冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程以及其他吹炼工艺

3、简述冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程，并举出两种现今工业上采用的其他吹炼工艺，进行简单介绍。（附参考文献）

3.1冰铜吹炼实质

冰铜是Cu-Fe-S体系，主要成分是Cu2S和FeS，此外，还有少量的PbS、ZnS、Ni3S2、Fe3O4等。

吹炼的目的：通过氧化除去冰铜中的Fe和S以及部分其他有害杂质，从而将冰铜转变成粗铜。

吹炼是周期性作业：造渣期——FeS强烈氧化生成FeO，并放出SO2气体，冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）；造铜期——Cu2S氧化成CuO，并与为氧化的Cu2S反应生成金属Cu和SO2。

1.造渣反应

这个阶段将冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）。

首先将FeS氧化造渣并放出大量热

2FeS+3O2→2FeO+2SO2

2FeO+SiO2→2FeO·SiO2

FeO还会被氧化成Fe3O4进而造渣：

6FeO+O2→2Fe3O4

3Fe3O4+FeS+5SiO2→5(2FeO·SiO2)+SO2

2.造铜反应

造渣反应阶段除渣后，得到白冰铜，进一步吹炼得到粗铜：

2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2

Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2

经冰铜转炉吹炼得到的粗铜还含有其它的少量杂质元素，如Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、S、Au、Ag等，因此，需进一步进行火法精炼，制成阳极铜以便电解。

3.2转炉吹炼

在转炉铜锍吹炼过程中，当熔体中FeS氧化造渣被除去后，炉内仅剩Cu2S(即白冰铜)，Cu2S继续吹炼氧化生成Cu2O，Cu2O再与未被氧化的Cu2S发生交互反应获得金属铜。

转炉吹炼中造渣期是分批将铜锍注入转炉中，逐渐富集从而获得足够数量的白铜锍（Cu2S）。在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入第一批铜锍，一般到风口浸入液面下200mm左右为宜。然后旋转炉体到吹风位置，边旋转边吹风，数分钟后加入石英溶剂。当温度升高至1200-1250℃时，把炉子转到停风位置，

加入冷料，随后继续吹炼。当炉渣造好后，旋转炉子，当风口离开液面后，停风到出炉渣，之后再加入铜锍，吹炼数分钟后加入石英溶剂，并根据炉温加入冷料。当炉渣造好后倒渣。再加铜锍，依此类推。反复进行进料，吹炼，放渣，直到炉内熔体所含铜量满足造铜期要求时为止。这时开始筛炉，即最后一次除去熔体内残留的FeS，倒出最后一批渣。可以在筛炉前向炉内加入少量铜锍可以保证熔体保持1200-1250℃的温度，从而使第二周期吹炼和粗铜浇注时不会很困难。

筛炉后继续鼓风吹炼进入造铜期，这时不向炉内加铜锍和溶剂，当炉温高于所控制的温度时，可向炉内加入适量的残机。造铜期随着Cu2S的氧化，炉内熔体体积逐渐减小，应使炉体往后转，以便维持风口在熔体面一下一定的距离。

出铜时，转动炉子加入一些石英，将炉子稍向后转，然后出铜。这样可以挡住氧化渣。出铜后应迅速捅风眼，清除结块，让后装入铜锍，开始下一炉次的吹炼。

3.3其他吹炼工艺

工业上冰铜吹炼工艺还有很多种，比如闪速吹炼，三菱法吹炼，澳斯麦特炉吹炼等。每种方法都有其各自的特点。

3.3.1闪速吹炼

闪速吹炼可以使硫的回收率大大提高，降低铜能耗，吹炼过程中可以实现自热，耗水量减少。并且闪速吹炼工艺是连续作业，易实现自动化控制，生产费用降低。在粗铜产量一定的情况下，闪速吹炼炉比P-S转炉吹炼时规模要小的多，基建投资较转炉吹炼工艺减少35%。具有显著的经济效益。

闪速熔炼炉产出的高品位铜锍经水淬、磨细和干燥后，用风力输送到闪速吹炼炉顶的料仓。将磨细的铜锍、石灰和烟尘与含氧75-85%的富氧空气或工业氧气一起从反应塔顶喷入塔内，进行吹炼得到含硫0.2-0.4%的粗铜。生成金属铜的反应主要在反应池中进行。

吹炼过程中CaO做溶剂造渣，烟气送去制酸，炉渣返回熔炼炉处理。

3.3.2三菱法吹炼

三菱法连续熔炼中的吹炼炉是顶吹形式的一种。在一个圆形的炉中用直立式喷枪进行吹炼。喷枪内层喷石灰粉，外层喷含氧26-32%的富氧空气。三菱法将空气、氧气和溶剂喷到熔池表面，通过熔体面上的薄渣层和锍进行氧化与造渣反应。炉渣、锍和铜各层熔体处于相对静止的状态，所以三菱法必须使用Fe3O4不容易析出的铁酸钙均相渣，且要保证薄渣层以限制锍中的铁含量。三菱法需要锍品位为68-69%，生成的粗铜品位为98.5%。

3.4参考文献

[1]许并社，李明照.铜冶炼工艺[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2][美]W.G.达文波特，[美]M.金，[美]M.施莱辛格，[澳]A.K.比斯瓦斯著，

杨吉春，董方译.铜冶炼技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[3]朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学[M].北京：科学出版社，2003.