铜冶金
铜火法冶金原理基础知识全解
铜火法冶金原理基础知识全解1.铜矿的种类铜矿主要分为硫化铜矿和氧化铜矿两大类。
硫化铜矿包括黄铜矿、黄铜铁矿、黄铁矿等，氧化铜矿包括赤铁矿、绿矾石等。
不同的铜矿含有不同的铜含量和矿石结构，会影响到冶炼的方法和工艺流程的选择。
2.铜的提取方法铜的提取主要有火法冶金和湿法冶金两种方法。
火法冶金是指利用高温将铜矿石还原成金属铜的过程，而湿法冶金是指通过水溶液处理将铜离子沉积成金属铜的过程。
3.铜的火法冶金方法熔炼是将铜矿石与一定数量的焙烧助剂一起加入炉中，在高温下进行还原反应，将矿石中的铜鼓出来。
熔炼过程中，会采用不同的炉型，如隧道炉、转炉等，具体选择根据矿石种类和产量来决定。
焙烧是在熔炼之前将铜矿石进行预处理，使其中的硫化物转化为氧化物，提高熔炼效果。
焙烧会生成二氧化硫气体，需要进行捕集和处理，以减少环境污染。
浸出是将焙烧后的矿石进行浸出，从中提取出铜。
浸出过程可以采用硫酸浸出法或氨浸出法，具体选择取决于矿石和工艺条件。
4.铜的提纯方法通过火法冶炼得到的铜中还存在一些杂质，需要进行进一步的提纯。
铜的提纯主要有电解法和火法法两种。
电解法是将铜放入电解槽中，通过电解的方式将其中的杂质分离出来，得到纯净的铜。
电解法可以用于提纯高纯度铜，但成本较高。
火法法是指将铜通过高温蒸发和凝结的方式进行提纯。
火法法包括铸造法、蒸馏法和氧化冶炼法等。
不同的火法方法可以去除不同的杂质，从而得到高纯度的铜。
5.铜矿资源的循环利用铜矿资源是有限的，为了实现可持续发展，需要进行铜矿资源的循环利用。
目前，已经有一些技术用于回收和利用废铜，如冶金渣的综合利用和废电线的回收等。
总结：铜火法冶金是利用火法冶炼技术从铜矿中提取铜金属的过程。
它包括熔炼、焙烧和浸出三个步骤，以及提纯的方法。
铜矿资源的循环利用也是一个重要的课题。
通过这些基础知识的学习，我们能更好地了解铜火法冶金的原理和应用。
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
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。
铜冶金技术
2.熔炼车间
? 一台富氧底吹炉（Φ4.4*16.5m）、供氧、供风（Q=150Nm3/min，ΔP=10kg）、下料系统（三个加料口））、供水系统、中控室、放渣、放锍装置（50t/15t行车2台、6m3渣包）、水冷烟道、余热锅炉房、电收尘（60m2）室、布袋收尘（4000m2）室、烟尘输送系统、白砷包装系统、高温风机房（Q=12万m3/h，N=315KW。
*四、废杂铜------已成为极其重要的再生铜原料。一般都是用火法工艺处理废杂铜，生产出阳极铜后送电解产电铜。
*五、硫化铜精矿火法处理原则流程
**六、新项目工厂生产工艺流程
七、新项目工厂生产流程概述
? **1. 火法熔炼过程
*混合精矿入富氧底吹熔炼炉，造出含铜40%—65%的铜锍。铜锍送P—S转炉吹炼，产出含Cu约99%的粗铜，粗铜再经反射炉火法精炼后产出含铜约99.5%的阳极铜交电解精炼。
