铜冶金
古代中国的冶金技术与金属制品制作
古代中国的冶金技术与金属制品制作古代中国的冶金技术是中国古代科技技术中的一个重要组成部分，与中国古代文明的发展密切相关。
在众多的冶金技术中，铜冶金技术是古代中国最为出色和先进的一种技术。
古代中国的铜冶金技术可以追溯到新石器时代晚期，也就是公元前3000年左右。
那时人们还未掌握铁器制作技术，铜器成为最为重要和先进的金属工艺品。
古代中国的铜冶炼主要通过两个步骤完成：原料筛选与提纯、以及铜的熔炼和制作。
原料筛选与提纯阶段通过矿石的选择和研磨，将矿石中的杂质去除，以获取纯净的铜矿石。
铜的熔炼和制作阶段，则通过高温熔炼和铸造技术，将纯净的铜矿石转化为各种形状的铜器。
古代中国的铜器制作技术在很多方面都表现出了卓越的水平。
首先，就是古代中国对于铜器外形的追求。
在古代中国的铜器中，很多都呈现出了匠心独具的造型和华丽精美的纹饰，如在商代晚期的青铜礼器中，可以看到从神兽到人物，从花纹到文字的各种图案。
这些外形多变的铜器不仅仅是生活工具，更是一种象征和文化的表达。
其次，就是古代中国对于铜器工艺的追求。
在古代铜器的制作过程中，工匠们经过多次的打造、打磨、以及酸洗等步骤，使铜器的表面光亮如镜，达到了一种近乎完美的状态。
这种精湛的工艺，不仅仅展现了古代中国工匠的聪明才智，更打造出了一种独特的审美风格和技术实力。
古代中国的冶金技术和金属制品制作不仅仅局限于铜器，还包括了其他金属的冶炼与加工。
例如，古代中国还非常擅长铸造铁器，并且在铸铁技术上也有突破性的进展。
在古代中国的铁器制作中，由于铁矿含有大量的杂质，所以制作过程中需要进行反复炼净和火烧。
这种方法直到明代以后才得到改进。
此外，古代中国还擅长制作黄铜器、白铜器等。
黄铜是铜和锌的合金，其颜色金黄，质地坚硬。
白铜是铜和锡的合金，通常显露出银白或图案上呈现出石青色。
这些金属制品不仅用于生活工具，还广泛应用于铭文、礼器、装饰等方面。
古代中国的冶金技术与金属制品制作在中国古代文明的发展中占据了重要地位。
《铜冶金技术讲座》课件
将铜矿石在高温下与空气或氧气进行反应，产出粗铜和炉渣，常用闪速炉、熔 炼炉等设备。
湿法冶炼
利用酸或碱溶液将铜矿石中的铜浸出，再通过电解沉积获得纯铜，常用硫酸浸 出和电解沉积等方法。
铜矿的冶炼产物
粗铜
火法冶炼的产物，含有杂质，需进一步精炼。
电解铜
湿法冶炼的产物，纯度较高，符合商品铜要求。
03
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高品质的铜产品开发与应用
总结词
高品质的铜产品在各行各业中具有广泛的应用前景，是铜冶金技术发展的重要方向。
详细描述
高品质的铜产品具有高纯度、高导电性、高导热性等特点，能够满足高端制造业、电子工业、电力传 输等领域的需求。通过不断改进冶炼工艺和提高产品质量，可以进一步拓展高品质铜产品的应用领域 ，促进铜冶金技术的进步。
地下开采
适用于埋藏较深的矿体，通过矿 井进入矿体，使用凿岩爆破、装 载运输等手段将矿石运出地面。
铜矿的选矿技术
物理选矿
利用矿石中不同矿物物理性质的差异 ，通过破碎、筛分、重力分选、磁选 等手段将有用矿物与脉石矿物分离。
化学选矿
通过化学反应将有用矿物浸出或转化 为可浮性矿物，再利用物理方法分离 。
铜矿的冶炼技术
铜冶金过程中的资源利用
80%
提高资源利用率
通过优化工艺和设备，提高铜冶 金过程中原材料的利用率，降低 资源消耗。
100%
开发利用低品位矿石
研究开发低品位矿石的利用技术 ，提高矿石的利用率，延长矿山 服务年限。
80%
循环利用废弃物
对铜冶金过程中产生的废弃物进 行循环利用，实现资源的最大化 利用。
铜冶金过程中的节能减排技术
某铜冶炼企业的技术创新实践
铜冶金与硫铁矿制酸技术
三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收剂时，易形 成酸雾，吸收速度减慢，不利于三氧化硫的吸收 。
常用98.3%的硫酸作吸收剂！！！
【问题】吸收过程在吸收塔中进行。采取何种方式可以保证 SO3被98.3%的浓硫酸完全吸收？
尾气
98.3%H2SO4
吸收塔内填充 有大量瓷管， 以增大被吸收 气体与吸收液 的接触面积。
浓度：增大廉价原料的用量以增大O2的浓度，可以提高SO2
的利用率，从而降低生产成本。
温度：从平衡角度看，此反应在较低温度下进行最为有利，
但温度低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益 考虑，对生产不利。故在实际生产中，选定400℃～500℃
压强：考虑到加压对设备的要求高，投资大和能耗大，且常
压下400℃～500℃时，SO2的转化率已经很高，从综合经济 效益考虑，在实际生产中，通常采用常压操作。并不加压。
