如下：
3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2
3Fe3O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+SO2
Cu2O+FeS=Cu2S+FeO
2FeO+SiO2=2FeO·SiO2
反应结果使Cu2O以Cu2S形态进入铜锍，同时使部分Fe3O4还原成FeO造渣。但是闪速熔炼时Fe3O4的还原条件是很差的，因此炉渣铜含量高。
3.2.3炉渣
炉渣是矿石冶炼后的残留废弃物，但由于冶炼、提炼技术的不过关，炉渣中往往会残留很多有价值的未提取金属、矿物，这是一种极大的浪费行为。炉渣的贫化就是提高矿石的冶炼、提炼技术，或者对炉渣进行二次处理，尽量提取矿石中的有价值物，使最终残留的炉渣"贫化"，最终从而提高矿石的利用效率。炉渣贫化技术的提高有助于提高资源的利用效率，减少企业生产成本和治三废成本，符合节约型社会的理念;同时减少炉渣对于环境的污染，有利于环境保护。炉渣贫化方法的选择原则上取决于渣中铜的损失形态以及所要求的最终弃渣含铜水平。
贫化方法有两类：电炉贫化法和浮选法。
电炉贫化法
矿热炉具有废气少、易于控制、能保证高温下有较强还原性等优点，可以提高熔渣温度，使渣中铜含量降低，有利于还原熔融渣中的氧化铜和回收细颗粒的铜粒子。电炉贫化法可以处理各种成分的炉渣，也可以处理各种返料。熔体中电流在电极间的流动产生的搅拌作用能够促进渣中的铜粒子的集聚长大。电炉贫化法的最大优点是真正实现了对铅、钴、锌等易溶解于酸中金属的回收，但电耗及碳质电极材料消耗较高，需要向电耗更低、电极消耗更少的直流电炉改进。
浮选法
从富氧熔炼渣(如闪速炉渣)和转炉渣中浮选回收铜，在炼铜工业上已得到广
泛应用。浮选法铜回收率高、能耗低(与电炉贫化、炉渣返回熔炼法比较)，可以将Fe3O4及一些杂质从流程中除去，吹炼过程的石英用量将大幅度减少。铜浮选收率一般在90%以上,所得的精矿中铜锍的质量分数大于20%,尾矿w(Cu)0.3%～0.5%。王红梅等提出闪速浮选的概念,即是一种回收磨矿-分级回路循环负荷中粗粒矿物的浮选技术,随着技术的成熟,有望在炉渣选矿应用得到进一步广。
A1Sarrafi等在对反射炉渣浮选回收铜的研究中发现R407作为捕收剂可获得品位为1216%,铜回收率为72%的铜精矿,同时发现缓冷熔渣中铜的回收率可达84%。浮选法虽然应用广、药剂用量小,但选矿药剂多数为有机物,有刺激性气味,且价格昂贵。
3.3铜锍吹炼
铜锍吹炼的任务是将铜锍吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜。吹炼的实质是在一定的压力下将空气送到液体铜锍中，使铜锍中FeS氧化成FeO并与加入的石英或CaO熔剂造渣，Cu2S则与氧化生成的Cu2O发生相互反应而变成粗铜。吹炼过程所需热量全靠熔锍中硫和铁的氧化及造渣反应所放出的热量供给，为自热过程。吹炼过程的温度为1473-1523K。
冰铜含铜量取决于精矿品位和焙烧熔炼过程的脱硫率，世界冰铜品位一般含铜40%～55%。生产高品位冰铜，可更多地利用硫化物反应热，还可缩短下一工序的吹炼时间。熔炼炉渣含铜与冰铜品位有关，弃渣含铜一般在0.4%～0.5%。熔炼过程主要反应为：
2CuFeS2→Cu2S+2FeS+S
Cu2O+FeS→Cu2S+FeO
2FeS+3O2+SiO2→2FeO·S iO2+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
吹炼一个吹炼周期分为两个阶段：第一阶段，将FeS氧化成FeO，造渣除去，得到白冰铜（Cu2S）。冶炼温度1150℃～1250℃。主要反应是：2FeS＋3O2→2FeO+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
第二阶段，冶炼温度1200℃～1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜：
2Cu2S＋3O2→2Cu2O+2SO2
Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2
冰铜吹炼是放热反应，可自热进行，通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。吹炼后的炉渣含铜较高，一般为2%～5%，返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方法处理。吹炼烟气含SO2浓度较高，一般为8%～12%，可以制酸。吹炼一般用卧式转炉，间断操作。表压约1kgf/cm2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排风眼鼓入熔体，加料、排渣、出铜和排烟都经过炉体上的炉口。
3.4粗铜火法精炼
火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去。其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化，然后向铜液中鼓风氧化。
氧化过程反应：
4Cu+O2=2Cu2O
Cu2O+Me=2Cu+MeO
使杂质挥发、造渣；扒出炉渣后，用插入青木或向铜液注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜。还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面，以防再氧化。
还原过程反应：
Cu2O+H2=2Cu+H2O
Cu2O+CO=2Cu+CO2
Cu2O+C=2Cu+CO
4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2O
精炼后可铸成电解精炼所用的铜阳极或铜锭。精炼炉渣含铜较高，可返回转炉处理。精炼作业在反射炉或回转精炼炉内进行。火法精炼的产品叫火精铜，一般含铜99.5%以上。火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质，通常要进行电解精炼。若金、银和有害杂质含量很少，可直接铸成商品铜锭。
3.5阳极铜电解精炼
电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，以电解铜片为阴极，在含硫酸铜的酸性溶液中进行。电解产出含铜99.95%以上的电铜，而金、银、硒、碲等富集在阳极泥中。电解液一般含铜40～50g/L，温度58℃～62℃，槽电压0.2～0.3V，电流密度200～300A/m2，电流效率95%～97%，残极率约为15%～20%，每吨电
铜耗直流电220～300kwh。中国上海冶炼厂铜电解车间电流密度为330A/m2。电解过程中，大部分铁、镍、锌和一部分砷、锑等进入溶液，使电解液中的杂质逐渐积累，铜含量也不断增高，硫酸浓度则逐渐降低。因此，必须定期引出部分溶液进行净化，并补充一定量的硫酸。净液过程为：直接浓缩、结晶，析出硫酸铜；结晶母液用电解法脱铜，析出黑铜，同时除去砷、锑；电解脱铜后的溶液经蒸发浓缩或冷却结晶产出粗硫酸镍；母液作为部分补充硫酸，返回电解液中。此外，还可向引出的电解液中加铜，鼓风氧化，使铜溶解以生产更多的硫酸铜。电解脱铜时应注意防止剧毒的砷化氢析出。
