铜火法冶金原理基础知识全解课件.ppt

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1、铜火法冶金原理基础知识熔炼车间刘飞2016年1月一铜冶金炉渣基础知识1概述2炉渣的组成3炉渣的物理化学性质二化合物的离解-生成反应1概述2氧化物的离解和金属的氧化三氧化物的还原1概述2燃烧反应3氧化物用气体还原剂CO、H2还原4氧化物用固体还原剂C还原四硫化铜矿的火法冶金1概述2金属硫化物的热力学性质3造锍熔炼4铜锍吹炼五粗铜火法精炼1概述2氧化精炼六耐火材料基础知识1概述2耐火材料的分类和性质3耐火材料的高温使用性能4耐火砖的生产过程5常用耐火砖6不定型耐火材料炉渣是火法冶金的必然产物，其组成主要来自矿石、熔剂中的脉石和燃料中的灰分。炉渣的产出量按质量计一般

2、为金属或锍量的3-5倍。在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是一种中间产物。冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石、燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、硫等分离。一铜冶金炉渣基础知识1概述炉渣的副作用：对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷缩短了炉子的使用寿命带走了大量热量增加了燃料消耗渣中含有大量金属降低了铜直收率铜冶金炉渣一般分为两类：1）熔炼渣：是以矿石或精矿为原料生产铜锍或粗铜的冶炼过程中产生的。其主要作用是汇集炉料中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，从而使其与铜锍或粗铜分离。2）精炼渣：是粗铜火法精炼过程的产物，其主要作用是捕集粗铜中杂质元

3、素的氧化产物，使之与粗铜分离。冶金炉渣是极为复杂的体系，常由五、六种或更多的氧化物组成，并含有如硫化物等其化合物。炼铜炉渣中含量最多的氧化物通常只有三个，即FeO、CaO和SiO2，其总含量可达80%以上。组成炉渣的各种氧化物可分为三类：碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物2炉渣的组成1)碱性氧化物：能供给氧离子的氧化物O2-，如CaO、FeO、MgO等。CaO=Ca2+＋O２-2)酸性氧化物：能吸收氧离子而形成配合阴离子的氧化物，如SiO2。SiO2＋2O2-=SiO44-3)两性氧化物：在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性，而在碱性氧化物过剩时则又会吸收氧

4、离子形成配合阴离子而呈酸性的氧化物，如Al2O3、ZnO、Fe2O3、PbO等Al2O3＝2Al3+＋3O2-Al2O3＋O2-=2AlO2-表1-3铜的合金种类炉渣的酸性或碱性取决于其中占优势的氧化物是酸性或碱性。对于炼铜冶金炉渣，习惯上常用硅酸度表明渣的酸、碱性。酸性氧化物中氧的含量之和硅酸度＝————————————碱性氧化物中氧的含量之和硅酸度这个概念并不十分科学，它不能全面地表示出炉渣的本质，但它在很大成度上确实表明了炉渣的酸碱性，对炼铜冶金炉窑选择耐火材料来说，炉渣的硅酸度是必须考虑的重要因素之一。炉渣的物理化学性质直接关系到冶炼过程的顺利进行及能

5、耗和金属回收率等技术经济指标。1)炉渣的电导L=k·S/l导电度L与面积S成正比，与距离l成反比，比率系数k为比电导(通常称为电导，单位为欧姆-1·厘米-1)。炉渣的导电机理包括两个方面，即炉渣内电子流动引起的电子导电和离子迁移而引起的离子导电。3炉渣的物理化学性质2)炉渣的粘度粘度是炉渣的重要性质，关系到冶炼过程能否顺利进行，也关系到金属铜或铜锍能否充分地通过渣层沉降分离。冶炼过程要求炉渣具有小而适当的粘度。决定粘度大小的炉渣成分是其中酸性氧化物和碱性氧化物的含量。在相同温度下，酸性渣的粘度比碱性渣要高。无论是酸性渣还是碱性渣，当熔体温度提高时粘度都是下降的

6、。3)炉渣的比重炉渣的比重大小影响到金属铜或铜锍与炉渣的澄清分离效果。氧化物SiO2CaOFeO比重2.62.335液体炉渣的比重比固态炉渣的比重约低0.4-0.5g/cm3冶炼过程中耐火材料的腐蚀，金属铜或铜锍的汇集，金属铜或铜锍与炉渣的分离以及多液体炉渣的比重比固态炉渣的比重约低0.4-0.5g/cm34)炉渣的表面性质冶炼过程中耐火材料的腐蚀，金属铜或铜锍的汇集，金属铜或铜锍与炉渣的分离以及多相反应界面上进行的反应等，皆受到炉渣和金属铜或铜锍表面性质的影响。对冶炼过程有直接意义的表面性质是炉渣与熔融冰铜间的界面张力。界面张力与其它性质一样，也是随炉渣的成

7、分和温度而变化，温度升高有利于提高渣锍间的界面张力。火法炼铜入炉物料中含有各种化合物，如硫化物、氧化物、碳酸盐、氯化物等。各种化合物在受热时分解为元素(或更简单的化合物)和一种气体的反应就是化合物的离解反应，而其逆反应则是化合物的生成反应。二化合物的离解-生成反应1概述常见的离解-生成反应类型为：氧化物4Cu+O2=2Cu2O2Fe+O2=2FeO碳酸盐CaO+CO2=CaCO3硫化物2Fe+S2=2FeS还原剂化合物2C+O2=2CO对于绝大多数的离解-生成反应可以用以下通式表示：A(S)+B(g)=AB(S)1)离解压Po2对氧化物的离解-生成反应，可用下

8、述通式表示：2Me+O2=2MeO㏒P