冰铜吹炼
重有色冶金习题
重有⾊冶⾦习题
铜冶⾦
主要步骤：造锍熔炼、铜硫吹炼、⽕法精炼、电解精炼。
1.何谓造锍熔炼？造锍熔炼的⽬的是什么？
定义：在1150-1250℃的⾼温下，是硫化铜精矿和溶剂在熔炼炉进⾏熔炼，炉料中的铜、硫与硫化亚铁形成液态的铜硫。⽬的：将铜精矿中铜及其他有价⾦属（Ni、Co、Pb、Zn和贵⾦属）富集于冰铜中从⽽达到与脉⽯、部分硫铁的分离。
2.造锍熔炼时铜在渣中的损失有哪⼏种形式？并说明原因及降低渣含铜的可采取的措施。损失形式：机械夹带、溶解两种形式。原因：机械夹带损失是由于细颗粒冰铜未能沉降到锍层⽽夹带于炉渣中⽽引起的损失；溶解损失是由于铜的硫化物
（Cu2S)及氧化物(Cu2O)溶于FeO炉渣中造成的损失，⼜分别为物理损失、化学损失。措施:为降低渣含铜，实践中采取的主要措施是控制冰铜品位不要太⾼，渣中要有⾜够的⼆氧化硅以及良好的沉清条件和⾜够的沉清时间。
3.造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？⽣产实践中采⽤哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？危害：1、Fe3O4的熔点⾼在渣中以Fe －O复杂离⼦状态存在。当其量较多时，会使炉渣熔点升⾼，粘度增⼤，⽐重增⼤，恶化了渣与锍的沉清分离。
2、当熔体温度下降时，Fe3O4会析出沉于炉底及某些部位形成炉结，还会在冰铜与炉渣界⾯上形成⼀层粘渣隔膜层，危害正常操作。有效措施：1.尽量提⾼熔炼温度；2.适当增加炉渣中SiO2含量；3.降低冰铜品位，控制适当的冰铜品位, 以保持⾜够的FeS量；4.创造Fe3O4与FeS和SiO2的良好接触条件。3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2
冰铜主要性质都有哪些呢
冰铜主要性质都有哪些呢？
冰铜主要性质都有哪些呢？
熔点：940~1130oC，随冰铜品位变化
比重：4.0～5.2，远高于炉渣比重（3～3.7）；
粘度：η＝2.4×10-3Pa·s，比炉渣粘度低很多（0.5~2Pa·s）
表面张力：与铁橄榄石（2FeO·SiO2）熔体间的界面张力约为20～60N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。
冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是贵金属的强有力的捕捉剂。
冰铜品位是生产中的一个重要问题。太低会使后续吹炼时间拉长、费用增加；太高则使炉渣中的含铜量增加，产生浪费。
铜在渣和冰铜中的平衡浓度遵循分配定律铜价
对铜熔炼，K=0.01。
最常采用的冰铜品位为30~40%。不过，为了减少熔炼能耗，冰铜品位有越来越高的趋势，但一般不宜超过70%。至于炉渣中的铜，可以回收。
生冰铜
含铜率
在20%～50%之间
含硫率
在23%～27%之间.
处理冰铜特点
不需要燃料
冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23%～27%之间.
冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。
冰铜的形成无法避免,不过可以再利用:
处理冰铜，可采用斜吹卧式转炉，特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热，而水排带动风箱不停的吹入足够的空气。冰铜经过这种吹炼，能够生成含铜品位高于98%的粗铜，熔化的铜汁倒入模具，就成了黄澄澄、金灿灿的铜锭。这种新式斜吹卧式转炉热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高；采用的新型炉衬寿命长，节约维护时间；采用独特的新型支承装置，有效降低炉身高度；炉体封头采用球形封头，
冰铜吹炼过程耗氧量及氧利用率仿真计算
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转炉渣
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图 ! 冰铜吹炼过程物料流程
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冰铜吹炼
三、冰铜吹炼的生产实践
P-S转炉 生产操作
主要工艺参数
Fe3O4既可以由FeS被氧化所生成，也可以由FeO被氧化所生成；Fe3O4生 成后只有在SiO2存在时才可能被FeS还原； 3Fe3O4(s)+FeS(l)+5SiO2(s)=5(2FeO∙SiO2) (l)+SO2 (固-液-固反应)
少量铜的砷化物和锑化物留在粗铜中。
贵金属
在吹炼过程中，冰铜中的Au、Ag以金属形 态留在粗铜中。 电解精炼时，贵金属富集于阳极泥。
三、冰铜吹炼的生产实践
P-S转炉
生产操作
主要工艺参数
冰铜吹炼 Converting of Matte
一、冰铜吹炼的任务
二、冰铜吹炼的基本原理
优先氧化 吹炼步骤及其主要化学反应 吹炼过程中冰铜成分的变化
实际体系的真实溶液中
[Cu2 S ] 3416 lg 1.72 [ FeS ] T
只有当FeS完全氧化除去后，Cu2S和Cu2O的相互反 应才能进行。也就是说造渣没有完成前，不可能造铜。
2 吹炼步骤及其主要化学反应
第一阶段：造渣期(White metal stage)
除去熔锍中的全部铁和与之结合的硫：Cu2S-FeS 2FeS(l)+3O2(g)=2FeO(l)+2SO2(g) △G0=-225.9 kJ/mol 2FeO(l)+SiO2(s)=2FeO∙SiO2(l) △G0=-135.6 kJ/mol
对冰铜吹炼及粗铜精炼各阶段终点判断的探讨
对冰铜吹炼及粗铜精炼各阶段终点判断的探讨
葫芦岛有色金属集团公司杨文栋苏凤来
摘要：本文介绍了在转炉冰铜吹炼及粗铜阳极炉精炼过程中，每个阶段终点判断方法。
关键词：冰铜吹炼；粗铜精炼；终点判断
0前言
在火法炼铜过程中，无论是转炉冰铜吹炼，还是粗铜阳极精炼，对每个阶段终点判断至关重要。终点判断准确与否，直接关系到金属直收率、企业的安全生产及企业的经济效益。本人结合多年生产实际，归纳总结了关于转炉冰铜吹炼和粗铜阳极炉精炼的终点判断方法，仅供大家参考。
1、冰铜转炉吹炼简述
火法冶炼中，冰铜转炉吹炼分为两个周期：造渣期和造铜期。在讨论造渣期和造铜期终点判断的同时，本文将筛炉期也单列出来一起讨论。
2、冰铜转炉吹炼终点判断方法
2．1 造渣期终点判断方法
造渣操作是转炉吹炼操作的关键。在造渣反应过程中，造渣期终点判断不准，会造成渣子过吹、欠吹或喷炉事故的发生。除影响金属直收率外，还会造成人身伤害及设备事故发生。因此，造渣期终点判断尤为重要。具体方法如下：
2．1．1 化学成份分析法
取白铍和转炉渣样化验，当白铍含铜为75+5%，渣含铜小于3%，渣含硅在19~24%时，证明造渣期终点到。
2．1．2 烟气及火焰判断法
观察炉口，烟气飘浮边沿下降，气流活跃，四周似翻腾状溢出烟罩外，同时为焰由橙色变成黄绿色，再变为灰色，火焰强劲有力，亮度增加，当火焰转变为黄白色时，证明造渣期终点到。
2．1．3 喷溅物判断法
炉口喷溅物较始吹时变得细小、密集、频繁并呈絮状、飘浮无力、发亮；喷溅物冷却凝固样呈空心粒状，证明造渣期终点到。
2．1．4 图示法
冰铜冶炼
12
计算结果表明，在吹炼温度下，只有当熔体中
Cu2S浓度约为FeS浓度的25000～7800倍时，Cu2S 才
能与FeS共同氧化或优先氧化。工业实践中，白锍中 的Fe含量降到1%以下，也就是要等锍中的FeS几乎 全部氧化之后，Cu2S才开始氧化。 以上分析的硫化物氧化顺序说明了在吹炼铜锍 时严格地可分为两个周期的根据。
第八节 冰铜的吹炼
一、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。
更高一些。因此常把它作为提钴的原料
26
3）ZnS在吹炼过程中的变化
在铜锍吹炼过程中，锌以金属Zn、ZnS
和ZnO三种形态分别进入烟尘和炉渣中。
