有色金属冶金-铜冶金5铜锍的吹炼.ppt

第五章 铜锍的吹炼 ５.1 概 述 硫化铜精矿经过造锍熔炼产出了铜锍。 铜锍是金属硫化物的共熔体。主要成分除了Cu、Fe、S外，还含有少量Ni，Co，Pb，Zn，Sb，Bi，Au，Ag，Se等及微量SiO2，此外还含有2% ～4%的氧，铜锍中的Cu，Pb，Zn，Ni等重有色金属一般是以硫化物的形态存在，铁的物相主要是FeS，也有少量以FeO、Fe3O4形态存在。 吹炼目的：除去铜锍中的铁和硫以及其它杂质，获得粗铜。 铜锍是贵金属的良好捕集剂。 在吹炼过程中，金、银及铂族元素等贵金属几乎全部富集于粗铜中。 5.2 铜锍吹炼的工艺 铜锍的吹炼设备有： 卧式侧吹转炉 诺兰达连续吹炼转炉 澳斯麦特炉 三菱法连续吹炼炉 反射炉式的吹炼炉（也称连吹炉） 闪速吹炼炉 用卧式侧吹转炉吹炼其过程是间歇式的周期性作业。吹炼温度在1150 ℃～1300℃。 ５.3 铜锍吹炼的基本原理 1、吹炼过程中的主要物理化学变化 铜锍的铜品位通常在30%~65%之间，其主要成分是FeS和Cu2S。此外，还含有少量其它金属硫化物和铁的氧化物。 硫化物的氧化反应可用下列通式表示: MeS+2O2=MeSO4 　 (５.1) MeS+1.5O2=MeO+SO2 (５.2) MeS+O2=Me+SO2 (５.3) MeSO4在吹炼温度下不能稳定存在，即硫化物不会按 MeS+2O2=MeSO4 反应。 图５.2　硫化物与氧反应的ΔG0 －T关系 从图５.2看出：FeS氧化反应的标准吉布斯自由能ΔG0最负，所以在锍吹炼的初期，它优先于Cu2S氧化。随着FeS的氧化造渣，它在锍中的浓度降低，而Cu2S的浓度提高，二者同时氧化的趋势增长。 吹炼过程中会有金属铁出现吗？ 3、Cu2S 的氧化与粗铜的生成 吹炼进入造铜期后，发生Cu2S与Cu2O的反应： 2Cu2O+ Cu2S=6Cu+SO2 生成金属铜，但并不是立即出现金属铜相。 4 、Fe3O4 的生成与破坏 在吹炼的第一周期是FeS的氧化，氧化 产物可以是FeO，也可以是Fe3O4。 表５.2化学反应标准吉布斯自由能变化 Fe3O4会使炉渣熔点升高、粘度和密度也增大，结果既有不利之处，也有有利的作用。转炉渣中Fe3O4含量较高时，会导致渣含铜显著增高，喷溅严重，风口操作困难。在转炉渣返回熔炼炉处理的情况下，还会给熔炼过程带来很大麻烦。 利用Fe3O4的难熔特点，可以在炉壁耐火材料上附着成保护层，利于炉寿命的提高。在实践生产上，称之为挂炉作业。 控制Fe3O4的措施和途径： （1）转炉正常吹炼的温度在1250℃~1300℃之间。在兼顾炉子耐火材料寿命的情况下，适当提高吹炼温度。 总结以上分析：得出在吹炼温度下，Cu和 Fe硫化物的氧化反应是： 5.4吹炼过程中杂质元素的行为及其在产物中的分配 1、吹炼过程中杂质元素的行为 一般铜锍中的主要杂质有Ni、Pb、Zn、Bi及贵金属。它们在P-S转炉吹炼过程中的行为分述如下： （1）Ni3S2在吹炼过程中的变化 Ni3S2是高温下稳定的镍的硫化物。当熔体中有FeS存在时，NiO能被FeS 硫化成Ni3S2： 3NiO(s) + 3FeS(l) + O2 = Ni3S2 (l) +3FeO(l) +SO2 只有在FeS浓度降低到很小时，Ni3S2才按下式被氧化： 　　　Ni3S2+3.5O2=3NiO+2SO2 +1186kJ 氧化反应的速度很慢，NiO不能完全入渣。 （在造铜期）当熔体内有大量铜和Cu2O时，少量Ni3S2 可按下式反应生成金属镍： Ni3S2(l) + 4 Cu(l) = 3Ni + 2 Cu2S(l) Ni3S2(l) + 4 Cu2O（l） = 8 Cu(l) +3Ni + 2SO2 在铜锍的吹炼过程中，难于将镍大量除去，粗铜中Ni含量仍有0.5%～0.7%。 （2）CoS在吹炼过程中的变化