粗铜的火法精炼工艺
7粗铜的火法精炼
二、火法精炼的理论基础
粗铜火法精炼的实质是使其中的杂质氧 化成氧化物， 化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶 于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去； 于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或 者借助某些杂质在精炼作业温度（1100～ 者借助某些杂质在精炼作业温度（1100～ 1200℃ 1200℃）下，呈气态挥发除去。 呈气态挥发除去。
图9.1 Cu-Cu2O二元系相图 二元系相图
从 图 9.1 的 Cu-Cu2O 的 二 元 系 相 图 中 可 知 ， 1423K下 ， 铜液中 2O的饱和度为 的饱和度为8.3%， 相当于 下 铜液中Cu 的饱和度为 ， 溶解氧0.92%。 溶解氧 。
表9.2 不同温度下铜液中Cu2O和相应的氧含量 不同温度下铜液中Cu
粗铜中杂质Me与 反应的K值和 表9.3 粗铜中杂质 与Cu2O反应的 值和 Me 反应的 值和γ
根据表9.2中的 值和 大小， 根据表 中的K值和 Me大小 ， 粗铜中主要杂质的氧 中的 值和γ 化趋势由小到大排列为： 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： 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、 铅和硫等杂质。 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。 造渣好。 铁对氧的亲和力大 ， 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。 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 大部分以锌蒸汽挥发，其余氧化成ZnO造渣除去。 造渣除去。 造渣除去 Sn: 可氧化成 可氧化成SnO和SnO2， SnO为碱性易与 和 为碱性易与SiO2造渣除 为碱性易与 为酸性氧化物，与碱性氧化物如Na 或 去， SnO2为酸性氧化物， 与碱性氧化物如 2O或CaO等 等 造渣，所以除锡时加入苏打或石灰石。 造渣，所以除锡时加入苏打或石灰石。
干法冶铜方程
干法冶铜通常指的是火法冶炼过程，它涉及将含铜的原矿石通过熔炼等步骤提炼成铜。
火法冶炼的基本工艺流程包括以下几个关键步骤：
1. 造锍熔炼：这是火法冶炼的第一步，主要是将铜精矿在高温下熔炼，使部分铁氧化并与脉石、熔剂等形成渣滓除去，产出含有较高铜成分的熔锍（冰铜）。
2. 吹炼：熔锍（冰铜）被送入转炉进行吹炼，通过吹入空气或其他气体，去除熔体中的杂质，如硫等，从而得到粗铜。
3. 火法精炼：粗铜经过火法精炼进一步提纯，去除剩余的杂质，提高铜的纯度。
4. 电解精炼：最后，通过电解精炼的方式，将火法精炼后的铜作为阳极，通过电解液中的铜离子在阴极上沉积，获得更高纯度的电解铜。
总的来说，这些步骤共同构成了火法冶炼铜的整个过程，它是目前工业生产中常用的铜冶炼方法之一。
需要注意的是，火法冶炼过程中会产生大量的热能和废气，因此需要有相应的环保措施来减少对环境的影响。
火法冶炼铜及湿法冶炼铜工艺介绍
题，不利于贵金属等有价伴生元素的回收， 因此在工业上未得到广泛应用。
• 我国铜冶炼主要以火法冶炼为主，总产量占全 部铜产量约96%，我国也是采用铜冶炼工艺种 类最多的国家，国际上先进的铜冶炼技术在我 国大多已采用，且生产规模远大于其它国家， 同时仍存在大量采用落后生产工艺、污染严重 的中小型铜冶炼企业，根据《有色金属产业调 整和振兴规划》的要求，铜冶炼行业规划目标 是：按期淘汰落后产能，节能减排取得积极成 效，企业重组取得进展，创新能力明显增强， 资源保障能力进一步提高。
• 火法炼铜的原则流程如下，流程图见图
• 铜精矿(15～30%Cu)——造锍熔炼——冰 铜 （铜锍25～70%Cu）——吹炼——粗铜 （98～99%Cu）——火法精炼——阳极铜 （99%Cu）——电解精炼——电铜(99.9599.98%Cu)。
• 火法炼铜生产过程一般由以下几个工序组 成：备料、熔炼、吹炼、火法精炼、电解 精炼，最终产品为电解铜。配套工序：阳 极泥处理、余热回收、余热发电、烟气收 尘、烟气制酸、循环水系统等。
• 火法冶炼铜主要产物环节如下：
• 除火法工艺外，近20 年来湿法炼铜工艺也取 得了长足的进步，湿法工艺不仅可以处理一些 难选的氧化矿和表外矿、铜矿废石等，而且随 着细菌浸出和加压浸出的发展，亦可以处理硫 化铜矿石，并能获得较好的经济效益，从而大 大拓宽了铜资源综合利用范围。该法是在常温 常压或高压下，用溶剂浸出矿石或焙烧矿中的 铜，经过净液，使铜和杂质分离，而后用萃取 -电积法，将溶液中的铜提取出来。对氧化矿 和自然铜矿，大多数工厂用溶剂直接浸出；对 硫化矿，一般先经焙烧，而后浸出。
火法冶炼及湿法冶炼 铜工艺介绍
• 铜的冶炼工艺有火法冶炼和湿冶炼两种 方法。
粗铜的火法精炼工艺
