铜火法精炼
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阳极铜的生产工艺——火法
一、铜精矿熔炼
铜精矿熔炼是阳极铜生产的第一步,主要目的是将铜精矿中的有价成分最大限度地提取出来,形成粗铜。
这个过程通常在高温和有还原气氛的条件下进行,使用的设备为反射炉或电炉。
铜精矿熔炼的主要化学反应是将铜的硫化物氧化物还原为金属铜,同时分离其他杂质。
二、吹炼
在粗铜的制备完成后,需要进行吹炼以进一步从粗铜中去除杂质。
吹炼过程在转炉中进行,通过鼓入空气或富氧空气,使粗铜中的杂质氧化并从铜液中分离。
在吹炼过程中,部分铜也会被氧化,但随后会在还原阶段被还原回金属铜。
三、火法精炼
火法精炼的主要目的是进一步去除铜中的杂质,使铜的纯度达到电解精炼的要求。
这个过程通常在高温和有还原气氛的条件下进行,使用的设备为反射炉。
火法精炼过程中,会向铜液中加入特定的熔剂,以去除铜中的杂质。
然后通过液态金属的静置、分层和结晶,将高纯度的铜从液态金属中分离出来。
四、电解精炼
电解精炼是生产高纯度阳极铜的最后一道工序。
经过火法精炼的铜液被倒入电解槽中,通过电解过程将铜从铜液中
析出,形成阳极铜。
在这个过程中,阳极铜中的杂质会以沉淀物的形式留在电解液中,而纯度较高的铜则会作为阳极被析出。
电解精炼能够进一步降低阳极铜中的杂质含量,提高其纯度。
铜火法精炼在熔融高温条件下,除去矿产粗铜和再生铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡、秘和氧等杂质,产出火法精铜的火法炼铜过程。
部分再生铜、少数不含或含贵金属很少的粗铜,经过火法精炼,即可供机械制造等部门直接使用。
绝大部分粗铜在火法精炼后铸成阳极板,经电解精炼,生产纯度更高、用途更广的电解铜。
基本原理火法精炼的主要目的是要除去粗铜中的硫等杂质,利用杂质对氧的亲和势大于铜对氧的亲和势和杂质氧化物在铜中溶解度低的特性,向熔铜中鼓入空气,即可使杂质生成气体和造渣除去,而金、银等贵金属富集于铜液中。
鼓入空气中的氧首先与铜反应生成Cu20,Cu2o同分散于铜液中的杂质接触,生成杂质氧化物除去。
然后再用含碳氢化合物的还原剂除掉溶于铜中的氧,产出化学成分和物理性能符合要求的精炼铜。
基本过程铜火法精炼包括氧化脱硫等杂质和还原脱氧两个基本过程。
氧化过程又称氧化精炼期,主要是脱除粗铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡和秘等杂质。
熔池中待精炼熔体质量的98%以上是铜,所以氧化过程一开始,首先是铜被鼓入熔池的空气中的氧所氧化: 4Cu+O2→2Cu2O生成的Cu2O溶解于铜液中,在操作温度1373K一 1523K条件下,Cu2O在铜中溶解度为6%一13%。
铜中杂质金属(Me)遇溶解在铜液中的Cu2O时便发生反应: Cu2O+Me→MeO十2Cu 由于MeO在铜中溶解度很小,而铜的浓度在杂质氧化时几乎不发生变化,可视为常数,上式的反应平衡常数为: K‘=〔Cu2O〕〔Me〕K‘ 或〔Me‘〕〔Cu2O〕式中表明,Cu2O的浓度越高,杂质金属的浓度就越小,被除去的杂质就越多。
从节约嫉料和不延长下一步还原过程所需时间等综合因素出发,氧化过程温度控制在1373~1423K时,eu2o的饱和浓度约为6%~s%。
氧化精炼期通常还要加入石英砂、石灰和苏打等熔剂,以使铁、铅、砷、锑等杂质氧化后造渣除去。
除硫是在氧化过程的后期完成。
因为在有对氧的亲和势较大的金属杂质存在时,铜的硫化物不易氧化,而一旦金属杂质氧化结束,铜中硫的氧化反应会剧烈进行: 〔S〕e。
粗铜的火法精炼书山有路勤为径,学海无涯苦作舟粗铜的火法精炼铜锍吹炼产出的粗铜含有较高的硫、氧和其他一些杂质,如铁、钴、锌、铅、锡、镍、砷、锑、铅等,此外还有含有硒、碲、锗、金、银等稀有元素和贵金属,其总含量可达0.5%~2%。
为除去粗铜中的杂质和回收贵金属等有价元素,应将粗铜进行火法精炼和电解精练。
火法精炼只能将对氧亲和力较大的杂质除到一定的程度,而贵金属仍留于火法精炼铜中。
