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
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。
铜冶金学第7章粗铜火法精炼
阳极板在浇铸时会产生外形缺陷, 给电解作业 带来不利。为此,近代炼铜厂都装备了阳极的平 板、整形、校耳和铣耳生产线,以改善阳极板的 外形质量。少数工厂还采用了哈列兹特双带连铸 生产线,将浇铸与整形合成一道工序。
粗铜的火法精炼过程:
包括氧化、还原和浇铸三个工序。在 1150℃~1200℃的温度下,首先将空气压入 熔融铜中,进行杂质的氧化脱出,而后再用 碳氢物质除去铜液中的氧,最后进行浇铸。
第七章 粗铜火法精炼
7.1 概 述
转炉产出的粗铜,铜含量一般为98.5-99.5%, 其余数量为杂质。如硫、氧、铁、砷、锑、锌、 锡、铅、铋、镍、钴、硒、碲、银和金等。这些 杂质存在于铜中,对铜的性质产生各种不同的影 响。有的(如砷、锑、锡)降低铜的导电率,有 的(如砷、铋、铅、硫)会导致热加工时型才内 部产生裂纹,有的(铅、锑、铋)则使冷加工性 能变坏。总之,降低了铜的使用价值。有些杂质 则是将具有使用价值和经济效益,需要回收和利 用。
一般认为,铜液中As、Sb 氧化物与Cu2O生成砷 酸盐。当铜液中含As、Sb较高时,与镍的氧化物 生成镍云母(6Cu2O·8NiO·2As2O5及 6Cu2O·8NiO·2Sb2O5),易溶解于铜中。
韶关冶炼厂曾对高砷粗铜(Cu 95.0%~ 95.5%, As1.7%~2.5%), 进行过X衍射分析, 结果发现,砷不仅以As2O5 和砷酸盐的形 式存在, 而且还有金属砷的形态。
元 素
浓度 /%
K
3
元 浓度/
K
素%
γMe
Au 0.003 1.2×10-7 0.34 Bi 0.009 0.64
2.7 Fe 0.01
Ag 0.1 3.5×10-5 4.8 Cu ~99
-
火法炼铜的原理
火法炼铜的原理
火法炼铜是一种常见的冶炼工艺,通过高温加热铜矿石,使其中的铜化合物发
生化学反应,从而得到纯铜。
这种工艺在铜冶炼中具有重要的地位,下面我们来详细了解一下火法炼铜的原理。
首先,火法炼铜的原理基于铜矿石中的铜化合物在高温下的热分解。
铜矿石中
主要含有氧化铜、硫化铜等铜化合物,而这些铜化合物在高温下会发生热分解反应,释放出纯铜。
在炼铜的过程中,首先需要将铜矿石进行破碎和磨矿,使其颗粒度适当,然后进行煅烧,将铜矿石中的硫化铜转化为氧化铜。
其次,煅烧后的铜矿石经过浸出,将氧化铜溶解出来。
浸出是通过化学反应将
固体中的有用成分转化为溶液中的物质,这一步骤是火法炼铜过程中至关重要的一环。
浸出后得到的含铜溶液经过净化和电解,最终得到纯铜。
在火法炼铜的过程中,炉温、煅烧时间、浸出剂的选择等因素都会影响炼铜的
效果。
控制好这些参数,可以提高炼铜的产率和纯度,同时减少对环境的污染。
总的来说,火法炼铜的原理是利用高温使铜矿石中的铜化合物发生热分解反应,从而得到纯铜。
通过一系列的工艺步骤,包括破碎磨矿、煅烧、浸出、净化和电解,最终得到我们所需要的纯铜。
这种工艺在现代工业中仍然具有重要的地位,为我们生活中的铜制品提供了重要的原料。
通过以上对火法炼铜原理的介绍,相信大家对这一工艺有了更深入的了解。
在
实际生产中,我们需要根据具体情况,合理控制工艺参数,以确保炼铜的效果。
同时,我们也要关注环保问题,采取有效的措施减少对环境的影响,实现可持续发展。
希望本文能够对大家有所帮助,谢谢阅读!。
第二章铜火法精炼的基本原理
第二章铜火法精炼的基本原理第一节铜火法精炼的化学基础粗铜的火法精炼,是在精炼炉中将固体粗铜熔化(或熔体装料),然后向熔体铜中通入空气,使其中对氧亲和力较大的杂质如锌、铁,铅、锡,砷、锑、镍等发生氧化,以氧化物的形态浮于铜液表面形成炉渣,或挥发进入炉气而除去的过程。
残留在铜液中的氧,经还原脱去后,即可浇铸成为电解精炼用的阳极板或火法精炼的精钢锭。
通入铜熔体中的空气,首先与占熔体中绝大多数的铜发生氧化作用,其反应式如下;4Cu +O2 =2Cu2O所生成的氧化亚铜(Cu2O)立即溶解于铜熔体中。
氧化亚铜在铜熔体种的溶解度,随温度的升高而增加,如.温度(℃) 1100 1150 1200溶解度(%) 5 8.3 12,4溶解在铜熔体中的氧化亚铜与铜中呈杂质形态存在的其他金属接触时,出于铜对氧的亲和力比许多金属杂质对氧亲和力小,所以氧化亚铜中的氧,便被这些金属杂质夺去.Cu2O+Me=MeO十2Cu式中Me代表金属杂质.从上式可以看出:当铜熔体中的氧化亚铜浓度愈高时,则与杂质碰撞的机会就愈多,从而使杂质发生氧化而除去的可能件也愈大。
