粗金属的火法精炼
粗银的精炼工艺原理及应用
粗银的精炼工艺原理及应用1. 粗银的定义粗银是指含有较高杂质的纯银金属，通常含有铜、铅、锌等杂质，其纯度低于标准纯银。
因此，粗银需要经过精炼工艺进行处理，以达到工业和商业上的使用要求。
2. 精炼工艺的原理精炼工艺主要通过物理、化学和电化学方法来除去粗银中的杂质，提高其纯度。
下面将介绍几种常见的精炼工艺及其原理。
2.1 溶解和重结晶粗银首先被溶解在合适的溶剂中，常用的溶剂包括硝酸、盐酸和氢氧化钠等。
随后，将溶液进行过滤和洗涤，以去除不溶物和杂质。
最后，通过重结晶的方式使溶液中的纯银结晶出来，进一步提高纯度。
2.2 电解精炼电解精炼是通过电化学方法去除粗银中的杂质。
将粗银作为阳极，将纯银作为阴极，两极之间加上适当的电压，使溶于电解液中的杂质离子向阳极迁移，从而被去除。
这种方法可以高效地提高纯银的纯度。
2.3 化学沉淀化学沉淀是利用化学反应使溶解在粗银中的杂质转化为不溶性沉淀物，从而实现其去除。
常见的化学沉淀方法包括加入足量的盐酸、氯化亚锡等试剂，使杂质与试剂发生反应并沉淀出来。
2.4 火法精炼火法精炼是利用高温将粗银中的杂质熔融，并通过物理或化学反应进行分离。
常见的火法精炼方法包括焙烧、氧化、冶炼等。
这种方法适用于含有高浓度重金属杂质的粗银。
3. 精炼工艺的应用精炼后的纯银可以应用于各种领域，下面列举几个主要应用领域。
3.1 首饰制造精炼后的纯银具有较高的纯度和良好的延展性，适合用于首饰制造。
纯银首饰不易氧化和变色，同时还具有较好的外观和光泽，深受消费者喜爱。
3.2 电子行业纯银在电子行业中应用广泛。
其优良的电导性能使其成为电子元器件的重要材料，常用于制作接插件、导线和电极等。
3.3 医疗器械精炼后的纯银具有较好的抗菌性能，被广泛应用于医疗器械中。
例如，纯银制成的医用器械、矫正器以及医用敷料等，在预防感染方面发挥着重要的作用。
3.4 金融交易精炼后的纯银可用于金融交易，如银行储备、交易所的交割和贵金属投资等。
粗铅火法精炼物料平衡计算
粗铅火法精炼物料平衡计算引言在铅冶炼工艺中，粗铅火法精炼是一种常用的方法。
在精炼的过程中，需要进行物料平衡计算，以确保原料的利用率和产品的质量。
本文将介绍粗铅火法精炼物料平衡计算的方法和步骤。
背景粗铅火法精炼是一种通过高温烧烤的方法将粗铅中的杂质去除，得到较纯净的铅产品。
该方法主要包括三个步骤：干燥、烧结和冶炼。
在每个步骤中，不同的原料和反应产物参与其中，因此需要进行物料平衡计算。
方法进行粗铅火法精炼物料平衡计算的方法如下：1. 确定原料成分首先，需要确定原料的主要成分和含量。
常见的粗铅原料主要包括氧化铅、硫化铅和氧化锌等。
通过化学分析确定原料的成分和含量。
2. 编写物料平衡方程式根据每个步骤中参与的原料和产物，编写物料平衡方程式。
例如，在干燥步骤中，如果使用氧化铅和氧化锌作为原料，生成干燥后的粗铅产品，物料平衡方程式可以表示为：氧化铅 + 氧化锌 = 干燥后的粗铅产品同时，考虑到反应的化学计量比例，需要确定原料和产物的摩尔比例。
3. 考虑反应损失在实际操作中，反应损失是不可避免的。
这些损失可能来自于溶解、汽化和固相反应等。
因此，在物料平衡方程式中，需要考虑这些损失。
4. 解方程组根据编写的物料平衡方程式，可以得到一组方程组。
然后，使用线性代数的解法，如高斯-约当消元法或矩阵运算法，解方程组。
5. 检验平衡解得方程组后，需要检验平衡是否成立。
可以通过计算原料和产物的总量是否相等来进行检验。
如果总量不相等，则需要调整方程式或重新计算。
6. 计算利用率最后，可以根据原料的利用率来评估粗铅火法精炼的效果。
原料的利用率可以通过计算原料转化率来得到。
结论粗铅火法精炼物料平衡计算是确保工艺过程中原料利用率和产品质量的重要步骤。
通过确定原料成分、编写物料平衡方程式、考虑反应损失和解方程组，可以得到准确的物料平衡计算结果。
同时，通过计算原料的利用率，可以评估精炼工艺的效果。
这些计算结果对于铅冶炼工艺的优化和改进具有重要的指导意义。
粗铅火法精炼的工艺流程
粗铅火法精炼的工艺流程以粗铅火法精炼的工艺流程为标题，写一篇文章。
粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，用于提取和精炼铅金属。
下面将介绍粗铅火法精炼的工艺流程。
一、铅矿破碎和磨矿将原料铅矿进行破碎和磨矿处理，将其细化成粉末。
这一步骤旨在增大铅矿的表面积，便于后续的矿石浸取和反应过程。
