第五章 粗金属精炼.docx

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1、第五章粗金属精炼1、粗金属中还含有哪些杂质?2、粗金属精炼的目的?3、粗金属精炼的主要方法?粗锌精馏工艺流程图铜的火法精炼粗铜含有各种杂质和金银等贵金属，其含量为0.25~2%（见表5-9粗铜的化学成分）。这些杂质不仅影响铜的物理化学性质和用途，而且有必要把一些有价金属提取出来。火法精炼的目的是将粗铜中的这些杂质尽量除去，为下一步的电解精炼提供合格的铜阳极板。火法精炼也是周期性的作业，精炼过程在回转阳极炉或反射炉内进行。每一精炼周期包括装料、熔化、氧化、还原和浇铸五个工段，其中氧化和还原工段是最关键工段。氧化精炼

2、的基本原理：铜中多数杂质对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力，而且杂质氧化物在铜水中的溶解度很小。而由于粗铜中主要是铜，杂质浓度低，根据质量作用定律，首先氧化的是铜。按氧化除去难易可将杂质分为三类：第一类：易氧化除去的铁、锌、钴、锡、铅和硫等杂质。Fe:铁对氧的亲和力大，FeO造渣好。可降到万分之一。Co:与铁相似，形成硅酸盐和铁酸盐被除去。Zn:大部分以锌蒸汽挥发，其余氧化成ZnO造渣除去。Sn:可氧化成SnO和SnO2，SnO为碱性易与SiO2造渣除去，SnO2为酸性氧化物，与碱性氧化物如Na2O或CaO等造渣，所

3、以除锡时加入苏打或石灰石。Pb:氧化成PbO，与SiO2造渣。用磷酸盐和硼酸盐形式除去更有效。S:粗铜中以Cu2S形式存在，精炼初期氧化缓慢，到氧化期快结束时，开始激烈反应。[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2↑生成的SO2使铜水沸腾，有小铜液喷射出来，形成所谓“铜雨”。第二类：难除去的Ni、As和Sb等杂质。Ni:NiO+Fe2O3=NiO·Fe2O3造渣，因有少量As、Sb，可生成镍云母(6Cu2O·8NiO·2As2O3、6Cu2O·8NiO·2Sb2O3)，这是这些杂质难除去的主要原因。加入N

4、a2CO3可破坏镍云母，最终铜阳极板含镍小于0.6%，满足电解精炼的要求。第三类：不能除去或极少除去的Au、Ag、Se、Te和Bi等杂质。Au、Ag:不氧化，极少被挥发性化合物带入烟尘。Se、Te:少量氧化成SeO2和TeO2随炉气带走外，大部分留在铜中。Bi：除去的可能性很小。因为Bi对氧的亲和力与铜相差不大。2.还原过程还原过程是将铜液中含有的Cu2O用还原剂脱除的过程。常用的还原剂有重油、天然气和液化石油气等。铜的电解精炼.铜的化学溶解在电解过程中电极和电解液界面上，发生铜的化学溶解，导致电解液表面接触处的

5、阳极易断裂，并增加电解液中Cu2+的浓度。Cu+1/2O2+H2SO4=CuSO4+H2O.电解过程中杂质行为按电解时的行为，阳极上的杂质可分为四类：第一类：正电性金属和以化合物形态存在的元素。Au、Ag和铂族金属为正电性金属，进入阳极泥。少量的Ag以Ag2SO4的形式溶解于电解液中，当有少量Cl－存在时，形成AgCl进入阳极泥。O、S、Se和Te以Cu2S、Cu2O、Cu2Te、Cu2Se、AgSe和AgTe的形态进入阳极泥中。第二类：在电解液中形成不溶性化合物的Pb和Sn。Pb在溶解时形成PbSO4沉淀，并可

6、进一步氧化成PbO2覆盖在阳极上，使槽电压升高。Sn进入电解液后氧化成四价，四价的硫酸锡易水解成碱式硫酸锡进入阳极泥中。第三类：负电性金属Ni、Fe、Zn。Fe和Zn溶于电解液中，Ni可电化学溶解于电解液中，但有一些不溶性化合物如NiO和镍云母等，易在阳极表面形成不溶性的薄膜，使槽电压升高，甚至会引起阳极钝化。第四类：电位与铜相近的As、Sb和Bi。电解时它们可在阴极上放电析出。它们还易形成SbAsO4和BiAsO4等漂浮阳极泥，机械地粘附在阴极上，影响阴极质量。其中Sb进入阴极的量比As多，所以危害比As大。3

7、）技术参数Cu2+浓度;H2SO4浓度;电解液温度;电解液的循环;电流密度;槽电压;电流效率;电能消耗.铜电解工艺过程电解生产过程中电解液循环流通时：一是补充热量，以维持电解液具有必要的温度；二是经过过滤，滤除电解液中所含的悬浮物，以保持电解液具有生产高质量阴极铜所需的清洁度。电解液中杂质的行为⑴Fe、Co、Ni、Pb、Zn等优先进入电解液形成硫酸盐，只有Pb进入阳极泥，它们对阴极铜质量影响不大。⑵An、Ag等沉入阳极泥，Ag有少量进入电解液，加入HCl可使进入电解液的银离子沉淀进入阳极泥。⑶Cu2O、Fe2O、

8、Cu2S等一价铜、铁化合物大部分沉入阳极泥。⑷As、Sb、Bi与Cu电位相当，在电解过程中很容易析出，特别是Bi以三价离子进入电解液形成硫酸盐，然后水解与生成的As(OH)3共沉淀，Sb(OH)3为胶体状，会吸附在阴极铜上，加热器及管道上的结垢为Bi(OH)3，同时As、Sb、Bi也生成SbAsSO4,BiAsSO4等漂浮阳极泥，极难消除。ISA电解与传统工艺的不同之处⑴