电解精炼的电极反应
铜电解精炼在由硫酸铜和硫酸组成的水溶液中进行，根据电离理论，水溶液中存在H+、Cu2+、SO42-离子和水分子，因此在阳极和阴极之间施加电压通电时，将发生相应的反应。
(1)阳极反应
Cu-2e=Cu2+
Me-2e=Me2+
H2O-2e=2H++1/2O2
SO42--2e=SO3+1/2O2
（2）阴极反应
Cu2++2e=Cu
2H++2e=H2
Me2++2e= Me
根据电化学原理，在阳极上溶解的是电极电位代数值较小的还原态物质，而在阴极上析出的是电极电位代数值较大的氧化态物质。因此阳极上主要是铜的析出。
4 结论
目前铜冶金工业仍然是以火法为主。近年来铜的火法冶金工艺取得了很大的反展，然而由于铜矿品位的降低，人们对于冶金工业环保的要求越来越高，铜的湿法冶金技术受到人们的极大关注，越来越广泛的应用于低品位氧化矿的处理、废铜资源的回收等方面。不可否认，湿法冶金工艺是未来大规模处理低品位有色
金属、贵金属矿的有效手段之一，也是世界上很多国家目前研究的重点方向之一。虽然近十几年来铜的湿法冶金技术发展迅速，但相对来讲湿法炼铜在铜冶金中所占的比例较小，目前还有很多低品位矿石因为技术等各方面的原因没有得到利用，相信随着新成果的不断出现，工艺的不断完善，使许多用现有方法不能处理的矿石，在不久的将来都可能得到充分利用。
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冶金概论讲义 1 冶金基本知识 1.1 冶金的概念及冶金方法分类 冶金就是从矿石或二次金属资源中提取金属或金属化合物，用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。 冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金， 根据冶炼金属的不同，冶金工业又了可以分黑色冶金工业和有色冶金工业，黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金（如铬铁、锰铁等）的生产，有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。 1.2 火法冶金 火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。火法治金过程没有水溶液参加，所以又称为干法冶金。火法冶金是提取金属的主要方法之一，其生产成本一般低于湿法治金。 火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。 1.3 湿法冶金 湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。 湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。 （1）浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，都是常用的预备处理方法。 （2）净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。
1、能用熔盐电解法冶炼的金属，写出其冶炼过程（至少三种金属）。 2、铝电解中影响电流效率的因素。 3、简述5种火法炼铜的方法。 4、火法和湿法炼铜的优缺点。 5、拜耳法制取氧化铝的主要步骤和化学方程式。 6、稀土冶炼的方法及主要流程 7、皮江法制取镁的原理及工艺 8、简述试从资源综合利用和生产过程对环境的友好两方面，分析火法炼铜和湿法炼铜的主要优缺点。 答：火法流程最大的优点是适应性广，对各种不同的铜矿均能处理，特别是对一船硫化矿和富氧化矿很适用。 湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出。 然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中沉淀出来。当前世界上铜产量约有15％由该法制得。对氧化铜矿和自然铜矿，大多数可用溶剂直接浸出；而硫化铜矿则一般先经焙烧，然后溶浸。 湿法冶金具有环境污染少，能处理低品位矿或多金属复杂矿等特点 1、金属及其分类 2、冶金的定义、冶金的任务、冶金的目的 3、冶金方法的分类 4、铜的冶炼方法及工艺流程 5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应 6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则 7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么？ 8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？ 9、粗铜火法精炼的目的及原理是什么？粗铜火法精炼分为哪两个过程？ 10、简述粗铜电解精炼的基本过程，分别写出阴阳及的主要反应。 11、分析铜电解精炼和铜电积的电极反应有什么差别？ 12、简述硫化镍精矿的火法冶炼过程。 13、镍锍的主要成份有哪些？镍锍吹炼过程与铜锍吹炼过程有何不同？ 14、简述羰基法精炼镍的基本原理。 15、分别写出硫化镍阳极电解精炼镍和硫酸镍溶液电解沉积镍的阴阳极反应。 16、简述硫化铅精矿烧结焙烧的目的。 17、铅鼓风炉熔炼的产物有哪些？ 18、简述烟化炉烟化法处理炼铅炉渣的基本原理。 19、粗铅的火法精炼有哪些主要过程？ 20、什么是直接炼铅？直接炼铅方法有哪些？ 21、火法炼锌与湿法炼锌各包括哪些主要过程？火法炼锌主要有哪些方法？ 22、简述硫化锌精矿焙烧的目的。 23、简述密闭鼓风炉炼锌的优点与缺点。 24、简述粗锌精馏精炼的原理。 25、简述传统的湿法炼锌的基本过程。 26、简述硫化锌精矿的氧压浸出的原理及优点。 27、在湿法炼锌的热酸浸出过程中，从含铁高的浸出液中沉铁有哪些方法？ 28、简述硫酸锌溶液采用锌粉置换除铜、镉的原理。 29、简述硫酸锌溶液的电解沉积锌的基本过程及主要电极反应。
