粗铜的火法精炼

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1. 熔炉准备。

预热熔炉和吹风口。

加入溶剂铜（高品位粗铜）。

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。