铜冶金
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铜火法冶金原理基础知识全解1.铜矿的种类铜矿主要分为硫化铜矿和氧化铜矿两大类。
硫化铜矿包括黄铜矿、黄铜铁矿、黄铁矿等,氧化铜矿包括赤铁矿、绿矾石等。
不同的铜矿含有不同的铜含量和矿石结构,会影响到冶炼的方法和工艺流程的选择。
2.铜的提取方法铜的提取主要有火法冶金和湿法冶金两种方法。
火法冶金是指利用高温将铜矿石还原成金属铜的过程,而湿法冶金是指通过水溶液处理将铜离子沉积成金属铜的过程。
3.铜的火法冶金方法熔炼是将铜矿石与一定数量的焙烧助剂一起加入炉中,在高温下进行还原反应,将矿石中的铜鼓出来。
熔炼过程中,会采用不同的炉型,如隧道炉、转炉等,具体选择根据矿石种类和产量来决定。
焙烧是在熔炼之前将铜矿石进行预处理,使其中的硫化物转化为氧化物,提高熔炼效果。
焙烧会生成二氧化硫气体,需要进行捕集和处理,以减少环境污染。
浸出是将焙烧后的矿石进行浸出,从中提取出铜。
浸出过程可以采用硫酸浸出法或氨浸出法,具体选择取决于矿石和工艺条件。
4.铜的提纯方法通过火法冶炼得到的铜中还存在一些杂质,需要进行进一步的提纯。
铜的提纯主要有电解法和火法法两种。
电解法是将铜放入电解槽中,通过电解的方式将其中的杂质分离出来,得到纯净的铜。
电解法可以用于提纯高纯度铜,但成本较高。
火法法是指将铜通过高温蒸发和凝结的方式进行提纯。
火法法包括铸造法、蒸馏法和氧化冶炼法等。
不同的火法方法可以去除不同的杂质,从而得到高纯度的铜。
5.铜矿资源的循环利用铜矿资源是有限的,为了实现可持续发展,需要进行铜矿资源的循环利用。
目前,已经有一些技术用于回收和利用废铜,如冶金渣的综合利用和废电线的回收等。
总结:铜火法冶金是利用火法冶炼技术从铜矿中提取铜金属的过程。
它包括熔炼、焙烧和浸出三个步骤,以及提纯的方法。
铜矿资源的循环利用也是一个重要的课题。
通过这些基础知识的学习,我们能更好地了解铜火法冶金的原理和应用。
铜基粉末冶金材料引言铜基粉末冶金材料是一类重要的工程材料,具有优异的性能和广阔的应用前景。
本文将深入探讨铜基粉末冶金材料的制备方法、性能特点以及应用领域。
制备方法铜基粉末冶金材料的制备方法多种多样,常用的有以下几种:混合粉末冶金法混合粉末冶金法是将铜粉与其他合金元素的粉末按照一定比例混合,在高温、高压的条件下通过压制、烧结等工艺制备而成。
该方法工艺简单、成本低廉,适用于制备各类铜基粉末冶金材料。
溶液凝胶法溶液凝胶法是利用溶液中的金属阳离子与金属配体的化学反应,使金属形成胶体,并通过热处理过程,使胶体转化为金属粉末。
该方法制备的铜基粉末冶金材料具有较高的纯度和均匀的微观结构。
机械合金化法机械合金化法是通过高能球磨等机械力作用,将铜粉与其他合金元素的粉末混合、分散以及局部熔融,最终得到均匀分散的合金粉末。
该方法制备的铜基粉末冶金材料具有细小晶粒和高强度的特点。
性能特点铜基粉末冶金材料具有以下性能特点:1.良好的导热性能:铜具有优异的导热性能,使得铜基粉末冶金材料在导热领域有广泛的应用。
2.优秀的机械性能:铜基粉末冶金材料具有较高的硬度和强度,能够承受高温和高压的工作环境。
3.耐腐蚀性能:铜基粉末冶金材料具有很好的耐腐蚀性,适用于一些特殊领域的应用,如化工装备等。
4.自润滑性能:铜基粉末冶金材料中通常添加有一定量的固体润滑剂,可以在摩擦磨损中形成有效的润滑膜,提高零件的耐磨性能。
应用领域铜基粉末冶金材料在各个领域都有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:电子领域铜基粉末冶金材料可以用于制备高导热性、高强度的电子散热器、导电接触材料等。
在电子产品中的热管理和电流传导方面发挥着重要作用。
汽车领域铜基粉末冶金材料可以用于制备高强度、高耐腐蚀性的汽车零部件,如发动机活塞、离合器片等。
能够提高汽车的性能和使用寿命。