粗铜火法精炼的目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜,并浇铸成表面平整、厚均匀、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。
在火法精炼时,由于铜是主体,杂质浓度很低,故铜首先被氧化:4[Cu]+O2=2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜熔体中,将铜液中的杂质Me 氧化:[Cu2O]+[Me]=2[Cu]+(MeO)欲使杂质残留于铜液中的极限浓度最低,应控制以下因素:(1)氧化亚铜始终保持饱和状态;(2)降低杂质氧化物的活度;(3)温度不宜太高。
粗铜火法精炼多采用固定式精炼炉、回转式精炼炉,也还有倾动式精炼炉。
表1 和表2 列出了国内外一些火法精炼过程的指标。
表1 国内火法精炼技术经济指标(一)厂别铜精炼回收率/%铜精炼真收率/%床能率/t·(m2·d)-1 燃料还原剂种类单耗/kg·t-1 种类单耗/kg·t-1 鑫冶(上海)99.9199.28.28 重油80~90 重油6 白银99.6958~12 重油70~90 重油8 云冶99.898.74 重油87 木炭粉13 重冶99.698.54.36 天然气167m3/t 柴油11 株冶99.797 重油90~110 重油10~20 广冶99.0296.83.1 重油180 重油6 贵冶99 重油50~60 液化石油气4~6 大冶98 重油42 重油5~6 表1 国内火法精炼技术经济指标(二)厂别烟气废热利用每炉还原时间/h 渣率/%渣含铜/%电耗/kW·h·t-1 水耗/t·t-1 铸模消耗/个·t-1(阳极)利用方式利用率/%鑫冶(上海)锅炉空气预热器生产蒸汽热风621.50.5~0.610~30301.8 铸铁120。
第二章铜火法精炼的基本原理第一节铜火法精炼的化学基础粗铜的火法精炼,是在精炼炉中将固体粗铜熔化(或熔体装料),然后向熔体铜中通入空气,使其中对氧亲和力较大的杂质如锌、铁,铅、锡,砷、锑、镍等发生氧化,以氧化物的形态浮于铜液表面形成炉渣,或挥发进入炉气而除去的过程。
残留在铜液中的氧,经还原脱去后,即可浇铸成为电解精炼用的阳极板或火法精炼的精钢锭。
通入铜熔体中的空气,首先与占熔体中绝大多数的铜发生氧化作用,其反应式如下;4Cu +O2 =2Cu2O所生成的氧化亚铜(Cu2O)立即溶解于铜熔体中。
氧化亚铜在铜熔体种的溶解度,随温度的升高而增加,如.温度(℃) 1100 1150 1200溶解度(%) 5 8.3 12,4溶解在铜熔体中的氧化亚铜与铜中呈杂质形态存在的其他金属接触时,出于铜对氧的亲和力比许多金属杂质对氧亲和力小,所以氧化亚铜中的氧,便被这些金属杂质夺去.Cu2O+Me=MeO十2Cu式中Me代表金属杂质.从上式可以看出:当铜熔体中的氧化亚铜浓度愈高时,则与杂质碰撞的机会就愈多,从而使杂质发生氧化而除去的可能件也愈大。
铜精炼作业也就愈完全。
实践证明,为了更迅速彻底地除去铜中杂质,应力求氧化亚铜在铜熔体中的溶解达到饱和程度,并提高炉温。
以增加氧化亚铜在铜熔体中的溶解度。
但铜熔体在高温时饱和氧化亚铜愈多,虽对杂质的除去有利,却在脱氧还原时需要消耗更多的还原剂,延长还原时间,所以对整个作业来说仍然是不利的。
因此,为了避免铜液的过度氧化,要求氧化期铜熔体的温度,以控制在1150~1170℃为宜。
显然,铜熔体表面上的杂质,以及少部分在熔体内的杂质能被炉气或鼓入熔体中的空气泡所直接氧化。
但这种直接的氧化作用,对含量较少的杂质或较难氧化的杂质,毕竟由于反应物质的接触机会少而只有次要的意义。
所以,在粗铜的氧化精炼过程中,杂质的氧化,主要是与溶解在铜中的氧化亚铜的相互反应而实现的,在这种情况下,氧化亚铜起着将空气中的氧输送给杂质的传递作用。
铜的精炼原理铜是一种常见的金属元素,广泛应用于工业生产和日常生活中。
而铜的精炼则是将含铜矿石中的杂质去除,从而得到纯净的铜的过程。
铜的精炼原理涉及到物理、化学等多方面的知识,下面我们就来详细了解一下铜的精炼原理。