铜冶金与硫铁矿制酸技术
第一部分：铜冶金技术
何为冶金 冶金：就是从矿石 中提取金属或金属 化合物，用各种加 工方法将金属制成 具有一定性能的金 属材料的过程和工 艺。冶金的技术主 要包括火法冶金、 湿法冶金以及电冶 金。
黑色冶金
冶 金
有色冶金
生铁、 钢、 铁合金
分 类
其余各 种金属
冶 金
古代冶金
冷的流体被加热 ；热的流体被冷 却。
思考：接触室中热交换器的作用 ?从接触室出来的气体 成分是什么？ 热交换原理：热交换气中冷热气体的流向是相反的，冷的气 体（SO2、O2、N2）被预热，而热的气体（SO3、 SO2、 O2 、 N2 ）被冷却，这种方式能够节约能源，在工业生产中 广泛采用。 二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应，因此从接 触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合 气。
有色冶金概论-铜冶金
FeS（液）+Cu2O （液） =FeO （液） +Cu2S （液）
反应
△G0=-35000+4.6T
K
a a
Cu2S Cu2O
. a FeO . a FeS
0
G lgK 4.576T
2.2.2 铜熔炼的冰铜
1. 冰铜的成分 冰铜：是由Cu2S和FeS组成的合金，其中可能 还有少量其他硫化物如Ni3S2、Co3S2、PbS和 ZnS等，但铜铁硫的含量占总量的85~95%。 2. 冰铜的性质 熔点：900~1050℃。比重：4.8~5.3 冰铜是贵金属的良好捕集剂。 液体冰铜遇水容易发生爆炸。
2.7 铜的电解精炼
铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极， 电铜为阴极，在硫酸铜和硫酸电解液中 通直流电电解，根据电化学性质的不同， 杂质进入阳极泥或保留在电解液中，而 在阴极产出纯铜。
2.7.1 电解精炼的电极反应
阳极反应：阳极可能进行的反应如下： Cu – 2e = Cu2+ E0Cu/Cu2+ = 0.34伏 Me – 2e = Me2+ E0Me/Me2+<0.34伏 H2O – 2e=2H++ 1/2O2 E0H2O/O2 = 1.229伏 SO2-4 – 2e = SO3 + ½ O2 E0SO2-4/O2 = 2.42伏
2.3.1密闭鼓风炉熔炼的原理
1．炉料、炉气和温度在炉内的分布 炉料：①混捏铜精矿、熔剂（石灰、石英石） 和转炉渣组成。块料容积要占炉料容积的 50%。②炉气：周边行程。③炉料的分布不 均也使鼓风炉内温度分布不均，炉子两侧温 度高，中心低。
2、鼓风炉内的物理化学过程
12——铜冶金
生成的氧化亚铜溶于铜液中， Cu2O与 生成的氧化亚铜溶于铜液中，在Cu2O与 杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素： 杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素： [Cu2O] + [ M’] = 2[Cu] + [M’O] ► Cu2O在铜液中要始终保持饱和状态，杂 Cu2O在铜液中要始终保持饱和状态 在铜液中要始终保持饱和状态， 质氧化反应是放热反应， 质氧化反应是放热反应，因此氧化阶段温 度不要太高，一般为1423 1443K 度不要太高，一般为1423 ~ 1443K Cu2O在铜液中饱和度为 Cu2O在铜液中饱和度为8.3%。要选择适 在铜液中饱和度为8.3%。 当的熔剂使杂质氧化物造渣并及时扒渣， 当的熔剂使杂质氧化物造渣并及时扒渣， 以降低M 活度。 以降低M’O活度。
►
第二类反应: 第二类反应:
FeS + 2FeO = 3Fe + SO2 1/2Ni3S2 + 2NiO = 7/2Ni + SO2 Cu2S + Cu2O = 6Cu + SO2
∆G0 = 258864 – 69.32T(J) ∆G0 = 293842 – 166.52T(J) ∆G0 = 35982 – 58.87T(J)
► 电解精炼是以火法精炼产出的阳极板为
阳极，以电解产出的薄铜片（始极片） 阳极，以电解产出的薄铜片（始极片） 为阴极， 为阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液为电 解液，在直流电的作用下， 解液，在直流电的作用下，阳极铜电化 学溶解，溶液中铜离子在阴极上析出。 学溶解，溶液中铜离子在阴极上析出。 ► 铜电解精炼工艺流程图： 铜电解精炼工艺流程图：
在造渣期， 在造渣期，需根据反应进行的情况加入液 态锍和石英熔剂，并间断排放炉渣； 态锍和石英熔剂，并间断排放炉渣；在造 铜期无须加入熔剂，不产出炉渣， 铜期无须加入熔剂，不产出炉渣，故无放 渣作业。 渣作业。
