铜冶炼 PPT课件

02
配料系统通常包括原料储存、计 量、输送和混合等装置，通过自 动化控制系统实现精确控制和调 整。
混合系统
混合系统的作用是将配料系统输送来 的各种原料进行均匀混合，以确保进 入闪速熔炼炉的原料质量稳定。
混合系统通常采用高效混合设备，如 搅拌器、混合器等，通过强化搅拌和 混合，减小原料之间的粒度和密度差 异，提高混合效果。
铜精矿的配料与混合
配料原则与要求
根据冶炼要求，确定配料比例， 确保原料成分符合标准。
混合方法与设备
介绍混合设备的类型和工作原理 ，以及混合效果的评估方法。
铜精矿的闪速熔炼
01
闪速熔炼原理
阐述闪速熔炼的基本原理和技术特点。
02
闪速熔炼设备
介绍闪速熔炼炉的构造、工作原理和使用维护方法。
03
熔炼工艺参数
该技术采用高温、高反应速 率的生产条件，使反应在最 佳条件下进行，提高了生产 效率。
同时，该技术采用先进的烟 气处理和余热回收技术，能 够减少对环境的污染和能源 的浪费。
02 铜精矿闪速熔炼的工艺流程
铜精矿的准备
铜精矿的来源与特点
介绍不同来源的铜精矿及其特点，如品位、杂质含量等。
铜精矿的预处理
包括破碎、磨细、筛分等工序，以确保精矿粒度合格，满足 熔炼要求。
02
该技术利用了高温、高反应速率的条件下，铜精矿中的 硫化物与氧气发生快速氧化反应，生成二氧化硫气体， 同时释放出铜和铁等有价金属。
03
铜精矿闪速熔炼技术的核心在于控制炉温和反应速率， 使反应在最佳条件下进行，以提高金属回收率和降低能 耗。
铜精矿闪速熔炼技术的历史与发展
铜精矿闪速熔炼技术起源于20世纪初，最初是为了解决当时铜矿资源品位下降、成 本上升的问题而开发的。

2
炉料与气体密切接触，在悬浮
状态下与气相进行传热和传质；
FeS与Fe3O4、FeS与Cu2O(NiO)、以及其它
3
硫化物与氧化物的交互反应主要在沉淀池中以
液—液接触的方式进行。
闪速熔炼有两种基本形式：
1
精矿从反应塔顶垂直喷入炉内
的奥托昆普闪速炉（图3.1）；
2
精矿从炉子端墙上的喷嘴水平喷入炉内
的因科闪速炉（图3.2）
3.2.1.2精矿颗粒与气流之间的热和质传递
除了颗粒与气流运动的特性外,反应塔内的传热 与传质也是闪速熔炼过程进行的重要基础。在精矿 粒子和气体流之间的传热与传质速率是由无量纲因 子联系起来的努塞尔数（Nnu）和谢伍德数（Nsh） 来描述的，如下面等式所表达:
N Nu
2
0.6
N
1/ 2 Re
N
1/ 3 Pr
精矿颗粒被气体包围，处于悬浮状态，在2～3s 内就基本上完成了硫化物的分解、氧化和熔化等过 程。
熔融硫化物和氧化物的混合熔体落下到反应塔底 部的沉淀池中汇集起来，继续完成冰铜与炉渣最终 形成过程，并进行沉清分离。
炉渣在单独贫化炉或闪速炉内贫化区处理后再弃 去。
闪速熔炼有以下的特点：
1
焙烧与熔炼结合成一个过程；
3. 继续氧化反应
在高强度氧化熔炼生产高品位锍时,反应塔会 产生过氧化,液滴落入熔池后, 还会发生硫化物的 继续氧化反应。
3.2.4 杂质元素的行为与分布
闪速熔炼时,精矿中的Pb、Zn、As、Sb 和Bi等杂质元素的行为与分布是一个值得重 视的问题。杂质元素在闪速熔炼过程中的 行为也是相当复杂的。它们的分布与元素 本身的性质以及元素之间的相互作用，氧 势、温度和锍成分等熔炼条件有关，也与 精矿中 含量有关。表3.2列出了不同研究者 和不同锍品位时的元素分布。源自 图图3.1奥托昆普闪速炉