化工领域铜基粉末冶金材料具有良好的耐腐蚀性和高温性能,适用于制备化工设备的密封件、阀门零件等。
机械制造领域铜基粉末冶金材料可以制备高强度、高硬度的机械零部件,如齿轮、轴承等。
铜冶金企业环保管理近年来,环境保护成为全球关注的焦点之一。
作为铜冶金企业,环保管理是其发展的关键之一。
本文将就铜冶金企业环保管理进行探讨,以期为相关企业提供有益的参考和建议。
铜冶金企业应加强环境保护意识,树立绿色发展理念。
企业领导应以环保为重要目标,将其纳入企业发展战略中。
同时,企业应建立健全环保管理体系,明确环保责任和权力,确保环保工作的顺利进行。
此外,企业还应加强员工环保教育培训,提高员工的环保意识,使其积极参与到环保工作中来。
铜冶金企业应加强废水处理和污染物排放控制。
废水处理是铜冶炼过程中的重要环节。
企业应建立高效的废水处理系统,采用先进的技术和设备,确保废水排放达到国家标准。
同时,企业还应加强对污染物的监测和控制,严格执行排放标准,减少对环境的污染。
铜冶金企业还应加强固体废物处理和资源回收利用。
固体废物是铜冶炼过程中产生的主要废物之一。
企业应建立科学的固体废物处理系统,采取有效的处理措施,减少废物的产生和对环境的影响。
同时,企业应加强对废物的分类、回收和利用,最大程度地实现资源的循环利用。
铜冶金企业还应加强对大气污染的控制。
在铜冶炼过程中,会产生大量的有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
企业应采取有效的措施,减少有害气体的排放。
可以通过安装烟气脱硫、脱硝装置等设备,对废气进行净化处理。
同时,企业还应加强对大气污染的监测,确保排放达到国家标准。
铜冶金企业还应加强对土壤污染的防控。
铜冶炼过程中,可能会产生一些对土壤有害的物质,如重金属等。
企业应加强对土壤污染的监测,确保土壤的质量符合国家标准。
同时,企业还应采取有效的措施,减少对土壤的污染,如加强废物的处理和资源回收利用,减少对土壤的污染风险。
铜冶金企业还应加强环境保护与可持续发展的结合。
环保工作不仅仅是为了符合法律要求,更重要的是为了实现可持续发展。
企业应将环保与经济发展相结合,通过技术创新和管理创新,提高资源利用效率,降低能耗,实现绿色发展。
铜基粉末冶金材料标准
铜基粉末冶金材料标准包括多个方面,如成分标准、物理性能要求、化学性能要求等。
在成分标准方面,铜基粉末冶金材料通常要求铜含量在87- 91%之间,同时根据不同用途,还可能含有其他合元素,如铁、锌、铅等。
这些元素的含量需要根据产品的用途和使用环境进行合理配比,以达到最佳的性能和成本效益。
在物理性能要求方面,铜基粉末冶金材料需要满足一定的密度、压缩强度、拉伸强度、冲击韧性等指标。
这些指标需要经过严格的测试和检验,以确保产品的质量和可靠性。
在化学性能方面,铜基粉末冶金材料需要满足-定的耐腐蚀性、电性、热稳定性等指标。
这些指标同样需要经过严格的测试和检验,以确保产品在使用过程中具有良好的性能表现。
此外,铜基粉末冶金材料还需要进行一系列的检测和试验,如外观检测、尺寸检测、金相分析等,以确保产品的质量和可靠性。
总之,铜基粉末冶金材料标准是一个综合性的标准体系,涵盖了成分标准、物理性能要求、化学性能要求等多个方面,旨在确保产品的质量和可靠性,以满足不同用途和使用环境的要求。
制表:审核:批准:。
铜在粉末冶金中的重要作用铜的性能及在粉末冶金中的作用铜在1万年前被第一个发现并认为是一种有价值的金属。
最初用作宝石和其它装饰品。
天然铜矿石或铜矿砂的来源和提炼都很简单一些耳环之类的悬垂装饰物的发现可以追溯到公元前8700年的中东。
铜表现出卓越的导电性和导热性高的耐腐蚀性和机械性能。
可以很容易制成形状复杂件和细金属丝。
铜合金很容易与其它许多元素制成锻件、铸件和粉末冶金产品。