粗铜的火法精炼工艺1概述1.1阳极炉精炼的目的粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质，目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成表面平整、厚度均匀、致密的阳极板，以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。
1.2阳极炉精炼的过程描述转炉产出的粗铜装入粗铜包子，用液体吊车倒入阳极炉内，先通入压缩空气使之产生氧化反应，氧化结束后扒出炉渣，开始通入还原剂使之产生还原反应，还原结束后开始浇铸，精炼过程采用重油做燃料。
阳极板的双圆盘定量浇铸系统是由程序来自动控制的。
产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。
1.3阳极炉精炼的工艺流程2粗铜火法精炼原理粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。
粗铜的火法精炼通常是在1150～1250℃的温度下，先向铜熔体中鼓入空气，使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应，以金属氧化物MO形态进入渣中，然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去，最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。
2.1阳极炉精炼氧化原理及主要物理化学变化阳极炉氧化精炼是在1150～1200℃的高温下，将空压风鼓入熔铜中，由于铜液中大多数杂质对氧的亲合力都大于铜对氧的亲合力，且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小，当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。
脱硫是在氧化过程中进行的。
向铜熔体中鼓入空气时，除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外，氧亦熔于铜中。
但熔体中铜占绝大多数，而杂质占极少数，按质量作用定律，优先反应的是铜的大量氧化：4Cu+O2=2Cu2O所生成的Cu2O 溶解于铜水中，其溶解度随温度升高而增大。
1100℃，溶解的Cu2O=5%，相应的O2=0.56%1150℃，溶解的Cu2O=8.3%，相应的O2=0.92%1200℃，溶解的Cu2O=12.4%，相应的O2=1.38%1250℃，溶解的Cu2O=13.1%，相应的O2=1.53% 500℃1083℃20406080100Cu 重量% CuO700℃900℃1065℃1200℃1230℃3.4712.41300℃当Cu2O 含量超过该温度下的溶解度时，则熔体分为两层，下层是饱和了Cu2O 的铜液相，上层是饱和了铜的Cu2O 液相。
粗铜的火法精炼
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟粗铜的火法精炼铜锍吹炼产出的粗铜含有较高的硫、氧和其他一些杂质，如铁、钴、锌、铅、锡、镍、砷、锑、铅等，此外还有含有硒、碲、锗、金、银等稀有元素和贵金属，其总含量可达0.5%～2%。
为除去粗铜中的杂质和回收贵金属等有价元素，应将粗铜进行火法精炼和电解精练。
火法精炼只能将对氧亲和力较大的杂质除到一定的程度，而贵金属仍留于火法精炼铜中。
粗铜火法精炼的目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成表面平整、厚均匀、致密的阳极板，以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。
在火法精炼时，由于铜是主体，杂质浓度很低，故铜首先被氧化：4[Cu]＋O2＝2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜熔体中，将铜液中的杂质Me 氧化：[Cu2O]＋[Me]＝2[Cu]＋（MeO）欲使杂质残留于铜液中的极限浓度最低，应控制以下因素：（1）氧化亚铜始终保持饱和状态；（2）降低杂质氧化物的活度；（3）温度不宜太高。
粗铜火法精炼多采用固定式精炼炉、回转式精炼炉，也还有倾动式精炼炉。
表1 和表2 列出了国内外一些火法精炼过程的指标。
表1 国内火法精炼技术经济指标（一）厂别铜精炼回收率/%铜精炼真收率/%床能率/t·（m2·d）－1 燃料还原剂种类单耗/kg·t－1 种类单耗/kg·t－1 鑫冶（上海）99.9199.28.28 重油80～90 重油6 白银99.6958～12 重油70～90 重油8 云冶99.898.74 重油87 木炭粉13 重冶99.698.54.36 天然气167m3/t 柴油11 株冶99.797 重油90～110 重油10～20 广冶99.0296.83.1 重油180 重油6 贵冶99 重油50～60 液化石油气4～6 大冶98 重油42 重油5～6 表1 国内火法精炼技术经济指标（二）厂别烟气废热利用每炉还原时间/h 渣率/%渣含铜/%电耗/kW·h·t－1 水耗/t·t－1 铸模消耗/个·t－1（阳极）利用方式利用率/%鑫冶（上海）锅炉空气预热器生产蒸汽热风621.50.5～0.610～30301.8 铸铁120。