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第一节 湿法炼铜的进展
1、近十年来产量变化 2、萃取-电积厂家近三十年来的变化
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12
1、近十年来产量变化
项目
单位 1993
1995
1997
1999
2001
矿产铜量
万吨 937.4
1027.8
1107.2
1154.7
1194.6
SX-EW 产 万吨 83.8 量
SX-EW 的 %
8.94
比例
111.4
178.5
199
266
10.84
16.12
17.23
22.27
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2、萃取-电积厂家近三十年来的变化
年份
厂 家 数 （ 不 含 5万t/a以上厂家 1 0 万 t/a 以 上 厂 总 产 量 （ 万
中国）
数
家数
吨）
1971 2
0
0
1.5
1981 9
1
0
25
1991 26
• 青铜器时代（Cu-Sn合金） • 硫化矿炼铜 • 湿法炼铜
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青铜器时代（Cu-Sn合金）
1.1炼铜必备的两个条件：高温的获得；（还原性）气氛 的可控性
1.2青铜器的起始年代及发源：两河流域（古巴比伦）
• 在伊朗发现公元前8000~9000年小件自然铜饰物
• 在土耳其发现公元前6000~7000年的含铜炉渣
铜色，继续加热变成黑色（CuO），〉
1000℃赤红
在 含 CO2 的 潮 湿 空 气 中 ， 表 面 生 成 铜 绿 {CuCO3Cu(OH)2}，与盐酸和稀硫酸不反应， 溶于氨水中。

火法炼铜工艺流程
铜矿石 选矿 焙烧
熔炼 冰铜
吹炼 粗铜
火法精炼
电解精炼
目录
三、火法炼铜的基本理论
（一）基本原理（造琉炼铜） 1．目的 （1）使炉料中的铜尽可能进入冰铜 （ Cu2S+FeS 熔 体 ， 也 称 琉 ） , 部 分 铁 以FeS形式也进入冰铜； （2）使大部分铁氧化成FeO与脉石矿 物造渣； （3）使冰铜与炉渣分离。 2．造琉应遵循的原则 （1）必须使炉料中有足够硫来形成冰 铜； （2）使炉渣中含SiO2接近饱和，以便 冰铜-炉渣间不致混熔。
Cu2S-FeS-FeO-SiO2 系 统与 FeO-FeSSiO2系统有相似的不相混熔性质，体系含 SiO2≥5%时发生不相混熔现象，当SiO2饱 和时，冰铜与渣发生最大程度分离。
❖ 黄铁矿型铜矿是指与海底火山作用有一定联系的 含大量黄铁矿和一定数量铜、铅、锌的矿床, 西方 多称该类矿床为“ 块状硫化物矿床”. 目前世界上至少发现了420 个这种类型的矿床 、 加拿大、 美国、 原苏联、西班牙、葡萄牙、 塞浦路斯、南非和日本等都是该类矿床的重要产 地
全球性和区域性的一些铜成矿区带 ❖ (1) 环太平洋中新生代铜金带, 尤其是东太平洋智利-
❖
班岩型铜矿是一种储量大品位低可用大规模机械化 露采的铜矿床矿石储量往往达几亿吨铜品位常常小 于1%, 据世界上103 个斑岩型矿床统计单个矿床矿 石量平均可达5.5 亿吨, 铜品位0.6%, 它是世界上重 要的铜矿工业类型之一。
❖ 砂页岩型铜矿是泛指不同时代沉积岩中的层控铜 矿, 矿床产在一套沉积岩或沉积变质岩中, 它是世 界上铜矿主要工业类型之一, 占世界铜储量30% 左右, 矿床以其规模大, 品位高, 伴生组分丰富为特 点, 因而其经济价值巨大。

