冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程以及其他吹炼工艺

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、FeS2、FeS为主；焙砂以Cu2S、FeS为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。

2、氧化物Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、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。

一、熔炼过程的化学反应1、热分解反应（1）、高价硫化物的热分解FeS2= FeS + 1/2 S2反应573K开始，833K激烈进行。

2CuFe S2= Cu2S + 2FeS +1/2 S2反应823K开始分解。

3、简述冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程，并举出两种现今工业上采用的其他吹炼工艺，进行简单介绍。

（附参考文献）3.1冰铜吹炼实质冰铜是Cu-Fe-S体系，主要成分是Cu2S和FeS，此外，还有少量的PbS、ZnS、Ni3S2、Fe3O4等。

吹炼的目的：通过氧化除去冰铜中的Fe和S以及部分其他有害杂质，从而将冰铜转变成粗铜。

吹炼是周期性作业：造渣期——FeS强烈氧化生成FeO，并放出SO2气体，冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）；造铜期——Cu2S氧化成CuO，并与为氧化的Cu2S反应生成金属Cu和SO2。

1.造渣反应这个阶段将冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）。

首先将FeS氧化造渣并放出大量热2FeS+3O2→2FeO+2SO22FeO+SiO2→2FeO·SiO2FeO还会被氧化成Fe3O4进而造渣：6FeO+O2→2Fe3O43Fe3O4+FeS+5SiO2→5(2FeO·SiO2)+SO22.造铜反应造渣反应阶段除渣后，得到白冰铜，进一步吹炼得到粗铜：2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2经冰铜转炉吹炼得到的粗铜还含有其它的少量杂质元素，如Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、S、Au、Ag等，因此，需进一步进行火法精炼，制成阳极铜以便电解。

3.2转炉吹炼在转炉铜锍吹炼过程中，当熔体中FeS氧化造渣被除去后，炉内仅剩Cu2S(即白冰铜)，Cu2S继续吹炼氧化生成Cu2O，Cu2O再与未被氧化的Cu2S发生交互反应获得金属铜。

转炉吹炼中造渣期是分批将铜锍注入转炉中，逐渐富集从而获得足够数量的白铜锍（Cu2S）。

在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入第一批铜锍，一般到风口浸入液面下200mm左右为宜。

然后旋转炉体到吹风位置，边旋转边吹风，数分钟后加入石英溶剂。

当温度升高至1200-1250℃时，把炉子转到停风位置，加入冷料，随后继续吹炼。

20Metallurgical smelting冶金冶炼PS 转炉造渣过程的动态优化控制陈展展1，2（1.大冶有色金属有限责任公司，湖北 黄石 435005；2.有色金属冶金与循环利用湖北省重点实验室，湖北 黄石 435005）摘 要：PS 转炉造渣过程的操作如今依然是由有相关经验的工人根据经验完成，因此在该过程中工艺指标波动大，且难以保证吹炼过程的优化运行。

因此本文将根据铜锍吹炼过程及其操作，提出转炉造渣过程的动态优化之法。

关键词：转炉造渣；动态优化中图分类号：TF811 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）19-0020-2收稿日期：2020-10作者简介：陈展展，男，生于1983年，汉族，河北沙河人，本科，工学学士，冶金工程师，研究方向：冶炼工程技术。

1 铜锍吹炼过程PS 转炉造渣的过程一般是指含有铁、硫等杂质的物质如铜锍在转炉中经过一系列反应，最终去除杂质，得到较为纯净的铜的一种冶金方法。

铜锍（冰铜）吹炼的过程一般都是在卧式PS 转炉中进行的。

吹炼过程分为两个周期，分别是造渣期和造铜期[1]。

造渣期一般是使铜锍中的铁氧化来造渣，一般会向转炉中加入石英熔剂，并在加入石英熔剂的同时从风口向转炉内鼓入富氧空气，为的是使其中含有的硫化亚铁能够顺利转化成硅酸铁炉渣。