粗铜的火法精炼技术
电解对阳极铜的物理外形规格要求，各工厂的控制标准不同，但 要求阳极铜厚度均匀；阳极铜耳部饱满、坚固、不许有明显裂纹， 耳子底部无飞边，耳部顶端对板面的弯曲度不大于10mm；板面平 整、细花纹、不夹渣；飞边、毛刺不超过6mm，板面起泡不超过 6mm；不允许有冷隔层，不允许上薄下厚。
二、铜火法精炼炉的结构
炉顶厚度为 380mm ， 村质为镁质 / 镁铬质。
2.2 骨架部分
围板 立柱 拉杆 弹簧 水套构件
2.3 余热回收及烟道部分
反射炉的排烟方式有自然排烟和强制 排烟两种。一般都采用自然排烟方式， 烟气经竖直烟道、斜烟道和余热回收 及烟尘收集系统，由烟囱排出。烟尘 的收集采用重力沉降收尘，无任何的 收尘设备。余热回收采用低压板箱式 汽化水套，中间加对流管束。
三、固定式反射炉
固定式反射炉是传统的火法精炼 设备，是一种表面加热的膛式炉， 结构简单，操作容易，可以处理 冷料，也可以热料，可以烧固体 燃料、液体燃料或气体燃料。炉 子容积可大、可小，波动范围较 大。为了在精炼时使各部分熔体 的温度保持均匀，从而使熔体各 部分的杂质（特别是气体）含量 及浇铸温度均匀，炉子作业空间 不能太长以免发生温度降，为使 熔池温度趋于一致，精炼炉有 1.5～2m的燃烧前室，而且把炉顶 做成下垂式，保证炉尾温度与炉 子中央的温度相近。
倾动式精炼炉是20世纪60年代中期，由 瑞士人研究发明的。它是在反射炉和回 转炉基础上，吸取了两种炉型的长处而 设计的。炉膛形状像反射炉，保持较大 的换热面积，采取了回转炉可转动的方 式，增设了固定风口，取消了插风管和 扒渣作业，减轻了劳动强度，既能处理 热料又能处理冷料。倾动炉由炉基、摇 座、炉体、驱动装置、燃烧器及燃烧室 组成。炉基由耐热钢筋混凝土筑成，在 炉基上装设钢结构摇座，摇座上沿为圆 弧形，装有若干个滚轮。炉体底部也是 圆弧形，座在摇座上。液压缸底部装在 基础上，上部与炉底底部连接。伸缩液 压缸带动炉体倾动，倾动角度为± 30 0 ， 有快慢两种倾转速度，氧化、还原、倒
铜的加工冶炼工艺流程
铜的加工冶炼工艺流程火法炼铜是当今生产铜的主要方法，占铜产量的80%左右，主要是处理硫化矿。
火法炼铜的优点是原料适应性强，能耗低，效率高，金属回收率高。
火法炼铜可分两类：一是传统工艺：如鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼。
二是现代强化工艺：如闪速炉熔炼、熔池熔炼。
由于20世纪中叶以来全球性的能源和环境问题突出，能源日趋紧张，环境保护法规日益严格，劳动成本逐步上涨，促使铜冶炼技术从20世纪80年代起获得飞速发展，迫使传统的方法不得不被新的强化方法来代替，传统冶炼方法逐渐被淘汰。
随之兴起的是以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼先进技术，其中最重要的突破是氧气或富氧的广泛应用。
经过几十年的努力，闪速熔炼与熔池熔炼已基本取代传统火法冶炼工艺。
1、火法冶炼工艺流程火法工艺过程主要包括四个主要步骤：造锍熔炼、铜锍（冰铜）吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。
造硫熔炼（铜精矿—冰铜）：主要是使用铜精矿造冰铜熔炼，目的是使铜精矿部分铁氧化，造渣除去，产出含铜较高的冰铜。
冰铜吹炼（冰铜—粗铜）：将冰铜进一步氧化、造渣脱除冰铜中的铁和硫，生产粗铜。
火法精炼（粗铜—阳极铜）：将粗铜通过氧化造渣进一步脱除杂质元素，生产阳极铜。
电解精炼（阳极铜—阴极铜）：通过引入直流电，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，产出阴极铜。
火法炼铜一般流程图2、火法冶炼工艺分类（1）闪速熔炼闪速熔炼（flash smelting）包括国际镍公司因科（Inco）闪速炉、奥托昆普（Outokumpu）闪速炉和旋涡顶吹熔炼（ConTop）3种。
闪速熔炼是充分利用细磨物料巨大的活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。
将精矿经过深度干燥后，与熔剂经干燥一起用富氧空气喷入反应塔内，精矿粒子在空间悬浮1-3s时间，与高温氧化性气流迅速发生硫化矿物的氧化反应，并放出大量的热，完成熔炼反应即造锍的过程。
反应的产物落入闪速炉的沉淀池中进行沉降，使铜锍和渣得到进一步的分离。
粗铜火法精炼的基本原理
粗铜火法精炼的基本原理
以粗铜火法精炼的基本原理为标题，本文将为大家介绍粗铜火法精炼的基本原理。
粗铜火法精炼是一种常用的铜冶炼方法，其基本原理是通过高温加热将粗铜中的杂质氧化，使其转化为气态或溶解于熔体中，从而达到提纯的目的。
具体来说，粗铜火法精炼的过程包括以下几个步骤：
1. 熔炼：将粗铜放入熔炉中进行熔炼，使其达到液态状态。