*底吹熔炼炉和转炉产出的炉渣经缓冷后送渣选矿，得出渣精矿（Cu20%以上）返回熔炼炉。选矿还产铁精矿和尾矿产品。
*底吹熔炼炉及转炉烟气均设余热锅炉回收余热，余热锅炉产出的蒸汽大部分送发电，抽出部分用于生产工艺、保暖。通过余热回收、收尘后烟气送硫酸系统。
*底吹熔炼烟气在收尘过程中设骤冷塔降温，布袋收砷器将As2O3收集呈白砷产品。
7、 渣选矿车间
包括渣场、破碎筛分系统、皮带输送、粉矿倉、球磨机房、浮选系统、浓密机房、过滤。
8、 其他系统
10000Nm3/h制氧站、余热发电站（最大功率 2300，年平均1660Kw）、风机房、化学水处理站（50t/h）、循环水冷却设施、耐火材料库、综合仓库、总降变电所、化验室、生产指挥中心等。
? 精炼工段----包括2台100t反射精炼炉、供风系统、还原剂喷吹系统、烟道系统、排风机、空气预热器、重油加热、控制室及单圆盘定量浇铸系统（35t/h）。
铜冶炼工艺介绍全解
红色
灰黑色 红蓝色 黄色 红蓝色 灰黑色 灰黑色
硫化 矿物
黄铜矿 斑铜矿 硫砷铜矿 黝铜矿
铜的主要矿物
赤铜矿 Cu2O 88.8 7.14 红色
黑铜矿
氧化 孔雀石 蓝铜矿 硅孔雀石 胆矾
CuOห้องสมุดไป่ตู้
CuCO3· Cu(OH)2 2CuCO3· Cu(OH)2 CuSiO3· 2H2O CuSO4· 5H2O
工艺流程图
设备连接图
连吹流程图
底吹熔炼流程图
主要工艺过程
火法区域的工艺流程按作业性质可分为：
精矿仓及配料系统、铜锍破碎及上料系 统、底吹熔炼系统、底吹吹炼系统、阳 极炉及浇铸系统、环集烟气及阳极炉烟 气脱硫系统等。
火法系统效果图
原料卸矿、储存配料及上料系统
精矿仓配料及原料输送系统处理精矿量1424t/d。精矿仓可储存精矿 时间为50天。精矿仓中的各种铜精矿利用抓斗起重机抓配 成成分均匀的 混合铜精矿、混合铜精矿、渣精矿、石英石分别通过抓斗桥式起重机、 圆盘给料机和定量给料机经胶带输送机送至熔炼厂房，返回烟尘经双螺 旋喂料机和加湿搅拌器。吹炼用石英石和部分冷料经1#、2#胶带输送机 送到4#胶带输送机。3、4#胶带输送机共用一个通廊，并经过转运站转 运至5、6#胶带输送机上，然后运往底吹熔炼厂房。 考虑到冬季极端寒冷天气的情况，本项目设计一个精矿解冻库， 采用蒸汽辅助热风进行解冻，将车皮上冻结的精矿在解冻库解冻 后再运往精矿仓。 熔炼系统对精矿配料及上料系统的要求： （1）上料必须连续稳定。 （2）配料、上料的计量设备要精确。 （3）配送到熔炼系统的物料粒度、水分含量要符合熔炼系统的要求
工艺流程总述
我公司火法冶炼工艺采用富氧底吹造锍熔炼、铜锍底吹 吹炼、粗铜回转式阳极炉精炼工艺。工艺过程为湿精矿加入 氧气底吹熔炼炉自热熔炼产出72%的铜锍。经冷却破碎后的 铜锍由加料系统加入到吹炼炉中吹炼成粗铜，液态粗铜加入 到回转式阳极炉精炼并浇铸产出阳极送电解精炼。主要设备 有Φ4.8×20m氧气底吹炉一台，Φ4.4×20m 底吹连续吹炼 炉1台，Φ4.0×12.5m阳极炉2台。 液态熔炼渣和液态转炉 渣送缓冷渣场缓冷后送炉渣选矿车间用浮选法回收铜，产出 的渣精矿返回熔炼炉，渣尾矿外卖。熔炼炉和吹炼炉产出的 高温烟气经余热锅炉回收余热（产生的蒸汽用于发电），再 经电收尘器收尘后送硫酸车间制酸。阳极炉氧化期烟气经降 温除尘后送制酸系统，还原期含二氧化硫很少，经降温除尘 后和全厂环保通风的气体一起进行脱硫，脱硫装置采用活性 焦脱硫吸附解析装置回收二氧化硫，并将二氧化硫送制酸， 脱硫后的烟气通过120m的环保烟囱排放。