铜精炼作业也就愈完全。
实践证明,为了更迅速彻底地除去铜中杂质,应力求氧化亚铜在铜熔体中的溶解达到饱和程度,并提高炉温。
以增加氧化亚铜在铜熔体中的溶解度。
但铜熔体在高温时饱和氧化亚铜愈多,虽对杂质的除去有利,却在脱氧还原时需要消耗更多的还原剂,延长还原时间,所以对整个作业来说仍然是不利的。
因此,为了避免铜液的过度氧化,要求氧化期铜熔体的温度,以控制在1150~1170℃为宜。
显然,铜熔体表面上的杂质,以及少部分在熔体内的杂质能被炉气或鼓入熔体中的空气泡所直接氧化。
但这种直接的氧化作用,对含量较少的杂质或较难氧化的杂质,毕竟由于反应物质的接触机会少而只有次要的意义。
所以,在粗铜的氧化精炼过程中,杂质的氧化,主要是与溶解在铜中的氧化亚铜的相互反应而实现的,在这种情况下,氧化亚铜起着将空气中的氧输送给杂质的传递作用。
火法炼铜原理
火法炼铜原理
火法炼铜是一种常见的冶炼工艺,通过高温将含铜的矿石中的铜分离出来,是铜的重要生产方式之一。
在火法炼铜的过程中,主要包括矿石的选矿、熔炼和精炼等步骤。
下面将详细介绍火法炼铜的原理。
首先,矿石的选矿是火法炼铜的第一步。
选矿的目的是将含铜的矿石从其他杂质中分离出来。
通常采用的方法是通过浮选或重选的方式,利用矿石中铜的物理和化学性质的差异,将铜矿和非铜矿进行分离。
经过选矿之后,得到的铜矿就可以用于后续的熔炼过程。
接下来是矿石的熔炼过程。
熔炼是将铜矿中的铜化合物转化为纯铜的过程。
首先,将铜矿石放入高温熔炼炉中,加入适量的煤焦或焦炭作为还原剂,产生高温的炉内气氛。
在高温下,铜矿中的铜化合物被还原成金属铜,与炉渣分离。
经过熔炼之后,得到的是含有较高纯度的铜的铜锭。
最后是精炼过程。
熔炼得到的铜锭中仍然含有少量的杂质,需要进行精炼才能得到纯度更高的铜。
精炼通常采用火法精炼或电解精炼的方法。
在火法精炼中,将铜锭放入火法精炼炉中,加入氧化剂,使杂质氧化并与炉渣分离。
而电解精炼则是利用电解的原理,通过电流将铜锭中的杂质转移到阴极上,得到纯度更高的铜。
总的来说,火法炼铜是一种将含铜矿石转化为纯铜的重要工艺。
通过选矿、熔炼和精炼等步骤,可以将含铜矿石中的铜分离出来,得到高纯度的铜产品。
这种工艺在铜的生产中具有重要的地位,也为其他金属的冶炼提供了借鉴和参考。
铜火法冶金原理基础知识
2Fe+O2=2FeO
CaO+CO2=CaCO3 2Fe+S2=2FeS 2C+O2=2CO
对于绝大多数的离解-生成反应可以用以下通式表
示:
A(S)+B(g)=AB (S)
2 氧化物的离解和金属的氧化
1)离解压Po2 对氧化物的离解-生成反应,可用下述通式表示: 2Me+O2=2MeO ㏒ PO2= △G0/4.576T
Po2仅取决于温度,与其它因素无关。 Po2为反应
处于平衡时气相O2的平衡压,称为氧化物的离解 压。
2)铁氧化物的离解-生成反应
Fe氧化为Fe3O4或由Fe2O3理解为Fe的过程都是逐步
进行的。
当温度高于570 ℃时,Fe⇆FeO⇆Fe3O4⇆Fe2O3
O2含量增加到22.28% O2含量增加到27.64% O2含量增加到30.06% 2Fe+O2=2FeO 6FeO+O2= 2Fe3O4 4Fe3O4 +O2 = 6Fe2O3
时,C完全燃烧成CO2 ; O2不足时将生成一部分
CO;而C过剩时将生成CO。 对于煤气燃烧反应,温度高时,CO不易反应完 全。 对于碳的气化反应,只有温度高时才能进行。
2)H-O系和C-H-O系燃烧反应,主要有以下四个反 应:
氢的燃烧
水煤气反应 水蒸气与碳反应
2H2+ O2 =2H2O
CO+H2O=H2+C O2 2H2O+C=2H2+C O2 H2O+C=2H2+CO
甲烷的离解和燃烧
CH4=C+2H2
氢的燃烧反应与煤气燃烧反应相同,即温度高时, H2不易反应完全。 。
水煤气反应只能在温度低于800 ℃时进行。
火法炼铜的原理
火法炼铜的原理
火法炼铜是一种传统的冶炼方法,通过高温将含铜矿石中的铜分离出来。
在这
个过程中,矿石经过多次处理,最终得到纯铜。
首先,矿石的选矿是火法炼铜的第一步。
选矿是指将含铜矿石中的杂质和非铜
矿物分离出来,以便后续的炼铜过程。
通常采用的方法有重选、浮选、磁选等,通过这些方法可以将矿石中的杂质去除,得到较为纯净的含铜矿石。