2. 氧化：在高温下，将空气或氧气注入熔炉中，使其中的杂质氧化，转化为气态或溶解于熔体中。
3. 净化：通过熔炼和氧化的作用，将杂质从熔体中分离出来，达到提纯的目的。
4. 冷却：将熔体冷却至固态，得到纯铜。
需要注意的是，粗铜火法精炼的过程中需要控制温度、氧化剂的用量和熔炼时间等因素，以确保精炼效果和生产效率。
粗铜火法精炼是一种常用的铜冶炼方法，其基本原理是通过高温加热将粗铜中的杂质氧化，使其转化为气态或溶解于熔体中，从而达到提纯的目的。
铜火法精炼和湿法精炼
铜火法精炼和湿法精炼铜火法火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去。
其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化，然后向铜液中鼓风氧化，使杂质挥发、造渣；扒出炉渣后，用插入青木或向铜液中注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜。
还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面，以防再氧化。
精炼后可铸成点解精炼所用的铜阳极或铜锭。
精炼炉渣含铜较高，可返回转炉处理。
精炼作业在反射炉或回转精炉内进行。
火法精炼的产品叫火精铜，一般含铜99.5%以上。
火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质，通常要进行电解精炼。
若金、银和有害杂质含量很少，可直接铸成商品铜锭。
粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原两个操作环节构成。
铜中有害杂质除去的程度主要取决于氧化过程，而铜中氧的排除程度则取决于还原程度。
1.氧化过程由于粗铜含铜98%以上，所以在氧化过程中，首先是铜的氧化：4Cu+O2=2Cu2O生成的Cu2O溶解于铜液，在操作温度1373~1523K条件下，Cu2O在铜中的杂质金属(Me)发生反应：Cu2O +Me=2Cu+MeO反映平衡常数：K=[MeO]*[Cu]/[Cu2O][Me]因为MeO在铜里溶解度小，很容易饱和；而铜的浓度更大，杂质氧化时几乎不发生变化，故都可视为常数，因此K*=[Me]/[Cu2O]所以，Cu2O的浓度越大，杂质金属Me的浓度就越小。
因此，为了迅速完成地出去铜中的杂质，必须使铜液中Cu2O的浓度达到饱和。
升高温度可以增加铜液中Cu2O的浓度，但温度太高会使燃料消耗增加，也会使下一步还原时间延长，所以氧化期间温度以1373~1423K为宜。
此时Cu2O的饱和浓度为6%-8%。
氧化除杂质时，为了减少铜的损失和提高过程效率，常加入各种溶剂如石英砂，石灰和苏打等，使各种杂质生成硅酸铅、砷酸钙等造渣除去。
脱硫是在氧化精炼最后进行，这是因为有其他对氧亲和势力的金属时，铜的硫化物不易被氧化，但只要氧化除杂质金属结束，立即就会发生剧烈的相互反应，放出SO2: CuS+2Cu2O=6Cu+SO2这时铜水出现沸腾现象，称为“铜雨”。
火法炼铜
铜精矿冶炼（火法）火法炼铜主要工艺主要包括:(1)铜精矿的造锍熔炼;(2)铜锍吹炼成粗铜;(3)粗铜火法精炼;(4)阳极铜电解精炼。
经冶炼产出最终产品-电解铜(阴极铜)。
目前世界铜冶炼厂使用的主要熔炼工艺为闪速熔炼和熔池熔炼。
1.熔池熔炼：精矿被抛到熔体的表面或者被喷入熔体内,通常向熔池中喷入氧气和氮气使熔池发生剧烈搅拌,精矿颗粒被液体包围迅速融化,因此,吹炼反应能够产生维持熔炼作业所需的大部分热量,使含有氧气的气泡和包裹硫化铜/铁的溶液发生质量传递。
而闪速熔炼中的干精矿是散布在氧气和氮气的气流中的,精矿中所含的硫和铁发生燃烧,在熔融颗粒进入反应空间时即产生熔炼和吹炼。
当这些颗粒与熔池融为一体时,有些反应还会继续进行,但大部分是在飞行过程中发生的。
2.闪速炼铜：其基本流程是各种精矿在闪速炉熔炼产出冰铜,然后将冰铜水淬,磨粉并干燥,再在另一规格较小的闪速炉中用富氧空气吹炼成粗铜,产出的粗铜通过溜槽加至阳极炉。
闪速吹炼具有生产能力大、工艺技术先进、成熟可靠、环保好、自动化程度高、运行费用低、烟气量小、二氧化硫浓度高且稳定等优点,具有良好的推广应用价值,尤其适合于新建大型铜冶炼厂和对环保要求非常严格的炼铜厂改造。
3.粗铜火法精炼：以回转炉精炼为主,由于传统固定式精炼炉主要依靠人工操作、劳动强度大、环保效果差、易跑铜、难控制,已逐步被机械化程度高、炉体密闭易操作的回转式阳极炉所替代。
4.电解精炼：电解精炼工艺主要分为传统始极片工艺和不锈钢永久性阴极工艺,永久阴极电解工艺是当前电解工艺的发展趋势。
主要是因不锈钢阴极法采用不锈钢板做成阴极代替铜始极片,阴极铜产品再从不锈钢阴极上剥取,不锈钢阴极再返回电解槽中继续使用。
该方法无始极片生产系统,简化了生产过程。
且由于不锈钢阴极平直,生产过程中短路现象少,不但提高了产品质量,而且可使用较高的电流密度和较小的极距。
国内外火法炼铜进展及发展趋势熔池熔炼：1.诺兰达连续炼铜法：该法很适于使用氧气。
粗铜火法精炼
2 基本过程铜火法精炼包括氧化脱硫等杂质和还原脱氧两个基本过程。
