二次铜资源利用与铜的湿法冶金
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含铜废料的构成如图12-1所示。 二次铜资源大多是多金属的，对其处理应要求最完全地综合回 收其中的全部有价值组分。目前回收来的含铜废料的40％用于生产 铸造合金，20％生产变形合金，3％制取化合物，34％加工成粗 铜，质量太低而不能利用的小于3％。 由于再生粗铜要进行火法和电解精炼，故含贵金属的低质废料 也能处理。
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第13章 湿法炼铜
13.1 概述
湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶解出来，再 进一步分离、富集提取的方法。
浸出－电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极 铜，没有得到大的发展。
铜精矿沸腾焙烧－浸出－电积，此法回收率低，经济效益不 好，只有为数不多的几个厂在生产。
除去有机物杂质的方法是在700～900℃的氧化气氛中焙烧。 准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可在下步湿法 冶金过程中得到相当大的补偿。
12.5.2 再生铜湿法冶炼工艺
具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合 回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一 的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处 理。
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12.5 再生铜的湿法冶炼
12.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备
与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较 易解决环保问题，过程容易实现自动化。
在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非 金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以 及除去铁夹杂物的磁选等。
为还原溶解于铜合金中Cu2O，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧 剂。 5Cu2O＋2P＝P2O5＋10Cu 生成P2O5的在359℃下挥发。
铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的95％～98％）。往熔 体中鼓入惰性气体（氮、氩）。脱气设备由液态金属罐、真空室和 供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓 入压力为200～300kPa的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。
二次铜资源利用与铜的湿法冶金
1、含铜废料来源
含铜废料包括了含铜的废料和废铜。 a)报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军 用品等；b)铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜 屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的 线头、乱线团等。
2、二次铜资源的种类与特点
13.2.1 浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最
快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物 中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论 限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条 件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要 的热力学指导是优势区图。
湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法 炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业 中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及 就地浸出方面将发挥更大的作用。
湿法炼铜工艺主要包括浸出－净化－电积等工序，其中又以萃 取电积法为主。
13.2 浸出过程的物理化学
12.2 二次铜资源再生利用前的预处理
废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改 变。包括：
a)废体的解体、分类、切割、打包、破碎等； b)废屑的筛选、干燥、破碎、磁选、压块； c)含易爆物废件的烟火检验和无害处理等； d)使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准； e)去除非金属夹杂物、水分、油质等。 目的： 使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃 料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具， 提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。
2、用纯净杂铜生产铜合金
由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配 入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。
用紫杂铜生产铜合金时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中 化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号 或四号铜标准的，可产普通铜合金。
用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱 气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。
1、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图
Cu-H2O系
图13.1 Cu－H2O系在25℃、100℃、150℃下的E-pH图
1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液 （浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。
2）CuO与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保 持一定的氧化电位。
在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时 要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须做成中间合金后才能加 入。
熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。
3、用纯净的紫铜生产线锭铜
用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合GB466-64二号铜 标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。
12.4 火法熔炼生产再生铜