首先,铜的精炼主要分为火法精炼和电解精炼两种方法。
火法精炼是指利用高温将铜矿石中的杂质熔化并氧化,然后将氧化物浮于熔融的铜中,从而实现杂质的分离。
而电解精炼则是利用电解的原理,通过电解液中的电流将铜离子还原成纯铜,同时将其他金属离子沉积在阴极上,实现铜的纯化。
其次,火法精炼的过程包括熔炼、氧化、还原和电解四个主要步骤。
首先是熔炼,将含铜矿石加热至高温,使其熔化成铜水,然后通过氧化剂将矿石中的硫、砷等杂质氧化成氧化物,接着进行还原,将氧化物还原成金属,最后通过电解将得到的铜水进行精炼,得到纯净的铜。
再次,电解精炼的过程则是利用电解槽将含铜的电解液通入,通过电流的作用使得铜离子在阳极上析出,而其他金属离子则在阴极上析出,从而实现铜的纯化。
总的来说,铜的精炼原理是通过物理或化学的方法将含铜矿石中的杂质去除,从而得到纯净的铜。
不同的精炼方法有着不同的工艺流程,但其核心都是实现铜的分离和纯化。
在实际的生产中,根据矿石的成分和含量,选择合适的精炼方法对铜进行精炼。
同时,随着科技的发展,新的精炼技术也在不断涌现,使得铜的精炼工艺更加高效、节能、环保。
总之,铜的精炼原理是一个复杂而又重要的工艺过程,它不仅关乎到铜的质量和成本,也关乎到生产的效率和环保。
通过不断的技术创新和工艺改进,相信铜的精炼技术将会迎来更加美好的发展前景。
铜火法精炼和湿法精炼铜火法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,使杂质挥发、造渣;扒出炉渣后,用插入青木或向铜液中注入重油、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。
精炼后可铸成点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。
粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原两个操作环节构成。
铜中有害杂质除去的程度主要取决于氧化过程,而铜中氧的排除程度则取决于还原程度。
1.氧化过程由于粗铜含铜98%以上,所以在氧化过程中,首先是铜的氧化:4Cu+O2=2Cu2O生成的Cu2O溶解于铜液,在操作温度1373~1523K条件下,Cu2O在铜中的杂质金属(Me)发生反应:Cu2O +Me=2Cu+MeO反映平衡常数:K=[MeO]*[Cu]/[Cu2O][Me]因为MeO在铜里溶解度小,很容易饱和;而铜的浓度更大,杂质氧化时几乎不发生变化,故都可视为常数,因此K*=[Me]/[Cu2O]所以,Cu2O的浓度越大,杂质金属Me的浓度就越小。
因此,为了迅速完成地出去铜中的杂质,必须使铜液中Cu2O的浓度达到饱和。
升高温度可以增加铜液中Cu2O的浓度,但温度太高会使燃料消耗增加,也会使下一步还原时间延长,所以氧化期间温度以1373~1423K为宜。
此时Cu2O的饱和浓度为6%-8%。
氧化除杂质时,为了减少铜的损失和提高过程效率,常加入各种溶剂如石英砂,石灰和苏打等,使各种杂质生成硅酸铅、砷酸钙等造渣除去。
脱硫是在氧化精炼最后进行,这是因为有其他对氧亲和势力的金属时,铜的硫化物不易被氧化,但只要氧化除杂质金属结束,立即就会发生剧烈的相互反应,放出SO2: CuS+2Cu2O=6Cu+SO2这时铜水出现沸腾现象,称为“铜雨”。
粗铜的火法精炼工艺1概述1.1阳极炉精炼的目的粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质,目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜,并浇铸成表面平整、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。
1.2阳极炉精炼的过程描述转炉产出的粗铜装入粗铜包子,用液体吊车倒入阳极炉内,先通入压缩空气使之产生氧化反应,氧化结束后扒出炉渣,开始通入还原剂使之产生还原反应,还原结束后开始浇铸,精炼过程采用重油做燃料。