氧化过程又称氧化精炼期，主要是脱除粗铜中的硫、铁、铅、锌、镍、砷、锑、锡和秘等杂质。
熔池中待精炼熔体质量的98%以上是铜，所以氧化过程一开始，首先是铜被鼓入熔池的空气中的氧所氧化: 4Cu+O2一2Cu2O 生成的Cu2O溶解于铜液中，在操作温度1373一1523K条件下，CuZO在铜中溶解度为6%一13%。
铜中杂质金属(Me)遇溶解在铜液中的Cu2O时便发生反应: Cu2O+Me——MeO十2Cu 由于MeO在铜中溶解度很小，而铜的浓度在杂质氧化时几乎不发生变化，可视为常数，上式的反应平衡常数为:K=〔Cu2O〕〔Me，〕K‘或〔Me‘〕〔Cu2O〕式中表明，Cu2O的浓度越高，杂质金属的浓度就越小，被除去的杂质就越多。
从节约嫉料和不延长下一步还原过程所需时间等综合因素出发，氧化过程温度控制在1373~1423K时，eu2o的饱和浓度约为6%~s%。
氧化精炼期通常还要加入石英砂、石灰和苏打等熔剂，以使铁、铅、砷、锑等杂质氧化后造渣除去。
除硫是在氧化过程的后期完成。
因为在有对氧的亲和势较大的金属杂质存在时，铜的硫化物不易氧化，而一旦金属杂质氧化结束，铜中硫的氧化反应会剧烈进行: 〔S〕e。
+2〔O〕eu一502(g) 反应平衡常数为: p阳。
氧化精炼末期铜液含氧约0.6%，1373K时的反应平衡常数K值为90,气相中户、2在3. ZkPa左右，由此计算铜液中含硫量可以降到0.001%。
铜液中以Cu2O 形态存在的氧在下一步还原过程中除去。
还原过程又称还原精炼期。
用重油、丙烷等还原剂将CuZO还原成金属铜，使铜中氧含量降到0.05% ~0.10%的过程。
重油等还原剂受热裂解为HZ、CO、C等成分，还原反应为: Cu2O十H2—2Cu+H2O Cu:O+CO—2Cu+CO2Cu2O+C一2Cu+CO 还原精炼期的终点控制十分重要，如过还原，氢气在铜液中的溶解量会急剧增加，在浇铸铜阳极板时析出，使阳极板多孔;而还原不足时，就不能产生一定量的水蒸气，以抵消铜冷凝时的体积收缩部分，降低了阳极板的物理规格，同样不利。
铜精炼工艺操作规程
铜精炼工艺操作规程1、工艺原理一般粗铜含有 0.5~1.5%的杂质，紫杂铜含有 1~5%的杂质。
这些杂质的存在，使铜的抗腐性弱，机械性能差，导热、导电率低，不适合机械加工及电气工业的应用。
火法精炼主要是将金、银等贵重金属以外的杂质含量降低到相应限度，以满足电解精炼的要求。
火法精炼是将粗铜、紫杂铜装入精炼炉内熔化后，向熔体铜内通入空气，使其中对氧亲和力较大的杂质 Zn 、Fe 、Pb 、Sn 、As 、S 等发生氧化，以氧化物的形态与参加炉内的熔剂发生氧化反响，于铜液外表形成炉渣，或挥发进入炉气而除去。
残留在铜液中的氧，经复原脱去后，即可浇铸成电解精炼用的阳极板。
因此，铜火法精炼可分成以下两个主要反响阶段： 1.1 氧化阶段在 1160℃的温度条件下，使铜液中的杂质发生氧化而除去。
主要反响式： 4Cu+O =2Cu O22Cu O+Me=2 Cu+MeO2MeO+SiO = Me O·SiO222Cu 2O+ Cu 2S=6 Cu+SO ↑21.2 复原阶段经氧化后铜熔体约含有 8%左右的氧，需进展复原以脱除铜熔体中的氧。
其主要反响式〔用煤粉作复原剂〕：Cu O+C=2 Cu+CO24 Cu2O+CH4=8 Cu+CO2+2 H O2Cu O+CO=2 Cu+CO2 2Cu O+H =2 Cu + H O2 2 26Cu O+2C H =12 Cu+2CO+m H + 2CO2 2 m 22 2、工艺流程3、主要工艺设备一览表序号 设备名称规格型号数 量主要技术参数 备注69-12-8D7空气压缩机 3LA-16/3.5风量 6763-7981m 3/h3 风 压 21732-21947Pa打气量 16m 3/min 4出口压力 0.35MPa75Kw电机 75 Kw冷却水泵JS80-65-160配 用 电 机 Y132S -2 282扬 程 28m 流 量 7.5 Kw50m 3/h热水泵 JS100-65-250扬 程 20m 流 量 配 用 电 机 Y132S-4 9250m 3/h7.5 Kw10 贮油罐200m 32 Φ 6500*6800玻璃钢冷塔80,100t桓台宏玉玻璃钢生产11 212 切割机J3G-400 113 电焊机BX1-3002沟通 〔打〕齿轮流量 33.3L/minY100 L 2-42.2 Kw14油泵KCB-33.3 41.45MPa(卸)齿轮流量 300L/minY132 M 2-615 油泵KCB-300 20.36MPa5.5Kw1 铜阳极 精炼炉炉 膛 4900*2600 4 容量：60-75t 熔池面积：13 ㎡ 燃料：煤焦油最大熔池深度：680㎜ 2 圆盘浇铸机Φ 8600-9000 铸模 18-20 块 配用电机㎜ 2 浇铸速度 100 块/时 2.2Kw 3 地轨加料机 自制 2加料力量 1t/次电动单梁桥式起重量 3-5 吨 Zd 41-4 14 起重机6 电机 7.5 Kw起重量 2.5t5 卷扬机 JJK 20 平均绳速 25m/min Y100L1-42.2Kw风机9-12 风量 7133m 3/h 55Kw2 风压 16729Pa4、工艺技术条件4.1铜阳极板技术标准4.1.1铜阳极板的化学成分Cu≥99.0%～99.5% As ≤0.09%Sb ≤0.02%Bi ≤0.02% Zn≤0.02%Fe≤0.05%Pb≤0.15%Ni≤0.25%S≤0.05% 4.1.2.1 每块阳极板的重量为200±20Kg(外购板±5Kg)〔鹏辉〕；每块铜阳极板的重量 265Kg,每块重量允差±5Kg。