浸出－萃取－电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本 低，且能从铜矿废石等含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重 要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表13.1， 智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表13.2。
萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有200个工 厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达2 万吨/年左右。
12.3 从杂铜生产合金和铜线锭
杂铜最合理的利用Байду номын сангаас将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有 价成分都回收到成品中。
1、再生铜合金的精炼
精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去 夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程 及其原理与矿铜的火法精炼相同。
氧化精炼在1100～1160℃，固态氧化剂的消耗占熔体量的0.5% ～1.0%。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成 锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过3 ％的青铜。
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第13章 湿法炼铜
13.1 概述
湿法炼铜是利用溶剂将铜矿、精矿或焙砂中的铜溶解出来，再 进一步分离、富集提取的方法。
浸出－电积法，由于电解液杂质含量高生产不出高质量的阴极 铜，没有得到大的发展。
铜精矿沸腾焙烧－浸出－电积，此法回收率低，经济效益不 好，只有为数不多的几个厂在生产。
除去有机物杂质的方法是在700～900℃的氧化气氛中焙烧。 准备过程较复杂，能耗较大，加工费用较高，但可在下步湿法 冶金过程中得到相当大的补偿。
12.5.2 再生铜湿法冶炼工艺
具有工艺流程短、设备简单、投资少、见效快、有价金属综合 回收好等特点，但有一定的局限性，处理量小，只能处理一些单一 的碎铜废料，适宜于一般小型工厂进行小批量的屑状废铜料的处 理。
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12.5 再生铜的湿法冶炼
12.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备
与火法比：主要金属和伴生金属的回收率更高，能耗较小，较 易解决环保问题，过程容易实现自动化。
在常温下水溶液对废铜料进行处理。备料工序还包括为分离非 金属夹杂物而进行的分选，为增大溶解面积而进行的废料磨碎，以 及除去铁夹杂物的磁选等。
为还原溶解于铜合金中Cu2O，利用磷、锂、硼、钙等作脱氧 剂。 5Cu2O＋2P＝P2O5＋10Cu 生成P2O5的在359℃下挥发。
铜合金熔体的脱气主要是脱氢（占总量的95％～98％）。往熔 体中鼓入惰性气体（氮、氩）。脱气设备由液态金属罐、真空室和 供氮或氩的系统组成。在浇灌底部装有多孔套管，通过这些套管鼓 入压力为200～300kPa的惰性气体。套管由多孔耐火材料制成。
二次铜资源利用与铜的湿法冶金
1、含铜废料来源
含铜废料包括了含铜的废料和废铜。 a)报废的含铜料：电线电缆、废电子器件、废设备部件、废军 用品等；b)铜及铜合金、铜材加工中产生的弃渣、垃圾、浮渣、铜 屑，在铜件铸造中产生的浇口、浮渣等，在电线电缆生产中产生的 线头、乱线团等。
2、二次铜资源的种类与特点
13.2.1 浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最
快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物 中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论 限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条 件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要 的热力学指导是优势区图。
湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法 炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业 中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及 就地浸出方面将发挥更大的作用。
湿法炼铜工艺主要包括浸出－净化－电积等工序，其中又以萃 取电积法为主。
13.2 浸出过程的物理化学
12.2 二次铜资源再生利用前的预处理
废有色金属的预处理是将有色金属废件和废料的形态进行改 变。包括：
a)废体的解体、分类、切割、打包、破碎等； b)废屑的筛选、干燥、破碎、磁选、压块； c)含易爆物废件的烟火检验和无害处理等； d)使各种废件和废料达到规定的外形尺寸和重量标准； e)去除非金属夹杂物、水分、油质等。 目的： 使之适应于冶金工序，将金属损失减少到最低程度，降低燃 料、电力和熔剂的单位消耗，最有效地利用冶金设备和运输工具， 提高劳动生产率，保证金属和合金产品的高质量。
2、用纯净杂铜生产铜合金
由能够区分出牌号和纯净的杂铜生产铜合金时，是将杂铜再配 入适当的纯金属或中间合金，直接熔炼制得所需牌号的铜合金。
用紫杂铜生产铜合金时，实际上是把紫杂铜当作矿铜用，其中 化学成分符合二号铜标准的可产出高级铜合金；化学成分符合三号 或四号铜标准的，可产普通铜合金。
用二次铜料生产铜合金的整个工艺过程包括配料、熔化、脱 气、脱氧、调整成分、精炼、浇铸等工序。
1、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图
Cu-H2O系
图13.1 Cu－H2O系在25℃、100℃、150℃下的E-pH图
1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液 （浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。
2）CuO与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保 持一定的氧化电位。
在铜合金熔炼过程中，各种元素的烧损率是不同的，在配料时 要给以特别注意。有些元素如磷、铍，必须做成中间合金后才能加 入。
熔炼设备有反射炉、感应电炉和坩锅炉。
3、用纯净的紫铜生产线锭铜
用于生产线锭铜的紫杂铜，其化学成分应符合GB466-64二号铜 标准，熔炼设备反射炉、感应电炉和坩锅炉。
12.4 火法熔炼生产再生铜
浸出－萃取－电积法，工艺流程短，产品质量高，加工成本 低，且能从铜矿废石等含铜很低的原料中提取铜，日益成为一种重 要的炼铜方法。西方国家矿产铜和萃取电积铜所占比例见表13.1， 智利萃取电积法产铜量占矿铜量的比例见表13.2。
萃取电积技术在我国也有较大的发展。目前全国约有200个工 厂采用萃取电积工艺处理矿铜或铜精矿生产电铜，生产能力已达2 万吨/年左右。
12.3 从杂铜生产合金和铜线锭
杂铜最合理的利用Байду номын сангаас将其直接冶炼成铜合金，原料中所有的有 价成分都回收到成品中。
1、再生铜合金的精炼
精炼二次铜合金的目的在于降低熔解的气体（氢、氧）、除去 夹带的非金属夹杂物和杂质（铁、硫、铝、硅、锰等）。精炼过程 及其原理与矿铜的火法精炼相同。
氧化精炼在1100～1160℃，固态氧化剂的消耗占熔体量的0.5% ～1.0%。为加速精炼过程，将空气和水蒸汽鼓入液态合金，以造成 锌的强烈氧化和挥发，对锡的影响不大。此法适用于含锌不超过3 ％的青铜。