二、矿石浸取将磨碎后的铅矿与稀硫酸等酸性溶液进行反应浸取。
这一步骤的目的是将铅矿中的铅物质溶解出来，形成铅离子溶液。
三、铅离子还原将铅离子溶液进行还原反应，使铅离子还原为金属铅。
通常采用焙烧法或碳还原法进行。
焙烧法是指将铅离子溶液与还原剂一起加热，使还原剂与铅离子反应生成金属铅。
碳还原法是指将铅离子溶液与炭粉混合后加热，使炭粉与铅离子反应生成金属铅。
四、铅金属精炼经过还原反应后，得到的金属铅中可能还含有杂质。
为了提高铅金属的纯度，需要进行精炼。
精炼通常采用火法精炼或电解精炼。
火法精炼是指将金属铅加热至一定温度，使其中的杂质氧化并形成气体，然后通过冷却和凝固将杂质分离出去。
电解精炼是指将金属铅作为阳极，在电解槽中进行电解，使杂质被电解掉，从而提高铅金属的纯度。
五、铅金属浇铸经过精炼后，得到的铅金属可以进行浇铸成型。
浇铸可以根据需要选择不同的形状和尺寸，用于制造各种铅制品，如铅板、铅管、铅合金等。
六、废渣处理在粗铅火法精炼的过程中，会产生一定的废渣。
这些废渣中可能含有一些有害物质，需要进行安全处理。
废渣处理通常包括固化、中和、焚烧等步骤，以将有害物质固化、中和或破坏，降低对环境的影响。
总结：粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，通过铅矿破碎和磨矿、矿石浸取、铅离子还原、铅金属精炼、铅金属浇铸和废渣处理等步骤，可以提取和精炼铅金属，并制造各种铅制品。
在整个过程中，需要注意安全环保，对废渣进行正确处理，以减少对环境的污染。
经过粗铅火法精炼，可以获得高纯度的铅金属，为各种应用提供优质的原材料。
铜冶金学第7章粗铜火法精炼
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铜冶金学第7章粗铜火法精炼
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铜冶金学第7章粗铜火法精炼
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铜冶金学第7章粗铜火法精炼
目前使用的精炼方法有两类：
(1) 粗铜火法精炼，直接生产含铜99.5%以上的精 铜。该法仅适用于金、银和杂质含
量较低的粗铜，所产精铜仅用于对纯度要求不高 的场合。
(2) 粗铜先经过火法精炼除去部分杂质，浇铸成阳 极，再进行电解精炼。产出含铜
深氧化 浅氧化
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铜冶金学第7章粗铜火法精炼
氧化精炼时，熔池内氧的溶解速率由下式给出：
式中, [O%]/dτ为铜液中氧浓度随时间τ的变化率， ηox为氧在熔池中的溶解率，Mo为氧的原子量，mCu 为铜的质量，Qair为鼓入空气是体积流量，mCu为铜的 质量，Vair为鼓入空气的摩尔体积。该公式中，氧溶 解率很高，实验室试验的测定值为95%，生产测定值 为85%，可以视为常数。因此，熔池中铜的氧化速度 仅取决于鼓入的空气量。
Ge － 3.2×102
－
Mg －
Sn 0.005 4.4×102 0.11 Ca
In － 8.2×102 0.32
4.5×103 4.7×104 5.2×106 3.5×107 5.6×108 5.8×109 8.8×1011 3.3×1012 1.4×1013 4.3×1014
15 0.11 －
含量
130 5 1 3 90 8 1 7 8 90
范围
～～～～～～～～～～
（ppm） 4000 2700 2200 300 6700 2200 300 4600 73 7000
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铜冶金学第7章粗铜火法精炼
•阳极铜含氧量一般控制在0.2%以内
任务十五,粗金属的化学精炼方法
1 1 .7 5
任务实践
（2）粗铜氧化除硫 粗铜中通常含有杂质硫，硫在粗铜中是以 Cu2S形态存在的。在粗铜熔融状态下， Cu2S可与熔融状态中少量的Cu2O相互作用 生成金属铜和二氧化硫气体。显然，只要降 低二氧化硫在炉气气氛中实际压强，就会促 使硫较完全除去。
任务实践
反应（3）的平衡常数可用MeO和O的 离解—生成反应的平衡常数表示： 2[Me′]+O2==2（Me′O） K MeO （4） 2[Me] + O2 == 2[MeO] K MeO （5）
任务实践
1 ((4) (5)) 2