接下来是矿石的破碎和磨矿。
矿石经过选矿之后,需要进行破碎和磨矿的处理,将矿石破碎成适合进一步处理的颗粒度,然后通过磨矿的方式将矿石细化,以便后续的冶炼过程。
然后是矿石的烧结。
烧结是将矿石在高温下进行加热,使其结合成块状,以便
后续的冶炼处理。
通过烧结,可以提高矿石的反应性,减少冶炼过程中的能耗,并且有利于矿石中的有害元素的排除。
接着是矿石的熔炼。
熔炼是将矿石在高温下熔化,使其中的金属成分分离出来。
在熔炼过程中,矿石中的铜成分会被熔化并聚集在熔体中,而其他非铜金属和杂质则会形成渣滓,从而实现铜的分离。
最后是熔炼产物的精炼。
熔炼产物中仍然含有一定的杂质和非铜金属,需要进
行精炼处理,将其中的杂质和非铜金属去除,得到纯铜。
通常采用的方法有火法精炼、电解精炼等,通过这些方法可以将熔炼产物中的杂质和非铜金属去除,得到高纯度的铜。
综上所述,火法炼铜的原理是通过选矿、破碎和磨矿、烧结、熔炼和精炼等步骤,将含铜矿石中的铜分离出来,得到纯铜。
这种冶炼方法在铜冶炼中具有重要的地位,广泛应用于工业生产中。
铜火法冶金原理基础知识全解共66页
21、没有人陪你走一辈子,所以你要 适应孤 独,没 有人会 帮你一 辈子, 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候,留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运,首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首,因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿. 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ,它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ,以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
66、节制使快乐增加并有做,明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生,以及整个命运 的,只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
铜的火法冶炼
铜的火法冶炼火法炼铜1.概述铜位于元素周期表第四周期IB族,是人类最早使用的金属。
铜具有优异的性能,易于加工和广泛的用途,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
在地壳中铜含量约0.01%,自然界中的铜多以化合物存在,铜冶金中所用的是两种不同类型的矿石——氧化矿和硫化矿。
硫化矿物:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu3FeS2)、辉铜矿(Cu2S)、铜蓝(CuS)等;氧化矿物有:孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)、赤铜矿(Cu2O)、胆矾(CuSO4·5H2O)等。
2.火法炼铜的工艺流程火法炼铜是当今生产铜的主要方法,主要原料是硫化铜精矿,铜矿石(ω(Cu)=0.5%-2%)经过采矿、选矿得到含铜品位较高的铜精矿(ω(Cu)=20%-30%),然后送冶炼厂炼铜。
火法炼铜工艺流程一般有①焙烧;②造锍熔炼得到冰铜(ω(Cu)=30%-50%);③转炉吹炼得到粗铜(ω(Cu)=98.5%-99.5%);④火法精炼得到阳极铜(ω(Cu)=99%-99.8%);⑤电解精炼得到阴极铜(ω(Cu)=99.95%-99.997%)。
2.1焙烧焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧(死焙烧),分别脱除精矿中部分或全部的硫,同时除去部分砷、锑等易挥发的杂质。
此过程为放热反应,通常不需另加燃料。
造锍熔炼一般采用半氧化焙烧,以保持形成冰铜时所需硫量;还原熔炼采用全氧化焙烧;此外,硫化铜精矿湿法冶金中的焙烧,是把铜转化为可溶性硫酸盐,称硫酸化焙烧。
2.2造锍熔炼造锍熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS 共熔体的方法,即将精矿中的铜富集于冰铜中,而大部分铁的氧化物与加入的溶剂造渣,也称冰铜熔炼。
