铜精矿的熔炼反射炉
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代。
3
反射炉熔炼的特点：
（1）适于处理粒径小于3~5mm的粉状物料；
（2）燃料燃烧的过剩空气量控制在10%~15%，炉 内气氛中性中微氧化性气氛； （3）燃料燃烧产生的高温炉气只是从炉料及熔池 表面掠过，加之气相中游离氧较少，炉内气-固和
气-液之间无显著化学变化。
4
反射炉熔炼的主要缺点：
（1）环境污染严重；
反射炉熔炼所需热量来自两方面，燃料燃
烧及冶金化学反应发出的热。
反射炉的热效率很低，仅25%左右，大量
热量被炽热烟气带走及被炉体散失。 炉料获得的热量主要是靠辐射和对流的综 合传热从燃烧火焰获得，即炉料是靠高温炉气 的辐射与对流传热、炉热炉顶和炉墙以及过热
熔体的辐射传热来熔炼的。
8
炉料经综合传热获得的热量可由下式计算：
微量。富氧燃烧时烟气中SO2浓度可提高到
6~7%。
16
四、反射炉熔炼的操作
1、燃料的燃烧
反射炉熔炼采用的燃料有天然气、重
油和煤粉，其中有天然气发热值最高。但
目前采用煤粉作燃料非常普遍。
17
为了保证粉煤良好燃烧，必须保持以下条件： （1）选择良好的粉煤燃烧器；
（2）以挥发物含量高，灰分少的粉煤作燃料；
（2）采用预热空气。
（3）采用富氧。
26
单元作业
1、简述反射炉熔炼的缺点。
2、影响反射炉生产率的关键因素是什么？
27
2
一、概述
第一台炼铜反射炉始于1879年，此后，反射炉
炼铜迅速发展，在20世纪60年代达到顶峰，其产量
达到世界铜总产量的70%。但反射炉熔炼有它难以 克服的缺点，如能耗高、环境污染严重等，这些缺 点制约了它的发展。到20世纪70年代，以闪速熔炼 为代表的低能耗、高效率、低污染的现代熔炼方法
迅速崛起，致使反射炉熔炼逐渐被新的炼铜方法取
（2）能耗高； （3）耐火材料单耗高； （4）生产能力不高。
5
图2-1 反射炉概貌图
6
反射炉内进行以下四个过程： （1）燃料燃烧和燃气的运动；
（2）气体与炉墙、炉料、熔体面之间进行热
交换；
（3）炉料受热，并发生物理化学变化；
（4）熔体产物的运动与澄清分离。
7
二、反射炉熔炼的理论基础
1、反射炉中的传热
的百分数来表示。反射炉熔炼的燃料率比较高，
一般为8.8~25%。
为了提高床能率，降低燃耗，现在许多工
厂改为处理热焙砂，空气预热，并处理易熔炉 料。
22
3、金属回收率
An Bn1 Cn2 Dn2 X K An Dn2
，%
式中A——每昼夜炉子处理炉料量（t）； B ——每昼夜产渣量（t）； C ——每昼夜产烟尘量（t）； D ——每昼夜返回烟尘量（t）；
处理焙烧矿时，大部分铅进入炉渣，少量
进入冰铜，约20%的铅挥发排出。
14
镍和钴的行为与铜相似，均以硫化物形态 进入冰铜中。
大量的As、Sb、Bi、Sn和Te也进入冰铜中，
在冰铜吹炼及粗铜精炼时加以回收。
15
5、反射炉熔炼的产物
反射炉熔炼的产物是冰铜、炉渣、烟尘及
烟气。
反射炉的烟尘量一般为入炉物料量的1.3 ~ 1.5%。 采用空气燃烧时，反射炉熔炼烟气的成分一般 为，%：CO215~18；SO21~2；O20.5~1.2；CO
为防止和减小在反射炉中Fe3O4的生成，必
须做到以下几点：
（1）保证熔池有够高的温度； （2）炉渣的硅酸度高，应保持Si/Fe比>0.8； （3）保持高生产率，加快熔炼速度，有效地冲 洗Fe3O4；
（4）避免炉内存在熔体流动死角；
（5）避免铬镁砖掉入渣中。
20
五、反射炉熔炼的技术经济指标
1、单位生产率
n、n1、n2 ——分别为炉料、炉渣及烟尘含铜量
（%）； X ——每昼夜无名损失铜量（t）；
23
从上式可以看出，影响金属回收率的主要 因素有：渣率和渣含铜、随炉气带走的烟尘量
和成分、原料金属含量和冰铜品位等。
减少渣率就尽量少加熔剂。
24Baidu Nhomakorabea
为降低渣含铜，提高金属铜的回收率，可从下
列诸方面加强操作和管理：
12
在反射炉内由转炉渣回收的铜平均为75 ~ 85%。
应该指出，向反射炉中返加液态转炉渣，固
然处理方便，但是给反射炉生产带来许多问题，