《有色冶金概论》复习题 4、铜的冶炼方法及工艺流程 答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。反萃、电积。 5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应 答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，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，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。主要包括两个造渣和造锍两个过程主要反应：2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g)；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l) 6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则 答：（1）造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜,同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。（2）火法炼铜必须遵循两个原则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶 7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么？ 答：任务是将铜锍（冰铜）吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。 8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？ 答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得总反应为2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2。造铜期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2 Cu2O=6Cu+ SO2两式相加得总反应：Cu2S+O2=2Cu+ SO2 9、粗铜火法精炼的目的及原理是什么？粗铜火法精炼分为哪两个过程？ 答：目的：部分除去粗铜中对氧亲和力较大的杂质；为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成为表面平整、厚度均匀、致密的阳极板；以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。每个周期包括加料熔化、氧化、还原和出铜浇铸四个基本阶段。原理：粗铜火法精炼的实质是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些杂质在精炼作业温度（1100～1200℃）下，呈气态挥发除去。①氧化过程：铜首先被氧化：4[Cu] + O2 = 2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜液中，在Cu2O与杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素：[Cu2O] + [ M’] = 2[Cu] + [M’O]；②还原过程主要还原Cu2O，常用的还原剂有：重油、天然气、液化石油气等。重油还原实际上是氢和一氧化碳对Cu2O的还原：Cu2O + H2 = 2Cu + H2O；Cu2O + CO = 2Cu + CO2 Cu2O + C = 2Cu + CO；4Cu2O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O 10、简述粗铜电解精炼的基本过程，分别写出阴阳及的主要反应。 答：铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，硫酸铜和硫酸水溶液为电解质，电铜为阴极，向电解槽通直流电使阳极溶解没在阴极析出更纯的金属铜的过程。根据电化学性质的不同，阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中被脱出。阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me 11、分析铜电解精炼和铜电积的电极反应有什么差别？ 答：铜电解精炼阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me；铜电积：铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴极，以Pb-Ag（含Ag 1%)）或Pb-Sb合金板作阳极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。电解时，阴极过程与电解精炼一样，在始极片上析出铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分解放出氧气。阴极：Cu2+ + 2e = Cu；阳极：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ ；总反应：Cu2+ + H2O = Cu + 1/2O2 + 2H+
------------------------------------------精品文档------------------------------------- 1 概述 铜是人类应用的最古老的金属之一，它有很长的、很光辉的历史。考古学证明，早在一万年前，西亚人已用铜制作装饰品之类的物件。铜和锡可制成韧性合金青铜，考古发现在公元前约3000年，历史已进入了青铜时代。而今铜的化学、物理学和美学性质使它成为广泛应用于家庭、工业和高技术的重要材料。铜具有优良可锻性、耐腐蚀性、韧性，适于加工；铜的导电性仅次于银，而其价格又较便宜，故而被广泛应用于电力；铜的导热性能也颇佳；铜和其他金属如锌、铝、锡、镍形成的合金，具有新的特性，有许多特殊的用途。铜是所有金属中最易再生的金属之一，再生铜约占世界铜供应总量的40%。铜以多种形态在自然环境中存在，它存在于硫化物矿床中（黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、蓝铜矿）、碳酸盐矿床中（蓝铜矿、孔雀石）和硅酸盐矿床中（硅孔雀石、透视石），也以纯铜即所谓“天然铜”的形态存在。铜以硫化矿或氧化矿形式露天开采或地下开采，采出矿石经破碎后，再在球磨机或棒磨机中磨细。矿石含铜一般低于1%。 1.1 国内外铜冶金的发展现状 目前国内外的铜冶炼技术的发展主要还是以火法冶炼为主，湿法为辅。铜的火法生产量占总产量的80%左右。目前，全世界约有110座大型火法炼铜厂。其中，传统工艺（包括反射炉、鼓风炉、电炉）约占1/3；闪速熔炼（以奥托昆普炉为主）约占1/3；熔池熔炼（包括特尼恩特炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、中国的白银炉、水口山炉等）约占1/3。 另外，世界范围内铜冶金工业同样面临铜矿资源短缺的问题，国土资源部信息中心统计资料表明：在世界范围内，铜是仅次于黄金的第2个固体矿产勘查热点，全球固体矿产勘查支出中约20%是找铜的，并且这一比例还有增加的趋势。相应地，铜也是各大势力集团争夺的焦点之一。从全球角度看铜的保证年限只有约29年。铜的主要出口国是拉美发展中国家。 1.2商洛情况 全市已发现各类矿产60种，已探明矿产储量46种，其中大型矿床15处，中型矿床24处。储量居全省首位的有铁、钒、钛、银、锑、铼、水晶、萤石、白云母和钾长石等20种，其中柞水大西沟铁矿储量3.02亿吨，占全省的46%，种。13居全省第二位的有铜、锌、钼、铅等． 铜矿主要分布于丹凤、山阳、柞水和商州，矿床3处，矿（化）点51处，探明储量16.86万吨。成因类型有硅卡岩型、热液型、沉积型和火山岩型，以前三种为主。皇台铜矿，位于蟒岭岩体与前奥陶系大理岩形成的硅卡岩中，矿石矿物有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿和少量铅锌矿。铜矿品位0.5～1.4％，铁品位可达20％，探明储量40365吨。柞水穆家庄铜矿，位于中泥盆统青石垭组的粉砂质千枚岩、白云岩和白云质粉砂岩中，矿石平均品位1.07％，提交D+E级普查储量3.689 万吨。热液型铜矿区内分布近40处，分布在商州市两水寺、古墓沟，山阳县色河干沟、三十里铺、红铜沟，商南县过风楼等地。伴生铜矿在本区也有分布，主要见于山阳黑沟多金属矿和柞水银洞子银铅矿、大西沟。 2.工艺流程图 熔剂燃料硫化铜精矿
