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主要原料是硫化铜精矿,一般包括焙烧、熔炼、吹炼、精炼等工序. 焙烧 分半氧化焙烧和全氧化焙烧(“死焙烧”),分别脱除精矿中部分或全部的硫,同时除去部分砷、锑等易挥发的杂质。此过程为放热反应,通常不需另加燃料。造锍熔炼一般采用半氧化焙烧,以保持形成冰铜时所需硫量;还原熔炼采用全氧化焙烧;此外,硫化铜精矿湿法冶金中的焙烧,是把铜转化为可溶性硫酸盐,称硫酸化焙烧。 熔炼 主要是造锍熔炼,其目的是使铜精矿或焙烧矿中的部分铁氧化,并与脉石、熔剂等造渣除去,产出含铜较高的冰铜(xCu2S·yFeS)。冰铜中铜、铁、硫的总量常占80%~90%,炉料中的贵金属,几乎全部进入冰铜。 冰铜含铜量取决于精矿品位和焙烧熔炼过程的脱硫率,世界冰铜品位一般含铜40%~55%。生产高品位冰铜,可更多地利用硫化物反应热,还可缩短下一工序的吹炼时间。熔炼炉渣含铜与冰铜品位有关,弃渣含铜一般在0.4%~0.5%。熔炼过程主要反应为: 2CuFeS2→Cu2S+2FeS+S Cu2O+FeS→Cu2S+FeO 2FeS+3O2+SiO2→2FeO·SiO2+2SO2 2FeO+SiO2→2FeO·SiO2 造锍熔炼的传统设备为鼓风炉、反射炉、电炉等,新建的现代化大型炼铜厂多采用闪速炉。 鼓风炉熔炼 鼓风炉是竖式炉,小国很早就用它直接炼铜。传统的方法为烧结块鼓风炉熔炼。硫化铜精矿先经烧结焙烧脱去部分硫,制成烧结块,与熔剂、焦炭等按批料呈层状加入炉内,熔炼产出冰铜和弃渣,此法烟气含SO2低,不易经济地回收硫。为消除烟害,回收精矿中的硫,20世纪50年代,发展了精矿鼓风炉熔炼法,即将硫化铜精矿混捏成膏状,再配以部分块料、熔剂、焦炭等分批从炉顶中心加料口加入炉内,形成料封,减少漏气,提高SO2浓度。混捏料在炉内经热烟气干燥、焙烧形成烧结料柱,块状物料也呈柱状环绕在烧结料柱的周围,以保持透气性,使熔炼作业正常进行。中国沈阳冶炼厂、富春江冶炼厂等采用此法。 反射炉熔炼 适于处理浮选的粉状精矿。反射炉熔炼过程脱硫率低,仅20%~30%,适于处理含铜品位较高的精矿。如原料含铜低、含硫高,熔炼前要先进行焙烧。反射炉生产规模可大型化,对原料,燃料的适应性强,长期来一直是炼铜的主要设备,至80年代初,全世界保有的反射炉能力仍居炼铜设备的首位。但反射炉烟气量大,且含SO2仅1%左右,回收困难。反射炉的热效率仅25%~30%,熔炼过程的反应热利用较少,所需热量主要靠外加燃料供给。70年代以来,世界各国都在研究改进反射炉熔炼,有的采用氧气喷撒装置将精矿喷入炉内,加强密封,以提高SO2浓度。中国白银公司第一冶炼厂将铜精矿加到反射炉中的熔体内,鼓风熔炼,提高了熔炼强度,烟气可用于制取硫酸。 反射炉为长方形,用优质耐火材料砌筑。燃烧器设在炉头部,烟气从炉尾排出,炉料由炉顶或侧墙上部加入,冰铜从侧墙底部的冰铜口放出,炉渣从侧墙或端墙下的放渣口排出。炉头温度1500℃~1550℃,炉尾温度1250℃~1300℃,出炉烟气1200℃左右。熔炼焙烧矿时,燃料率10%~15%,床能率3~6t/(m2·日)。铜精矿直接入炉,燃料率16%~25%,床能率为2~4t/(m2·日),称生精矿熔炼。中国大冶冶炼厂采用270m2反射炉熔炼生精矿。 电炉熔炼 炼铜采用电阻电弧炉即矿热电炉,对物料的适应性非常广泛,一般多用于电价低廉的地区和处理含难熔脉石较多的精矿。电炉熔炼的烟气量较少,若控制适当,烟气中SO2浓度可达5%左右,有利于硫的回收。 铜熔炼电炉多为长方形,少数为圆形。大型电炉一般长30 m~35m,宽8 m~10m,高4 m~5m,采用六根直径为1.2 m~1.8m的自焙电极,由三台单相变压器供电。电炉视在功率3000~50000千伏安,单位炉床面积功率100kw/m2左右,床能率3~6t/(m2·日),炉料电耗400~500kw·h/t,电极糊消耗约2~3kg/t。中国云南冶炼厂采用30000kVA电炉熔炼含镁高的铜精矿。 