阳极板的双圆盘定量浇铸系统是由程序来自动控制的。
产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。
1.3阳极炉精炼的工艺流程2粗铜火法精炼原理粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。
粗铜的火法精炼通常是在1150~1250℃的温度下,先向铜熔体中鼓入空气,使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应,以金属氧化物MO形态进入渣中,然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去,最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。
2.1阳极炉精炼氧化原理及主要物理化学变化阳极炉氧化精炼是在1150~1200℃的高温下,将空压风鼓入熔铜中,由于铜液中大多数杂质对氧的亲合力都大于铜对氧的亲合力,且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小,当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。
脱硫是在氧化过程中进行的。
向铜熔体中鼓入空气时,除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外,氧亦熔于铜中。
但熔体中铜占绝大多数,而杂质占极少数,按质量作用定律,优先反应的是铜的大量氧化:4Cu+O2=2Cu2O所生成的Cu2O 溶解于铜水中,其溶解度随温度升高而增大。
1100℃,溶解的Cu2O=5%,相应的O2=0.56%1150℃,溶解的Cu2O=8.3%,相应的O2=0.92%1200℃,溶解的Cu2O=12.4%,相应的O2=1.38%1250℃,溶解的Cu2O=13.1%,相应的O2=1.53% 500℃1083℃20406080100Cu 重量% CuO700℃900℃1065℃1200℃1230℃3.4712.41300℃当Cu2O 含量超过该温度下的溶解度时,则熔体分为两层,下层是饱和了Cu2O 的铜液相,上层是饱和了铜的Cu2O 液相。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟粗铜的火法精炼铜锍吹炼产出的粗铜含有较高的硫、氧和其他一些杂质,如铁、钴、锌、铅、锡、镍、砷、锑、铅等,此外还有含有硒、碲、锗、金、银等稀有元素和贵金属,其总含量可达0.5%~2%。
为除去粗铜中的杂质和回收贵金属等有价元素,应将粗铜进行火法精炼和电解精练。
火法精炼只能将对氧亲和力较大的杂质除到一定的程度,而贵金属仍留于火法精炼铜中。
粗铜火法精炼的目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜,并浇铸成表面平整、厚均匀、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。
在火法精炼时,由于铜是主体,杂质浓度很低,故铜首先被氧化:4[Cu]+O2=2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜熔体中,将铜液中的杂质Me 氧化:[Cu2O]+[Me]=2[Cu]+(MeO)欲使杂质残留于铜液中的极限浓度最低,应控制以下因素:(1)氧化亚铜始终保持饱和状态;(2)降低杂质氧化物的活度;(3)温度不宜太高。
粗铜火法精炼多采用固定式精炼炉、回转式精炼炉,也还有倾动式精炼炉。
表1 和表2 列出了国内外一些火法精炼过程的指标。