铜冶炼的工艺流程
铜冶炼的工艺流程
《铜冶炼的工艺流程》
铜是一种非常重要的金属材料，广泛用于电气、建筑、机械和化工等领域。
铜冶炼是将铜矿石中的铜提取出来的过程，其工艺流程通常包括矿石破碎、矿石浸出、浸出液处理、裂解、熔炼和精炼等步骤。
首先，矿石破碎是铜冶炼的第一步。
矿石经过破碎、粉碎和选矿等过程，将其分离成较小的颗粒，以方便后续的处理。
接下来是矿石浸出。
将小颗粒的矿石与含有化学溶剂的浸出液进行接触，溶剂会与金属元素反应，使铜等有用金属溶解到浸出液中。
然后是浸出液处理。
通过化学反应或萃取等方法，将浸出液中的杂质和有价金属进行分离。
裂解是铜冶炼中一个重要的环节。
将浸出液中的有用金属分离出来，通常需要用到高温高压的冶炼设备。
在这一步骤中，将有用金属从浸出液中分离出来。
接下来是熔炼。
将裂解得到的金属物质进行冶炼加工，使金属与杂质分离，并得到所需的金属。
最后是精炼。
通过一系列的物理和化学方法，进一步提纯金属，减少杂质含量，得到高纯度的铜金属。
以上就是铜冶炼的工艺流程。
通过这些步骤，原始矿石中的铜可以被有效地提取出来，并得到高纯度的铜金属，以满足不同领域的应用需求。
铜冶金及现代冶金技术
高压氧化冶金具有高效率、低 能耗的优点，是未来冶金技术
的重要发展方向。
高压氧化冶金主要应用于铁、 锰、铬等金属的提取和精炼。
高压氧化冶金的关键是选择合 适的反应条件和优化工艺参数 ，以实现金属的高效提取和分 离。
04
现代铜冶金技术的应用
在采矿行业的应用
采矿效率提升
现代铜冶金技术利用高效分离和 富集方法，提高了矿石中铜的品 位和回收率，降低了采矿成本， 提高了采矿效率。
总结词
随着环保法规的日益严格，发展环保型 的铜冶金技术势在必行。
VS
详细描述
传统的铜冶金技术通常会产生大量的废气 、废水和固体废弃物，对环境造成严重污 染。为了解决这一问题，研究者们正在研 发新型的环保型铜冶金技术，如熔炼渣回 收、烟气脱硫脱硝等。这些技术可以有效 降低铜冶金过程中的污染物排放，提高资 源利用率和环境友好性。
技术，提高产品的附加值和竞争力。
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04
湿法冶金是一种利用化学反应 从矿石中提取金属的方法。
与传统的火法冶金相比，湿法 冶金具有低能耗、低污染的优
点。
湿法冶金主要应用于铜、锌、 镍等金属的提取和精炼。
湿法冶金的关键是选择合适的 化学试剂和优化工艺条件，以 实现金属的高效提取和分离。
高压氧化冶金
高压氧化冶金是一种利用高压 氧化反应从矿石中提取金属的
高附加值的铜产品开发
总结词
高附加值的铜产品是未来市场的重要需求， 也是铜冶金技术发展的一个重要方向。
详细描述
随着科技的进步和产业升级，高附加值的铜 产品如铜合金、铜纤维、铜纳米材料等逐渐 成为市场的新宠。这些产品在导电性、强度 、耐腐蚀性等方面具有优异性能，广泛应用 于电子、通讯、航空航天、汽车等领域。为 了满足市场需求，需要不断研发新的铜冶金
铜粉末冶金牌号
铜粉末冶金牌号铜粉末冶金材料的牌号有很多种，包括但不限于以下几种：663和660：这是两种常用的铜基粉末冶金牌号。
按价格从便宜到贵排列，应该是663-660。
其中，660是环保材质，663是常用材质。
每个牌号又有进口粉以及国产粉之分，国产粉的价格也是参差不一。
F0(结构材料)0(铁及铁基合金)(顺序号)J(烧结状态)：这包括F0001J、F0002J、F0003J等，其表观硬度分别为40、50、60。
这些材料具有良好的塑性、韧性、焊接性和导磁性，适用于制造受力较低、要求翻铆或焊接以及要求导磁的零件，如垫片等。
F010J(烧结碳钢)：这包括F0101J、F0102J、F0103J等，其表观硬度分别为50、60、70。
这些材料具有良好的塑性、韧性、焊接性，并可进行渗碳淬火处理，适用于制造受力较小、要求翻铆或焊接零件以及要求渗碳淬火零件，如端盖、滑块、钢令、底座等。
F011J(烧结碳钢)：这包括F0111J、F0112J、F0113J等，其表观硬度分别为60、70、80。
这些材料具有较高的强度，可进行热处理，适用于制造轻负荷结构零件和要求热处理的零件，如隔套、接头、调节螺母、传动小齿轮、油泵转子等。
F0123J：其表观硬度为70、80、90。
这种材料的强度与硬度较高，耐磨性较好，可进行热处理，适用于制造一般结构零件和耐磨零件，如推力垫、挡套等。
F020J(烧结铜钢)：这包括F0201J、F0202J、F0203J等，其表观硬度分别为90、100、110。
这些材料的强度与硬度高，耐磨性好，抗大气氧化性较好，可进行热处理，适用于制造受力较大或耐磨的零件，如链轮、齿轮、推杆体、锁紧螺母、摆线转子等。