得 [MeO] + [Me′] ===（ Me′ O）+[ Me] （6） K M eO 则 Kc K MeO 对于反应（ 6 ），为了进行定量计算，可以根据 氧化精炼过程的特点以及氧化物离解压的概念来 确定杂质金属被除去的程度。
上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
任务目标
粗金属的概念
由矿石或精矿经火法冶炼得到的粗金属，常常含有一定量 的杂质（一般来自金属矿石及人为加入的熔剂、反应剂、 燃料等），这样的金属称作粗金属。例如粗铜含有各种杂 质和金银等贵金属，其总量可达0.5～2%；鼓风炉还原熔 炼所得的粗铅含有1～4%的杂质和金银等贵金属。粗金属 中所含的杂质对金属的使用性能有不利影响必须除去，而 且杂质中有较高的经济价值的有价元素（如稀贵金属等） 必须加以回收利用。因此，大多数粗金属都要进行精炼。
任务实践
粗金属氧化精炼的基本反应可用下式表示： (MeO)+(Me′)=(Me′O)+(Me) （3）
粗铅初步火法精炼
一、概述
—铅冶金—
视处理方法和原料的不同，生产的粗铅都含有一定量的杂质，一
般杂质含量为2% ～ 4%，少数也有低于2%或高于5%的，粗铅成分下表。
3
—铅冶金—
粗铅中含的杂质有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、 S、Se、Te、Bi等。杂质含量主要取决于铅精矿的成分，冶炼方法也影响杂 质含量。
—铅冶金—
二、铅电解精炼时杂质的行为
在粗铅阳极中，通常含有金、银、铜、锑、 砷、锡、铋等杂质，杂质在阳极中除以单质存 在外，还以固溶体、金属间化合物、氧化物、 硫化物等形态存在。阳极中的杂质在电解过程 中的行为是很复杂的，按其标准电位可将阳极 中的杂质分为三类：
10
—铅冶金— 根据金属的标准电位可把铅中的杂质金属分为三类：
Pbs(FeS)+2Cu=Cu2S+Pb(Fe) 因此，上部铅液的温度要求较高又要有足够的硫化剂，使上浮的铜 不断被硫化，从而又促使底部的铜上浮。随着这两个过程的进行，底 部铅中的铜就越来越少。除硫化剂外，配料时还配入铁屑、苏打。铁 屑与硫化铅发生沉淀反应而降低冰铜中的含铅量，苏打在过程中进行 如下反应： 4PbS+4Na2CO3=4Pb+3Na2S+Na2SO4+4CO2 从而降低了冰铜的熔点及含铅量。其余部分则形成砷酸盐，锑酸盐 及锡酸盐进入炉渣。 粗铅脱铜程度取决于熔池底层的温度，铅在熔池的停留时间和粗铅 中的砷锑含量等因素。产出的冰铜和炉渣从熔池上部放出，脱铜后的 铅液从底部虹吸放出。
a、熔析作业温度通常在340℃以上，铜在铅液中 的溶解度大于0.06%；
b、含铜熔析渣的上浮取决于铅液的粘度，铅液 温度降低则粘度增大，铜渣细粒不易上浮。
粗铅的火法精炼
粗铅的火法精炼目录目录.................................................................1 摘要.................................................................3 第一章绪论 (5)1.1铅的基本性质 (5)1.1.1物理性质 (5)1.1.2化学性质 (5)1.2主要铅化合物的性质 (6)1.3铅的生产与消费 (7)第二章粗铅的火法精炼 (9)2.1粗铅的定义 (9)2.2粗铅火法精炼和电解精炼的比较 (9)2.3粗铅的火法精炼 (9)2.3.1熔析除铜 (11)2.3.2加硫法除铜 (12)2.3.3除铜工艺过程 (12)2.3.4除砷、锑、锡 (13)2.4氧化精炼和碱性精炼的优缺点比较 (13)2.4.1氧化精炼 (13)2.4.2碱性精炼 ...............................................14 第三章粗铅火法精炼的相关设备.. (15)锅.......................................................15 3.1精炼3.2立模浇铸生产线 (16)第四章结论及展望..................................................18 致谢................................................................20 参考文献 (21)12摘要本论文根据任务书，我参考了云南锡业股份公司铅业分公司粗铅火法精炼车间的数据和大量文献，结合生产实践对粗铅的火法精炼进行论述。