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
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，
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。
铜冶金介绍
在温度达1300－1500度的反应塔内，Fe3O4很快被 SiO2和FeS分解： 3Fe3O4＋FeS＋5SiO2＝5（2FeO.SIO2）＋SO2 在反应塔内由于氧化反应强烈，炉料在炉内停留的 时间很短，各组分之间的接触不良Fe3O4不能完全 被还原，而溶解于炉渣和铜锍中，一同进入沉淀池。 少量的硫化亚铜下列反应氧化： 2Cu2S十3O2＝2Cu2O十2SO2 当有足量的FeS存在时，Cu2O会与FeS反应生成 Cu2S进入铜锍。由上述反应可看出，炉料中的FeS 的存在能阻止铜进入炉渣，但正如向前述的Fe3O4 一样，由于反应塔内氧化反应强烈，因此，仍有少 量的Cu2O熔于炉渣。由反应塔降落到沉淀池表面 的产物是铜锍与炉渣的混合物，在沉淀池内进行澄 清和分离，在分离过程中铜锍中的硫化物与炉渣中 的金属氧化物还进行如下反应，从而完成造铜锍和 造渣过程。
＝Cu2S＋FeO 2FeO＋SiO2＝2FeO.SiO2 3Fe3O4＋FeS＋5SiO2＝5（2FeO.SiO2）＋ SO2 ＊闪速炉炉渣中含铜高的原因是由于： （1）反应塔内氧势较高，熔炼脱硫率高，产出的 铜锍品位高，铜锍品位越高，渣含铜也越高。 （2）闪速熔炼，原料多为高硫高铁精矿，而配加 的石英熔剂少，渣中铁硅比高，这种炉渣密度较大 且对硫化物有较大的溶解能力。 （3）闪速炉烟尘率高，熔池表面难免有烟尘夹带， 这无疑也会增加渣中含铜量。
1．4．闪速炉炉体各部位的结构 （1）反应塔顶 反应塔顶有拱顶和平吊挂顶两种结构，拱顶又有球 拱顶(如汉堡冶炼厂、韦尔瓦冶炼厂等)和平斜结合 顶(金隆公司、贵冶等)。拱顶密封性好，漏风小， 但砖体维修困难，一般寿命为3—5年；吊挂顶密封 性较差，但可以在炉子热态下更换部分砖体；随着 富氧浓度、干矿装入量和反应塔热负荷的提高．越 来越多的冶炼厂采用吊挂顶改造供顶。 （2）反应塔壁 反应塔壁经受带之高温烟气和高温熔体的冲刷，几 乎没有任何的耐火材料能够承受反应塔内的苛刻条 件。为提高炉寿命，各冶炼厂不断地改进反应塔的 结构，使用优质耐火材料，并采用水冷却系统，冷 却强度不断提高，形成了各自不同的反应塔结构特 征。
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，
【精品课件】铜冶金及现代冶金技术
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5.
