冰铜熔炼的理论基础共33页
冰铜吹炼
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%）。
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。
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
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
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、FeS2、FeS为主；焙砂以Cu2S、FeS为主，还有少量ZnS、NiS、PbS等。
2、氧化物Fe2O3、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、SiO2、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。
熔炼炉料还包括加入的熔剂如石英、石灰石等，与精矿中部分铁盒脉石形成炉渣。
一、熔炼过程的化学反应1、热分解反应（1）、高价硫化物的热分解FeS2= FeS + 1/2 S2反应573K开始，833K激烈进行。
2CuFe S2= Cu2S + 2FeS +1/2 S2反应823K开始分解。
冰铜冶炼
13
吹炼过程中会有金属铁出现吗？
铁的化合物不会按反应 (8.5） 2FeO+FeS=3Fe+SO2 发生生成金属铁。
图8.3 硫化物与氧化物交互反应的ΔG0 －T关系14
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
64.5
1.6
95
33.9
Sb
20
83.7
20
15.4
60
1.40
Se
60
27.1
30
4.9
10
68
Te
60
47.2
30
6.3
10
46.5
As
15
99.0
10
0.90
75
0.10
Zn
0
0.16
70
97.0
30
2.4
贵金属[2]
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。
20
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。 （2）保持渣中一定的SiO2含量。 （3）勤放渣。
2PbO + SiO2 = 2PbO·SiO2 由于PbS沸点较低（1280℃），在吹炼温度下， 有相当数量的PbS直接从熔体中挥发出来进入炉气 中。
29
5）Bi2S3在吹炼过程中的变化 Bi2S3易挥发。 锍中的Bi2S3在吹炼时被氧化成Bi2O3： 2 Bi2S3 +9O2= 2Bi2O3+6SO2 生成的Bi2O3可与Bi2S3 反应生成金属铋： 2Bi2O3 + Bi2S3 = 6Bi + 3SO2 在吹炼温度下铋显著挥发，大约有90% 以上进入烟尘，只有少量留在粗铜中。
冰铜熔炼的物理化学变化
第二章 铜冶金学
目录： 2.1~古代火法炼铜如何实现 2.2~现代火法炼铜工艺的演进与形成 2.3~冰铜熔炼原理 2.4~冰铜熔炼工艺 2.5~冰铜吹炼 2.6~粗铜火法精炼 2.7~铜的电解精炼 2.8~湿法炼铜 Fig. 3 1027℃下金属的氧势硫势图
2.3冰铜熔炼原理- 2.3.1~冰铜熔炼物理化学变化
一、炼铜的原辅料及成分 炼铜的原辅料： 铜精矿、返料(转炉渣)；溶剂(石英石)；燃料(煤、油)； 主要成分： 高价硫化物、氧化物及碳酸盐： CuFeS2 ；Cu3FeS3 ；CuS； FeS2 ； FenSn+1 ；NiS CuO； CaCO3 ；MgCO3 ；
2.3冰铜熔炼原理- 2.3.1~冰铜熔炼物理化学变化
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2.3冰铜熔炼原理- 2.3.1~冰铜熔炼物理化学变化