火法冶炼
将铜矿石在高温下与空气或氧气进行反应，产出粗铜和炉渣，常用闪速炉、熔 炼炉等设备。
湿法冶炼
利用酸或碱溶液将铜矿石中的铜浸出，再通过电解沉积获得纯铜，常用硫酸浸 出和电解沉积等方法。
铜矿的冶炼产物
粗铜
火法冶炼的产物，含有杂质，需进一步精炼。
电解铜
湿法冶炼的产物，纯度较高，符合商品铜要求。
03
THANK YOU
感谢聆听
高品质的铜产品开发与应用
总结词
高品质的铜产品在各行各业中具有广泛的应用前景，是铜冶金技术发展的重要方向。
详细描述
高品质的铜产品具有高纯度、高导电性、高导热性等特点，能够满足高端制造业、电子工业、电力传 输等领域的需求。通过不断改进冶炼工艺和提高产品质量，可以进一步拓展高品质铜产品的应用领域 ，促进铜冶金技术的进步。
地下开采
适用于埋藏较深的矿体，通过矿 井进入矿体，使用凿岩爆破、装 载运输等手段将矿石运出地面。
铜矿的选矿技术
物理选矿
利用矿石中不同矿物物理性质的差异 ，通过破碎、筛分、重力分选、磁选 等手段将有用矿物与脉石矿物分离。
化学选矿
通过化学反应将有用矿物浸出或转化 为可浮性矿物，再利用物理方法分离 。
铜矿的冶炼技术
铜冶金过程中的资源利用
80%
提高资源利用率
通过优化工艺和设备，提高铜冶 金过程中原材料的利用率，降低 资源消耗。
100%
开发利用低品位矿石
研究开发低品位矿石的利用技术 ，提高矿石的利用率，延长矿山 服务年限。
80%
循环利用废弃物
对铜冶金过程中产生的废弃物进 行循环利用，实现资源的最大化 利用。
铜冶金过程中的节能减排技术
某铜冶炼企业的技术创新实践

辅助设备
01
02
03
04
辅助设备包括循环系统、过滤 系统、排污系统等，用于支持
电解过程的正常运行。
循环系统用于将电解液持续循 环流动，以保持电解液成分的
均匀分布和温度的稳定。
过滤系统用于去除电解液中的 杂质和颗粒物，以保持电解液
的清洁度。
排污系统用于定期排放电解槽 底部的沉淀物和杂质，以保持
电解槽的正常运行。
阳极过程
阳极上的粗铜溶解成铜离子进入电解液，同时释放电子。
电能效率
优化电解精炼的电流密度和电压，以提高电能效率和降低能耗。
产物处理
铜饼处理
从电解精炼过程中获得的 铜饼需要进行进一步的处 理，如洗涤、干燥和熔炼 等。
产品纯度
通过控制电解精炼的条件 和后续处理，确保获得高 纯度的电解铜产品。
资源回收
对电解精炼过程中产生的 废弃物进行回收和处理， 实现资源的有效利用。
铜的电解精炼设备
03
电解槽
01
电解槽是铜的电解精炼 过程中的核心设备，用 于实现铜的电解过程。
02
电解槽通常由耐腐蚀、 绝缘性能好的材料制成 ，如聚氯乙烯或玻璃钢 。
03
电解槽内部通常填充有 离子交换剂或导电介质 ，以促进铜离子的迁移 和分离。
04
电解槽的设计和结构需 根据生产规模、电解液 成分和工艺要求进行定 制。
《铜的电解精炼》ppt 课件
目 录
• 铜的电解精炼简介 • 铜的电解精炼工艺流程 • 铜的电解精炼设备 • 铜的电解精炼的优缺点 • 铜的电解精炼的发展趋势和未来展望
铜的电解精炼简介
01
铜的电解精炼的定义
01
铜的电解精炼是一种通过电解的 方法将粗铜提纯为纯铜的过程。