2) Na3AlF6能熔10％的Al2O3
Na3AlF6
Al2O3
铝合金
固溶强化 变形铝合金
铸造铝合金
变形铝合金: 加热可形成单相合金 铸造铝合金：具有共晶组织－不可变形 （Al－Si；Al－Mg；Al－Cu；Al－Zn） Al－Si铸造铝合金共晶点Si10％，当Si大于6％时必须变质。
铝合金的熔炼
温度 ➢ 促进夹杂物上浮，提高钢
水纯净度 ➢ 精确控制钢液成分，实现
窄成分控制 ➢ 均匀钢水成分和温度 ➢ 与喂线配合，可进行夹杂
物的变性处理
VD和VOD
在电炉钢厂，VD炉作为真空脱气设备通常 与LF炉双联，生产各种合金结构钢、优质碳钢 和低合金高强度钢。在VD炉上增加顶吹供氧 系统，构成VOD炉，可以完成真空吹氧脱碳的
= k (PH2)1/2 ，当PH2 ， [H] 向气泡扩散， 泡上升将H和杂质带出 。 用的气体有：N2，Cl2 Cl2，N2，CO）三气。 中Cl2能和[H] 直接反应： ＋ [H] ＝ HCl（气）， 果最好，劳动条件最差。 外：ZnCl2＋Al＝ALCl3 （气）＋Zn。最清洁的是N2，但效果最差。
效果。
Cu 合金和熔炼
特点： 1） 导电性 － 用途占50％以上； 2） 导热，无磁性，耐磨。 所以一般不作为结构材料。
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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。
除了这两件东西以外，还有比它稍微晚一点的，有山西榆次出土的一个坩埚的残片。
在坩埚残片上有铜渣，那么也是冶炼生成的。
在陕西渭南，也出了一个原始的黄铜。
所以根据现有的资料我们得到一个什么印象呢？就是从仰韶文化晚期到龙山文化早期，就是说离开现在大概4500年到5000年甚至于更早的时期。
在这个时期，中原和边缘地区的金属遗物是旋生旋灭，时断时续，看来都是一种偶然得到的东西。
这就是说反映了金属技术萌生时期的一种特点。
创业维艰，当时的人对这种技术还缺乏规律性的掌握，有时候炼出原始的黄铜来了，有时候又失传了。
同时这也是冶金技术必经的这样一个阶段。
第二个时期是铜石并用时代。
在新石器时代晚期，我们日常所说的龙山文化以及齐家文化这一段时期，大概离现在4500年到5000年。
这一段时期这个金属，出土的金属遗物就比较多了。
比如说河南、河北、山东、甘肃、青海、辽宁、内蒙这些地区都有出土。
那么出土的是些什么东西呢？比如钻，钻头、凿子、小刀、小斧子，这样一些小型的工具。
也有耳环，发髻这样一类装饰用品。
那所用的金属是既有红铜又有原始的青铜和原始的黄铜，是多种材质并用。
而加工工艺也是锻造跟铸造并用的。
第三个时期是青铜时代。
我们现在认为是夏代到春秋时期是属于中国的青铜时代。
那么古籍上讲，“国之大事，唯祀与戍（戎）”，也就是说当时的上层统治者是把祭祀跟武备作为一个国家最重要的事情。
在这样的观念指导下，青铜时代是以礼、乐、兵、车这些器物为主的。
也就是以礼器、乐器、兵器、车马器的制作作为重点。
当然还有一些生活用具，比如青铜的盘、匜等等。
那么实际上青铜工具的作用是更具有基础性的意义的。
但是先前一般的人对它并不是很重视，这我在下面还要讲到。
那么第四个时期，就是铁器时代。
从战国一直到清代都属于铁器时代。
那么李约瑟英国著名的学者李约瑟讲：在公元15世纪之前，只有中国才拥有如此丰足的钢铁。
他的说法是很对的。