先从金属铅的性质入手，包括物理性质和化学性质，使我们对铅的各种特性有了更进一步的了解。
进而从粗铅的定义开始介绍，对粗铅的火法精炼和湿法精炼进行比较阐明观点，对现有的粗铅火法精炼的原理和各种除杂工艺进行详细阐述，粗铅的熔析除铜、加硫除铜;除砷锑锡等杂质;以及粗铅氧化精炼和碱性精炼的具体内容和比较等。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的火法精炼16h
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自 由能变化
◆ 在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金 属的熔体（溶液）中；
◆ 在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不 一定采用纯物质；
◆ 为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态 下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化rGθ： [A] + [O] = AO [A]，[O] ——金属熔体中的A和氧
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
5.2 氧化精炼
5.2.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化 反应的机制
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标 准吉布斯自由能变化
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
◆ 在给定的标准状态下， rGθ–T 线位于主金属氧化物的 rGθ–T 线以下的元素，都能被主金属氧化物氧化。 如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
◆ 在生成的氧化物均为纯物质（活度为1）的情况下，铁液 中rGθ–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去； ✓ 当有多种杂质同时存在时，则位置低者将优先氧化；
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金
属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入
气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
精炼方法物理变化
蒸馏精炼
物理变化
氧化、硫化、氯化精炼
化学变化
添加碱金属或碱土金属化合物的精炼
化学变化
利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反 应的精炼
精炼铜的概念
精炼铜的概念精炼铜是将含有杂质的粗炼铜通过一系列的物理和化学处理过程，使其杂质含量达到国际标准及各类工业要求，从而得到纯度较高的铜产品。
精炼铜的纯度要求通常在99.5%以上，有些特殊要求的工业产品中可以达到99.99%的高纯度。
精炼铜的技术和方法主要有火法和湿法两种。
火法通常适用于大规模连续生产，而湿法则采用一系列的化学反应和物理分离，适用于小规模生产或高纯度要求较高的产品。
火法精炼铜的主要过程包括：冶炼、吹炼、火炼和电解。
首先是冶炼，将粗铜和其他有价金属材料，如锌、镍、锡等，放入冶炼炉中进行熔炼。
然后是吹炼，通过将空气吹入熔融金属中，使其中的硫、砷等杂质物质氧化并转化成气体，从而净化金属。
接下来是火炼，将吹炼后的金属转移到炉中再次加热，以去除残留的有机杂质和溶解的氧化物。
最后一步是电解，将火炼后的金属用作阳极，经过电解反应将其中的铜溶解到电解液中，并在阴极上沉积出纯铜，从而得到精炼铜。
湿法精炼铜的主要过程包括：浸出、溶剂萃取和电解。
浸出是将粗铜矿石研磨成细粉后，与硫酸等酸性浸出剂反应，使铜及其他金属溶解到溶液中。
接下来是溶剂萃取，通过将浸出液与有机溶剂接触，使其中的铜离子被有机溶剂萃取，从而实现铜的分离。
最后一步是电解，将有机溶剂中的铜溶液用作阳极，经过电解反应将其中的铜溶解到电解液中，并在阴极上沉积出纯铜。