第2课时电解原理的应用 [基础达标] 1．用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是( ) A．a端是直流电源的负极 B．通电使CuCl2发生电离 C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 解析：选A。A.铜离子应移向阴极，则a为负极。B.CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生。C.反应Cu2＋＋2e－===Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl－－2e－===Cl2↑。D.通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。 2．已知铜或银做电解池的阳极时，能被氧化为金属离子。下图中装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是( ) 解析：选D。A、B项中石墨做电极材料，溶液质量只会减小；C项中进入溶液的铜与从溶液中析出的铜的质量相等；D项中2 mol Ag失电子进入溶液，1 mol Cu从溶液中析出，溶液质量增加，故正确。 3．用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( ) A．CuSO4B．H2O C．CuO D．CuSO4·5H2O 解析：选C。用石墨做电极电解CuSO4溶液的电解方程式是2CuSO4＋2H2O通电,2H2SO4＋2Cu＋O2↑，根据缺什么补什么的原则，要想使电解液恢复原状，应加入CuO，C项正确。 4．如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g，乙池中某电极上析出0.64 g某金属，下列说法正确的是( ) A．甲池是b极上析出金属银，乙池是c极上析出某金属 B．甲池是a极上析出金属银，乙池是d极上析出某金属 C．某盐溶液可能是CuSO4溶液 D．某盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液 解析：选C。甲池a极是阴极，析出金属银，乙池c极是阴极，析出某金属。某盐溶液如果是Mg(NO3)2溶液，不可能析出金属，由关系式2Ag＋～2e－～Cu2＋可知，某盐为可溶性铜盐。 5．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
Copper is one of the comparatively few metals found in the "native" metallic state.Most cooper used today is extracted by smelting.Sulfide ores are ground and then require a roasting process to reduce sulfur and arsenic content.The fume given off in the process is destructive to the environment surrounding the smelter,so that collection of the fume is required.The copper oxide also contains gold,silver,and other impurities,which are later removed. The copper ore is then smelted in a reverberatory or electric furnace to produce an impure alloy called matte. Air is then blown through the molten matte in a converter to remove any iron and remaining sulfur to produce a refined copper known as "blister" copper.There are two steps in the converter.first is slag-forming step,and the nest is copper-forming step. Further refinement is necessary to produce copper for electrical and other uses,which is done by electrolysis.At the electrolysis process,the cathode,or the starting sheet is made of pure copper.And the anode is made of some metals which have a more negative standard electrode potential than copper such as PGMs.The electrolyte is copper sulphate and some sulfuric acid.Electrons move from the cathode to the anode through the electrolyte,and the copper irons move from the anode to the cathode through the conductor.It is at this stage that impurities such as silver are collected at the bottom of the tanks and removed from the sludge by a separate process.Copper 99.9 percent pure is produced by the electrolytic process.