以ZnO 形态进入吹炼渣：
ZnS +1.5O2 = ZnO +SO2
ΔGΘ= -521540 +120T (J)
ZnO +2SiO2 = ZnO· 2SiO2
冰铜主要性质都有哪些呢
冰铜主要性质都有哪些呢？
冰铜主要性质都有哪些呢？
熔点：940~1130oC，随冰铜品位变化
比重：4.0～5.2，远高于炉渣比重（3～3.7）；
粘度：η＝2.4×10-3Pa·s，比炉渣粘度低很多（0.5~2Pa·s）
表面张力：与铁橄榄石（2FeO·SiO2）熔体间的界面张力约为20～60N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。
冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是贵金属的强有力的捕捉剂。
冰铜品位是生产中的一个重要问题。太低会使后续吹炼时间拉长、费用增加；太高则使炉渣中的含铜量增加，产生浪费。
铜在渣和冰铜中的平衡浓度遵循分配定律铜价
对铜熔炼，K=0.01。
最常采用的冰铜品位为30~40%。不过，为了减少熔炼能耗，冰铜品位有越来越高的趋势，但一般不宜超过70%。至于炉渣中的铜，可以回收。
生冰铜
含铜率
在20%～50%之间
含硫率
在23%～27%之间.
处理冰铜特点
不需要燃料
冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23%～27%之间.
冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。
冰铜的形成无法避免,不过可以再利用:
处理冰铜，可采用斜吹卧式转炉，特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热，而水排带动风箱不停的吹入足够的空气。冰铜经过这种吹炼，能够生成含铜品位高于98%的粗铜，熔化的铜汁倒入模具，就成了黄澄澄、金灿灿的铜锭。这种新式斜吹卧式转炉热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高；采用的新型炉衬寿命长，节约维护时间；采用
冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。
根据炉料受热方式、热源、炉料所处状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、白银炉熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。
精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，要获得纯度较高的精铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包括了氧化过程。
熔炼的基本原理：
冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，出含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般冶炼方法如反射处理，S/Cu比值较高的精矿，得到的冰铜品位低。此时，要先进行氧化焙烧，脱去部分S然后熔炼，才能获得要求品位的冰铜。如采用闪速炉或一步炼铜法测不受S/Cu比限制。硫含量大，自热能力好。
炉料中的化合物有如下几种：
1、硫化物
熔炼生成精矿以CuS、FeS
2、FeS为主；焙砂以Cu
2
S、FeS
为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。
2、氧化物
Fe
2O
3
、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、MeO。如炉料为焙
砂氧化物较多，生生精矿中氧化物较少。
3、脉石
CaCO3、MgCO3、SiO
2
、Al2O3等。
其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实质上是铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生成MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度的不同而分离。
冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼的基本原理
冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。
根据炉料受热方式、热源、炉料所处状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、白银炉熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。