F021J(烧结铜钼钢)：这包括F0211J、F0212J等，其表观硬度分别为120、130。
这些材料的强度与硬度高，耐磨性好，渗透性好，热稳定性好，高温回火脆性低，适用于制造受力高、要求耐磨或要求调质处理的零件，如滚子、螺旋螺母、活塞环、齿轮等。
铜冶炼的工艺流程
铜冶炼的工艺流程铜是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、电子、通信和化工等领域。
铜冶炼是将铜矿石中的铜提取出来并精炼成为可用的铜金属的过程。
铜冶炼的工艺流程包括矿石选矿、破碎、浮选、冶炼和精炼等环节。
下面将详细介绍铜冶炼的工艺流程。
1. 矿石选矿。
铜矿石是含有铜元素的矿石，主要有硫化铜矿、氧化铜矿和硫酸盐铜矿等。
在铜冶炼的工艺流程中，首先需要对原始的铜矿石进行选矿处理，将其中的杂质和非铜矿物去除，以提高铜的品位。
选矿过程通常包括破碎、磨矿、浮选等步骤，通过物理和化学方法将含铜矿石中的铜分离出来。
2. 破碎。
经过选矿处理后的铜矿石需要进行破碎，将其破碎成适合冶炼的颗粒度。
破碎通常采用颚式破碎机、圆锥破碎机或冲击破碎机等设备进行。
3. 浮选。
浮选是将破碎后的铜矿石中的铜矿物通过浮选剂和气泡的作用浮到浮泡上，从而分离出来的过程。
浮选过程中，首先将矿石破碎并磨细，然后加入浮选剂和气泡，使铜矿物与其他杂质矿物分离。
浮选后的浮泡含有铜矿物，称为浮选精矿。
4. 冶炼。
浮选精矿经过浮选后，需要进行冶炼处理，将其中的铜矿物转化为铜金属。
冶炼过程通常包括熔炼和炼铜两个阶段。
首先将浮选精矿进行熔炼，将其中的铜矿物熔化成为铜水，然后通过炼铜过程将铜水精炼成为纯净的铜金属。
5. 精炼。
炼铜是将冶炼得到的含铜物质经过精炼设备处理，去除杂质，得到纯净的铜金属的过程。
精炼通常包括火法精炼和电解精炼两种方法。
火法精炼是将含铜物质经过火炼、转炉、电解等工艺处理，去除硫、铁、砷、锑等杂质，得到高纯度的铜。
电解精炼是将含铜物质作为阳极，在电解槽中通过电解的方式将铜离子还原成为纯铜金属。
通过以上工艺流程，铜矿石中的铜可以被有效提取出来，并经过冶炼和精炼得到纯净的铜金属。
铜冶炼的工艺流程需要经过多个环节的处理，包括选矿、破碎、浮选、冶炼和精炼等步骤，每个环节都需要精密的设备和严格的操作，以确保最终得到高品质的铜金属产品。
铜冶金
• 造锍熔炼主要包括两个过程，即造渣和造锍过程，其 主要反应如下: 2FeS(l)+3O2 (g)=2FeO(l)+2SO2 (g) (1) 2FeO(l)+SiO2 (s)=2FeO· SiO2 (l) (2) xFeS(l)+yCu2S(l)=yCu2S· xFeS(l) (3) • (1): FeS的氧化反应。达到炉料部分脱硫除铁的目的; • (2):造渣反应。主要是脱除炉料中的部分铁，并使炉 料中的SiO2，Al2O3 ，CaO等成分和杂质通过造渣除去; • (3):造锍反应。则是使炉料中的硫化亚铜与未氧化的 硫化亚铁相互熔解，产出含铜较高的液态铜锍(又称冰 铜)。
第三章 铜冶金
铜的主要化合物及其性质 CuS 呈黑绿色或棕色，自然界中以铜蓝矿物形态存在，中性或还原性 气氛中加热分解： 4CuS ＝ 2Cu2S ＋ S2 Cu2S 呈蓝黑色，自然界中呈辉铜矿矿物存在，加热到200～300 ℃可 氧化成CuO和CuSO4，加热到330 ℃以上时就氧化成Cu2O。 Cu2S ＋ O2 ＝ 2Cu ＋ SO2 Cu2S与FeS及其他金属硫化物共熔形成锍。 Cu2S不溶于水，几乎不溶于弱酸，能溶于硝酸。Cu2S与浓盐酸 作 用 时 ， 逐 渐 溶 解 时 放 出 H2S。Cu2S 能 很 好 地 溶 于 FeCl3、 Fe2(SO4)3、CuCl2和HCN（需氧）。
造锍熔炼过程中杂质的行为
炼铜原料中除了铜、铁和硫外，还含有铅、锌、镍、 钴、硒、碲、砷、锑、金、银和铂族金属等。其中贵金
属最终几乎都富集在金属铜相中，从电解精炼阳极泥中
加以回收。其他元素在熔炼过程中不同程度地被氧化进 入气相，或者以氧化物形态进入渣相。其中Zn大部分氧
化进入渣相，Ni、Pb、Co大都以硫化物形态进入冰铜相，
铜冶炼工艺
铜冶炼工艺.doc铜冶炼工艺是指从自然资源中收集原料，采用工业化的方式加工成铜的工艺流程。
铜冶炼工艺又称作冶金炉工艺，是一项传统的冶金工艺，可以将矿石的有价元素提炼出来，生产出各种含有铜的混合物，如铜合金、铜粉等。
第一步是将矿石分成不同的筛余及细粉，然后使用高温热风炉进行烘干，以后把破碎的矿石补充到冶炼炉中，并装上燃料，运用冶炼炉反应器将矿石熔化，使矿石中的有价元素提炼出来，使其溶解完成湖泊回归，最后冷却，将铜流出渣滓铸造，才能得到比较纯的铜或其他形式的铜合金。
铜冶炼工艺是一种复杂的技术流程，需要掌握一系列有关冶炼矿石技术的知识。
