铜冶炼基础知识.doc

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1、冶金概论讲义1冶金基本知识1.1冶金的概念及冶金方法分类冶金就是从矿石或二次金属资源中提取金属或金属化合物，用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金，根据冶炼金属的不同，冶金工业又了可以分黑色冶金工业和有色冶金工业，黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金（如铬铁、锰铁等）的生产，有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。　1.2火法冶金火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到

2、所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。火法治金过程没有水溶液参加，所以又称为干法冶金。火法冶金是提取金属的主要方法之一，其生产成本一般低于湿法治金。火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。1.3湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。湿法冶金包括：浸出、净化

3、、制备金属等过程。　　（1）浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，都是常用的预备处理方法。　　（2）净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。7（3）制备金属用置换

4、、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。1.3电冶金电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。（1）电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只是冶炼时热能来源不同。（2）电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也

5、可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化铜精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。2铜冶金2.1铜的性质及用途2.1.1物理性质铜的熔点1083℃，沸点2310℃；常温密度8.89g/cm3；标准电位+0.34V；具有良好的导电性和导热性，仅次于银。铜与其他金属的互溶性好，很易与锌、镍、锡生成合金。液态铜能溶解H2、O2、SO2、CO2、CO和水蒸气等，浇铸时要注意除气，否则会形成气孔。 2.

6、1.2化学性质 在干燥空气中不氧化，在温度高于185℃时开始氧化，温度低于350℃时生成红色氧化亚铜（Cu2O），高于350℃时生成黑色氧化铜（CuO）。长期放置在含CO2的潮湿空气中，铜表面会逐渐生成一层绿色的碱式碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2]（铜绿）。铜能形成一价化合物和二价化合物，前者在高温下稳定，后者则相反。 2.1.3铜的用途 其应用范围仅次于钢铁和铝，居第三位。 ①电器工业，占55%；②机械制造，轴承、活塞、阀门、高压设备等；③国防工业；④建筑、热工、冷却装置、民用设备等。72.2铜的生产方法2.2.1火法炼铜火法炼铜是当今生产铜的主要

7、方法，占铜产量的80%～90%，主要是处理硫化矿。工艺过程主要包括四个主要步骤：造锍熔炼、铜锍吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。造锍熔炼传统熔炼设备有反射炉、电炉和密闭鼓风炉等；强化熔炼设备有闪速炉、诺兰达炉、艾萨炉、白银炉等。火法炼铜的优点是适应性强，能耗低，生产效率高，金属回收率高。2.2.2湿法炼铜湿法炼铜点铜生产量的10%～20%，主要用来处理氧化矿。工艺过程主要包括四个步骤：浸出、萃取、反萃取、金属制备（电积或置换）。氧化矿可以直接进行浸出，低品位氧化矿采用堆浸，富矿采用曹浸。硫化矿在一般情况下需要先焙烧后再浸出，也可在高压下直接浸出。72.

8、3造锍熔炼2.3.1造锍熔炼的基本原理硫化铜精矿含铜一般为10%～30%，除脉石