精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜，要获得纯度较高的精铜，将粗铜进行精炼，即火法精炼和电解精炼，这些过程都包括了氧化过程。
熔炼的基本原理：
冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，出含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。如用一般冶炼方法如反射处理，S/Cu比值较高的精矿，得到的冰铜品位低。此时，要先进行氧化焙烧，脱去部分S然后熔炼，才能获得要求品位的冰铜。如采用闪速炉或一步炼铜法测不受S/Cu比限制。硫含量大，自热能力好。
炉料中的化合物有如下几种：
1、硫化物
熔炼生成精矿以CuS、FeS
2、FeS为主；焙砂以Cu
2
S、FeS
为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。
2、氧化物
Fe
2O
3
、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、MeO。如炉料为焙
砂氧化物较多，生生精矿中氧化物较少。
3、脉石
CaCO3、MgCO3、SiO
2
、Al2O3等。
其中硫化物和氧化物数量占80%以上。熔炼过程实质上是铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生成MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，二者因性质和密度的不同而分离。
211171074_多功能转炉吹炼低品位冰铜生产工艺与实践
2023年 1月下 世界有色金属
5
冶金冶炼
M etallurgical smelting
多功能转炉吹炼低品位冰铜生产工艺与实践
李 奖1，邢振兴2*
（１．江西自立环保科技有限公司，江西 抚州，３４４１１３； ２． 东北大学冶金学院，辽宁 沈阳，１１０８１９）
摘 要：
江西自立环保科技有限公司自主研发设计了一款集熔炼吹炼一体化的多功能转炉用于处理低品位冰铜，日处理冰铜５０ｔ~７０ｔ，铜、镍的直收率达９０ｗｔ．％以上，工艺安全、环保、能耗等综合指标均达到预期目的。本文详细介绍了冶炼工艺、参数指标、操作流程及生产过程中出现的常见问题，并对其解决策略进行了具体阐述。生产实践结果表明，利用多功能转炉将低品位冰铜与高品位冰铜进行多批次搭配熔化，可以吹炼得到含铜镍达９０ｗｔ．％以上的阳极板。通过本工艺采用多功能转炉对低品位高镍冰铜的成功处理为实际生产中处理其他复杂金属共伴生资源提供了一定的实际参考价值。
关键词：
多功能转炉；低品位冰铜；吹炼；工艺；生产实践中图分类号：ＴＦ８１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００２－５０６５（２０２３）０２－０００５－３Production technology and practice of low-grade copper matte blew by multi-functional converter
LI Jiang 1, XING Zhen-xing 2*
（１． Ｊｉａｎｇｘｉ Ｓｅｌｆ－Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．， Ｆｕｚｈｏｕ ３４４１３３， ＰＲ Ｃｈｉｎａ；
冰铜介绍
产品介绍
冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20％～50％之间，含硫率在23％～27％之间。冰铜较重，沉于下层，可以从高炉的出料口流出来，废矿渣则从上部排出。
冰铜( COPPER MATTES , 商品归类编码为:7401 0000),是炼铜的原料,其外观呈黑色、棕色小颗粒或块状，规格为30mmX45mm,主要成份：铜：11-15%、铁0.1-4%、锌6-8%、铅2-4%、砷0.002-0.01%、硫1.5-5%。
它的加工方法：是将粉状或颗粒状铜原料（铜矿）与造渣剂、石灰石、石英石混合后，加入鼓风炉进行熔炼，在1000-1100`C的高温下，造渣剂与铜矿中铁、钼、镁、钙、硅等结合，形成炉渣，其余剩下的即为冰铜，以达到铜渣分离、铜含量提高之目的。
冰铜是铜与硫的化合物，有白冰铜(Cu2S含铜80%左右)、高冰铜(含铜60%左右)、低冰铜(含铜40%以下)之分。含铜含硫的炉料在火法冶炼中很容易生成硫化铜，如果炉料中含有铁并且含硫富裕则会同时生成硫化铁，一般得到的冰铜都是硫化铜和硫化铁的混溶物，且基本属于低冰铜。
与硫容易亲和、且它们的硫化物能够与硫化铜互溶的元素(例如镍、金等)容易进入冰铜而得到富集，因此造锍熔炼(熔炼产出冰铜)是富集这些元素的有效手段。
冰铜主要由硫化铜和硫化铁互相溶解形成的，它的含铜率在20％～50％之间，含硫率在23％～27％之间.