第二个周期就是造铜期，在这个阶段主要是将硫化亚铜氧化成粗铜。

在铜锍吹炼的过程中往往会因为其中发生的种种反应而产生大量的热量，为了维持吹炼过程所需要的温度，一般会在转炉中不断投入冷料来平衡反应所产生的多余热量[2]。

2 转炉造渣过程的优化问题2.1 评价铜锍吹炼过程的好坏的主要经济指标一般来说，评价铜锍吹炼过程的好坏的主要经济指标有五项，分别为空气利用率、送风时率、转炉生产率、铜的直接回收率和炉寿与耐火材料单耗。

空气利用率是指实际参与反应的空气量与通过鼓风口向转炉中鼓入的空气量，空气利用率不仅和设备的密封制度有关，也与送风制度紧密相连。

PS转炉造渣过程的动态优化控制发表时间：2020-12-29T07:57:29.280Z 来源：《中国科技人才》2020年第24期作者：张扬[导读] 文章主要是分析了铜锍吹炼的造渣以及造渣过程的动态优化控制，同时建立了最优计算模型，最后提出了有效的动态优化控制方案，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

铜陵有色金属集团股份有限公司摘要：文章主要是分析了铜锍吹炼的造渣以及造渣过程的动态优化控制，同时建立了最优计算模型，最后提出了有效的动态优化控制方案，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：动态优化；智能控制；造渣1、前言PS转炉造渣的过程是我国应用的最为广泛的冶金方法，当前我国的铜锍造渣过程造作大部分都是由工作人员依据其自身的相关经验进行手动进行，这样不仅容易造成工艺指标的波动不规律且很难有效确保到吹练过程的稳定运行。

2、铜锍吹炼的造渣火法工艺过程主要包括四个主要步骤：造锍熔炼、铜锍（冰铜）吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。

造硫熔炼（铜精矿—冰铜）：主要是使用铜精矿造冰铜熔炼，目的是使铜精矿部分铁氧化，造渣除去，产出含铜较高的冰铜。

冰铜吹炼（冰铜—粗铜）：将冰铜进一步氧化、造渣脱除冰铜中的铁和硫，生产粗铜。

火法精炼（粗铜—阳极铜）：将粗铜通过氧化造渣进一步脱除杂质元素，生产阳极铜。

电解精炼（阳极铜—阴极铜）：通过引入直流电，阳极铜溶解，在阴极析出纯铜，杂质进入阳极泥或电解液，从而实现铜和杂质的分离，产出阴极铜。

3、造渣过程的动态优化控制利用可计算模型结构的最优组合来寻找高分段常数的最优计划和控制律。

为了彻底消除工厂生产过程中的干扰和未基本确定的重要因素的较大影响，主要根据其生产整体质量的主要指标，引入及时反馈和微调的相关机制。

有用户反馈，通过软测量建模方法和进出转炉人员各种物料量的计算方法得到各种信息。

动态优化模型可以通过智能控制，最大限度地计算出根据软测量模型计算出的信息量与期望和质量目标之间的误差。

冰铜熔炼实验报告熔炼车间是冶炼厂的主要生产车间，车间的主要任务是生产铜阳极板。

熔炼车间处理的铜精矿均为外购铜精矿，利用电炉和合成炉生产冰铜。

电炉主要是由矿热电炉处理焙烧车间生产的焙砂，合成炉主要处理经蒸汽干燥机干燥后的干精矿，电炉、合成炉产出的冰铜搭配进入转炉进行吹炼，转炉产出的粗铜进入阳极炉精炼，最后由双园盘浇铸系统产出合格的铜阳极板送精炼厂。

在实习期间主要了解了以下几点，现简单介绍如下。

1.冰铜熔炼铜精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜。

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。

冰铜熔炼分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、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。