一、造锍反应的热力学计算 物料中的铜在造锍熔炼过程中以Cu2S的形态进入冰铜 相中，极少量进入渣相； 物料中的铁一部分以FeS的形态进入冰铜相，一部分 以FeO的形态与SiO2反应造渣进入渣相； 物料中的硫一部分进入冰铜，一部分进入烟气，极少 量进入渣相。 问题：如何确保在熔炼过程中原料中的铜进入冰铜呢？ 答案：造锍(冰铜)反应。
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2.3冰铜熔炼原理- 2.3.1~冰铜熔炼物理化学变化
二、炉料的物理化学变化 （1）高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解(降解)
3NiS = Ni3S2 + 0.5S2 氧化铜和碳酸盐的离解反应：
2CuO = Cu2O + 0.5O2 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 所有分解反应均为吸热反应。离解生成的S2被炉中 的氧化气氛氧化为SO2。
冰铜吹炼
魏寿昆.冶金过程热力学.上海科学技术出版社，1980
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
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
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）
冰铜与渣相组成变化的关系
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4）当冰铜成分到Cu2S时，对应 的渣为E点。再提高氧势就产出粗 铜，对应的是转炉吹炼的Fra bibliotek2周期 －造铜区；
2.3冰铜熔炼原理- 2.3.3~冰铜熔炼相成分的变化
造锍熔炼渣-锍的起点与进程 (1300℃)
3）造锍消耗的FeS 变成FeO造 渣，使渣组成沿着Q′R′方向变 化。结果是FeS在渣锍两相含量 均越来越低；
2.3冰铜熔炼原理- 2.3.3~冰铜熔炼相成分的变化
吹炼过程渣、锍成分变化： (1300℃)
冶金学—重金属冶金
2.3冰铜熔炼原理- 2.3.3~冰铜熔炼相成分的变化
造锍熔炼渣-锍的起点与进程(1300℃) 1）以FeS为起点，氧势提高，产
出并溶解FeO； 至Q点FeO饱和，开始分层造渣，
渣成分为Q′点，含较多FeS ； 2）造锍熔炼始于Q 点，造锍开始
后， FeS中Cu2S量逐渐增多，使 冰铜相沿着QR线变化（R为正常 熔炼时冰铜的成分）；
冰铜吹炼过程周期性依据
温度/℃
1273 1373
1473 1573
[Cu2S]/[FeS] 2.5×104 1.62×104 1.1×104 7.8×103
在1200~1300 ℃吹炼温度下：只有当[Cu2S]为[FeS]的 11000~7800倍时，二者才同时氧化；实践中冰铜含 Fe低于1%时Cu2S才育（店铺）
2.5冰铜吹炼-2.5.2~吹炼过程周期性依据
（2） Cu2S氧化与粗铜的形成 ED段：到达E点后，如果继续鼓风向D点吹炼，粗铜中溶 氧量升高，会产生过吹，金属铜氧化-相内变化，到D点时 开始有Cu2O新相生成-质变 生产上一般含硫0.05％时停止吹炼，含Cu 98.5~99%； 过吹可用热冰铜还原。 。
fes1054378548tj表明有fes存在时cuo不可能稳定存在必然转化成cuo的相互反应才能进行这就是冰铜吹炼产出粗铜分造渣期和造铜期两个阶段的热力学依据过程周期性或间断吹炼25252吹炼过程周期性依据s氧化与粗铜的形成含124cu25252吹炼过程周期性依据有缘学习更多谓ygd3076或关注桃报
2.5冰铜吹炼-2.5.2~吹炼过程周期性依据
（1） FeS的优先氧化 造 锍 反 应 ： FeS(l)+Cu2O(l)=Cu2S(l)+FeO(l) ； ΔG0= 105437-85.48T (J) 表明有FeS存在时，Cu2O不可能稳定存在，必然被硫化 成Cu2S。 只有当FeS完全氧化除去后，Cu2S和Cu2O的相互反 应才能进行，这就是冰铜吹炼产出粗铜分两个阶段的热 力学依据-过程周期性