处理冰铜，可采用斜吹卧式转炉，特点是不需要燃料，依靠铜水中铁和硫的氧化反应放出热量提供全部热，而水排带动风箱不停的吹入足够的空气。冰铜经过这种吹炼，能够生成含铜品位高于98%的粗铜，熔化的铜汁倒入模具，就成了黄澄澄、金灿灿的铜锭。这种新式斜吹卧式转炉热容量大、作业周期内温度变化小、生产率高；采用的新型炉衬寿命长，节约维护时间；采用独特的新型支承装置，有效降低炉身高度；炉体封头采用球形封头，强度大、变形小；增加平衡装置，运转吹炼平稳。在工艺上，原来竖炉炼铜是间歇式，加一次料，冶炼一次，不仅产量小，而且十分浪费矿石燃料。相比之下，连续选矿、连续熔炼、新式转炉、水力推动这几种新技术给建立新炼铜厂奠定了基础，新铜厂将能够长期不间断的生产大量粗铜锭，这种纯度用来铸造铜钱足够了。
冰铜的吹炼技术的发展与现状
目录
第一章：摘要 (3)
第二章：绪论 (4)
第三章：粗铜的吹炼技术的发展与现状 (4)
3.1、吹炼粗铜的工艺操作 (4)
3.1.1、卧式转炉（又称P－S或皮尔斯－史密斯转炉） (5)
3.1.2、三菱法熔炼炉 (5)
3.1.3、虹吸式（霍博肯）转炉 (6)
3.1.4、闪速吹炼 (6)
3.2、现阶段铜的新的吹炼方法“氧气底吹连续炼铜” (7)
3.3、“氧气底吹连续炼铜”方法的新的特点 (7)
3.3.1、采用底吹炉吹炼 (7)
3.3.2、采用高品位铜锍(铜68%~70%)吹炼 (7)
3.3.3、根据精矿成分确定吹炼渣型 (7)
3.3.4、底吹吹炼炉 (7)
3.3.5、底吹炉连续吹炼 (7)
3.3.6、熔炼炉至吹炼炉设置铜锍溜槽 (7)
第四章：研究结果的建议及结论： (8)
4.1、建议 (8)
4.2、结论 (8)
4.3、致谢 (8)
第五章：参考文献 (9)
第一章：摘要
【摘要】吹炼是火法炼铜的重要过程,主要任务是将冰铜吹炼成粗铜,在吹炼过程中,冰铜中的铁被氧化进入炉渣,硫以二氧化硫的形态进入烟气。本文基于冰铜吹炼技术发展的基础，结合现在世界上一些新颖的冰铜技术的介绍，讨论了冰铜吹炼的吹炼技术以后的发展方向。
关键词：冰铜吹炼；火法炼铜；闪速吹炼
Abstract:Blowing the chain is the important process of the fire method chain copper, the main task is to blow an ice copper the chain become a thick Fe3O4 copper, in the process of blowing in, iron in the ice copper is oxidized into a heat of residue, the sulphur gets into smoke spirit by the appearance of sulphur dioxide.This text blows the foundation of chain technique development according to the ice copper and combine now in the world some novel ice copper technical introduction, discussed that the ice copper blows a blowing of chain a chain technique later of development direction.