造锍熔炼的目的是:(1)使炉料中的铜尽可能进入冰铜(Cu2S+FeS熔体,也称锍),部分铁以FeS形式也进入冰铜;(2)使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣(SiO2,FeO,CaO,MgO, Al2O3);(3)使冰铜与炉渣分离。
火法炼铜的原理
火法炼铜的原理火法炼铜是一种古老而又经典的冶炼技术,它利用高温将含铜矿石中的铜分离出来,是铜的生产过程中非常重要的一环。
在火法炼铜的过程中,主要包括矿石的破碎、烧结、还原和精炼等步骤。
下面我们将详细介绍火法炼铜的原理及其各个步骤。
首先,矿石的破碎是火法炼铜的第一步。
矿石经过采集后,需要经过粉碎机的破碎,将矿石破碎成适当的颗粒大小,以便后续的烧结处理。
破碎后的矿石颗粒将被送入烧结炉中进行烧结处理。
烧结是将矿石颗粒在高温条件下进行加热,使其结合成固体块状的过程,这有利于后续的还原处理。
接下来是烧结后的还原过程。
还原是将矿石中的氧化铜还原成金属铜的过程。
在烧结后,将矿石块放入还原炉中,通过高温和还原剂的作用,使氧化铜还原成金属铜,而其他杂质则被氧化剂氧化或挥发出去。
这一步骤是火法炼铜中最关键的一步,直接影响到铜的产率和纯度。
最后是精炼过程。
精炼是将还原后的金属铜进行精炼和提纯的过程。
通过电解、火法或其他方法,去除金属铜中的杂质,提高铜的纯度。
精炼后的铜可以直接用于制造各种铜制品,如电线、管材等。
总的来说,火法炼铜的原理是通过破碎、烧结、还原和精炼等步骤,将含铜矿石中的铜分离出来,并最终得到纯度较高的金属铜。
这种冶炼技术虽然历史悠久,但在现代工业中仍然占据着重要的地位。
随着科技的进步,火法炼铜的工艺也在不断改进和完善,使得铜的生产更加高效、环保和节能。
在实际生产中,火法炼铜的原理需要结合具体的矿石特点和工艺条件进行调整和优化,以提高铜的产率和降低能耗。
同时,还需要加强对废气、废水等环境污染的治理,实现绿色、可持续发展。
希望通过对火法炼铜原理的深入了解,能够更好地应用于实际生产中,推动铜工业的发展和进步。
铜冶炼基础知识
铜冶炼基础知识冶金概论讲义1 冶金基本知识1.1 冶金的概念及冶金方法分类冶金就是从矿石或二次金属资源中提取金属或金属化合物,用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。
冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金,根据冶炼金属的不同,冶金工业又了可以分黑色冶金工业和有色冶金工业,黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金(如铬铁、锰铁等)的生产,有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。
1.2 火法冶金火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。
矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化,生成另一种形态的化合物或单质,分别富集在气体、液体或固体产物中,达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。
实现火法冶金过程所需热能,通常是依靠燃料燃烧来供给,也有依靠过程中的化学反应来供给的,比如,硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热;金属热还原过程也是自热进行的。
火法治金过程没有水溶液参加,所以又称为干法冶金。
火法冶金是提取金属的主要方法之一,其生产成本一般低于湿法治金。
火法冶金包括:干燥、焙解、焙烧、熔炼,精炼,蒸馏等过程。
1.3 湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。
湿法冶金温度不高,一般低于100℃,现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过473K左右,极个别情况温度可达573K。
湿法冶金包括:浸出、净化、制备金属等过程。
(1)浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿,使要提取的金属成某种离子(阳离子或络阴离子)形态进入溶液,而脉石及其它杂质则不溶解,这样的过程叫浸出。