如熔炼、冶炼、蒸发、减压蒸馏、气体回收、阳极电解、氧化等工艺，以及各种复杂的设备。
例如给运、皮带传送机、传动机构、烘箱、冶炼炉、减压蒸馏炉、真空泵和润泵等。
另外，还需要掌握一系列保护烟尘、粉尘、腐蚀气体及其他有害物质的技术。
铜冶炼工艺的核心在于熔炼矿石。
熔炼矿石的主要技术手段有将矿石加入助熔剂的熔化法和无助熔剂熔炼法。
熔炼矿石的主要仪器设备有回旋熔炉、炉体、炉身、助熔剂投料器等。
熔炼过程中，熔炼温度和浓度要求高，因此需要操作人员掌握微量元素添加技术和熔炼技术。
冶炼工艺是铜冶炼工艺中最重要的技术环节，冶炼可以将铜提纯，从而将铜从原料矿石中提炼出来，将有价元素提前溶解脱出，同时使残渣被排除，以获取更高的有价元素收益。
用于冶炼的设备包括真空传送机、润泵、滤泵和冷却管。
铜冶炼工艺是一项具有历史悠久的冶金工艺，目前已经发展成规模化和低成本、快速铸造特点的工艺流程。
它不仅具有节能减排的优势，而且还可以提高熔炼温度，使铜提纯，节能效果更加明显。
除此之外，有关铜冶炼工艺的技术也在不断改进，使企业可以更好地满足市场需求。
给铜冶炼工人用的书
给铜冶炼工人用的书
给铜冶炼工人用的书有多种，以下是一些相关书籍：
1. 《现代铜冶金学》：该书由东北大学出版社出版，介绍了现代铜冶金的基本
原理、生产工艺和设备，包括铜精矿的造锍熔炼、闪速熔炼、诺兰达熔池熔炼、
顶吹浸没熔炼法等。
2. 《铜冶金》：该书由中南大学出版社出版，介绍了铜冶金的基本原理、生产
工艺和设备，包括铜精矿的火法熔炼、铜锍的吹炼、粗铜的火法精炼、铜的电解
精炼等。
3. 《铜冶炼工艺（第二版）》：该书由化学工业出版社出版，详细介绍了铜冶
炼的工艺流程、设备使用和操作要领，包括密闭鼓风炉的配套设备、熔炼工艺、
粗铜的火法精炼和电解精炼等内容。
此外，还有《重有色金属冶金工厂技术培训丛书》等书籍可供参考。
这些书籍都详细介绍了铜冶炼的相关知识和技术，有助于工人提高技能水平和工作效率。
国投金城冶金铜冶金的工艺流程
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铜冶炼专题教育课件
Copper metallurgy
目录
1
铜及其基本用途
2
炼铜原料概述
3
铜冶炼措施
4
铜冶炼发展趋势及新技术
1、铜及其基本用途
➢ 铜原子序数是29，是一种过渡金属。铜 呈紫红色，常见旳化合价+1和+2.
➢ 铜是人类发觉最早旳金属之一，也是最 佳旳纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨 损。还有很好旳延展性。导热和导电性 能很好。铜和它旳某些合金有很好旳耐 腐蚀性能，在干燥旳空气里很稳定。但 在潮湿旳空气里在其表面能够生成一层 绿色旳碱式碳酸铜，这叫铜绿。可溶于 硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。轻易被 碱腐蚀。
➢ SO42-和H2O电极电位比铜正得多，在阳极上不可能进行 反应。所以，阳极旳主要反应是Cu溶解形成Cu2+。
➢ 阴极反应
阴极上可能进行旳反应为：
Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 E0 (H2/H+) = 0 V Me2+ + 2e → Me
在这些反应中，只有电极电位比铜改正旳金属离子能够优先还原。所以，阴极 旳主要反应是铜离子旳还原。
3、铜冶炼措施
铜是人类最早发觉和使用旳金属之一. 公元前5023年中东遗址中有铜打制成旳最早旳铜器。 公元前4023年铜旳铸造技术已普及。 公元前3023年传到印度，后来传到中国。 公元前3023年，在塞浦路斯（地中海地域）人们已经开始用熔炼措施炼铜。与此同步我国劳感人民 用孔雀石与点燃旳木炭接触而被分解为氧化铜，继而被还原为金属铜。所以，世界冶金史公认，湿法 炼铜旳工艺始于中国。
需要注意：Ni3S2 → NiO, CoS → CoO, PbS → PbO，进入渣中，待进 一步提取。
冶金概论-6铜冶金
§6-3 火法炼铜的基本理论
一、火法炼铜的基本原理
目的： 1、使原料中的铜尽可能全部进入冰铜，同时使原料中的氧化物和氧
化产生的铁氧化物形成炉渣； 2、实行冰铜与炉渣的分离。 火法炼铜的2个原则： 1、炉料中要有足够的硫来形成冰铜； 2、炉渣中SiO2接近饱和，以便分离冰铜和炉渣。
火法炼铜反应：
一部分初始冰铜和炉渣生成。
主要化学反应
2FeS2+5.5O2=Fe2O3+SO2 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2 3Fe2O3 +5FeS=7 Fe3O4 +SO2 CaCO3=CaO+CO2
2）焦点区