那么我们看到这个沧州铁狮子是五代铸造的，也就是北周广顺三年，公元953年铸造的。
这是中国特大型铸铁件的代表作，也是当时世界上唯一的能够做铸铁件的一个代表作。
这个铁狮子长5.3米，高5.4米，宽3米，重大概是40吨左右，是用四百多块泥范铸成的，这是铁器时代的代表作。
那么这个四个时期简单做一个交待。
下面我们讲第二个大问题铜冶金。
铜冶金首先要讲一个问题就是采铜冶铜。
那么谈到采铜冶铜首先要提到的就是商周时期铜料的来源。
那么大家知道，从夏代到战国，中国的青铜时代历时17个世纪。
这用铜的数量是非常巨大的。
比如说湖北随县出土的一套曾侯乙编钟，就用了五、六吨铜。
你想，1700年，礼、乐、兵、车、生活用具，工具要有多少铜。
而值得注意的是，当时的铸铜的中心，比如河南安阳殷墟、周原、洛阳，它这个周围地区都没有大的铜矿。
所以从上个世纪30代开始，李济、石璋如等学者就提出了商周时期铜料来源的问题。
用那么多铜，这个铜哪来的？这个问题在很长时期成为一个悬案，学术界都很关注这个问题。
那么经过我们多年的探索，在上个世纪80年代我们得出这样的看法。
像这样的悬案，应该通过综合性的多学科的学术研究来解决。
从哪几个方面解决呢？应该是三个方面。
第一就是古文献所记载的铜矿产地。
那么《尚书·禹贡》说“淮海惟扬州，厥贡惟金三品”，又说“荆及衡阳惟荆州，厥贡惟金三品”。
这讲的是长江中游地区的荆州跟长江下游的扬州地区，当时贡的有几种金属，金，这个金是铜，就是贡献了三种不同颜色的铜。
上面讲得很清楚，“吴越之金锡”，就是当时的铜跟锡主要他认为是来自吴越地区的，它突出这一点。
《越记》书上也讲“江南金锡”，这讲的“金”都是铜，古代称铜为金。
那么当然还有《史记·孝武本纪》讲：“黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下。
”这首山是在什么地方？首山就是首阳山，就是在今天的山西的永济那个地方。
所以这里面荆州和扬州是古籍里面提得最多的产铜的地方。
这是值得我们重视的。
第二个方面，我们要从现代地质勘探得到的铜矿资源来考虑这个问题。
因为从50年代起，我们在全国普遍开展地质勘探，包括铜矿在内，我们掌握很多的资料。
那譬如说著名的古代著名的产铜的地方，大冶铜绿山，铜陵铜官山这些。
在现代勘探的时候，都发现了老窿，所谓老窿就是古代的矿井。
也就是说，凡是现代我们开采的铜矿，特别是大的铜矿，几乎古代都已经开采过。
这一点给我们很大的启发。
第三点当然是更重要的一点。
就是为了得到实证，应该对古代的采矿、冶炼的遗址进行发掘和研究。
当然这个是非常困难的。
一个古矿井你要去发掘，要去勘探，光靠考古界是很困难的。
但是也有凑巧的地方。
就是1975年，湖北黄石大冶铜绿山矿冶遗址发现了。
怎么发现的？就是在现代采矿的过程里面发现一个老窿，而且有大量的老窿，引起了考古界的重视，就是配合它的工程来进行发掘跟研究。
那么到了1988年，又在江西瑞昌发现了铜岭的矿冶遗址，也是在采矿过程里面发现的。
那么大冶铜绿山经过研究，碳十四测年，最晚是从西周早期就已经开始了。
而瑞昌铜岭的矿冶遗址，经过碳十四测年，距今3330年，正负60年，属于商代中期。
像这一个就是瑞昌铜岭出土的坑木，当时就是，这是用来支撑矿井的。
像这个也是，这都是有确切的出土地点。
那么在1991年，他们委托我用碳十四来测它的年代，我带了大概十个这样的试样到澳大利亚国立大学，它有一个很著名的碳十四的实验室，就是在那做实验。