4-3-2《电解原理的应用》课时练 双基练习 1．(2011·山东高考题)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是() A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 解析：电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液，因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极。由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。 答案：C 2．(2011·新课标全国高考)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反
应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是() A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 解析：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项A、B均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH －，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，C不正确；同理分析选项D正确。 答案：C 3．下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是() A． B. C． D. 解析：与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应，失去电子回到正极；与直流电源的负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极输出的电子。据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：2Cl －－2e－===Cl2↑，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝，证明有Cl2生成；左电极为阴极，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，可观察到阴极区溶液变红，证
1 概述 铜是人类应用的最古老的金属之一，它有很长的、很光辉的历史。考古学证明，早在一万年前，西亚人已用铜制作装饰品之类的物件。铜和锡可制成韧性合金青铜，考古发现在公元前约3000年，历史已进入了青铜时代。而今铜的化学、物理学和美学性质使它成为广泛应用于家庭、工业和高技术的重要材料。铜具有优良可锻性、耐腐蚀性、韧性，适于加工；铜的导电性仅次于银，而其价格又较便宜，故而被广泛应用于电力；铜的导热性能也颇佳；铜和其他金属如锌、铝、锡、镍形成的合金，具有新的特性，有许多特殊的用途。铜是所有金属中最易再生的金属之一，再生铜约占世界铜供应总量的40%。铜以多种形态在自然环境中存在，它存在于硫化物矿床中（黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、蓝铜矿）、碳酸盐矿床中（蓝铜矿、孔雀石）和硅酸盐矿床中（硅孔雀石、透视石），也以纯铜即所谓“天然铜”的形态存在。铜以硫化矿或氧化矿形式露天开采或地下开采，采出矿石经破碎后，再在球磨机或棒磨机中磨细。矿石含铜一般低于1%。 1.1 国内外铜冶金的发展现状 目前国内外的铜冶炼技术的发展主要还是以火法冶炼为主，湿法为辅。铜的火法生产量占总产量的80%左右。目前，全世界约有110座大型火法炼铜厂。其中，传统工艺（包括反射炉、鼓风炉、电炉）约占1/3；闪速熔炼（以奥托昆普炉为主）约占1/3；熔池熔炼（包括特尼恩特炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、中国的白银炉、水口山炉等）约占1/3。 另外，世界范围内铜冶金工业同样面临铜矿资源短缺的问题，国土资源部信息中心统计资料表明：在世界范围内，铜是仅次于黄金的第2个固体矿产勘查热点，全球固体矿产勘查支出中约20%是找铜的，并且这一比例还有增加的趋势。相应地，铜也是各大势力集团争夺的焦点之一。从全球角度看铜的保证年限只有约29年。铜的主要出口国是拉美发展中国家。 1.2商洛情况 全市已发现各类矿产60种，已探明矿产储量46种，其中大型矿床15处，中型矿床24处。储量居全省首位的有铁、钒、钛、银、锑、铼、水晶、萤石、白云母和钾长石等20种，其中柞水大西沟铁矿储量3.02亿吨，占全省的46%，居全省第二位的有铜、锌、钼、铅等13种。
铜冶金 1.铜的生产方法：火法炼铜（主要炼铜方法），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，电解精炼 2.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, 而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。 3.造锍熔炼的目的：①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②铜锍相与熔渣相完全分离。 4.工艺原则：①炉料有相当数量的硫来形成铜锍②炉渣含二氧化硅接近饱和，铜锍和炉渣不致混溶 5.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大于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故FeS能使铜硫化，FeS+Cu2O=FeO+Gu2S 6.SiO2机理：当熔炼体系中没有SiO2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SiO2时，它与FeO反应形成离子型的炉渣相,2FeO+3SiO2=2Fe2++Si3O84-铜锍不与SiO2作用而保留为共价键Cu-Fe-S相。这样就使铜锍与炉渣明显分层。 7.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；太高则使炉渣中的含铜量增加，产生浪费。（喷吹定律w（Gu）%/w[Gu]%=KGu，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，铜在渣中损失越大。 8.铜锍成分：由Gu2S和FeS组成的合金，其中还含有Ni，Co，Pb和脉石成分以及2%-4%氧 9.