特别是Fe3O4呈恶性循环。
13
4、反射炉熔炼中其它杂质金属的行为
锌
取决于铜精矿的焙烧程度。精矿不焙烧时， 矿中70%的锌转入冰铜中。精矿经焙烧后，50 ~ 80% 的锌转入炉渣中。 铅
Q = Q对 + Q辐
Q对 = 0.05Q辐 Q = 1.05Q辐 而Q辐 = C气壁料[(T气/100)4 - (T料/100)4 ]F（kJ/h）
C0 料 1 气 C气壁料 = 1 气 气 料 1 气
气
上式表明，炉料接受的总热量与炉气温度和炉料
（3）合理控制风煤比，以保证燃烧完全；
（4）采用预热空气，提高火焰温度；
（5）采用富氧空气。
18
2、料坡的维护 料坡与炉顶之间应保持适当的距离，以保
证料坡稳定不受破坏，防止料坡自重过大。
避免熔体面大波动，注入转炉渣、放渣、
放冰铜要错开进行，此外，还要使冰铜面高度
适当，以减小冰铜对料坡的腐蚀。
19
3、炉床的控制
（1）选择合理渣型； （2）使炉渣充分过热，使冰铜、炉渣良好分离； （3）严格控制冰铜面，减少随渣损失； （4）稳定冰铜品位；
（5）稳定各项技术条件，使炉况处理正规操作；
（6）有条件时，将转炉渣单独贫化； （7）加强备料。
25
六、反射炉熔炼技术的进展
近年来，为改善反射炉熔炼的各项技术经 济指标，主要改进如下： （1）精矿进行焙烧，往反射炉中加焙烧矿。
第三节
铜精矿的反射炉熔炼
鼓风炉熔炼方法 传统熔炼方法 反射炉熔炼方法 电炉熔炼方法 熔池熔炼方法 现代炼铜方法
漂浮熔炼方法
诺兰达法 瓦纽科夫法 白银法 奥斯麦特法 三菱法 奥托昆普法 闪速熔炼法 印柯法 基夫赛特法
1
造锍熔炼方法炼铜已有200多年的历史，其传统 方法最早是鼓风炉熔炼。19世纪末，由于浮游选矿 技术的开发应用，矿山开始以细粒浮选精矿提供炼 铜浮选精矿提供炼铜原料，从而相继发展了反射炉 熔炼和电炉熔炼，到20世纪中叶，几乎全世界粗铜 都是用这三种传统方法生产的。 随着环保、能源形势日趋严峻和科学技术及冶 炼工艺的不断进步，在近半个世纪以来，传统炼铜 方法逐渐被闪速熔炼和熔池熔炼方法取代。目前在 我国鼓风炉熔炼仍在一些中、小铜厂还在应用；反 射炉熔炼只在个别厂家应用，且准备改造；电炉熔 炼已在为历史。
熔炼精矿时，入炉的硫化精矿粉在料坡上
会迅速强烈干燥和熔化，且部分高价硫化物发 生分解，反应生成的Cu2S和FeS形成了冰铜。 炉料和转炉渣以及反应生成的磁性氧化铁， 对熔炼过程会产生极坏影响，需对其处理。工
厂中为了处理磁铁炉结，常往炉中加入铁球，
正是因为铁可使Fe3O4还原之故。
11
3、转炉渣在反射炉中的脱铜 目前国内外大多数工厂仍然将含铜高的转
炉渣返回反射炉处理。其主要目的在于回收其
中的铜，同时作为含铁熔剂，以获得所需成分 的反射炉渣。 转炉渣返回反射炉将发生各种变化：在炉 内过热并发生澄清作用；利用反射炉炉料中的
FeS和SiO2破坏转炉渣中的Fe3O4；利用反射炉
中大量的FeS分解转炉渣中的硅酸亚铜
（Cu2O· SiO2），以回收其中的铜。
反射炉的单位生产率（床能率）是用一昼夜内
每平方米炉床面积所熔化的固体炉料吨数来表 示，即t/m2· d。 目前，反向炉的生产率一般为：处理生精 矿时1.75~3 t/m2· d，处理干精矿时为2.5~5
t/m2· d，处理焙砂时为4~7.5 t/m2· d。
21
2、燃料率 反射炉熔炼的燃料率，一般用占炉料质量
的表面温度的关系最大。
9
炉气的温度主要取决于燃料的发热量，燃
烧时的过剩空气系数等等。 炉料的温度主要取决于炉料的熔点。 对于一定成分的炉料，熔点是一定的，所 以，炉气温度是决定炉子生产率的关键因素。
反射炉内传热过程是非常复杂的，影响传热的
因素甚多，但是其中最主要的还是燃料燃烧即
炉气温度。
10
2、主要的化学反应
3
反射炉熔炼的特点：
（1）适于处理粒径小于3~5mm的粉状物料；
（2）燃料燃烧的过剩空气量控制在10%~15%，炉 内气氛中性中微氧化性气氛； （3）燃料燃烧产生的高温炉气只是从炉料及熔池 表面掠过，加之气相中游离氧较少，炉内气-固和
气-液之间无显著化学变化。
4
反射炉熔炼的主要缺点：
（1）环境污染严重；