加入合金元素镍后铜镍合金在海水中表现出优越的抗侵蚀性锡能提高铜在水溶液中的抗腐蚀性与锌合金化制成的黄铜应用于管道、五金工具、电子管、管件含镍和含锡的铜合金含钛和锡含钛、含铍和含钴的铜合金其屈服性能与高强钢相似并有高的导电性和导热性。
含锡、锌、镍或铁的铜合金广泛应用于汽车制造业、工具和电子产业中其中自润滑青铜轴承是使用铜粉量最高的其次是化工方面的应用。
铜粉应用的重要性和特殊性在于其只能由粉末冶金法制得。
这些材料包括没有与铜合金化及不能由普通的熔炼和铸造工艺制得的复合材料。
例如包括由电极熔炼技术熔合制成弥散强化Cu-Al2O3粉。
用于汽车和其他工业方面应用于电极装置和有空积率控制要求的W-Cu和Mo-Cu这些复合材料主要用于自润滑轴承和过滤器。
金属注射成形法工艺MIM开创了由铜粉生产应用于电气和电子工业的复杂外形零部件的先例。
这些产品有良好的导电性和导热性。
粉末冶金生产铜粉的最主要应用是与锡混合后大规模制造黄铜轴承。
20世纪20年代美国金属精练公司开始从事电解铜粉的生产。
80年代中期冶炼厂、熔炼厂和粉末冶金厂都份份停产之后美国就一直没有再生产铜粉。
电解铜粉目前一般由欧洲、日本、俄罗斯、印度和韩国来生产。
美国生产的铜粉是由水和空气还原氧化铜制成可以获得球形和不规则形状的粉末颗粒其物理性能取决于生产过程中采用的特定状态和特殊添加物。
还原氧化法生产粉末可以得到平均尺寸为10m的颗粒表面密度20MPa。
原始材料的颗粒尺寸和还原温度对粉末产品的最终性能起着决定性作用。
给铜冶炼工人用的书
给铜冶炼工人用的书有多种,以下是一些相关书籍:
1. 《现代铜冶金学》:该书由东北大学出版社出版,介绍了现代铜冶金的基本
原理、生产工艺和设备,包括铜精矿的造锍熔炼、闪速熔炼、诺兰达熔池熔炼、
顶吹浸没熔炼法等。
2. 《铜冶金》:该书由中南大学出版社出版,介绍了铜冶金的基本原理、生产
工艺和设备,包括铜精矿的火法熔炼、铜锍的吹炼、粗铜的火法精炼、铜的电解
精炼等。
3. 《铜冶炼工艺(第二版)》:该书由化学工业出版社出版,详细介绍了铜冶
炼的工艺流程、设备使用和操作要领,包括密闭鼓风炉的配套设备、熔炼工艺、
粗铜的火法精炼和电解精炼等内容。
此外,还有《重有色金属冶金工厂技术培训丛书》等书籍可供参考。
这些书籍都详细介绍了铜冶炼的相关知识和技术,有助于工人提高技能水平和工作效率。
储量—地壳中含Cu量为0.01%,但Cu能形成较富集的矿物,用于炼铜的矿石,含Cu量≥0.4%,一些大型铜矿将≥0.2%的矿石也利用了。
铜矿床中,大部分为硫化矿物和氧化矿物,少量为自然Cu
硫化矿物:黄铜矿CuFeS2、斑铜矿Cu3FeS3、辉铜矿Cu2S、铜蓝CuS;氧化矿物:孔雀石CuCO3 Cu(OH)2、硅孔雀石CuSiO3 2H2O、
蓝铜矿2CuCO3 Cu(OH)2、赤铜矿Cu2O等;
铜产量中,90%为硫化矿物、氧化矿物约为10%、少量自然铜;
铜冶炼的基本方法:
火法炼铜-约占铜产量的90%,主要处理硫化矿物;
湿法炼铜-约占10%,主要处理氧化矿物;
铜冶炼的基本过程:
矿石→选矿→富集成10~30%Cu,粒度0.07mm铜精矿→
(闪速炉)冶炼→冰铜→(吹炼)粗铜→(电解)纯铜
二、火法炼铜
基本原理-高温并有足够的S时,
Cu-S的亲和力>Fe-S亲和力、
而Cu-O亲和力<Fe-O亲和力;
1、铜精矿的闪速熔炼
-原料:硫化矿物
-产物:冰铜;
冰铜-Cu2S和FeS组成的合金,含Cu量30~50%;
冰铜是贵金属的良好的捕集剂,
1吨冰铜可溶解50~70kg黄金;
铜精矿+氧气、或(经预热)空气、或二者混合→
-吹入高温反应器(闪速炉1400~1500℃)→
-发生化学反应→放出热量;
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:
FeS+3/2O2=FeO+SO2
3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2
Cu2O+FeS=Cu2S+FeO