在铜锍中还有一部分FeS被Fe3O4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。 10.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。酸性氧化物有SiO2，碱性氧化物有FeO，CaO,MgO,ZnO,MnO,BaO,中性氧化物Al2O3,它在酸性渣中呈碱性，碱性渣中呈酸性。 11.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成SiO2的氧原子物质的量，n0（SiO2）与结合成碱性氧化物的氧原子物质的量n0（∑MeO）之比。酸性渣的硅酸度一般大于1，碱性渣一般小于1。 12.炉渣含铜损失：化学损失、物理损失、机械损失（占的比重大） 13.造锍熔炼：①传统方法：在鼓风炉、反射炉和电炉等传统冶金炉内进行。②悬浮熔炼，如奥托昆普闪速熔炼，熔池熔炼，如白银法※ 14.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。 15.炉渣贫化：①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Fe3O4还原成FeO,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，并加以回收。②浮选贫化法③闪速炉直接弃渣法 16.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，使铜锍中FeS氧化成FeO并与加入的石英或CaO熔剂造渣，Gu2S则与氧化生成的Gu2O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.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%-60%为限。
火法炼铜虚拟仿真实验 实验类型：综合性研究型虚拟仿真实验学时：4~6学时 适用专业：矿冶类高校的化工、化学、矿物加工工程、冶金工程专业 开课对象：大学三年级本科生 一、实验目的 1、利用虚拟现实技术，了解火法炼铜工艺的生产原理、工艺流程和关键设备； 2、通过虚拟现实场景中的人机交互，掌握冶金化工的熔炼、精炼、电解等典型单元操作； 3、考察熔炼、精炼、电解等过程中的工艺参数对生产结果的影响及其规律，提高学生解决复杂工程问题的能力。 二、实验软件与设备 1、实验软件 本实验软件是由中南大学自主研究开发的虚拟仿真软件（计算机软件著作权登记号：2017SR585915，著作权人：中南大学）。该软件采用Unity3D、3Ds MAX 及G-Matrix多人协同虚拟现实系统，根据实验室研究实验研究成果开发完成。 软件中的虚拟实验材料包括铜精矿、石英砂、燃煤、空气等。 2、实验平台与运行环境 本实验可在普通计算机上运行，也可在G-Matrix多人协同虚拟现实系统上运行。 （1）计算机最低配置：Intel酷睿i5四核CPU，4G内存，250G硬盘，独立显卡512M显存，17英寸液晶显示器。 （2）G-Matrix多人协同虚拟现实系统（可选）：该系统是由中南大学与上海曼恒数字技术股份有限公司合作共建的虚拟仿真实验项目运行管理平台，平台包
括计算机图形工作站、大屏3D LED显示系统、G-Motion位置追踪系统等硬件和软件。 ①计算机图形工作站：HP Z840，英特尔?C612芯片组，英特尔至强E5-2620v32.418666C CPU，NVIDIA Quadro K22004GB显卡，300GB*SAS15K rpm6Gb/s3.5英寸硬盘。 ②大屏3D LED显示系统：小间距LED屏G-MD V2.5，19.890平方米 ③G-Motion位置追踪系统：G-Motion摄像头8个，G-Motion工作站1台，手炳&Mark点1套。 三、实验原理 火法炼铜相比湿法炼铜有着明显的优势，主要体现在原料适应性强，生产规模大，贵、稀有金属富集率高等方面。目前世界上铜产量的85%-90%是采用火法炼铜工艺生产出来的。由于火法炼铜属于高温反应，并且工艺流程长，其工艺受到严格的管制，本科生实验与实习仅能看到工艺参数，无法实际操作，也无法了解参数改变对生产结果的影响。本实验以湖北大冶有色金属有限公司的火法炼铜工艺为模板，对火法炼铜的整个生产工艺过程进行虚拟仿真，从火法炼铜的原理、流程、设备、影响因素等方面了解炼铜的生产过程，使学生能够全面掌握火法炼铜的原理与生产技术。 火法炼铜一般包括以下四个步骤：①铜精矿的造锍熔炼；②铜锍吹炼成粗铜； ③粗铜火法精炼；④阳极铜的电解精炼。经冶炼产出最终产品——电解铜。 火法炼铜技术的工艺流程如图1所示。
有色冶金概论》复习题 4、铜的冶炼方法及工艺流程答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。反萃、电积。 5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，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，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。主要包括两个造渣和造锍两个过程主要反应：2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO(g) ; 2FeO(g)+SiQ(s)= 2FeO ? SQ(I)； xFeS(l)+yCu 2S(I)= yCu 2S ? xFeS(I) 6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则 答： (1)造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜, 同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。( 2)火法炼铜必须遵循两个原 则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶 7、铜锍(冰铜)的吹炼的任务及实质是什么？答：任务是将铜锍(冰铜)吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而CuS则部分经过氧化，并与剩下的CitS相互反应变成粗铜。 8、铜锍(冰铜)的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？ 答：造渣期：2FeS+3O=2FeO+2SO 2FeO+SiO= 2FeO- SiO2；相加得总反应为2FeS+3O+SiQ= 2FeO- SQ2+2SO。