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。
铜冶炼的工艺流程及原理
铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。
1)火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。
该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。
近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。
2)现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。
湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。
向左转|向右转电解铝的基本原理和工艺过程：电解铝就是通过电解得到金属铝。
现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融电解法。
熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃下，在电解槽内进行电化学反应。
阳极主要产物是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘，该气体需经过净化处理后排空。
阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送至铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等生产工艺流程其生产工艺流程如下图：氧化铝氟化盐碳阳极直流电↓↓↓↓↓排出阳极气体------ 电解槽↑↓↓废气←气体净化铝液↓↓回收氟化物净化澄清----------------------- ↓↓↓返回电解槽浇注轧制或铸造↓↓铝锭线坯或型材方程电解铝就是通过电解得到的铝. 重要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al+3O2。
第五章 粗铜的精炼
可产出含铜99.95％以上的电铜，而金、银、硒、
碲等富集在阳极泥中。 电解过程中，大部分铁、镍、锌和一部分砷、 锑等进入溶液，使电解液中的杂质逐渐积累，铜 含量也不断增高，硫酸浓度则逐渐降低。因此，
必须定期引出部分溶液进行净化，并补充一定量
的硫酸。
三、粗铜的火法精炼 1、火法精炼的基本原理
再生粗铜火法精炼过程与原生粗铜火法精炼一 样，即向铜熔体中鼓入压缩空气使杂质氧化并造 渣而除去，在扒渣后进行氧化铜的还原及铜的铸 造。
三粗铜的火法精炼1火法精炼的基本原理再生粗铜火法精炼过程与原生粗铜火法精炼一样即向铜熔体中鼓入压缩空气使杂质氧化并造渣而除去在扒渣后进行氧化铜的还原及铜的铸粗铜火法精炼的基本原理是基于不同金属对氧的亲和力不同使质质金属优先氧化后造渣并与主体金属铜分离
第五章 粗 铜 的 精 炼
一、粗铜基本知识 ①主成分为铜加银不小于96%，可达99.3%； ②主要杂质元素为砷、锑、铋、铅； ③主要用于精炼生产； ④外形为锭状，每锭30～50ｋｇ。 ⑤ 粗 铜 按 化 学 成 分 分 为 3 个 牌 号 ： Cu99.30C 、 Cu99.00C、Cu97.50C
铅：阳极中的铅在电解过程中与硫酸作用生成 白色的硫酸铅。在酸性溶液中又可能氧化成PbO2 复盖于阳极表面，使阳极钝化槽电压升高。因而 阳极含铅最好控制在0.2%以下。 金银和铂族金属：它们在电解精炼过程中不溶 解而进入阳极泥中。
四、再生粗铜阳极电解精炼的实践 1、电解装置和电解液 再生粗铜电解精炼时用的阳极是再生铜经火法 精炼后铸成的长方形铜块，而阴极则由厚为0.40.7mm的铜片做成，其尺寸比阳极稍大。 电解槽是由钢筋混凝土制成并内衬防腐材料的 长方形槽子，其大小由电极数量和尺寸来决定。 电解液的主要成分是Cu2 +和H2SO4以及阳极电溶 解入溶液的杂质，为了改善电解铜的质量，常在 电解液中加入各类添加剂(如动物胶、硫脲、干 酪素等）。
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粗铜的火法精炼工艺1概述1.1阳极炉精炼的目的粗铜火法精炼的任务是除去一部分杂质，目的是为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成表面平整、厚度均匀、致密的阳极板，以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。