表1 国内火法精炼技术经济指标(一)厂别铜精炼回收率/%铜精炼真收率/%床能率/t·(m2·d)-1 燃料还原剂种类单耗/kg·t-1 种类单耗/kg·t-1 鑫冶(上海)99.9199.28.28 重油80~90 重油6 白银99.6958~12 重油70~90 重油8 云冶99.898.74 重油87 木炭粉13 重冶99.698.54.36 天然气167m3/t 柴油11 株冶99.797 重油90~110 重油10~20 广冶99.0296.83.1 重油180 重油6 贵冶99 重油50~60 液化石油气4~6 大冶98 重油42 重油5~6 表1 国内火法精炼技术经济指标(二)厂别烟气废热利用每炉还原时间/h 渣率/%渣含铜/%电耗/kW·h·t-1 水耗/t·t-1 铸模消耗/个·t-1(阳极)利用方式利用率/%鑫冶(上海)锅炉空气预热器生产蒸汽热风621.50.5~0.610~30301.8 铸铁120。
铜火法精炼在熔融高温条件下,除去矿产粗铜和再生铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡、秘和氧等杂质,产出火法精铜的火法炼铜过程。
部分再生铜、少数不含或含贵金属很少的粗铜,经过火法精炼,即可供机械制造等部门直接使用。
绝大部分粗铜在火法精炼后铸成阳极板,经电解精炼,生产纯度更高、用途更广的电解铜。
基本原理火法精炼的主要目的是要除去粗铜中的硫等杂质,利用杂质对氧的亲和势大于铜对氧的亲和势和杂质氧化物在铜中溶解度低的特性,向熔铜中鼓入空气,即可使杂质生成气体和造渣除去,而金、银等贵金属富集于铜液中。
鼓入空气中的氧首先与铜反应生成Cu20,Cu2o同分散于铜液中的杂质接触,生成杂质氧化物除去。
然后再用含碳氢化合物的还原剂除掉溶于铜中的氧,产出化学成分和物理性能符合要求的精炼铜。
基本过程铜火法精炼包括氧化脱硫等杂质和还原脱氧两个基本过程。
氧化过程又称氧化精炼期,主要是脱除粗铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡和秘等杂质。
熔池中待精炼熔体质量的98%以上是铜,所以氧化过程一开始,首先是铜被鼓入熔池的空气中的氧所氧化: 4Cu+O2→2Cu2O生成的Cu2O溶解于铜液中,在操作温度1373K一 1523K条件下,Cu2O在铜中溶解度为6%一13%。
铜中杂质金属(Me)遇溶解在铜液中的Cu2O时便发生反应: Cu2O+Me→MeO十2Cu 由于MeO在铜中溶解度很小,而铜的浓度在杂质氧化时几乎不发生变化,可视为常数,上式的反应平衡常数为: K‘=〔Cu2O〕〔Me〕K‘ 或〔Me‘〕〔Cu2O〕式中表明,Cu2O的浓度越高,杂质金属的浓度就越小,被除去的杂质就越多。
从节约嫉料和不延长下一步还原过程所需时间等综合因素出发,氧化过程温度控制在1373~1423K时,eu2o的饱和浓度约为6%~s%。
氧化精炼期通常还要加入石英砂、石灰和苏打等熔剂,以使铁、铅、砷、锑等杂质氧化后造渣除去。
除硫是在氧化过程的后期完成。
因为在有对氧的亲和势较大的金属杂质存在时,铜的硫化物不易氧化,而一旦金属杂质氧化结束,铜中硫的氧化反应会剧烈进行: 〔S〕e。
+2〔O〕eu一502(g) 反应平衡常数为: p阳。
氧化精炼末期铜液含氧约0.6%,1373K时的反应平衡常数K值为90,气相中户、2在3. ZkPa左右,由此计算铜液中含硫量可以降到0.001%。
铜液中以Cu2O 形态存在的氧在下一步还原过程中除去。
还原过程又称还原精炼期。
用重油、丙烷等还原剂将CuZO还原成金属铜,使铜中氧含量降到0.05% ~0.10%的过程。
重油等还原剂受热裂解为HZ、CO、 C等成分,还原反应为: Cu2O十H2—2Cu+H2O Cu:O+CO—2Cu+CO2 Cu2O+C 一2Cu+CO 还原精炼期的终点控制十分重要,如过还原,氢气在铜液中的溶解量会急剧增加,在浇铸铜阳极板时析出,使阳极板多孔;而还原不足时,就不能产生一定量的水蒸气,以抵消铜冷凝时的体积收缩部分,降低了阳极板的物理规格,同样不利。
20世纪60年代以前,铜火法精炼均以新鲜树木作还原剂,称为“插树”还原。
新树木价格贵,操作既笨重又危险。
20世纪60年代开始,逐渐采用液体和气体还原剂。
重油是一种还原剂,但其利用率不超过 20%,裂解产生的炭黑污染环境。