无论是火法还是湿法，精炼铜的过程中都需要处理大量的废渣和废液。
这些废渣和废液中往往含有有毒物质或对环境有害的成分，因此在精炼过程中要进行环境保护和资源循环利用。
常见的处理方法包括渣滓处理、废液处理和废气处理等。
精炼铜是一项关键性的金属加工技术，广泛应用于电力、电子、通信、交通、建筑、化工等各个领域。
高纯度的精炼铜不仅具有良好的导电性、导热性和可塑性，还能抵抗腐蚀和氧化，因此被广泛用作导线、电缆、电子元器件、铜管等制造材料。
在现代工业化进程中，无论是基础设施建设还是新能源开发，精炼铜都起到了重要的推动作用。
粗铅火法精炼物料平衡计算
粗铅火法精炼物料平衡计算简介粗铅火法炼炉是一种常见的冶炼工艺，用于将含有铅的矿石转化为纯铅。
在该工艺中，铅矿石被加热熔化，然后通过一系列的反应和分离步骤，最终得到纯铅。
在进行粗铅火法精炼过程中，物料平衡计算是非常重要的，可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，同时也能够评估炼炉的效率和性能。
粗铅火法精炼过程粗铅火法精炼通常包括以下几个步骤：1.预处理：原料铅矿石先经过破碎和磨矿等步骤，以便提高其反应效率和分离性能。
2.熔炼：铅矿石与焦炭等还原剂一起在高温下加热，矿石中的铅被转化为液态的金属铅，而其他杂质则被转化为气体或残渣。
3.分离：在经过熔炼后，矿渣和液态铅分离。
矿渣中的杂质被去除，并进行进一步处理以回收可能有价值的金属。
4.精炼：在一些情况下，仍然需要经过精炼步骤，以进一步净化铅，并满足所需的纯度标准。
物料平衡计算物料平衡计算可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，从而评估炼炉的效率和性能。
在粗铅火法精炼过程中，我们可以根据以下几个方面进行物料平衡计算：原料投入首先，我们需要确定原料的投入量。
通常，原料包括铅矿石、还原剂（如焦炭）和其他辅助材料。
原料的投入量可以根据炉的规格和处理能力来确定。
反应和转化在熔炼过程中，铅矿石与还原剂发生反应，产生液态的铅和其他气体或残渣。
反应和转化的平衡可以根据矿石和还原剂的化学成分以及反应条件来确定。
根据化学反应方程式和物质的量关系，可以计算出产生的铅、气体和残渣的量。
矿渣处理粗铅熔炼后，会得到含有杂质的矿渣。
矿渣中的杂质可以通过进一步处理来提取有价值的金属。
矿渣处理的平衡可以根据矿渣的化学成分和处理方法来确定，从而计算出回收的金属量。
精炼过程如果需要进一步提高铅的纯度，还需要进行精炼过程。
在精炼过程中，可以通过加入精炼剂来进一步去除杂质。
精炼过程的平衡可以根据精炼剂的化学成分和使用量来确定。
产出结果根据以上的计算结果，我们可以得到铅的产出量，以及燃料和辅助材料的损耗情况。
铜的火法冶炼工艺原理
粗铜的火法精炼工艺原理火法精炼原理：粗铜中多数杂质对O的亲和力大于Cu对O的亲和力，而且杂质氧化物在Cu中的溶解度非常小，因此杂质以氧化物炉渣的形式出去。
同时氧化过程的进行使铜中产生过量的氧化铜，最终需要还原得到粗铜。
即粗铜的火法精炼分为氧化过程和还原过程。
1.氧化过程（氧化除渣阶段）空气进入铜熔体，首先与铜反应生成Cu2O，再与其它金属杂质作用使杂质氧化，化学反应如下：4Cu+O2→2Cu2OCu2O+Me→MeO+Cu反应式中的Me代表金属杂质。
2.还原过程（还原得到阳极铜）氧化除渣后铜液中的Cu2O，用还原剂进行还原：Cu2O+H2→2Cu+H2OCu2O+CO→2Cu+CO2Cu2O+C→2Cu+CO还原剂有：重油、天然气、液化石油气、木炭等。
得到的阳极铜送电解车间进行电解精炼。
铜的电解精炼铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为阳极片，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（硒、碲）不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽底，溶液中的铜在阳极上优先析出，而其他电位较负的金属不能在阳极上析出。
这样，阳极上析出的金属铜纯度很高，成为阴极铜或电解铜。
电解精炼过程 阳极 火法精炼铜 阴极 电解铜 阴极铜。
电解精炼过程阳极：火法精炼铜；阴极:电解铜(阴极铜)电解液:硫酸铜和硫酸的水溶液。
引入直流电,阳极铜溶解,在阴极析出纯铜,杂质进入阳极泥或电解液 从而实现铜和杂质的分离。