冶金学—重金属冶金
2.5冰铜吹炼-2.5.2~吹炼过程周期性依据
（1） FeS的优先氧化 初始阶段FeS优先氧化，而FeS和Cu2S的同时氧化应
冰铜的概念
冰铜的概念一、概念：冰铜是指在冰铜中加入少量的硫，通过熔融炉精炼而成。
我公司生产的冰铜（红丹冰铜）含硫量≤0。
6%。
二、产品简介：黑色金属包括铁、锰及其合金和铸造合金，以及铜和铜合金。
它们在各种用途中有着不同的作用。
其中，熔点最低的是铁，为912 ℃；其次是锰，为800 ℃；再次是铜，为898 ℃。
黑色金属广泛应用于工业、农业、国防、科学技术及经济建设的各个领域。
黑色金属冶炼过程包括熔炼和精炼两个基本工序。
由于各种黑色金属矿物原料的物理化学性质差别很大，因此各种黑色金属冶炼方法的主要工艺过程也有所不同。
精炼工序为获得高质量的铸件和热加工成品，除了要采用优质原料外，还需对各种废杂料进行净化处理。
对黑色金属的回收利用率，可以从冶炼过程中各种金属损失的重量百分数来反映。
一般来说，回收率越高，经济效益越好。
三、技术要求：本项目涉及铅冰铜的制备工艺、黑色金属冶炼技术与工艺等关键技术。
四、研究内容：冰铜（红丹冰铜）产品开发的研究内容，包括冰铜（红丹冰铜）的基础理论研究、生产工艺技术研究、生产装备设计研究、质量控制研究、安全环保与节能研究，以及冰铜（红丹冰铜）深加工技术研究等内容。
五、创新点：（ 1）根据我国钢铁产品中含铅量现状，开发冰铜含硫量≤0。
6%的绿色钢铁工艺技术，并制定相应标准；（ 2）本项目制备的冰铜（红丹冰铜）含硫量＜0。
6%，满足无公害食品、医药产品中硫含量要求，且价格低廉，有广阔的市场前景；（ 3）开发出适合生产冰铜（红丹冰铜）的熔融炉，进行冰铜（红丹冰铜）的连续、短流程生产工艺技术研究，降低生产成本，提高生产效率；（ 4）对冰铜（红丹冰铜）中的含氧量、磷量进行分析测定，保证冰铜（红丹冰铜）质量符合相应标准要求。
冶金学-Cu-10-5-冰铜吹炼
Fe3O4 不能被彻底还原，导致炉渣中Fe3O4 含量升高，一般
达到12~25%。
16
3.3 冰铜的吹炼- 3.3.2
冰铜吹炼的理论基础
（2）间断吹炼过程的理论分析－③Fe3O4的生成与破坏
左图是不同SiO2含量下，冰铜品位对αFe3O4的影响（T=1573K，pSO2=10132.5Pa）
说明后期炉渣Fe3O4活度大；右图说明，温度升高有利于降低Fe3O4活度；SO2 17 分压降低，有利于降低Fe3O4活度；
2
3.3 冰铜的吹炼- 3.3.1
概述
只有当FeS完全氧化除去后，Cu2S和Cu2O的相互反应才
有可能进行，这就是冰铜吹炼分两个阶段的热力学依据。
因此，冰铜吹炼是一个周期性的作业，可分为两个阶段： 第一阶段：造渣期，主要进行FeS的氧化和造渣反应； 第二阶段：造铜期，主要进行Cu2S的氧化及Cu2S 造渣期根据情况加入冰铜和石英溶剂，并间断地排 放炉渣。造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。
11
3.3 冰铜的吹炼- 3.3.2
冰铜吹炼的理论基础
（2）间断吹炼过程的理论依据－ ② Cu2S的氧化与粗铜的形成
12
3.3 冰铜的吹炼- 3.3.2
冰铜吹炼的理论基础
（2）间断吹炼过程的理论分析－ ② Cu2S的氧化与粗铜的形成
造铜反应：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2； Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2 A点对应白冰铜(Cu2S)； B点对应形成金属铜相的临界点，是粗铜与冰铜共存时 冰铜相的组成； C点对应的是粗铜与冰铜共存时粗铜相的组成； • AB：吹炼进行，硫减少，生成的Cu溶解在Cu2S中，直 到B点， Cu2S中的Cu量达到10%； • BC：B点后继续进行吹炼， Cu2S和Cu 分相开始，上边 是含Cu 10%的Cu2S相，下边是含9% Cu2S的粗Cu相；继续 向C点氧化吹炼，两相成分不变，但粗铜量增加，到C点时 Cu2S相消失。 •