天然气和丙烷均适用于脱氧,二者也会产生烟臭,如不采取特殊处理措施,同样存在污染间题。
再制天然气利用率高,不会造成污染,但额外的再制费用限制了它的应用。
氨气是有吸引 (3)旋转式铜精炼炉两端呈锥形的卧式炉,烧嘴、供风和排烟均设于炉子同一端,炉子长3一4m,直径3一3.sm,容量240t。
采用此炉型工厂较少。
铜阳极定量浇铸系统由中间铜水包、浇铸包、称量装置、控制装置及浇铸机等组成。
精炼铜经溜槽自阳极炉进入中间包,按1块阳板规定质量,倾出铜水到浇铸包,称量装置控制浇铸始末的质量差,实现阳极板质量设定值,铸锭机用液压传动。
阳极板用捞板机、链式运输机、吊车等机械运出。
铜精炼浇铸生产线见彩图插页第3 页。
反射炉铜精炼作业包括作业准备、加料、熔化、氧化、还原和浇铸等。
作业过程作业准备首先清炉,然后升温、封闭渣口和出铜口。
加料一般粗铜占炉料量的75%~80写,返回处理的残阳极占15%~20%,废紫杂铜约l%。
液态粗铜经过溜槽加入炉内,然后加入固体冷料;使用无热态粗铜时,先加小块松散铜料,后加大块铜料。
加料期内炉膛温度不低于1273K,炉内压力控制在零压。
熔化加料后短时间内将炉温提高到1623K以上,炉膛呈微负压,熔化结束扒出铜液面上的浮渣。
氧化除去粗铜中硫、铁、锌、铅、镍、砷和锑的作业。
将压缩空气通过外面涂敷有耐火泥的铁管鼓入铜液,炉内为负压。
氧化终点时,铜液含氧。
.6%一 0.8%,扒渣后再鼓入压缩空气,搅拌3一smin脱除溶解的50:,此时炉渣以不高于1473K温度为宜。
在氧化精炼期内,铜中部分铁氧化后与加入的石英熔剂反应,生成铁橄榄石造渣;部分铁氧化成高价氧化物,同较强碱性金属氧化物生成铁酸盐进入炉渣。
铜中的含铁量可由粗铜时的1%左右降到了0.005%。
粗铜含锌.003%一0.008%,在精炼1423K的高温下,锌成气体挥发并在炉气中被氧化成烟尘。
少部分锌在铜液中氧化后,与Fe203和510:分别形成铁酸锌和硅酸锌。
为加速锌的蒸发,除要保持1423K的炉温外,还需在熔池面上覆盖一层木炭粉或无硫焦炭末,造成有利于锌挥发的还原性气氛。
铜中铅在精炼时生成密度为 9200kg/m3的氧化铅,氧化铅与石英熔剂化合成硅酸铅造渣。
精炼过程可将铜中含铅量由入炉时的0.06% ~0.12%降到0.005%~。
.05%。
粗铜的镍含量因原料不同在0.032%一l%之间波动,在氧化期内,砷、锑生成镍铜锑酸盐和镍铜砷酸盐配合物,而溶于铜中,成为难除杂质。
除镍到。
.25%时,如继续深度氧化,只会增加铜在造渣中的损失,而不会显著降低铜中镍含量。
火法精炼铜含镍0.1%一0.3%,在后续的电解精炼中通过净液处理予以回收。
砷和锑在氧化期内氧化成三氧化物和五氧化物。
三氧化物部分逸入烟气,部分生成铜的亚盐(CuO·AsZO3、Cu·Sb:03);五氧化物则生成铜的砷酸盐和锑酸盐。
这四种盐易溶于铜,因而锑和砷也是难除杂质。
氧化精炼期终了时,铜液中含有残存的杂质金属、50:气体和占其质量6%~8% 的Cu:O。
还原在炉内正压和还原气氛下除去粗铜中氧的一步作业。
铜液面上覆盖一层木炭粉或碎焦炭末,用蒸汽或空气将重油雾化吹入铜液除氧。
还原精炼期终了时,铜液含氧。
.05%~0.1%。
浇铸出铜时炉内为零压,铜水温度保持1388一 1423K。
现代多采用自动定量阳极浇铸系统。
一攀夸镇直蜂力的还原剂,但价格较高,而且氨能生成气态的铜氨配砖砌筑在混凝土支撑的厚钢板上,炉墙外用钢板、工字合物,引起铜的损失。
在有天然气的地方,以使用天然钢和拉杆固定。
炉头设供热的燃烧器,炉尾砌有竖直排气最为经济。
烟道,侧墙有放铜口,端墙开有扒渣口,炉子中部设尺中国的主要铜火法精炼厂,除贵溪冶炼厂用丙烷、寸较大的加料口和操作门。
重庆冶炼厂用柴油外,均以重油作还原剂。
还原剂重油:重油又称燃料油,呈暗黑色液体,按照国际公约的分类方法,重油叫做可持久性油类,顾名思义,这种油就比较粘稠,难挥发。
所以一旦上岸,很难清除。
主要是以原油加工过程中的常压油,减压渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等为原料调合而成。