冰铜的价格及吹炼
本文摘自再生资源回收-变宝网（）冰铜的价格及吹炼
变宝网7月28号讯
冰铜在铜工业中是非常重要的一种原料，所有的粗铜生产都需要用到它，冰铜的名字也使它在很多领域被广泛采用。今天小编就重点介绍一下它的几个主要方面。
一、冰铜是什么
铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，生成冰铜，也叫铜锍，主要由硫化亚铜和硫化亚铁互相熔解而成的，它的含铜率在20%～70%之间，含硫率在15%～25%之间。
二、冰铜的加工制作
将粉状或颗粒状铜原料(铜精矿)与石英沙(石)混合后，加入熔炼炉进行熔炼，在1084-1300`C的高温下，石英与铜矿中铁、钼、镁、钙、硅等结合，形成炉渣，其余剩下的即为冰铜，以达到铜渣分离、铜含量提高之目的。
三、冰铜吹炼
冰铜吹炼过程是火法冶炼生产粗铜的最后一道工序。除了脱除铁和硫外，还通过造渣和挥发，进一步降低冰铜中的其它有害杂质，以防止或减少这些杂质
进入粗铜;再有，使贵金属(金、银及铂族元素)和镍等有价金属尽量富集于粗铜或高品位锍，以便在后来的电解精炼中加以回收。主要是将上道工序产出的含铜50%左右的冰铜吹炼至含铜98%左右的粗铜的过程。
四、冰铜的价格
冰铜根据不同的比重有不同的价位，市面上常见的是比重在6.3~7.2之间的冰铜产品。根据变宝网最新报价显示，2016年冰铜价格在600元/吨~1200元/吨之间，具体价格询问变宝网供应商为准。
更多冰铜相关资讯关注变宝网查阅。
本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站；
变宝网文章网址：/newsDetail268095.html
有色金属冶金学铜(三)
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► 第二周期开始时，并不会立即出现金属铜相。从图 3－46可以看出，Cu2S可溶解少量金属铜(约10 ％)。吹炼过程中随着Cu2S的氧化，熔体中含铜量 逐渐增加，当熔体中含铜量增加到82％以上时(相 当于硫化亚铜中溶解有10％的金属铜)，熔体即分 成两层。上层是含有少量金属铜的硫化亚铜，下层 是含有少量硫化亚铜(接近9％)的金属铜。继续吹 炼时，下层金属铜量逐渐增加，上层硫化亚铜量逐 渐减少。这时应适当转动炉子，缩小风口浸入熔体 的深度，使空气送入上层硫化亚铜熔体中。当熔体 中硫化亚铜含量降低到等于溶解度曲线C点的组成 时，上层硫化亚铜消失，熔体成为溶解有少量硫化 亚铜的均一金属铜相。继续吹炼时溶解在金属铜中 的硫化亚铜氧化。这时炉口烟量显著减少，送风压 力增加(由于熔体阻力变大)，风量变小，很决就到 达第二周期终点，即全部硫化亚铜氧化生成粗铜。 实践中，粗铜含硫可降至0．003％。
造锍熔炼过程的炉渣含铜量低于0.5%
吹炼过程的炉渣含铜2%左右
9
（2）锍中各组分在吹炼过程中的行为
A、FeS。 FeS是锍的主要成分，可以氧化 成FeO 和Fe3O4；无SiO2存在时， Fe3O4 很难被FeS还原，而有SiO2存在时， Fe3O4 与FeS 和SiO2反应生成2FeS ·SiO2的趋势 大大增加。
冰铜吹炼的基本原理
冰铜吹炼的基本原理是利用氧化剂将冰铜中的铁和硫等杂质氧化除去，从而得到粗铜。冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。根据炉料受热方式、热源、炉料所处状态、气氛氧化程度，冰铜熔炼有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、白银炉熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。