造渣反应:
2FeO+SiO2=2FeO SiO2
氧气熔炼时:氧化反应放出的热量,足够熔炼之用,不需补充燃料;空气(预热)熔炼时:需要补充燃料;2、冰铜的吹炼:
原料:Cu2S+FeS,含Cu量30~50%
原理:在1200~1250℃时
第一周期:
利用氧气(或空气中)~液态FeS→FeO+SiO2→熔渣
2FeS+3O2+SiO2=2FeO SiO2+2SO2――造渣期
剩下的Cu2S-叫做白冰铜;
第二周期:
Cu2S氧化→Cu2O+Cu2S→粗铜,
贵金属富集在粗铜中;
造渣后期,进行如下反应,
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2
均为放热反应,不需补充燃料;
3、铜的电解精炼
阳极-火法熔炼的铜;在硫酸铜+硫酸电解液,通入直流电,
阴极-电解铜,
阳极反应:
Cu-2e=Cu2+标准电极电位=0.34V
Me-2e=Me2+标准电极电位<0.34V
标准极电位比Cu低的(<0.34V)的金属,失去电子,
变为离子,进入溶液,定期抽出一部分进行净化;
标准极电位比Cu高的(>0.34V)的金属(多为贵金属),
则不溶解,沉淀于电解槽的底部,成为阳极泥;
阴极反应:
Cu2++2e=Cu 标准电极电位=0.34V
Me2++2e=Me 标准电极电位>0.34V
只有电位高的金属离子能够优先进行还原,但它在阳极时不溶解,所以,只有Cu离子还原,这是阴极的主要反应;
技术指标:
电耗230~260kwh/吨铜;
直接回收率85%;
电解总回收率99.9%
硫酸消耗4~5kg/吨铜;
二、湿法炼铜
-是利用低品位矿石、尾矿的有效途径;
利用溶液浸出矿石中的Cu,使Cu进入溶液,从溶液中回收Cu;
1、硫酸浸出:
氧化状态的铜+1~5%硫酸=反应
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
CuCO3 Cu(OH)2+2H2SO4=2CuSO4+CO2+3H2O
(CuCO3)2 Cu(OH)2+3H2SO4=3CuSO4+2CO2+4H2O
CuSiO3 2H2O+H2SO4=CuSO4+SiO2+3H2O
可在常温下进行;2、氨浸出:
氨溶液在有CO2存在时,能够溶解所有的Cu氧化物和自然Cu;
CuO+2NH4OH+(NH4)2CO3=Cu(NH3)4CO3+3H2O
Cu(NH3)4CO3+Cu= Cu2(NH3)4CO3
可在常温下进行,但不能浸出硫化矿物;
3、高价硫酸铁浸出:可处理Cu的硫化矿物;
Cu2S+2Fe2(SO4)3=2CuSO4+4FeSO4+S
CuS+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4+S
此反应在低温时进行速度很慢,加热到35℃以上才能正常进行;
生产中,不单纯使用高价硫酸铁作为溶剂,常用硫酸+高价硫酸铁;
因为:Fe2(SO4)3+H2O=Fe2(OH)2(SO4)+H2SO4
此反应是可逆的,浸出时加入硫酸,可转变为高价硫酸铁;
4、细菌浸出
黄铜矿CuFeS2的浸出速度非常慢,利用细菌可以加速浸出,
常用:氧化硫杆菌、氧化铁硫杆菌
在硫酸和氧在细菌的作用下:CuFeS2+4O2=CuSO4+FeSO4
细菌使Fe++转变为Fe3+离子:2FeSO4+2H2SO4+1/2O2=Fe2(SO4)3+H2O 高价硫酸铁溶解硫化矿物
CuFeS2+2Fe2(SO4)3+3O2+2H2O=5FeSO4+CuSO4+2H2SO4
细菌实际上起着催化作用,例如:黄铜矿浸出时,没有细菌,一年的浸出率不到20%, 在细菌参与时,20天就可以达到20%,一年的浸出率60%以上;
5、浸出方法
就地浸出、废矿堆浸、矿石堆浸、搅拌槽浸出;
6、铜的回收
电积法:在阴极~阳极之间通人直流电压,
总反应:CuSO4+H2O=Cu+H2SO4+1/2O2。