焦点区 位于风口以上约1m左右，最高温度1300℃，这一区内 为强氧化气氛，主要是进行激烈的氧化反应。同时完成炉 料熔化造渣和造冰铜的过程。
FeS(l)+Cu2O(l)=FeO(l)+Cu2S(l) △G0=-35000+4.6T cal/mol
K a a FeO Cu2S a a FeS Cu2O
△G0=-RTlnK 1200℃，K＝15.8，CuO2几乎都被FeS硫化。
硫化物与氧化物分离
SiO2的作用原理： 分离冰铜和炉渣。
二、冰铜
1、冰铜成分 主成分：Cu2S、FeS 85~95% 其它成分：Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等
三、炉渣
1、炉渣成分 主成分：SiO2、FeO、CaO占85～90％
硅酸度
定义：渣中酸性氧化物SiO2含氧量与碱性氧化物含氧量总和之比。
K O2(SiO2 ) O2 ( MeO )
2.炉渣性质 1）熔点：是最重要的性质，1050～1100℃ 2）粘度：重要的性质，
重金属冶金学
第一章铜冶金一、填空题1. 铜是人类发现和使用最早金属之一，在古代人们最初发现和使用的可能是 （ 天然铜 ）。
2. 天然铜通常是紫绿色或的（紫黑色 ）石块。
3.天然铜通常是（ 紫绿色）或紫黑色的石块。
4. 我国早在公元两千年前就已经大量生产、使用青铜，现北京故宫博物院还存有 公元前（1700年）铸成。
5. 我国早在公元两千年前就已经大量生产、使用（青铜），现北京故宫博物院还存 有公元前1700年铸成。
6. 铜是一种（玫瑰红色 ）、柔软、具有良好延展性能的金属，易于锻造和压 延。
7. 铜是（ 电）和热的良导体，仅次于银而居第二位。
8.铜是电和（热 ）的良导体，仅次于银而居第二位。
9. 铜在常温下（20°C ）的比重是（8. 22 ）。
10. 铜的熔点是（ 1083°C ）。
11.铜的沸点是（ 2310°C ）。
12. 铜能溶解（S02）、（ 02）、H2、C02、C0 等气体。
13.铜能与锌、锡、银互熔，组成一系列不同特性的（合金 ）。
17. 铜在元素周期表中是属于（第一）副族的元素。
18. 铜在元素周期表中是属于笫一（副族）的元素。
19.铜的原子序数为（29 ）。
20. 铜的原子量为（63. 57）。
22.铜在含有C02的潮湿空气中，易生成（碱式碳酸铜）。
14. 铜的合金中（黄铜 15. 铜的合金中（青铜 16. 铜的合金中（白铜）富有延展性。
）有较高耐磨性。
）有较高耐磨性和抗腐蚀21.铜具有（两）个价电子，能形成（一）价和二价铜的化合物。
24.铜绿有（毒）性，故纯铜不宜做食用器具。
25.铜在空气中加热至185°C时开始氧化，表面生成暗红色的（Cu20 ）。
26.铜在空气中加热至（183°C ）时开始氧化，表面生成暗红色的Cu20。
27.铜在空气中加热至185°C时开始氧化，表面生成（暗红）色的Cu20°28.铜在空气中加热的温度高于（350°C）时，表面生成黑色的CuO。
铜冶金
铜冶金——中国古代矿冶技术铜冶金（一）今天要讲的是中国古代矿冶技术。
中国古代曾经冶炼和使用的金属有八种，铜、金、锡、铅、铁、银、汞、锌，也许还有锑。
因为中国的湖南兴化是世界上著名的锑的产地，储量很大。
根据文献记载在明朝就在这开采过，当然开采的是锑。
但是当时的人不认识锑，以为是锡，所以就取了个名字叫锡矿山。
现在在湖南兴化还有锡矿山，有水口山的矿务局。
当时应该是已经冶炼过锑，但是有没有用，开采的规模怎么样，都不是太清楚。
所以现在我们还是讲，中国古代冶炼和使用的金属有八种。
东汉许慎的《说文解字》说：“凡金，皆金之属也”。
这是“金属”这个名词的由来。
这八种金属当中，铜和铁是最重要的。
我写过一本书，名字叫《中国古代金属技术》，副标题是“铜和铁造就的文明”。
也就是说铜和铁这两种金属在中国文明史上所起的作用是最重要的。
青铜彝器铸作和两千年的铁水长流，在世界上只有中国才有。
就是说铜和铁，青的铜和黑的铁各领风骚两千年，创建了世所公认的灿烂的商周青铜文明以及长期位居世界前列的中国辉煌的钢铁文明。
那么我们所要讨论的一些主要问题就是在古代中国，铜是怎么炼成的？钢铁是怎样炼成的？铜和铁怎样造就又造就了怎样的文明？它们在世界文明史上占有怎样的地位？这样的文明现在是不是还存在于我们的生活之中？回顾这一段历史对我们有什么意义？我想就是这是我们想要探讨的一些主要问题。
下面讲第一个大问题，中国矿冶史的分期。
中国矿冶史的分期大概是分成四个时期，它的跨度长达四五千年。
第一个时期就是金属技术的萌生期。
我们现在已经知道中国最早的的金属遗物是陕西临潼姜寨遗址出土的黄铜片和黄铜管，是属于仰韶时期的。
这个左边的图，就是一个残破的黄铜片，经过检测，属于铸造成型的。
右边的是一个管状遗物，它是用铜片把它卷起来形成的。