1.阳极反应电解液中含有H+、Cu2+、SO42-和水分子,当通入直流电时,在阳极上可能的氧化反应为:Cu-2e→Cu2+Me-2e→Me2+SO42--2e→SO3+1/2O2H2O-2e→2H++1/2O2Me指Fe、Pb、Ni、As、Sb等,电极电位比铜负,与铜一起溶解进入电解液:SO42-和H2O电极电位比铜正得多,在阳极上不可能进行，反应。
粗铜火法精炼概述
第二章 铜冶金学- 2.6~粗铜火法精炼
粗铜火法精炼目录： 2.6.1~火法精炼概述 2.6.2~火法精炼的理论基础 2.6.3~火法精炼实践
2.6粗铜火法精炼-2.6.1~火法精炼概述
铜锍吹炼产出的粗铜含铜约在98~99.5%之间，除了含有贵 金属之外，还含有氧、硫、铅、镍、砷、锑、铋等金属杂
氧化过程－铜中金属和硫等杂质的除去 还原过程－铜中氧的排除
2.6粗铜火法精炼-2.6.2~火法精炼的理论基础
氧化精炼的基本原理： 铜中多数杂质对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力，而且 杂质氧化物在铜水中的溶解度很小。而由于粗铜中主要 是铜，杂质浓度低，根据质量作用定律，首先氧化的是 铜。
4[Cu] + O2 = 2[Cu2O] 生成的[Cu2O]立即溶于铜液中，并与杂质接触氧化杂质。
( MeO )
N [Cu2O] [Me] [Me]
金属杂质在铜液中的极限浓度
N[ Me]
( MeO ) [Cu2O] K [Me]
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2.6粗铜火法精炼-2.6.2~火法精炼的理论基础
氧化精炼的基本原理：
（1）（MeO） 值越大则N[Me]越大，杂质越难除去。应选择
氧化精炼的基本原理： 根据表中的K值和γMe大小，主要杂质的氧化趋势由小到 大排列为：
As→Sb→Bi→Pb→Cd→Sn→Ni→In→Co→Zn→Fe 按氧化除去难易可将杂质分为三类： 第一类：易氧化除去的铁、锌、钴、锡、铅和硫等杂质。
Fe: 铁对氧的亲和力大，FeO造渣好。可降到万分之一。 Co: 与铁相似，形成硅酸盐和铁酸盐被除去。 Zn: 大部分以锌蒸汽挥发，其余氧化成ZnO造渣除去。
粗铅火法精炼工艺流程
粗铅火法精炼工艺流程
1.原料准备：将粗铅料经过矿石选矿、破碎等工艺，得到符合要求的
粗铅矿石。
2.熔炼：将粗铅矿石投入到熔炉中，加入一定比例的焙烧矿石（如铅矿）和辅助熔剂（如焦炭），并且加热至高温。
在熔炼过程中，杂质如硫、锑等被氧化生成气体，升腾至熔炉上部，而铅则沉淀在底部。
3.分离和除杂：通过熔炼后的铅浆进一步处理，包括分离和除杂工艺。
首先，将铅浆放入沉降池，让铅沉淀，沉淀后的铅浆称为阳极泥。
其次，
将阳极泥进行干燥和破碎，得到粉末状的阳极泥。
然后，通过浸出工艺，
将阳极泥浸入含硫酸溶液中，硫酸与杂质发生反应生成不溶于溶液的硫酸
盐沉淀。
最后，通过过滤、洗涤和干燥等工艺，得到除杂后的纯净阳极泥。
4.精炼：将纯净阳极泥与碳料（如焦炭）混合，加入电解槽中进行精炼。
电解槽中的阳极为纯净阳极泥和焦炭混合物，阴极为铅板。
通过电流
的作用，阳极上的铅氧化成溶于溶液中的铅离子，然后在电解槽底部的铅
铁板上还原成固态铅，同时有机杂质也被氧化或还原，从而得到纯净的铅。
5.铸锭和精炼再次：精炼后的铅液经过过滤、除杂等工艺，得到纯净
的铅液。
然后，将铅液倒入铸锭模具中，冷却凝固形成铅锭。
铅锭具有高
纯度和规整的形状，并可用于不同领域的应用。
以上就是粗铅火法精炼工艺流程的一般步骤。
需要注意的是，具体每
个工艺环节的操作和工艺参数会因生产工艺、设备和原料的不同而有所差异。
因此，在实际生产过程中，需要根据实际情况进行调整和优化。
火法冶金的原理
火法冶金的原理
火法冶金的原理是将矿石或原材料加热到熔点以上 ,使之熔化为
液态,经过与熔剂发生物理化学反应,使所需金属与杂志分离,再冷凝为
固体而提取金属原材料,此法可通过对原料精炼达到提纯及合金化目的,以制备高质量的锭坯;
火法冶金（Pyrometallurgy）
又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，生成所需的化学反应，从而分离出用于精炼的粗金属的方法。
常见方法
汞：热分解法：2HgO(s)=加热=2Hg(l)+O2(g)；
铜：置换法：CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 (湿法炼铜）；