1.2阳极炉精炼的过程描述转炉产出的粗铜装入粗铜包子，用液体吊车倒入阳极炉内，先通入压缩空气使之产生氧化反应，氧化结束后扒出炉渣，开始通入还原剂使之产生还原反应，还原结束后开始浇铸，精炼过程采用重油做燃料。
阳极板的双圆盘定量浇铸系统是由程序来自动控制的。
产生的烟气经过空气换热器冷却后经排空。
1.3阳极炉精炼的工艺流程2粗铜火法精炼原理粗铜的火法精炼包括氧化与还原两个主要过程。
粗铜的火法精炼通常是在1150～1250℃的温度下，先向铜熔体中鼓入空气，使铜熔体中的杂质与空气中的氧发生氧化反应，以金属氧化物MO形态进入渣中，然后用碳氢还原剂将熔解在铜的氧出去，最后浇铸成合格的阳极送去电解精炼。
2.1阳极炉精炼氧化原理及主要物理化学变化阳极炉氧化精炼是在1150～1200℃的高温下，将空压风鼓入熔铜中，由于铜液中大多数杂质对氧的亲合力都大于铜对氧的亲合力，且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小，当空气中的氧通入铜熔体中便优先将杂质氧化除去。
脱硫是在氧化过程中进行的。
向铜熔体中鼓入空气时，除了O2直接氧化熔铜中的硫产生SO2之外，氧亦熔于铜中。
但熔体中铜占绝大多数，而杂质占极少数，按质量作用定律，优先反应的是铜的大量氧化：4Cu+O2=2Cu2O所生成的Cu2O 溶解于铜水中，其溶解度随温度升高而增大。
1100℃，溶解的Cu2O=5%，相应的O2=0.56%1150℃，溶解的Cu2O=8.3%，相应的O2=0.92%1200℃，溶解的Cu2O=12.4%，相应的O2=1.38%1250℃，溶解的Cu2O=13.1%，相应的O2=1.53% 500℃1083℃20406080100Cu 重量% CuO700℃900℃1065℃1200℃1230℃3.4712.41300℃当Cu2O 含量超过该温度下的溶解度时，则熔体分为两层，下层是饱和了Cu2O 的铜液相，上层是饱和了铜的Cu2O 液相。
溶解在铜熔体中的Cu2O ，均匀地分布于铜熔体中，能较好地与铜熔体中的杂质接触，那些对氧亲和力大于铜对氧亲和力的杂质（Me），便被Cu2O所氧化：[Cu2O] + （Me）=2[Cu] + [MeO]。
这样在氧化精炼中一部分发生Cu—Cu2O—Cu的变化而起到氧的传递剂作用。
铜熔体中杂质氧化主要是以这个方式进行的。
当然，也有少部分杂质，直接被炉气或空气中的氧所氧化，其反应为：2（Me）+ O2=2 [MeO]。
这种反应，在氧化精炼中不占主导地位。
为了使空气中的氧尽量与铜反应生成Cu2O，且使Cu2O与杂质良好接触，进而氧化杂质。
就必须把空气鼓入铜熔体中，使空气形成无数小气泡，使铜熔体翻腾，以增大气—液相接触面，加快Cu2O和杂质间的扩散，强化氧化精炼过程。
铜液中Cu2S和其它金属硫化物，它在精炼初期氧化的较缓慢，但在氧化后期时，温度达1175℃时，硫在铜液中溶解度可达9%，开始按[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2反应激烈地放出SO2，使铜水沸腾，有小铜液滴喷溅射出，形成所谓“铜雨”而将硫脱除,也标志着氧化将结束。
2.2阳极炉氧化过程杂质行为杂质的氧化顺序，从理论上说，可按杂质对氧的亲合力的大小来粗略地判断，其排列顺序为铝、硅、锰、锌、铁、镍、砷、锑、硫、铋、铜、银、金。
然而，在实际精炼过程中，杂质氧化的明显顺序是不存在的，而是许多杂质同时发生氧化，只是在某一个时刻氧化程度不同而已杂质的氧化顺序和除去程度，与下列因素有关：（1）杂质在铜中的浓度和对氧的亲合力；（2）杂质氧化后所生成的氧化物在铜中的溶解度；（3）杂质及其氧化物的挥发性、杂质氧化物的造渣性。
上述因素中，杂质的浓度、对氧的亲合力和杂质氧化物在铜中的溶解度是主要因素，杂质及其氧化物在铜中的溶解度愈大，则该杂质愈难除去，杂质对氧的亲合力愈小，则该杂质愈难氧化，因而也难以除去。
因此在阳极炉精炼过程中，杂质按其易难除去程度可分为三类：易除去的、难除去的和不能除去的。
(1）易除去杂质：包括铁、锌、铅、锡、硫等A、铁：铁是易于除去的杂质，它在铜的熔体中是有限溶解，不与铜生成化合物，在火法精炼中，能迅速而完全地除去，它在炉料的熔化和氧化阶段初期即被氧化成FeO并与石英熔剂作用生成硅酸盐炉渣，或进一步氧化成Fe2O3，与其它金属氧化物生成铁酸盐即MeO. Fe2O3炉渣。
如精炼作业在碱性炉衬的炉子中进行，过程又不加入石英熔剂，则全部的铁几乎都氧化成Fe2O3而呈铁酸盐炉渣。
B、锌：锌和铜在液态时互溶，固态时形成一系列固溶体。
精炼过程中，锌可直接蒸发，熔体中的ZnO在有还原剂覆盖铜熔体的情况下，也能被还原成金属锌而蒸发，并在炉气中被氧化成ZnO ，随炉气排出。
此外，还有一部分ZnO与SiO2作用生成硅酸锌即ZnO²SiO2,与Fe2O3生成铁酸锌即ZnO²Fe2O3炉渣。
当精炼含锌高的铜料时，为加速锌的蒸发，在熔化期和氧化期均应提高炉内温度，并在熔体表面覆盖一层木碳或不含硫的焦炭颗粒，使还原成金属锌蒸发，以免生成结块而妨碍蒸锌过程的正常进行。