铜冶 金
Copper metallurgy
目录
1
铜及其基本用途
2
炼铜原料概述
3
铜冶炼措施
4
铜冶炼发展趋势及新技术
1、铜及其基本用途
➢ 铜原子序数是29，是一种过渡金属。铜 呈紫红色，常见旳化合价+1和+2.
➢ 铜是人类发觉最早旳金属之一，也是最 佳旳纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨 损。还有很好旳延展性。导热和导电性 能很好。铜和它旳某些合金有很好旳耐 腐蚀性能，在干燥旳空气里很稳定。但 在潮湿旳空气里在其表面能够生成一层 绿色旳碱式碳酸铜，这叫铜绿。可溶于 硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。轻易被 碱腐蚀。
➢ SO42-和H2O电极电位比铜正得多，在阳极上不可能进行 反应。所以，阳极旳主要反应是Cu溶解形成Cu2+。
➢ 阴极反应
阴极上可能进行旳反应为：
Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 E0 (H2/H+) = 0 V Me2+ + 2e → Me
在这些反应中，只有电极电位比铜改正旳金属离子能够优先还原。所以，阴极 旳主要反应是铜离子旳还原。
3、铜冶炼措施
铜是人类最早发觉和使用旳金属之一. 公元前5023年中东遗址中有铜打制成旳最早旳铜器。 公元前4023年铜旳铸造技术已普及。 公元前3023年传到印度，后来传到中国。 公元前3023年，在塞浦路斯（地中海地域）人们已经开始用熔炼措施炼铜。与此同步我国劳感人民 用孔雀石与点燃旳木炭接触而被分解为氧化铜，继而被还原为金属铜。所以，世界冶金史公认，湿法 炼铜旳工艺始于中国。
需要注意：Ni3S2 → NiO, CoS → CoO, PbS → PbO，进入渣中，待进 一步提取。

1
电解精炼的目的是：(1) 降低铜中的杂质含量， 从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求； (2) 回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金 属。
电解过程中，溶液中的铜在阴极上优先析出， 而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留 于电解液中，待电解液定期净化时除去。这样， 阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电 解铜，简称电铜。
第十节 铜的电解精炼
0
一、铜电解精炼概述
铜的火法精炼一般能产出含铜99.0% ~ 99.8%的 粗铜产品。
铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极 板，用纯铜薄片作为阴极片，相间地装入电解槽中， 用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作 用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶 液，而贵金属和某些金属（如：硒、碲）不溶，成 为阳极泥沉于电解槽底。
0.34V
2H 2e H2
E0 H2 /H
0V
M 2 2e M
E0 M/ M2
0.34V
氢的标准电极电位比铜负，且在铜阴极上的超
电位，使氢的电极电位更负，所以在正常电解条件
下不会析出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在
阴极上析出。
9
3. Cu+的形成及其影响
铜在电解过程中能氧化成Cu+和Cu2+两种离子：
4
铜电解生产现场 5
二、铜电解过程理论基础
1、铜电解过程的电极反应
传统的铜电解精炼是采用纯净的电解铜 薄片作阴极，阳极铜板含有少量杂质（一般 为0.3% ~ 1.5%）。电解液主要为含有游离 硫酸的硫酸铜溶液。电解精炼过程如图10.1 所示。
6
图10.1 铜电解精练过程示意图
1.阳极，2.阴极，3.导电杆，4.CuSO4及H2SO4的水溶液