铝：电解法：2Al2O3=通电=4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物）；
镁：电解法：MgCl2(熔融)=通电=Mg(s)+Cl2(g)；
钠：电解法：2NaCl=通电=2Na+Cl2(g)；
钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl=(高温，真空)=K+NaCl；
铁：热还原法：2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2↑。
高炉炼铁：Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2
1。
铜粗炼和精炼的定义
铜粗炼和精炼的定义铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电和导热性能，因此被广泛应用于电子、电力、建筑和制造业等领域。
在铜的生产过程中，铜粗炼和精炼是两个重要的环节，它们分别对应着铜的初步提取和进一步提纯的过程。
铜粗炼是将铜矿石经过一系列物理和化学处理，从中提取出含有铜的粗铜产品的过程。
铜矿石通常含有多种金属元素和杂质，因此在粗炼过程中需要进行矿石破碎、矿浆制备、矿浆浮选等步骤，以将铜矿石中的有用物质与废物分离。
其中，浮选是一种常用的选矿方法，通过调整矿浆中的药剂和气泡，使铜矿石中的铜矿物与废石分离，从而得到含铜的粗铜浓缩物。
粗铜浓缩物经过进一步处理，如熔炼和出炉，最终得到含有一定纯度的粗铜产品。
粗炼虽然可以提取出含有铜的粗铜产品，但其中仍然存在着多种杂质和其他金属元素，因此需要进行精炼过程，以进一步提高铜的纯度和质量。
精炼是指将粗铜产品经过一系列物理和化学处理，去除其中的杂质、金属元素和其他不纯物质，从而得到高纯度的铜产品的过程。
在精炼过程中，常用的方法有火法精炼、电解精炼和化学精炼等。
火法精炼是利用铜和其他金属的不同熔点，通过熔炼和冷却的方式将不同金属分离。
电解精炼是利用电解的原理，将含铜的溶液作为电解液，通过电流的作用使铜离子在电极上还原成金属铜，从而实现铜的纯度提高。
化学精炼是利用化学反应的原理，通过与其他物质的反应，使杂质和其他金属元素与铜发生化学变化，从而被去除。
精炼过程中，还需要进行熔炼和铸造等步骤，以得到所需的铜产品。
熔炼是将粗铜或其他含铜材料加热至高温，使其熔化并与杂质分离，从而得到纯净的铜液。
铜液经过冷却后，可以进行铸造，制成不同形状和规格的铜产品。
铸造有多种方法，如连续铸造、注射铸造和压铸等，可以根据需要选择适合的铸造方法。
除了粗炼和精炼过程外，铜的生产还需要进行其他步骤，如矿山开采、矿石破碎、选矿、冶炼等。
这些步骤的顺序和方法可以根据具体情况和需求进行调整和优化，以提高铜的产量和质量。
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在实际操作 中，常采用分 两批加锌的两 段脱银法。精 炼过程的第一 阶段产出含银 很高的渣壳， 但在第二阶段 却为了尽可能 多地从铅水中 除去银而使渣 壳含有过量的 锌。在过程第
为阐明帕克 斯法所涉及的 热力学，现举 出下列例题。 但应指出，由 于在过程温度 下生成的渣壳 实际上也可能 是由铅、银和 锌的三元合金 所组成，而不 是夹带铅的银 锌化合物。因
第九章 粗金属的火法精炼
例9-1 一无锌粗铅水，每吨含7．775公斤银，在500℃时加锌除银。今假 设其反应产物纯Ag2Zn3，试求除去98％银时每吨粗铅所需添加的锌量?
已知： (γ˚Zn)Pb=11，(γ˚Zn)Pb=2.3 2Ag(l)+3Zn(l)=Ag 2Zn3，ΔG˚500=-127612 J/摩尔
第九章 粗金属的火法精炼
9.1 粗金属火法精炼的目的、方法及分类
目的 火法精炼的步骤 精炼方法的分类
得到尽可能纯的金属； 提取金属中无害的杂质，因它们有使用价值， 如从铅中回收银。
使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金属 —渣，金属—金属，金属—气体)；
把上述产生的各两相体系用物理方法分离。
解: 以一吨粗铅为计算基础。 初始组成：
0．072公斤摩尔Ag·吨粗铅－1 4．789公斤摩尔跳·吨粗铅－1 500℃时平衡常数：
logK=8.62 K=4.17×108= 取反应产物Ag2Zn3的活度等于1。 由上式得 =2.4×10-9