这个遗址大概是在公元前3000年到3500年左右，也就是距离现在5000年至5500年左右。
经过检测，这两件东西是含锌的原始黄铜。
含锌量还相当大，大概25%左右。
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黄铜：铜锌合金。 耐磨性好
白铜：铜钴镍合 金。良好的机械 性、耐蚀性、热 电性
26
铜的用途 应用范围仅次于钢铁；在有色金属中，铜的产量和消 费仅次于铝。 广泛用在电气工业(48.2%)、通用工具(20.6%)、 建筑工业(16.2%)、交通运输(6.6%)、家用及其 它行业(8.4%)等部门。 铜的化合物广泛用于农业和医药中。
排居前5位的省（区）依次为：
江西 ：1265.59万吨；占全国铜总量的20％ 西藏 ：952.49万吨； 占全国铜总量的15.1％
云南 ：692.76万吨； 占全国铜总量的11％
甘肃 ：402.55万吨； 占全国铜总量的6.4％ 安徽 ：346.14万吨； 占全国铜总量的5.5％
国内一些炼铜厂混合精矿成分(%)：
52.6
61.1
71.6
83.8
98.2
115.0
§1 概述
7. 氯化铜CuCl2
①氯化铜无天然矿物，人造氯化铜为褐色粉末。 ②熔点498℃。沸点低，易挥发（表4-3），也易溶于水 （表4-4）。 ③氯化铜很不稳定，加热至340℃即分解生成白色粉末的 氯化亚铜：
2CuCl 2 Cu 2 Cl 2 Cl 2
27
3.1.6 铜的生产方法
铜的生产方法概括起来有火法和湿法两大类。 火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80％左右 的铜是用火法炼铜方法生产的。 ①火法炼铜(占铜产量的80%) 将铜矿(或焙砂、烧结块等)和熔剂一起在高温下熔化， 或直接炼成粗铜，或先炼成冰铜(铜、铁、硫为主的熔体)， 然后再炼成粗铜。 主要优点：适应性强，能耗低，生产率和金属回收率 较高。 基本流程包括：造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精 炼或阳极铜电解精炼。
3.1.6 铜的生产方法
有240多种，其中常见的约有30～40种，而具有工业开采价值的铜
矿仅10余种。 铜矿物：分为自然铜、硫化矿和氧化矿。
硫化矿：Cu2S(辉铜矿)、CuFeS2(黄铜矿)、CuS(铜蓝)
氧化矿；Cu2O(赤铜矿)、CuO(黑铜矿)、CuCO3·Cu(OH)2(孔雀石) 自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。特别是硫化 矿分布最广，是当今炼铜的主要原料。目前工业开采的铜矿石最低 品位为0.4%~0.5%。开采出来的低品位矿石，经过选矿富集，使 铜的品位提高到10% ~30％。 目前，铜产量的90%来自硫化矿，约10%来自氧化矿，极少 量来自自然铜矿。
18
表4-6为 铜的主要矿物
矿物 类别
自然 矿物
矿物 名称
自然铜 辉铜矿 铜蓝
化学分子式 Cu Cu2S CuS CuFeS2 Cu4FeS4
%Cu 100 79.8 66.7 34.6 63.5
密度／ g· -3 cm
8.9 5.5-5.8 4.6-4.7 4.1-4.3 5.06
颜色 红色 灰黑色 红蓝色 黄色 红蓝色
孔雀 石
§1 概述
5. 硅酸铜
①硅酸铜有硅孔雀石(CuSiO3· 2O) 和透视 3H (CuSiO3· 2O)石。这两种矿物在高温下形成稳 H 定的硅酸亚铜(2Cu2O· 2)。 SiO
。
②硅酸亚铜在1100℃ ～1200℃下熔化。 ③ 2Cu2O· 2易被C、CO、H2等还原，也易被 SiO FeO、CaO等强碱性氧化物和铜、铁硫化物分 解（如FeS、Cu2S） ，并能溶于浓硝酸、稀醋 酸、盐酸和硫酸中。
③ Cu2S与FeS及其他金属硫化物共熔形成锍。
§1 概述
⑤Cu2S不溶于水和几乎不溶于稀硫酸，
⑥与浓硫酸作用生成CuSO4、CuS和SO2； ⑦溶解于浓盐酸中时放出H2S。 ⑧Cu2S可溶于NH4OH、HNO3、Fe2(SO4)3、FeCl3、CuCl2 中。
§1 概述
二、铜的主要化合物的性质
④高温时进行的反应：
Cu2O ＋ FeS = Cu2S ＋ FeO 2Cu2O ＋ Cu2S = 6Cu ＋ SO2
是冰铜吹炼成粗铜的理论基础。该反应在450℃开始至 1100℃完成。吹炼时，由于铜对硫的亲和力大于铁， 而铁对氧的亲和力大于铜，使反应向右进行到底。因 此在冰铜中的FeS未完全氧化造渣以前，理论上Cu2S是 不会被氧化的。 ⑤Cu2O也不溶于水，但溶于HCl、H2SO4、FeCl2、FeCl3、 NH4OH、Fe2(SO4)3等溶剂中。
侯马 澳斯麦特炉
金隆 闪速炉 白银 白银炉
24.5
29.5 18.5
28.0