C、铅：铅和铜在固态时互不溶解，在铜熔体中溶解度很小，但铅对电解的危害较大，须将其控制在所允许的范围内，铅的氧化是在铜熔化时就开始，一直延续到开始还原时为止，通常采用的除铅方法是向炉内加入石英熔剂，使PbO成硅酸盐的形态除去，因PbO浓度较大，固用压缩空气强制将细粉状熔剂吹入熔体内效果较好。
然而用硅酸盐造渣脱铅的方法操作时间长，铜的损失大，炉渣酸性化，对碱性炉衬腐蚀严重，尤其是要使铅的含量降低到0.005%以下更是如此。
此外用氧化硼作剂，使铅呈硼酸盐形态除去，亦有显著效果，但其成本较高。
D、锡：锡是比较难以除去的杂质，但从处理矿石或精矿得到的粗铜中，含锡很少，一般只有万分之几，不会给精炼作业带来较大困难。
锡在氧化成，其可用加入碱性熔剂如Na2CO3和CaO等方法除去。
E、硫：硫在粗铜中，主要以Cu2S和其它金属硫化物形式存在，它在精炼初期氧化的较缓慢，但在氧化后期时，便开始按[Cu2S]+2[Cu2O]=6[Cu]+SO2反应激烈地放出SO2，使铜水沸腾，有小铜液滴喷溅射出，形成所谓“铜雨”。
要使硫降至0.008%以下，在1200℃时铜水含氧在0.1%即可。
然而为了加速反应，实践中常将氧的浓度提高到0.9~1%，保持熔体中Cu2O为饱和状态。
同时采用低硫的重油供热，炉气中SO2浓度应低于0.1%，防止SO2溶解于铜熔体中，温度应控制在1200℃，并使炉内为中性或微氧化性气氛。
（2）难除去的杂质：包括镍、砷、锑A、镍：镍在氧化阶段氧化缓慢，而氧化生成的分布在炉渣和铜水中，镍之所以难除去，一方面由于镍对氧的亲合力接近于铜，另一方面在有砷、锑存在时，镍、砷、锑的氧化物形成易深于铜熔体中的三元氧化物，阻碍镍进入炉渣。
镍氧化生成的NiO.Cu2O和As2O5.Sb2O5生成镍和铜的砷酸盐和锑酸盐，即6 Cu2O.8 NiO. As2O5和6 Cu2O.8 NiO. Sb2O5，所谓“镍云母”它们部分溶于铜中，使除去镍、砷、锑困难，部分沉积炉底易形成炉结，为了除镍，除添加使生成的造渣外，还可加入分解和破坏镍云母，减少这些化合物在铜熔体中的溶解。
B、砷、锑砷、锑在精炼时，如形成 As2O3和Sb2O3，易于挥发而除去，如形成As2O5和Sb2O5，则不能挥发，与铜的氧化物生成砷酸盐和锑酸盐，溶解于铜熔体中，难以除去。
在精炼的氧化期，砷和锑生成具有挥发性的三氧化物，即As2O3和Sb2O3，一部分随炉气逸出，其余部分与铜生成可溶于铜熔体的亚砷酸铜和亚锑酸铜，如熔体中始终饱和以Cu2O时，砷、金北的三氧化物将继续氧化成不挥发的五氧化物，即As2O5和As2O5 ，并生成砷酸铜和锑酸铜溶解于铜熔体中。
当精炼含砷、锑相当高的粗铜时，根据砷、锑化合物的性质，可采取重复氧化和还原数次，将其从铜中除去，可向铜熔体中加入Na2CO3或CaO等碱性溶剂，使砷、锑生成不溶于铜的砷酸钠、砷酸钙、锑酸钠、锑酸钙，组成炉渣，上升到熔体表面而被除去。
（3）不能除去杂质：包括金、银、硒、碲、铋等A、金和银：金、银在火法精炼中不被氧化而留在精炼铜中，只有银部分地被挥发性杂质如锌、砷、锑等带走，因此银损失可达2.5%。
B、硒、碲：硒和碲在粗铜中的含量很少，通常只是十万分之几，硒、碲在氧化精炼时，有少量被氧化成SeO2、TeO2，随炉气排出，但大部分的硒、碲仍留在铜液中，在电解精炼时，从阳极泥回收。
C、铋：铋与铜在熔体中完全互溶，对氧的亲合力与铜差不多，沸点又高，因此，既不能氧化，又不能挥发除去，基本进入铜液中。
对于我们处理的二次铜精矿，其主要杂质成份为铁、镍、硫、金银贵金属及稀有金属，所以进入火法精炼炉中的粗铜液它可能存在的杂质也不外乎这几种。
2）阳极炉精炼还原原理及主要物理化学变化在氧化精炼过程中，为了有效地除杂脱硫，必须使Cu2O在熔体中达到饱和的程度，这样在氧化精炼结束时，铜熔体中仍残留着相对数量的Cu2O。
为了满足阳极铜的要求，必须把这部分Cu2O还原成金属铜。
我国铜火法精炼中常用的还原剂有：木炭或焦粉、粉煤以及插木法还原、重油、天然气、甲烷或液氨。
其中使用气体还原剂是最简便的但受区域影响无法普及，近年来国内各工厂大都采用重油作还原剂，虽然还原效果好，也比较经济，但油烟污染严重。
随着目前环保趋势要求，使用粉煤为原料的固体还原剂开始普及。
无论采用哪种还原剂，其还原过程均为还原性物质对氧化亚铜的还原。
下面以重油作还原剂为例分析其还原过程。
重油主要成份为各种碳氢化合物，高温下分解才成氢和碳，而碳燃烧成CO。
所以重油还原实际上是氢、碳、一氧化碳及碳氢化合物对氧化亚铜的还原：Cu2O+H2=2Cu+H2O Cu2O+C=2Cu+COCu2O+CO=2Cu+C2O 4Cu2O+CH4=8Cu+C2O+2H24Cu2O+CuHm=8Cu+0.5(m-2)H2+H2O+C2O+CO在用重油做还原剂时，铜熔体中出现的气体有CO、C2O、H2O、N2、H2、和SO2。
前四种气体基本上不溶解于铜熔体中，而后两种气体则溶解于铜熔体中。
采用重油还原时，铜样断面不如插木还原的铜样光亮，其原因是插木时分解放出大量水蒸汽、氢气和甲烷等，水蒸汽的存在稀释了氢气的浓度，降低了氢的分压。
而用重油还原时，分解出来的水蒸汽很少，故氢气浓度大、氢的分压较大。
而氢在铜水中的溶解度与其分压的平方根成正比。
所以用重油还原时吸收的氢比插木还原多，当铜凝固时，部分氢析出，铜样断面出现许多微观小孔，使其外观金属光泽不亮。