有色金属冶金学11铜冶金PPT课件

(4) 通用工具 20.6% (5) 家用及其它 8.4%
6.1.3 炼铜原料及方法 6.1.3.1 炼铜原料 ► 在地壳中的丰度7.0×10-5（g/t) ► 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
造锍熔炼过程中杂质行为 （1）锍和铜是贵金属的良好捕收剂； （2）炉渣：FeO、脉石； （3）烟尘：易挥发杂质或其氧化物易挥发。
6.3 造锍熔炼方法
►造锍熔炼分熔池熔炼、漂浮熔炼两类。
6.3.1 熔池熔炼
►熔池熔炼是将氧气或富氧空气经设于侧 墙、埋于熔池中的风口或经设于反应器 顶部的喷枪直接鼓进锍层或炉渣层, 炉料 未经干燥直接加到受鼓风强烈搅动的炉 池表面, 实现气液固三相反应。
M0 = 1的炉渣为中性渣； M0 > 1的炉渣为碱性渣； M0 < 1的炉渣为酸性渣。
►炉渣的粘度：
（1）组成炉渣的氧化物 对粘度的影 响
SiO2对炉渣粘度的影响：在熔融的炉渣中， SiO2以硅氧络阴离子形态存在。它的最小 单位是Si-O四面体结构（ SiO4-4）。炉渣 中SiO2质量分数越高、硅氧络阴离子的结 构越复杂，离子半径越大，炉渣的粘度越 大，流动性越差。
第四பைடு நூலகம் 重金属冶金
第6章 铜冶金
6.1 概述 6.1.1 世界铜生产概况 ►铜是人类最早发现和使用的金属之一 ► 中国是世界上最早使用铜器的国家之一
►中世纪铜矿的开采主要是在欧洲的西班 牙，日耳曼、英国、俄罗斯。
► 目前铜产量顺序为：美国、智利、日本、 中国。
6.1.2 铜及其主要化合物的性质与用途 6.1.2.1铜的性质 （1）物理性质
（2）硫化物氧化
FeS + 1.5O2 = FeO + SO2 FeS2 + 2.5O2 = FeO + 2SO2 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 Cu2S + 1.5O2 = Cu2O + SO2
(3)铁的氧化物及脉石造渣反应
2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2
矿),CuCO3·Cu(OH)2(孔雀石)
6.1.3.2 铜的生产方法 （1）火法：造锍熔炼、锍的吹炼、 粗铜火法精炼、阳极铜电解精炼 （2）湿法:焙烧、浸出和净化、电沉积
锍：各种硫化物的混合体
6.2 造锍熔炼的基本原理
6.2.1 造锍熔炼时物料的物理化学变化
(1) 各类高价化合物及碳酸盐的离解 (1200℃以上）
► FeS是铜最终以Cu2S形态进入冰铜的保 证：
造锍熔炼的物料中，主要是铜和铁 的硫化物。只要料中有FeS存在，铜的 氧化物（ Cu2O）就必然会按下式转变 成硫化物（ Cu2S）进入冰铜相。
FeS(l.mt) + Cu2O = FeO(l.sl) + Cu2S(l.mt)
K1473 = 2.78 ×104 ΔＧ0 = -144570 + 13.05T(J)
6.2.3 造锍熔炼炉渣及其特性
►炉渣 是炉料和燃料中各种氧化物的共熔 体.
► 炉渣组成: FeO-SiO2-CaO、FeOSiO2-Al2O3 和FeO-Fe2O3-SiO2渣系。
► 炉渣的碱度定义：
M0 = [w(CaO) + w(MgO)
+w(FeO)]/[w(SiO2 + w(Al2O3)]
颜色:玫瑰红色；延展性:柔软；导电导热 性：仅次于银，居金属的第二位
元素周期表第四周期第IB族元素， 原子 序数29，原子量63.57；密度 8.96g/cm3，熔点1083.4℃, 沸点 2567 ℃。 （2）化学性质
6.1.2.2铜的用途
(1)电气工业 48.2%
(2)建筑工业 16.2%
(3)运输交通 6.6%
►冰铜组成：Cu2S, FeS, 少量铁的氧化物， PbS, ZnS, Co3S, Au, Ag, 铂族金属全 部溶入冰铜，Se, Te, As, Sb, Bi等元素 部分溶入冰铜。
► 通常冰铜中氧的质量分数约为3%，氧 在冰铜中以FeO 和Fe3O4两种形态存在。
► 随着冰铜品位的升高，氧的含量降低； 随二氧化硅含量增高，含氧量下降。
体系中Cu2S和FeO是稳定相。
6.2.5 化学位图
►熔炼冶金过程涉及O2\S2\SO2, 是MeS-O组成的体系。
► 硫位-氧位图：
以各种化学反应达到平衡时的热力学计 算为基础绘制而成，表示在一定温度下
金属及其化合物在S2-O2-SO2气氛下
稳定存在的热力学条件。
►通过对硫位-氧位图的研究，能够深入了 解金属及其化合物稳定存在的条件；可 以判断在给定的条件下哪些反应可能进 行，哪些反应不能进行；采取哪些措施 改变热力学条件可以促使反应进行。
FeS2 = FeS + 0.5S2 FenSn+1 = nFeS + 0.5S2 2CuFeS2 = Cu2S +2FeS + 0.5S2 2CuS = Cu2S + 0.5S2 2Cu3FeS3 = 3Cu2S +2FeS + 0.5S2 3NiS = Ni3S2 + 0.5S2 2CuO =Cu2O + 0.5O2 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 在铁熔硫炼化高物温是下Fe,稳S;定稳的定铜的化镍合硫物化物物为是CNui32SS2、. Cu2O; 稳定的
碱性氧化物对炉渣粘度的影响：使硅氧络 离子结构变得简单，减低炉渣粘度。
（2）温度对炉渣粘度的影响：
► 造锍熔炼过程对炉渣的基本要求：
（1）炉渣与冰铜不互溶，对Cu2S溶解度 小； （2）具有良好的流动性； （3）具有相对低的密度； （4）具有相对大的界面张力。
6.2.4 造锍熔炼过程中FeS的优先氧化
(4) 燃料的燃烧反应
C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2O CH4 + 2O2 = 2H2O +CO2
6.2.2 锍的形成及其特性
► 铁的硫化物FeS在高温下能与许多 重金属硫化物形成共熔体即锍。
► 冰铜：铜以Cu2S的形态与未被氧化的 FeS及少量的其他金属硫化物形成的锍。