造铜期：2CuS+3O=2CuO+2SO Ci i S+2Ci i O=6Cu4SO两式相加得总反应： Ci2S+O2=2Ci+ SO2 9、粗铜火法精炼的目的及原理是什么？粗铜火法精炼分为哪两个过程？ 答：目的：部分除去粗铜中对氧亲和力较大的杂质；为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成为表面平整、厚度均匀、致密的阳极板；以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。每个周期包括加料熔化、氧化、还原和出铜浇铸四个基本阶段。原理：粗铜火法精炼的实质是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些杂质在精炼作业温度(1100?1200C )下，呈气态挥发除去。①氧化过程：铜首先被氧化：4[Cu] + Q= 2[Cu2O]生成的氧化亚铜溶于铜液中，在Ci2O 与杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素：[Ci 2O] + [ M '] = 2[Ci] + [M 'O]； ②还原过程主要还原CiiO,常用的还原剂有：重油、天然气、液化石油气等。重油还原实际上是氢和一氧化碳对CuO的还原：CuO + H2 = 2Cu + H 2Q Cu t O + CO = 2Cu + CO2 Ci2O + C = 2Ci + CO ；4Ci2O + CH4 = 8Ci + CO 2 + 2H 2O 10、简述粗铜电解精炼的基本过程，分别写出阴阳及的主要反应。答：铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，硫酸铜和硫酸水溶液为电解质，电铜为阴极，向电解槽通直流电使阳极溶解没在阴极析出更纯的金属铜的过程。根据电化学性质的不 同，阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中被脱出。阳极反应：Cu- 2e = CiT; Me-2e=Me；H2O- 2e =1/2 O2 + 2H +；S(f-2e =SO s +1/2 O2 阴极反应：Ci f+2e = Cu ；
考点31 铜及其冶炼 聚焦与凝萃 1．结合电学原理理解痛的冶炼； 2．了解铜及化合物的应用。 解读与打通 常规考点 铜的冶炼 （1）高温炼铜： 黄铜矿 粗铜 精铜 （2）湿法炼铜： Fe+CuSO 4== FeSO 4+Cu 隐性考点 铜及其化合物的应用 （1）铜是重要的金属材料。 （2）铜盐可以杀菌。 （3）Cu 2O 可以作玻璃、搪瓷的红色颜料。 融合与应用 例1．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是( ) A ．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化 B ．湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应 C ．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe 3O 4被CO 还原成Fe ，转移9 mol e － D ．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化 解析：用磁铁矿炼铁的化学反应为：Fe 3O 4＋4CO=====高温 3Fe ＋4CO 2，当1 mol Fe 3O 4被还原时，转移8 mol e － 。 答案：C 例2．氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，不溶于水、乙醇及稀硫酸，熔点422 ℃，沸点1 366 ℃，在空气中迅速被氧化成绿色，常用作有机合成工业中的催化剂。以粗盐水(含Ca 2＋ 、Mg 2＋ 、SO 2－ 4
等杂质)、Cu、稀硫酸、SO2等为原料合成CuCl的工艺流程如下： （1）A的化学式为___________________________________。 （2）写出反应V的化学方程式_________________________。 （3）写出反应Ⅵ的离子方程式__________________________。 （4）本工艺中可以循环利用的物质是(化学式表示)_____________________ ______。 （5）反应Ⅵ后，过滤得到CuCl沉淀，用无水乙醇洗涤沉淀，在真空干燥机内于70 ℃干燥2小时，冷却，密封包装即得产品。于70 ℃真空干燥的目的是_______________________________________________。 答案： （1）Na2CO3 （2）2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O （3）2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋4H＋＋SO2－4 （4）NaOH、H2SO4 （5）加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 扫描与矫正 【正误判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)（每个判断2分，共40分） （）1．Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料(2012·江苏，5D)
生物提铜与火法炼铜过程的生命周期评价 作者：阮仁满， 衷水平， 王淀佐， RUAN Ren-man， ZHONG Shui-ping， WANG Dian-zuo 作者单位：阮仁满,RUAN Ren-man(中南大学资源与生物工程学院,湖南,长沙,410083;紫金矿业集团矿冶研究院,福建,上杭,364200)， 衷水平,ZHONG Shui-ping(紫金矿业集团矿冶研究院,福建,上 杭,364200)， 王淀佐,WANG Dian-zuo(中南大学资源与生物工程学院,湖南,长沙,410083)刊名： 中国有色冶金 英文刊名：CHINA NONFERROUS METALLURGY 年，卷(期)：2010,39(4) 参考文献(8条) 1.Helias A;Udo de Haes;Reinout Heijungs Life-cycle assessment for energy analysis and management[外文期刊] 2007(7-8) 2.Göran Finnveden;Michael Z.Hauschild;Tomas Ekvall;Jeroen Guinee,Reinout Heijungs,Stefanie Hellweg,Annette Koehler,David Pennington,Sangwon Suh Recent developments in Life Cycle Assessment 2009(01) 3.