反射炉熔炼所需热量来自两方面，燃料燃
烧及冶金化学反应发出的热。
反射炉的热效率很低，仅25%左右，大量
热量被炽热烟气带走及被炉体散失。 炉料获得的热量主要是靠辐射和对流的综 合传热从燃烧火焰获得，即炉料是靠高温炉气 的辐射与对流传热、炉热炉顶和炉墙以及过热
熔体的辐射传热来熔炼的。
8
炉料经综合传热获得的热量可由下式计算：
微量。富氧燃烧时烟气中SO2浓度可提高到
6~7%。
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四、反射炉熔炼的操作
1、燃料的燃烧
反射炉熔炼采用的燃料有天然气、重
油和煤粉，其中有天然气发热值最高。但
目前采用煤粉作燃料非常普遍。
17
为了保证粉煤良好燃烧，必须保持以下条件： （1）选择良好的粉煤燃烧器；
（2）以挥发物含量高，灰分少的粉煤作燃料；
（2）采用预热空气。
（3）采用富氧。
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单元作业
1、简述反射炉熔炼的缺点。
2、影响反射炉生产率的关键因素是什么？
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2
一、概述
第一台炼铜反射炉始于1879年，此后，反射炉
炼铜迅速发展，在20世纪60年代达到顶峰，其产量
达到世界铜总产量的70%。但反射炉熔炼有它难以 克服的缺点，如能耗高、环境污染严重等，这些缺 点制约了它的发展。到20世纪70年代，以闪速熔炼 为代表的低能耗、高效率、低污染的现代熔炼方法
迅速崛起，致使反射炉熔炼逐渐被新的炼铜方法取
（2）能耗高； （3）耐火材料单耗高； （4）生产能力不高。
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图2-1 反射炉概貌图
6
反射炉内进行以下四个过程： （1）燃料燃烧和燃气的运动；
（2）气体与炉墙、炉料、熔体面之间进行热
交换；
（3）炉料受热，并发生物理化学变化；
（4）熔体产物的运动与澄清分离。
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二、反射炉熔炼的理论基础
1、反射炉中的传热
的百分数来表示。反射炉熔炼的燃料率比较高，
一般为8.8~25%。
为了提高床能率，降低燃耗，现在许多工
厂改为处理热焙砂，空气预热，并处理易熔炉 料。
22
3、金属回收率
An Bn1 Cn2 Dn2 X K An Dn2
，%
式中A——每昼夜炉子处理炉料量（t）； B ——每昼夜产渣量（t）； C ——每昼夜产烟尘量（t）； D ——每昼夜返回烟尘量（t）；
处理焙烧矿时，大部分铅进入炉渣，少量
进入冰铜，约20%的铅挥发排出。
14
镍和钴的行为与铜相似，均以硫化物形态 进入冰铜中。
大量的As、Sb、Bi、Sn和Te也进入冰铜中，
在冰铜吹炼及粗铜精炼时加以回收。
15
5、反射炉熔炼的产物
反射炉熔炼的产物是冰铜、炉渣、烟尘及
烟气。
反射炉的烟尘量一般为入炉物料量的1.3 ~ 1.5%。 采用空气燃烧时，反射炉熔炼烟气的成分一般 为，%：CO215~18；SO21~2；O20.5~1.2；CO
为防止和减小在反射炉中Fe3O4的生成，必
须做到以下几点：
（1）保证熔池有够高的温度； （2）炉渣的硅酸度高，应保持Si/Fe比>0.8； （3）保持高生产率，加快熔炼速度，有效地冲 洗Fe3O4；
（4）避免炉内存在熔体流动死角；
（5）避免铬镁砖掉入渣中。
20
五、反射炉熔炼的技术经济指标
1、单位生产率
n、n1、n2 ——分别为炉料、炉渣及烟尘含铜量
（%）； X ——每昼夜无名损失铜量（t）；
23
从上式可以看出，影响金属回收率的主要 因素有：渣率和渣含铜、随炉气带走的烟尘量
和成分、原料金属含量和冰铜品位等。
减少渣率就尽量少加熔剂。
24Baidu Nhomakorabea
为降低渣含铜，提高金属铜的回收率，可从下
列诸方面加强操作和管理：
12
在反射炉内由转炉渣回收的铜平均为75 ~ 85%。
应该指出，向反射炉中返加液态转炉渣，固