高温下，炉料受热后形成低价稳定的化合物，随着形成低熔点共晶组分熔化析出，即形成初冰铜和初渣。

其最终成分的形成是在熔池中完成。

熔炼的主产物冰铜是由Cu2S、Fe S组成的合量，其中还溶解了一定数量铁的氧化物和其它硫化物，如Ni3S2、CoS、PbS、ZnS等。

一般Cu+Fe+S占冰铜总量的80%~90%。

炉料中的金银及铂族元素在熔炼过程中几乎全部进入冰铜中。

Se、Te、As、Sb、Bi等元素也部分地溶解在冰铜中。

冰铜品位的选择取决于下列因素：炉料的性质和成分、熔炼特性、经济条件等。

熔炼生精矿时，冰铜品位不能在大范围内变动，但可用预先焙烧来调整，焙烧程度愈大，熔炼时冰铜品位愈高，反之亦然。

冰铜品位越低，吹炼所需时间愈长，吹炼时能耗愈大，炉衬消耗愈快。

实践证明，选择冰铜品位为37~42%较为合理。

但冰铜品位太高也存在一些问题。

(1)冰铜品位高，铜在炉渣中的损失增多。

(2)产生高品位冰铜，需延长精矿的焙烧时间，降低了焙烧的生产率，并增加烟尘产出量。

对冰铜吹炼及粗铜精炼各阶段终点判断的探讨葫芦岛有色金属集团公司杨文栋苏凤来摘要：本文介绍了在转炉冰铜吹炼及粗铜阳极炉精炼过程中，每个阶段终点判断方法。

关键词：冰铜吹炼；粗铜精炼；终点判断0前言在火法炼铜过程中，无论是转炉冰铜吹炼，还是粗铜阳极精炼，对每个阶段终点判断至关重要。

终点判断准确与否，直接关系到金属直收率、企业的安全生产及企业的经济效益。

本人结合多年生产实际，归纳总结了关于转炉冰铜吹炼和粗铜阳极炉精炼的终点判断方法，仅供大家参考。

1、冰铜转炉吹炼简述火法冶炼中，冰铜转炉吹炼分为两个周期：造渣期和造铜期。

在讨论造渣期和造铜期终点判断的同时，本文将筛炉期也单列出来一起讨论。

2、冰铜转炉吹炼终点判断方法2．1 造渣期终点判断方法造渣操作是转炉吹炼操作的关键。

在造渣反应过程中，造渣期终点判断不准，会造成渣子过吹、欠吹或喷炉事故的发生。

除影响金属直收率外，还会造成人身伤害及设备事故发生。

因此，造渣期终点判断尤为重要。

具体方法如下：2．1．1 化学成份分析法取白铍和转炉渣样化验，当白铍含铜为75+5%，渣含铜小于3%，渣含硅在19~24%时，证明造渣期终点到。

2．1．2 烟气及火焰判断法观察炉口，烟气飘浮边沿下降，气流活跃，四周似翻腾状溢出烟罩外，同时为焰由橙色变成黄绿色，再变为灰色，火焰强劲有力，亮度增加，当火焰转变为黄白色时，证明造渣期终点到。

2．1．3 喷溅物判断法炉口喷溅物较始吹时变得细小、密集、频繁并呈絮状、飘浮无力、发亮；喷溅物冷却凝固样呈空心粒状，证明造渣期终点到。

2．1．4 图示法在配备有温度指示表和二氧化硫浓度指示表的情况下，当出现温度指示值上下移动频繁，在1100~1300。

C范围内温度曲线图呈锯齿状；二氧化硫浓度指示值由低逐渐升高，当稳定在一、二个格内上下移动曲线图时，证明造渣期终点到。

2．1．5 炉后钎样判断法炉后钎样粘结物的颜色由灰白色转为青灰色，再转为油黑色，有光泽，结构松脆，能自动断裂脱离，证明造渣期终点到。

冰铜的生产过程
冰铜是一种金属制品，它通常是由铜和其他金属（如镍、锡、铅等）的合金组成。

其制作过程一般分为以下几个步骤：
1.选料：首先需要选取高纯度的铜和其他金属材料，以确保最终制品的质量。

2.熔炼：将选好的金属料放入熔炉中加热，直到金属完全融化，这一过程叫做熔炼。

在熔炼过程中，还需要加入适当的助剂，以提高合金的性能。

3.浇铸：将熔化的金属倒入模具中，等待凝固，这一过程叫做浇铸。

在浇铸过程中，需要控制好温度和速度，以保证最终制品的形状和性能。

4.淬火：在铸造完成后，需要通过淬火来改善合金的硬度和强度。

这个过程通常是通过将制品加热到一定温度，然后突然冷却。

5.成型：进行淬火后，还需要将制品进行切割、打磨、抛光等加工处理，以得到最终的冰铜制品。

以上是冰铜的基本生产过程，不同的制品和厂家可能会有一些微小的差异。