姜金龙;戴剑峰;冯旺军;徐金城火法和湿法生产电解铜过程的生命周期评价研究[期刊论文]-兰州理工大学学报2006(01) 4.蔡九菊;杜涛;陆钟武;殷瑞钮 张春霞 齐渊宏钢铁生产流程环境负荷评价体系的研究方法[期刊论文]-钢铁 2002(08) 5.宋丹娜基于生命周期评价的铝工业环境负荷研究[学位论文] 2007 6.陈红;郝维昌;石凤几种典型高分子材料的生命周期评价[期刊论文]-环境科学学报 2004(03) 7.郝维昌金属材料的环境负荷评价及其LCA数据库的开发[学位论文] 2000 8.肖骁;肖松文;刘卫平;马荣骏株冶和韶冶锌冶炼过程的生命周期评价和清洁生产措施[期刊论文]-有色金属 2003(03) 本文读者也读过(4条) 1.李英顺.路迈西.胡华龙.罗庆明.温雪峰.Li Yingshun.Lu Maixi.Hu Hualong.Luo Qingming.Wen Xuefeng用生命周期的方法评价铜炉渣作为铜选矿原料的环境影响[期刊论文]-环境工程学报2009,3(2) 2.张洪常.李鹏.张均杰.ZHANG Hong-chang.LI Peng.ZHANG Jun-jie铜冶炼生产废水的综合利用[期刊论文]-中国有色冶金2010,39(4) 3.陈知若.CHEN Zhi-ruo铜冶炼能耗效率分析[期刊论文]-有色冶金节能2006,23(3) 4.阮仁满.衷水平.王淀佐.RUAN Ren-man.ZHONG Shui-ping.WANG Dian-zuo生物提铜与火法炼铜过程生命周期评价[期刊论文]-矿产综合利用2010(3) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/2015738262.html,/Periodical_ysyl201004008.aspx
?铜的冶炼 ?从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品。 ?A．电解铜与精铜 ?工业上使用的铜有电解铜(含铜99.9%～99.95%)和精铜(含铜99.0%～99.7%)两种。 前者用于电器工业上，用于制造特种合金、金属丝及电线。后者用于制造其他合金、铜管、铜板、轴等。 ?B．铜的冶炼工艺 ?铜冶金技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜产量的85%，现代湿法冶炼的技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 ?下面我们具体了解一下火法冶炼与湿法冶炼(SX－EX)两种炼铜方式。 ? a.火法炼铜: ?通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。?除了铜精矿之外，废铜也是精炼铜的主要原料，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑（铜材的产出比约为50%），一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜（品位在90%以上）；黄杂铜(电线)；含铜物料(旧马达、电路板)；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。 ? b.湿法炼铜: ?一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 ?其工艺流程图如下：其中铜的萃取（铜从水层进人有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进人水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。 ?火法和湿法两种工艺有如下特点： ?(1)后者的冶炼设备更简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。 ?(2)后者有局限性，受制于矿石的品位及类型。 ?(3)前者的成本要比后者高。
贵州省毕节市高一下学期化学期末考试试卷B卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共22题；共44分) 1. （2分）下列有关硅及其化合物的说法正确的是（） A . 晶体硅可用于制造电脑芯片 B . 所有的硅酸盐都难溶于水 C . 浓硫酸可刻蚀石英制艺术品 D . 单质硅性质稳定，常温下不与任何物质反应 2. （2分）下列分子中有3个原子核的是（） A . HF B . NH3 C . H2O D . CH4 3. （2分）下列关于有机物的命名中不正确的是（） A . 2﹣二甲基戊烷 B . 2﹣乙基戊烷 C . 2，3﹣二甲基戊烷 D . 3﹣甲基己烷 4. （2分）第28届国际地质大会提供的资料显示，在海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”(CH4·nH2O)。其蕴藏量是地球上煤和石油的几百倍，因而是一种等待开发的巨大能源物质。下列有关可燃冰的预测中错误的是（）。 A . 高压、低温有助于可燃冰的形成 B . 可燃冰的主要成分是甲烷
C . 可燃冰的微粒间可能存在着离子键 D . 构成可燃冰的原子间存在着极性共价键 5. （2分）下列金属冶炼的反应原理，错误的是（） A . 2Ag2O 4Ag+O2↑ B . 火法炼铜：Cu2S+O2 2Cu+SO2 C . Al2O3+3H2 2Al+3H2O D . MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑ 6. （2分） (2019高一下·天长期末) 下列说法正确的是（） A . 乙烯分子中含有碳碳双键，苯分子中不含碳碳双键，但二者均可以发生加成反应 B . 正戊烷和新戊烷互为同分异构体，它们的分子中所含化学键的种类和数量不完全相同 C . 乙酸和乙酸乙酯均能使NaOH的酚酞溶液褪色，原因是它们的分子组成和结构相同 D . 油脂、淀粉、蛋白质都属于高分子化合物，都能发生水解反应但产物不同 7. （2分） (2015高一下·合肥期中) Se、Br两种元素的部分信息如图所示，下列说法正确的是（） A . 原子半径：Br＞Se B . 还原性：H2Se＞HBr C . Se在元素周期表中位于第四周期第六族 D . 在Se2Br2分子中只含有极性键 8. （2分）下列说法不正确的是（） A . 234U，235U，238U是不同的核素，互称同位素