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魏寿昆：《冶金过程热力学》，上海科学技术出版社，1980年
冰铜吹炼分两个阶段的热力学依据
FeS(l) + Cu2O(l) = Cu2S(l) + FeO(l)
ΔG0= -105437-85.48T (J/mol)
实际体系的真实溶液中
[Cu2 S ] 3416 lg 1.72 [ FeS ] T
ZnS
造渣期：ZnS被O2或FeO氧化成ZnO，然后与SiO2造 渣。这一部分的锌占冰铜锌总量的70~80%。 15~20%的Zn按下列反应生成锌蒸气进入炉气。 2ZnO + ZnS = 3Zn(g) + SO2(g) ZnS + 2Cu = Cu2S + Zn(g)
造渣期：部分氧化生成的PbO容易与SiO2造渣。部分 PbS被炉气带走，有一部分PbS与PbO反应生成金属 铅。生成的Pb一部分进入烟气中，大部分留在Cu2S 中，到造铜期才被氧化。
思考题
从热力学原理来说，区分熔炼与吹炼有无 必要？ 吹炼的两个阶段中烟气成份的变化？ 吹炼操作时过早或者过晚进入造铜期的危 害？（筛炉时熔剂的加入量不合适）
谢谢大家 欢迎提出宝贵意见！
二、冰铜吹炼的基本原理
•
吹炼步骤及主要化学反应
•
两个阶段划分的热力学原因（优先氧化）
冰铜中各成分在吹炼中的行为
•放热反应，6MJ/kg O2
Converting process: Autogenous
a->b：含硫不足的白冰铜 (S>19.4%) b->c：液相分层：白冰铜和 粗铜 c->d：单一的金属粗铜相 (S<1.0%)
终点：含S可达0.003%
白冰铜 粗铜
造铜期熔体成分和物相 的变化
小结
1、冰铜吹炼的任务及两个阶段 2、冰铜吹炼过程中的优先氧化（吹炼分为两 阶段进行的热力学依据） 3、两个阶段的主要化学反应
冰铜吹炼基本原理
冶金与生态工程学院 有色系
曹战民
冰铜吹炼(Converting of Matte)
一、任务 二、基本原理 FeS优先氧化（重点） 吹炼步骤及其主要化学反应 冰铜中各成分在吹炼中的行为 三、生产实践 P-S转炉 生产操作 主要工艺参数
一、冰铜吹炼的任务
火法炼铜的基本过程铜的富集过程
•
教材：134页
3 冰铜中各组分在吹炼中的行为 FeS
1.
氧化后以铁橄榄石造渣为主要反应 有部分生成 Fe3O4. 无SiO2时， Fe3O4很难被FeS 还原，而SiO2存在时，很容易反应生成铁橄榄石 炉渣。
2
如何控制Fe3O4的生成与析出？如何利用Fe3O4高熔点性质？
Cu2S
造渣期： 由于FeS的存在，Cu2S基本不氧化 造铜期： 氧化生成Cu2O后，Cu2O与Cu2S反应生成 金属铜
三、冰铜吹炼的生产实践
P-S转炉 生产操作
主要工艺参数
Fe3O4既可以由FeS被氧化所生成，也可以由FeO被氧化所生成；Fe3O4生 成后只有在SiO2存在时才可能被FeS还原； 3Fe3O4(s)+FeS(l)+5SiO2(s)=5(2FeO∙SiO2) (l)+SO2 (固-液-固反应)
1、熔融硫化物氧化 MS+0.5O2=MO+SO2 2、金属硫化物与其它金属氧化物的反应 FeS+MO=MeS+FeO 3、同一金属硫化物与氧化物的交互反应 MS+2MO=3M+SO2
不同金属硫化物的优先氧化
转炉正常操作温度：1150-1300℃
1765K
•
FeS最容易被氧化
•
FeS+MeO->MeS+FeO最容易进行
少量铜的砷化物和锑化物留在粗铜中。
贵金属
在吹炼过程中，冰铜中的Au、Ag以金属形 态留在粗铜中。 电解精炼时，贵金属富集于阳极泥。
三、冰铜吹炼的生产实践
P-S转炉
生产操作
主要工艺参数
冰铜吹炼 Converting of Matte
一、冰铜吹炼的任务
二、冰铜吹炼的基本原理
优先氧化 吹炼步骤及其主要化学反应 吹炼过程中冰铜成分的变化
筛炉：最后一次加入熔剂、鼓风，排渣
第二阶段：造铜期