生物冶金技术
生物冶金是新兴的铜冶炼 技术，利用微生物的生物 催化作用将含铜矿石转化 为可溶性的硫酸铜。
铜冶炼的环境影响
空气污染
铜冶炼过程中会产生大量的烟尘 和有害气体，对空气造成严重污
染。
水污染
铜冶炼过程中会产生大量的废水， 如果不经过处理直接排放，会对水 体造成严重污染。
土壤污染
铜冶炼过程中产生的废渣如果处理 不当，会对土壤造成严重污染。
资源消耗
铜是一种不可再生资源，过度开 采和加工会对资源造成浪费，加
剧资源紧张的局面。
可持续性发展
为了实现可持续发展，需要采取 一系列措施，如采用环保工艺和 设备、提高资源利用率、加强废 弃物回收和利用等，以降低铜加
工对环境的影响。
05
铜消费
铜消费的定义
01
铜消费是指将铜作为原材料，经过加工后用于满足人们生产业链将朝着多元化方向发展，拓展新的应用领域和市场， 以满足不断增长的需求。
THANKS
感谢观看
到分离的目的。选矿技术的改进可以提高金属回收率和降低能耗。
铜矿采选的环境影响
• 铜矿采选对环境的影响主要包括对土地资源的破坏、水资源污 染、空气污染和生态破坏等方面。在采矿过程中，地表塌陷、 土壤侵蚀和植被破坏等问题时有发生；选矿过程中产生的废水 、废气和固体废弃物如不妥善处理，会对周边环境造成严重污 染；采矿作业还可能引发地质灾害，如山体滑坡和泥石流等。 因此，在铜矿采选中应采取有效的环境保护措施，减少对环境 的负面影响。
湿法冶炼
通过酸或碱溶液溶解含铜 矿石，然后通过电解沉积 得到电解铜。
生物冶金
利用微生物的生物催化作 用将含铜矿石转化为可溶 性的硫酸铜，再通过电解 沉积得到电解铜。

50%
~99.9%
~62%
68%
~75%
~75%
~62%
20%～27% 20%~30% 15%~25% 12%~25% 11%～15%
炼铜原料
• 硫化矿：铜或铜铁硫化物，由原生硫化矿如黄
铜矿（CuFeS2)、斑铜矿（Cu5FeS4)等和次生硫 化矿如辉铜矿（Cu2S）、铜蓝等
• 氧化矿：碳酸盐、氧化物、硅酸盐、硫酸盐
• 废铜、铜合金、含铜废料等二次物料
炼铜工艺技术
• 火法工艺（选矿-熔炼-精炼工艺）：传统炼铜工
艺，适合处理硫化矿，占矿铜产量的75%~80%
• 工艺控制自动化程度高：闪速炉实现了计算机在 线控制。
主要强化熔炼工艺的应用情况
工艺
因科闪速熔炼 奥托昆普闪速熔炼
氧气喷洒熔炼 Contop熔炼 诺兰达连续熔炼 三菱连续熔炼 沃克拉连续熔炼
QS工艺 艾萨/奥斯麦特熔炼
特尼恩特炉 瓦钮可夫炉
白银炉 氧气底吹
工业生产时间
1952 1949 1979 1980 1973 1970 1968 1972 1992
1977 1977 1981 1992
发明国
加拿大 芬兰 美国 EU 加拿大 日本 澳大利亚 美国 澳大利亚
智利 俄罗斯 中国 中国
现状
2家应用 37台，矿铜产量的一半
停产 停产 2家应用 5家应用 停产 用于炼铅 应用在迅速增长 在智利、墨西哥、赞比 亚等应用 在俄罗斯应用 在中国应用 在中国、印度应用
• 自热或半自热熔炼：有效利用硫化矿物燃烧 所产生的热量；
• 冰铜品位高：均超过60%，可以高达75%
现代强化熔炼工艺的特点
• 高熔炼强度：闪速熔炼单炉铜精矿处理量首先突 破100万吨/年以上；Isa炉单炉铜精矿处理量达到 130万吨/年；三菱炉精矿处理量将超过100万吨/ 年（温山）。