闪速熔炼 是将硫化铜精矿和熔剂的混合料干燥至含水0.3%以下,与热风(或氧气、或富氧空气)混合,喷入炉内迅速氧化和熔化,生成冰铜和炉渣。其优点是熔炼强度高,可较充分地利用硫化物氧化反应热。降低熔炼过程的能耗。烟气中SO2浓度可超过8%。闪速熔炼可在较大范围内调节冰铜品位,一般控制在50%左右,这样对下一步吹炼有利。但炉渣含铜较高,须进一步处理。 闪速炉有奥托昆普型和国际镍公司型两种。70年代末世界上已有几十个工厂采用奥托昆普型闪速炉,中国贵溪冶炼厂也采用此种炉型。 冰铜吹炼 利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点,在卧式转炉中,往熔融的冰铜中鼓入空气,使硫化亚铁氧化成氧化亚铁,并与加入的石英熔剂造渣除去,同时部分脱除其他杂质,而后继续鼓风,使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气,得到含铜98%~99%的粗铜,贵金属也进入粗铜中。 一个吹炼周期分为两个阶段:第一阶段,将FeS氧化成FeO,造渣除去,得到白冰铜(Cu2S)。冶炼温度1150℃~1250℃。主要反应是: 2FeS+3O2→2FeO+2SO2 2FeO+SiO2→2FeO·SiO2 第二阶段,冶炼温度1200℃~1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜: 2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2 Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2 冰铜吹炼是放热反应,可自热进行,通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。吹炼后的炉渣含铜较高,一般为2%~5%,返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方法处理。吹炼烟气含SO2浓度较高,一般为8%~12%,可以制酸。吹炼一般用卧式转炉,间断操作。表压约1kgf/cm2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排风眼鼓入熔体,加料、排渣、出铜和排烟都经过炉体上的炉口。 粗铜精炼 分火法精炼和电解精炼。火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜,而其氧化物又不溶于铜液等性质,通过氧化造渣或挥发除去。其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化,然后向铜液中鼓风氧化,使杂质挥发、造渣;扒出炉渣后,用插入青木或向铜液注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜。还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面,以防再氧化。精炼后可铸成电解精炼所用的铜阳极或铜锭。精炼炉渣含铜较高,可返回转炉处理。精炼作业在反射炉或回转精炼炉内进行。 火法精炼的产品叫火精铜,一般含铜99.5%以上。火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质,通常要进行电解精炼。若金、银和有害杂质含量很少,可直接铸成商品铜锭。 电解精炼是以火法精炼的铜为阳极,以电解铜片为阴极,在含硫酸铜的酸性溶液中进行。电解产出含铜99.95%以上的电铜,而金、银、硒、碲等富集在阳极泥中。电解液一般含铜40~50g/L,温度58℃~62℃,槽电压0.2~0.3V,电流密度200~300A/m2,电流效率95%~97%,残极率约为15%~20%,每吨电铜耗直流电220~300kwh。中国上海冶炼厂铜电解车间电流密度为330A/m2。 电解过程中,大部分铁、镍、锌和一部分砷、锑等进入溶液,使电解液中的杂质逐渐积累,铜含量也不断增高,硫酸浓度则逐渐降低。