熔炼、铸造和均质的基础理论
有色金属熔炼和铸造一． 基本原理1．熔炼和铸造的定义：熔炼的含义:就是将各种胚锭通过加温重熔的方法,实现由固态向液态转变的同时,进行合金化的过程.在熔炼的过程中,将实现净化除杂的目的.铸造的含义:将符合铸锭要求的金属熔体通过转注工具浇入到具有一定形状的铸模 中，使熔体在重力场或外力场的作用下充满模腔,冷却并凝固成型的工艺过程.它不仅要实现外部定型,而且还要实现对内部的微观组织结构的调控.二． 铝及其合金的熔炼1．熔炼的传热过程铝的熔点虽然很低（660℃），但由于熔化潜热（395.56kJ/kg）、固态热容（1.1386kJ/kg. ℃）和液态热容（1.046kJ/kg. ℃）都较高，而铝的黑度是铜铁的1/4，所以铝熔炼耗能大，很难实现理想的热效率。
热的传递方式有三种，传导、对流和辐射。
要提高金属的受热量，一方面提高炉温，这对炉体和熔体都不利，另一方面铝的黑度小，故提高辐射传热也是有限的，因此只能着眼于增大对流的传热系数（αc）,它与气流速度的关系：αc=5.3+3.6v[kJ/(m2 h.℃)] V<5m/s时αc=647+v0.78 [kJ/(m2 h.℃)] V>5m/s时可见提高燃烧的气流速度是有效的。
2．合金元素的溶解和蒸发熔炼温度下（700℃）几种元素在铝中的扩散系数为（cm2/s）：Ti：0.66，Mo：1.38（760℃），Co：0.79，Ni：1.44，Si：14.4，通常情况下，与铝形成易熔共晶的元素，一般较易熔解，与铝形成包晶转变的，特别是熔点相差大的元素较难于溶解。
在相同溶解条件下，一般蒸气压高的元素容易挥发，可把常用的铝合金分为两组：Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小，蒸发慢，Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大，容易蒸发，在熔炼过程中损失较大。
3．熔炼的吸气过程铝—氧反应金属以熔融态或半熔融态暴露于炉气中并与之相互作用时间越长，往往造成金属大量吸气，氧化和形成其它非金属夹杂，其反应分为：吸附、界面反应和熔解（扩散）。
冰铜
由铜精矿熔炼生成冰铜的简单介绍铜精矿一般含有Cu、Fe、S元素及脉石（成分：SiO2、CaO、MgO及Al2O3等，其对造渣反应有很大意义。
）还有一定量的对炼铜不利的Zn、Pb、As等元素。
部分铜精矿中还含有Au、Ag等希贵金属元素。
由铜精矿熔炼生成冰铜是针对火法冶炼而言：把铜精矿和按一定比例配入的熔剂和产热物质（焦炭、富氧热风、重油等），按一定顺序或速率加入熔炼炉（鼓风炉、反射炉、侧吹炉、底吹炉、闪速炉等）内。
在高温、强氧化性气氛下，进行半自热或自热熔炼，将硫化铜精矿熔化生成MeS（金属硫化物）的共熔体，即造锍熔炼。
金属硫化物在熔炼过程中被氧化的难易程度，主要觉得于该金属对氧和硫的亲和力。
由于在熔炼条件下，铜对硫的亲和力大于铁对硫的亲和力，而铁对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力，即铜的硫化物（Cu2S）比铁的硫化物（FeS）更稳定，铁的氧化物（FeO）比铜的氧化物（Cu2O）更稳定。
所以将产生如下反应：Cu2O+ FeS= Cu2S+ FeO此反应是冰铜熔炼的基础反应，在1300℃、K p=7300时，反应进行得非常彻底。
该反应可将精矿中的主要伴生硫化物——铁的硫化物更多的氧化，并进入渣相中，而主金属——铜的硫化物则不氧化或极少氧化，以稳定的低价硫化物（Cu2S）状态富集于冰铜中。
冰铜和炉渣由于性质差别极大，可澄清分离，从而能提出冰铜进入吹炼流程，进而生成产出粗铜。
主要反应是硫化物（主要是FeS）的氧化，其氧化产物随即与炉料中的SiO2造渣。