只鼓风，产出SO2烟气；不加熔剂，也无炉渣 产物：粗铜（Blister copper）Cu
二、冰铜吹炼的基本原理
•
两个阶段划分的热力学原因（优先氧化）
•
吹炼各步骤主要化学反应
冰铜中各成分在吹炼中的行为
•
1 冰铜吹炼分两个阶段的热力学依据
冰铜吹炼氧化反应的分类
Ni3S2
造渣期：主要以Ni3S2存在； 造铜期：自身的交互反应不能完成，会与 Cu或Cu2O反应生成少量Ni。
CoS
CoS是在冰铜FeS含量非常低时才被氧化。当冰铜 中含铁量低于10％时，CoS开始强烈氧化造渣。也就 是说造渣期末期开始才开始氧化。因此工业上把转炉 渣作为提钴的原料（0.4-0.5%）。
总反应：
2FeS(l)+3O2(g)+SiO2(s)=2FeO ∙SiO2(l)+2SO2(g)
△H=-1029.6 MJ/mol •产物白冰铜：成分接近Cu2S •强烈放热：105 MJ/kg O2
第二阶段 造铜期(Blister copper stage)
除去白冰铜中剩余的S： Cu2S
2Cu2S(l)+3O2=2Cu2O(l)+2SO2 △G0=-148.6 kJ/mol Cu2S(l)+2Cu2O(l)=6Cu(l)+SO2 △G0=-50.7 kJ/mol 总反应： Cu2S(l)+O2=2Cu(l)+SO2 △H=-217.4 MJ/mol
吹炼任务：利用空气中的氧，将液பைடு நூலகம்冰铜中的铁和硫 几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜
原料 液态冰铜； 空气（O2）； 熔剂（SiO2） 产物 粗铜、炉渣、烟气、烟尘
PS 卧 式 转 炉
操作：冰铜吹炼为周期性作业
吹炼步骤
第一阶段：造渣期
加冰铜、熔剂-鼓风-排渣+加冰铜、熔剂-鼓风-排渣……=>白冰铜 加入熔剂，鼓风；排出炉渣，产出SO2烟气 产物：白冰铜（White metal/matte）Cu2S
PbS
Bi2S3
Bi2S3 在吹炼过程中大部分被氧化为Bi2O3 ，生 成的Bi2O3 与Bi2S3 反应生成金属铋。铋大部分进入 烟气中，少量留在冰铜中。
As与Sb
这 两 种 元 素 的 硫 化 物 大 部 分 氧 化 成 As2O3 和
Sb2O3，少量被氧化成As2O5 和Sb2O5进入炉渣。只有
为什么不能在P-S转炉中直接吹炼获得粗镍？
P-S转炉：鼓风时是转炉静止；一般鼓入空气；操作温度为1150-1300℃
NiO熔点为1984℃，以固态存在
Ni3S2(l)与Ni(l)完全互溶， 固相NiO容易漂浮在液 相表面，生成Ni(l)交互反应动力学上难以进行
生成Ni(l)的交互反应能进行的温度高达17001800℃
只有当FeS完全氧化除去后，Cu2S和Cu2O的相互反 应才能进行。也就是说造渣没有完成前，不可能造铜。
2 吹炼步骤及其主要化学反应
第一阶段：造渣期(White metal stage)
除去熔锍中的全部铁和与之结合的硫：Cu2S-FeS 2FeS(l)+3O2(g)=2FeO(l)+2SO2(g) △G0=-225.9 kJ/mol 2FeO(l)+SiO2(s)=2FeO∙SiO2(l) △G0=-135.6 kJ/mol
Copper sulfide ore - Concentrate 0.2-1% 10-30% Matte - Blister copper – Cathode copper 30-70% 98.5-99.5% 99.5-99.98%
冰铜的主要成分：Cu2S-FeS，少量其它金属硫化物（如
Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等）、贵金属（Au、Ag）、铂族金属、 微量的Se、Te、As、Sb、Bi等元素。
魏寿昆.冶金过程热力学.上海科学技术出版社，1980