即 =2.4×10-9 欲除去98%的Ag,则最终残存于精炼铅中Ag量为： (1－0.98)×0.072=1．44X10-3公斤摩尔·吨精炼铅－1。
2 结晶
图9-1 简单共晶体 系
将粗金属缓缓冷却到一定温度，熔体中某成分 由于溶解度减小，因而成固体析出，其余大部分熔体 仍保持在液体状态，借此以分离金属及其所含杂质。
也有这种情况，在冷却粗金属熔体时，并不出 现固体，而是出现另一独立的液相，它与原来的熔体 分层。如粗锌分离铅即是如此。
以上两种方法都是在不恒温的情况下进行的！
第九章 粗金属的火法精炼
本章要点
本章介绍了粗金属精炼常用的各种方法及其原理，主要要 点包括： 1. 熔析精炼； 2. 萃取精炼； 3. 区域精炼； 4. 金属蒸馏精炼； 5. 氧化精炼（可参看氧化反应）； 6. 硫化精炼（可参看硫化矿冶金）；
第九章 粗金属的火法精炼
主 要 内 容
9.1 粗金属火法精炼的目的、方法及分 类 9.2 熔析精炼 9.3 萃取精炼 9.4 区域（带熔）精炼 9.5 金属的蒸馏过程 9.6 氧化精炼 9.7 硫化精炼
物理方法，如区域熔炼、熔析精炼、蒸馏等； 化学方法，如化学萃取、氧化精炼、硫化精炼 、卤化精炼等。
9.2 熔析精炼
定义
所谓熔析， 是指熔体在熔融 状态或其缓慢冷 却过程中，使液 相或固相分离。 在冷却金属合金 时，除了共晶组 成以外，都会产 生熔析现象。
第九章 粗金属的火法精炼
应定 义用
熔析现象在有色 金属冶炼过程中却广 泛地应用于精炼粗金 属，例如粗铅熔析除 银、粗锌熔析除铁除 铅、粗锡熔析除铁等 。
第九章 粗金属的火法精炼
在均匀合金中产生多相的方法有下列 两种： 1 熔化
将粗金属缓缓加热到一定温度，其中一部分熔化 成液体，而另一部分仍为固体，借此将金属与其杂质 分离。如图9-1所示，A(纯金属)与B(杂质)形成简单共 晶体系，其共晶成分为a。设将粗金属b加热到共晶温 度时，就会出现共晶成分的液相，而杂质B则留在固 相内。因此经过熔析处理，粗金属b内杂质B的组成由 6％降到 a％。
9.3 萃取精炼
第九章 粗金属的火法精炼
在熔融粗 金属中加入 附加物，此 附加物与粗 金属内杂质 生成不溶解 于熔体的化 合物面析出 。例如粗铅 加锌除银， 粗铅加钙除 铋精炼等， 都是此类方 法的应用。
现以铅水加锌
除银的帕克斯法 来加以阐明。锌 极易与银化合而 生成不溶于铅水 的锌银化合物。 该方法在约500℃ 时向粗铅中加入 足够量的锌(达2％ 重量)，搅拌铅水 并使其稍许冷却 则在熔池上形成 富银渣壳，该渣 壳除含银和锌外 ，含铅可达70％ 。
小于1，这些都能使锌的需要量产生差异，因此实际新的需要量稍大 于上述计算的预计值。一般铅中残留的锌含量约为0．6％（重量）或 大约5.5公斤·吨精铅-1，而总的添加锌量则常常接近18公斤·吨-1。
第九章 粗金属的火法精炼
9.4 区域(带熔)精炼
除了精炼粗金属 外，也有其他一些冶 金过程以熔析现象作 为基础的分层冶炼， 例如铜镍冰铜的分层 熔炼。
步 定 骤义
使在均匀的合金中产 生多相体系(液体+液 体或液体+固体）。产 生多相体系可以用加 热、缓冷等方法。
由第一步所产生的两 相按比重不同而进行 分层。如果分层为二 液相则分别放出；如 果分层为固体和液体 ，则利用漏勺、捞渣 器等使两相分离。
第九章 粗金属的火法精炼
残存银的 4.789 103
3.0104
与纯Ag，Zn，接触的熔体铅中锌的平衡摩尔分数可计算求得：
xZn
3
2.4 103 (3104 )2 (2.3)2 (11)3
0.0156
而乘积0.0156x4.789×65=4.886公斤锌·吨精炼铅-l。这是非常
近似的残留锌含量(忽视残存的银量并假设锌浓度较小)。故与银发生
反应的锌量为： 0.98 7.775 3 65.4 6.927 2 107.9
公斤
则精炼除去98％银时所需加入的锌量，即溶液中的残留锌量和 与银反应的锌量之总和为： 4.886十6.927=11.81公斤锌·吨粗铅-1。
实践中．由于达不到平衡以及银锌化合物活度由于渣壳中铅的存在而
第九章 粗金属的火法精炼
粗金属的熔析精炼过程是以状态图为基础的。现以粗铅 熔析除铜为例说明。
图9-2 Cu-Pb二元系的平衡状态图
铅精炼的第
一步是用精炼锅 撇渣法除铜。 Cu-Pb原相图示 于图9-2。该系有 一低熔点共晶， 此时99％以上的 铅以液态与固体 纯铜相平衡。尽 管粗铅含铜少于1 ％，但铜的大部 分仍可通过缓慢 地冷却铅水到