此外，在SO2存在的条件下，入炉转炉渣中的Fe3O4和预备区形成的Fe3O4成为FeS的固体氧化剂，硫化物的脱硫及硫的氧化：（以铜矿物中的最主要的伴生硫化物——Fe的硫化物为例——造渣反应）3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO22FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+25680cal (2)在有SiO2存在时，Fe3O4对FeS起固体氧化剂作用：Fe3O4+ FeS+5SiO2→5（2FeO·SiO2）+ SO2-4760cal Cu+O2=Cu2O。
冰铜熔炼原理
第4章冰铜熔炼原理4．1熔炼的目的铜矿经过选矿生产的是以硫化矿物为主的精矿，并含有少量的氧化物脉石(A1203、CaO、MgO、Si02)。
理论上讲，这些矿物能直接反应得到金属铜，也可氧化硫化物生成单质铜和氧化亚铁：以上反应均为放热反应，这意味着反应有热量产生。
因此，铜精矿的熔炼将产生：①熔融的铜；②含有氧化熔剂、氧化物脉石和氧化亚铁的熔渣。
但是，在氧化性气氛下，铜有生成Cu20和金属铜的趋势：冶炼过程中，发生上述反应时，Cu2 O通常溶于渣中。
由于大多数铜精矿中含有大量的铁，这就意味着将有大量的渣产生。
渣量越大，铜损失越多。
因此，在熔炼铜之前，应尽可能将铜精矿中的铁脱除。
图4．1表示含有FeO、FeS和Si02的混合物加热到1200℃后的情况，图的左边界代表仅含FeS和FeO的溶液。
在二氧化硅熔体里面，当FeS含量达到31％以上时，形成单一的硫氧化物溶液。
但是，当Si02增加时，会出现液态可溶性孔隙，随着Si02的进一步增加，孔隙变得越来越大。
线a、b、c、d表示两种液相的平衡成分。
富含硫化物的熔体是冰铜，富含氧化物的熔体是渣。
将一种硫化物精矿加热到指定的温度，并将部分铁氧化，就会得到熔融的冰铜和渣，如：图中表示由siO2会引起液一液(渣一冰铜)相互不相溶。
粗箭头表示在氧硫化物液相中加入si02会将其分离成富含FeS的冰铜和含少量FeS的渣。
A和B点(Si02饱和)的成分和铜的分布详见表4．1。
众所周知，冰铜熔炼的最终取得成功需要完成对部分铁的脱除。
现在，冰铜熔炼所用原料几乎都是Cu—Fe—S和Cu—S精矿。
本章主要介绍冰铜的熔炼原理以及工艺参数对熔炼过程的影响。
以下章节将具体介绍目前的熔炼工艺。
4．2冰铜和渣4．2．1 渣渣是一种氧化物熔体，这些氧化物包括铁的氧化物中的FeO，熔剂中的Si02和精矿中的氧化物杂质。
渣中氧化物通常包含Fe0、Fe2 03、Si02、A12 Oa、CaO和MgO。
冶金学-Cu-09-3-冰铜熔炼(09简化试用)
3.1 冰铜熔炼的理论基础－ 3.1.2造锍熔炼的热力学分析 冰铜熔炼的结果
物料中的铜在造锍熔炼过程中以Cu2S的形态进入冰铜相中， 极少量进入渣相； 物料中的铁一部分以FeS的形态进入冰铜相，一部分以FeO 的形态与SiO2反应造渣进入渣相； 物料中的硫一部分进入冰铜，一部分进入烟气，极少量进 入渣相。 问题：如何确保在熔炼过程中原料中的铜进入冰铜呢 问题：如何确保在熔炼过程中原料中的铜进入冰铜呢？ 冰铜 答案：造锍 冰铜 反应。 冰铜)反应 答案：造锍(冰铜 反应。
K1473 =
α FeO ⋅α Cu S
( sl )
2 ( mt )
α FeS
( mt )
⋅ α Cu2O( sl )
= 2.78 ×10 4
9
3.1 冰铜熔炼的理论基础－ 3.1.2造锍熔炼的热力学分析
K1473值很大，表明反应显著向右进行。可见体系中 Cu2S和FeO是稳定存在的物相。 当 α FeO
11
3.1 冰铜熔炼的理论基础－ 3.1.2造锍熔炼的热力学
分析
火法炼铜的热力学分析
（1）经过高温分解和氧化反应，主金属铜的 经过高温分解和氧化反应，主金属铜 经过高温分解和氧化反应 化合物仅有 Cu2S和Cu2O； （2）铁的主要化合物只有FeS和FeO FeS + 1.5O2 = FeO + SO2 （a） ） 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 Cu2S + O2 = 2Cu+ SO2 Cu2S + 1.5O2 = Cu2O + SO2 2Cu + 1／2O2 = Cu2O + SO2 ／ （b） ） （d） ） （e） ） （f） ）