27.5 28.9 27.9
31.0
28.3 31.1 29.0
－
－ 0.81 <1.3
－
－ 2.55 <1.5
－
0.1 0.34 －
9.5
7.0 7.6 7.5
葫芦岛 密闭鼓风炉 25.1
3.1.5 铜的用途
25
青铜：铜锡合金等 (除了锌镍外，加 入其他元素的合金 均称青铜)。硬度 大、可塑性强、耐 磨耐蚀、色泽光亮
红色
灰黑色 亮绿色 亮蓝色 蓝绿色 蓝色
氧化
矿物
孔雀石 蓝铜矿 硅孔雀石 胆矾
CuSiO3· 2O 2H
CuSO4· 2O 5H
分布最广 的铜氧化 物矿
黄 铜 矿
分布最广的 硫化铜矿
21
22
我国的铜矿储量及分布：
目前探明的有储量的矿区915处，截至1997年累计探明储 量（以金属量计）为7372.53万吨，分布于29个省（区市）。
§1 概述
6. 硫酸铜CuSO4
①硫酸铜为天蓝色三斜晶系结晶的胆矾。 ②无水硫酸铜为白色粉末，加热时分解成CuO和 SO3(SO2+O2) 2CuSO4 = CuO· CuSO4 + SO3(或SO2 + 1/2O2) CuO· CuSO4 =2CuO + SO3(或SO2 + 1/2O2) ③硫酸铜易溶于水（见表4-2） ④铁、锌等可从硫酸铜溶液中置换铜
离析法炼铜是处理难选氧选氧化铜矿石的方法。该方 法的实质是半矿石配加少量煤和食盐，在比较微弱还原性 气氛中于700 ~800℃温度条件下加热，使铜氯化和还原 离析出金属铜，离析过程分步进行，反应如下： (l) 食盐的分解和HCI气的生成： (2) 氧化铜的氯化 CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O 2CuO + 4HCl = CuCl2 + 2H2O + Cl2
3
3.1.2 铜及其主要化合物的性质
一、铜的性质 • 物理性质 玫瑰色 展性和延性好
导电导热性极佳，仅次于银，居金属第二位。 无磁性；不挥发；液态铜流动性好 密度8.96g/cm3，熔点1083.4℃, 沸点2567 ℃。 液态铜能溶解多种气体，铸锭前需脱气处理。
§1 概述
一 、铜的性质
2. 化学性质
二、铜的主要化合物的性质 1、硫化铜CuS ①自然界中以铜蓝矿物形态存在，比重4.66，熔 点1110℃ ②绿色或棕黑色 ；
③中性或还原性气氛中加热即分解为Cu2S和S2
4CuS ＝ 2Cu2S ＋ S2 ④不溶于水、稀硫酸和苛性钠中，但能溶于氰化 钾和热硝酸中。
§1 概述
二、铜的主要化合物的性质
§1 概述
4. 氧化亚铜Cu2O
①天然氧化亚铜称赤铜矿，比重6.11，熔点1235℃。
②高温稳定，在2200℃以上才完全分解，在1060℃以下
时则部分或全部变为CuO。 2Cu2O ＝ 4Cu ＋ O2
③Cu2O也易被H2、C、CO、CxHy和Zn、Fe或其他对氧亲
和力强的元素所还原。
§1 概述
3. 氧化铜CuO ①天然氧化铜为黑色无光泽的黑铜矿，比重6.3左右，熔 点1447℃； ②不稳定，遇热即分解 等所还原 ④不溶于水，但可溶于FeCl2、FeCl3、NH4OH、Fe2(SO4)3、 (NH4)2CO3及各种稀酸中。
：4CuO ＝ 2Cu2O ＋ O2
③CuO易被H2、C、CO、CxHy和较负电性的Zn、Fe、Ni
表4-5 氯化亚铜蒸气压与温度的关系
温度（℃）
蒸气压（Pa）
878
8200
907
10079
1045
23838
1115
34397
1335
90111
1367
101325
铜的铁酸盐 铜的铁酸盐有两种：铁酸铜(CuO· 2O3)和铁酸亚铜(Cu2O· 2O3)。 Fe Fe 铜的铁酸盐不溶于水、氨水及一般溶剂，易被强碱性氧化物或硫化物 所分解，也已被SO2还原。 Cu2O· 2O3 + CaO = CaO· 2O3 + Cu2O Fe Fe 5Cu2O· 2O3 + 2FeS = 10Cu + 4Fe3O4 + 2SO2 Fe 铜的氯化物 铜的氯化物有两种：CuCl2和CuCl(或Cu2Cl2)。 CuCl2无天然矿物， 人造CuCl2 为褐色粉末，熔点为489℃，易溶于水。加热至340℃分解， 生成白色的氯化亚铜粉末。 CuCl2 ＝ Cu2Cl2 + Cl2 Cu2Cl2熔点为420～440℃，比重为3.53，是易挥发化合物。这一特点 在氯化冶金中得到应用。Cu2Cl2的食盐溶液可使Pb、Zn、Cd、Fe、 Co、Bi和Sn等金属硫化物分解，形成相应的金属氯化物和CuS。可用 Fe将Cu2Cl2熔液中的铜臵换沉淀出来。
2CuSiO3· 2O + 4HCl = CuCl2 + O+Cl2 + 2SiO2 2H 2CuSiO3· 2O + Cl2 = Cu2 + Cl2 + 2H2O2 + SiO2 + O2 2H
2CuCl2 = 2 CuCl + Cl2