最后得出来这个测年的数据。
同时也委托北京大学做了一些实验，得出的结论是一致的。
这就是说到目前为止，我们在国内发现的最早的古代采矿遗址，是商代中期。
实际上，当然在这以前还有，但是还没有发现。
那么由于早期，一般的采矿工作人员缺乏文物保护的意识，我们这方面是有很大的遗憾的。
铜冶金（二）1976年我到黄石市大冶铜绿山做了考察。
后来到80年代，我又到安徽铜陵考察它的古矿冶遗址。
那么铜陵的那个有色金属公司的总工程师王裕民先生就给我讲，他们50年代在铜陵开发这一个矿山的时候，发现了大量的老窿，大量的工具，甚至在地下有独木舟，这独木舟干什么？是在地下它有水道，用来运输的。
但是很可惜，当时缺乏文物保护意识，大量的坑木，大量这些独木舟什么工具全都烧掉了，基本上全没有保存下来。
那么我们在80年代实地考察，从安徽的安庆到马鞍山一线，发现了二十多处早期的矿冶遗址，年代大概都是从周代一直到战国，甚至于延长到唐宋时期。
而北方的中条山矿区，就是山西的中条山，从垣曲、运城到永济这一线，都是有铜矿的储藏的。
那么到了永济，它的隔着黄河对岸，就是陕西的从西安到华阴这一线的铜矿带。
所以在古代，它基本上是连起来的。
刚才讲到《史记》讲：“黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下。
”首山在永济，荆山在河南灵宝，到现在还有一个遗址叫做铸鼎原。
就是认为当时是在那铸鼎的。
所以这些文献记载，跟地质勘探，跟考古发掘结合起来可以得出一个结论，就是说商周的铜料，铜料的来源，最主要的是在荆州跟扬州，同时北方的中条山，古代又称鼓镫山，也是当时的铜料的主要来源之一。
现在我们还继续在中条山矿区做这方面工作，已经发现了比较早期的采矿遗址。
那么大家知道，荆南，山西南部的汾河流域，是中华民族发源地之一。
这个地区有丰富的农业资源，譬如稷山就是传说当中的后稷的地方，那就是中国的农业的起源的一个地方。
而那个地方又有铜矿，还有盐池，就是解池嘛，又有盐，又有铜，又有丰富的农业资源，确实是适合当时的先民繁育子孙的地方。
那么那个地方现在已经发现了襄汾陶瓷（寺）、夏县东下冯等等的遗址。
那么临汾是古代的尧都，这都是传说了，骊山是舜在那耕作的地方，而运城的南边就有大禹渡，也就是说夏山这个地方是一个中国文明的中心。
后来金国在新疆建都，金国的贵族墓地都在曲沃，而离它不远的地方侯马，就是金国著名冶铸的地方。
所以这些联系起来，就是看到铜资源当然还有盐跟农业对于文明发展，发生跟成长的非常重要的作用。
那么铜在上古时期，是一种战略物资，就跟现在的石油一样。
现在好多国家都争夺石油资源，那在古代，好多国家要争夺铜资源。
而且为此频繁地发生战争，所以这种争夺是很剧烈的。
《诗经·鲁颂》说：“憬彼淮夷，来献其琛，元龟象齿，大赂南金。
”什么意思？就是淮夷现在有了觉悟了，把它的宝贝来献给我们，包括龟，可能指的龟甲，“象齿”就是象牙，还有“大赂南金”，“南金”是什么？就是产自淮南地区的铜。
那么蔡侯鼎的铭文说：“蔡侯获巢，俘厥金”。
“巢”就是现在的巢湖。
这句话就是说，蔡侯征服了巢湖地区，得到了大量的铜资源。
所以张光直先生他认为，夏商周选择首都的位置都跟铜资源有关。
也有学者认为，比如湖北黄陂的盘龙城的商代遗址，离开铜绿山仅仅一百公里左右，那么有可能它是商王朝的一个派出机构，或者是商代的方国，在那驻扎了军队来获取古荆州，包括大冶铜绿山、湖北阳新，湖南麻阳所出的铜料。