因此,必须定期引出部分溶液进行净化,并补充一定量的硫酸。净液过程为:直接浓缩、结晶,析出硫酸铜;结晶母液用电解法脱铜,析出黑铜,同时除去砷、锑;电解脱铜后的溶液经蒸发浓缩或冷却结晶产出粗硫酸镍;母液作为部分补充硫酸,返回电解液中。此外,还可向引出的电解液中加铜,鼓风氧化,使铜溶解以生产更多的硫酸铜。电解脱铜时应注意防止剧毒的砷化氢析出。 火法炼铜的其他方法 已应用于工业生产的方法还有: 三菱法 将硫化铜精矿和熔剂喷入熔炼炉的熔体内,熔炼成冰铜和炉渣,而后流至贫化炉产出弃渣,冰铜再流至吹炼炉产出粗铜。此法于1974年投入生产。 诺兰达法 制粒的精矿和熔剂加到一座圆筒型回转炉内,熔炼成高品位冰铜。所产炉渣含铜较高,须经浮选选出铜精矿返回炉内处理。此法于1973年投入生产。 氧气顶吹旋转转炉法 用以处理高品位铜精矿。将铜精矿制成粒或压成块加入炉内,由顶部喷枪吹氧,燃料也由顶部喷入,产出粗铜和炉渣。中国用此法处理高冰镍浮选所得铜精矿。 离析法 用于处理难选的结合性氧化铜矿。将含铜1%~5%的矿石磨细,加热至750℃~800℃后,混以2%~5% 的煤粉和0.2%~0.5%的食盐,矿石中的铜生成气(Cu3Cl3)并为氢还原成金属铜而附着于炭粒表面,经浮选得到含铜50%左右的铜精矿,然后熔炼成粗铜。此法能耗高,很少采用。
- kikcik
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这是当年李白在安徽铜陵亲眼目睹冶炼铜的场面,有感而发写成的一首诗. 安徽铜陵是中国的古铜都,铜的产量一直是全国第一.这次在气温最高,电力最缺的时候,来到铜陵,就是要看看铜是怎样炼成的.炼铜车间是一座巨大的厂房,长一二百米,宽七八十米,典型的五六十年代的厂房,四处透风,沿厂房行走,给人一种沧桑厚重之感,只见火花飞溅,蒸气腾腾,几百米热火朝天,劳动的场面十分感人.只见铜矿石被放进炉子,点火燃烧,不久就化成红通通的铜水,经过几道工序提纯,90%以上的粗铜就炼好了,大部分被浇铸成电解用的厚铜板,进入下一道工序,电解铜,只见一大片电解液池,里面插满了电解铜板,每个池边还有一个小灯泡,只要灯泡一亮,工人就会到这座池子上检查铜板有无粘连,池子上的温度至少50-60度,看着工人光着膀子很辛苦,还受着硫酸铜的腐蚀,工作条件真是很糟糕,不过电解出的铜增光瓦亮,黄通通,金灿灿,一块块大铜板真令人难忘. 我们住在五松山宾馆,由于时间紧张,也没到市区转转,只是夜晚的铜陵十分美丽,市中心有一片湖区,修缮一新,灯光点点,映衬出远处市政府办公大楼,又称双子塔,远处毗邻长江,铜陵也是盛产水泥的地方,从合肥开车过来,经过好几座超大规模的水泥厂,都冒着灰烟,感觉铜陵的大气环境不是很好. 铜陵人好客,短短几天时间便与主人建立了深厚感情,只想早日再见. 如果不是亲眼一见,怎么也不会相信铜陵这地方有全国最先进的电子芯片生产基地,以铜泊片为基础的电子芯片,肉眼看不清的密密麻麻的触角在这里轻而易举地生产出来,厂区的现代化让人不敢相信这里是在中国的中部地区安徽,铜陵人早已做好准备进行产业结构调整,由以铜为支柱产业的经济结构转向电子,环保等产业为龙头的产业结构.这样一来,他们未来的50年甚至100年,状况要比现在的大庆,抚顺要好得多. 来铜陵很方便,从合肥,南京开车2个多小时就到,这里有很多精致的铜雕艺术品,不防买些回去收藏.
- hi投
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简单说: 1.火炼:铜矿石+焦炭(还原剂)=粗铜-精炼-铜 2,湿法:铜矿石+硝酸-硝酸铜(等其他金属)溶液+有机萃取剂-铜盐
- 小菜G的建站之路
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用你家了煤火炼成了 你家啥东东都是个牛东西 你也不例外!~ 铜,我还没见过怎么练呢,等有机会了的大饱眼福一下
- 寸头二姐
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参考《钢铁是怎样炼成的》