其比重超过0.91的稠油,黏度大,含有大量的氮、硫、蜡质以及金属,基本不流动,而沥青砂则更是不能流动。
开采时,有的需要向地下注热,比如注入蒸汽、热水,或者一些烃类物质将其溶解,增加其流动性,有的则是采用类似挖掘煤炭的方法。
冶炼之后的废液使用石膏化和硫化法经行去硫化和去重金属化。
副产品硫酸硫酸最重要的工业制法是接触法。
接触法是目前工业上制造硫酸的方法,整个方法主要包括四步:通过硫化矿或硫黄的高温焙烧产生二氧化硫气体;二氧化硫与氧气在高温催化下通过可逆反应化合生成三氧化硫;用浓硫酸吸收三氧化硫,产生发烟硫酸;以及最终发烟硫酸的用水稀释,得到硫酸成品。
接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。
使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫,在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。
二氧化硫跟氧气在催化剂的表面上接生产过程:以硫铁矿为原料时步骤如下(a)二氧化硫的制取和净化:硫铁矿粉碎成细小矿粒在沸腾炉充分燃烧4FeS2+11O2 ===== 2Fe2O3+8SO2 从沸腾炉里出来的气体叫炉气,其中含二氧化硫、氧气、氮气、水以及一些杂质,如砷、硒等化合物矿尘等,杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用。
这种现象叫催化剂幅。
水蒸气对设备和生产也有不良影响。
为此在进行氧化反应前,炉气必须通过除尘洗涤(除去硒、砷等化合物)干燥等净化设备应除去有害杂质,净化后的混合气体主要含二氧化硫,氧气和氮气。
(b)二氧化硫氧化成三氧化硫,二层催化剂中装有一个热交换器,用来把硫酸的工业制法(c)三氧化硫的吸收和硫酸的生成:为了更可能把三氧化硫吸收干净并在吸收过程中不形成酸雾,工业上是用98.3%的硫酸来吸收三氧化硫,在吸收塔里一氧化硫从塔下部通入98.3%的硫酸从塔顶喷下,成品硫酸从塔底放出98.3%的硫酸。
吸收三氧化硫后浓度增大,然后把它用水稀释成稀硫酸,配制成各浓度的硫酸。
(d)尾气中的二氧化硫回收:从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不起反应的氮气等气体工业上称尾气,用尾气中含少量二氧化硫放空气中会造成大气污染,尾气中二氧化硫回收常采用氨吸收法SO2+2NH3+H2O =====(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O ===== 2NH4HSO3 当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟93%的硫酸反应放出二氧化硫气体。
放出的二氧化硫可用于制液体二氧化硫,硫酸铵可制成肥料。
闪速熔炼(flash smelting)是充分利用细磨物料巨大的活性表面,强化冶炼反应过程的熔炼方法。
将金属硫化物精矿细粉和熔剂经干燥与空气一起喷入炽热的闪速炉膛内,造成良好的传热、传质条件,使化学反应以极高的速度进行。
这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍熔炼。
将细粒硫化物精矿和熔剂干燥至含水0.3%以下,与空气或富氧空气一并喷入炽热的闪速炉膛内,固体颗粒悬浮在紊流气流中,造成气、固、液三相间良好的传质、传热条件,使化学反应以极高的速度进行。
以熔炼铜精矿为例,生产过程中,悬浮在炉膛空间的物料颗粒熔融后,落入沉淀池继续进行造冰铜(铜锍)和造渣反应。
反应生成的冰铜和炉渣,按比重在池内分层,定时分别将它们放出。
含高浓度SO2的炉气,可用以制取硫酸或单质硫。
优点闪速熔炼脱硫率高,烟气中SO2浓度大,有利于SO2的回收,并可通过控制入炉的氧量,在较大范围内控制熔炼过程的脱硫率,从而获得所要求的品位的冰铜,同时也有效地利用了精矿中硫、铁的氧化反应热,节约能量,所以闪速熔炼适于处理含硫高的浮选精矿。