然处理方便，但是给反射炉生产带来许多问题，
特别是Fe3O4呈恶性循环。
13
4、反射炉熔炼中其它杂质金属的行为
锌
取决于铜精矿的焙烧程度。精矿不焙烧时， 矿中70%的锌转入冰铜中。精矿经焙烧后，50 ~ 80% 的锌转入炉渣中。 铅
Q = Q对 + Q辐
Q对 = 0.05Q辐 Q = 1.05Q辐 而Q辐 = C气壁料[(T气/100)4 - (T料/100)4 ]F（kJ/h）
C0 料 1 气 C气壁料 = 1 气 气 料 1 气
气
上式表明，炉料接受的总热量与炉气温度和炉料
（3）合理控制风煤比，以保证燃烧完全；
（4）采用预热空气，提高火焰温度；
（5）采用富氧空气。
18
2、料坡的维护 料坡与炉顶之间应保持适当的距离，以保
证料坡稳定不受破坏，防止料坡自重过大。
避免熔体面大波动，注入转炉渣、放渣、
放冰铜要错开进行，此外，还要使冰铜面高度
适当，以减小冰铜对料坡的腐蚀。
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3、炉床的控制
（1）选择合理渣型； （2）使炉渣充分过热，使冰铜、炉渣良好分离； （3）严格控制冰铜面，减少随渣损失； （4）稳定冰铜品位；
（5）稳定各项技术条件，使炉况处理正规操作；
（6）有条件时，将转炉渣单独贫化； （7）加强备料。
25
六、反射炉熔炼技术的进展
近年来，为改善反射炉熔炼的各项技术经 济指标，主要改进如下： （1）精矿进行焙烧，往反射炉中加焙烧矿。
第三节
铜精矿的反射炉熔炼
鼓风炉熔炼方法 传统熔炼方法 反射炉熔炼方法 电炉熔炼方法 熔池熔炼方法 现代炼铜方法
漂浮熔炼方法
诺兰达法 瓦纽科夫法 白银法 奥斯麦特法 三菱法 奥托昆普法 闪速熔炼法 印柯法 基夫赛特法
1
造锍熔炼方法炼铜已有200多年的历史，其传统 方法最早是鼓风炉熔炼。19世纪末，由于浮游选矿 技术的开发应用，矿山开始以细粒浮选精矿提供炼 铜浮选精矿提供炼铜原料，从而相继发展了反射炉 熔炼和电炉熔炼，到20世纪中叶，几乎全世界粗铜 都是用这三种传统方法生产的。 随着环保、能源形势日趋严峻和科学技术及冶 炼工艺的不断进步，在近半个世纪以来，传统炼铜 方法逐渐被闪速熔炼和熔池熔炼方法取代。目前在 我国鼓风炉熔炼仍在一些中、小铜厂还在应用；反 射炉熔炼只在个别厂家应用，且准备改造；电炉熔 炼已在为历史。
熔炼精矿时，入炉的硫化精矿粉在料坡上
会迅速强烈干燥和熔化，且部分高价硫化物发 生分解，反应生成的Cu2S和FeS形成了冰铜。 炉料和转炉渣以及反应生成的磁性氧化铁， 对熔炼过程会产生极坏影响，需对其处理。工
厂中为了处理磁铁炉结，常往炉中加入铁球，
正是因为铁可使Fe3O4还原之故。
11
3、转炉渣在反射炉中的脱铜 目前国内外大多数工厂仍然将含铜高的转
炉渣返回反射炉处理。其主要目的在于回收其
中的铜，同时作为含铁熔剂，以获得所需成分 的反射炉渣。 转炉渣返回反射炉将发生各种变化：在炉 内过热并发生澄清作用；利用反射炉炉料中的
FeS和SiO2破坏转炉渣中的Fe3O4；利用反射炉
中大量的FeS分解转炉渣中的硅酸亚铜
（Cu2O· SiO2），以回收其中的铜。
反射炉的单位生产率（床能率）是用一昼夜内
每平方米炉床面积所熔化的固体炉料吨数来表 示，即t/m2· d。 目前，反向炉的生产率一般为：处理生精 矿时1.75~3 t/m2· d，处理干精矿时为2.5~5
t/m2· d，处理焙砂时为4~7.5 t/m2· d。
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2、燃料率 反射炉熔炼的燃料率，一般用占炉料质量
的表面温度的关系最大。
9
炉气的温度主要取决于燃料的发热量，燃
烧时的过剩空气系数等等。 炉料的温度主要取决于炉料的熔点。 对于一定成分的炉料，熔点是一定的，所 以，炉气温度是决定炉子生产率的关键因素。
反射炉内传热过程是非常复杂的，影响传热的
因素甚多，但是其中最主要的还是燃料燃烧即
炉气温度。
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2、主要的化学反应