浸出后经沉清和过滤,得到含金属(离子)的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣(浸出渣)。
对某些难浸出的矿石或精矿,在浸出前常常需要进行预备处理,使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。
例如,转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等,都是常用的预备处理方法。
(2)净化在浸出过程中,常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液,从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。
火法中炼铜的原理是什么
火法中炼铜的原理是什么火法炼铜是一种传统的冶金方法,用于从铜矿石中提取纯铜。
它是通过应用高温和还原剂将铜矿石中的铜氧化物还原为金属铜的过程。
火法炼铜的原理涉及到几个主要步骤,包括矿选、矿烧、排烟、冶炼、炉渣处理和铜精炼等。
火法炼铜的第一步是矿选,即从铜矿石中分离出金属铜所需的矿石。
通常采用机械破碎和物理选别等方法,将矿石的矿物和杂质分离,得到含有较高铜含量的精矿。
矿石中主要的铜矿物有黄铜矿、黄铜矿、赤铜矿等。
在矿烧阶段,矿石被放入高温的烧炉中,矿石中的铜矿物经过加热氧化,产生铜氧化物。
这一步骤通常通过加入氧化剂如空气、二氧化硫等来促进铜矿石的氧化。
这些氧化剂在高温下与铜矿石反应,使铜矿石中的铜迅速转化为铜氧化物。
矿石经过矿烧后,会产生大量的烟尘和有害气体。
为了减少对环境的污染,通常会采取排烟处理的措施。
这些烟尘和气体可以通过也烟罩、废气处理系统等装置进行收集和处理,以降低对周围环境的负面影响。
冶炼阶段是整个火法炼铜过程中最关键的一步。
在冶炼过程中,烧炉中的铜矿石经过加热氧化后,铜氧化物和其他杂质将被还原为金属铜。
这里使用的还原剂通常是含有较多碳的物质,如焦炭、煤等。
这些物质在高温下与铜氧化物反应,产生有毒气体,如二氧化碳和一氧化碳,同时还会释放出大量的热能。
冶炼过程中,铜矿石的还原和熔化是同时进行的。
当温度升高时,铜雷中的铜氧化物将被还原为金属铜,并与其他非金属杂质形成高熔点的炉渣。
这些炉渣会沉积在熔炉底部,并定期排出。
得到的金属铜可以从熔炉的底部或侧面取出,进一步进行铜精炼。
在炉渣处理过程中,炉渣中的铜和其他有价金属可以被进一步回收利用。
这通常通过将炉渣经过冷却、破碎和浸取等步骤来实现。
破碎后的炉渣中的价值金属颗粒可以通过物理或化学方法进行提取和分离。
最后,通过铜精炼过程,可以将从炉中取出的金属铜进一步提纯,以得到符合工业要求的纯铜。
铜精炼常常通过电解和火法两种方式进行。
电解法是一种常用的精炼方法,利用电解槽中的阴阳极来将残余杂质从金属铜中分离出来。
铜火法冶金造冰铜的化学原理
铜火法冶金造冰铜的化学原理
铜火法冶金造冰铜的化学原理主要涉及在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS共融体,也称为造锍熔炼。
这个过程将精矿中的铜富集于冰铜中,而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。
冰铜主要由Cu2S和FeS互相溶解形成,其含铜率在20%~50%之间,含硫率在23%~27%之间。
具体过程为:首先把精矿砂、熔剂(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或无烟煤)混合,投入密闭鼓风炉中,在1000℃左右进行熔炼。
矿石中的硫部分成为SO2(用于制硫酸),大部分的砷、锑等杂质成为AS2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去。
一部分铁的硫化物转变为氧化物,而Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成冰铜。
FeO跟SiO2形成熔渣,熔渣浮在熔融冰铜的上面,容易分离,借以除去一部分杂质。
火法炼铜的反应原理
火法炼铜的反应原理
火法炼铜是一种将含铜的矿石转化为高纯度铜的冶金方法。
其基本原理是通过高温燃烧和氧化来将铜矿中的铜转化为氧化铜,然后再通过还原反应将氧化铜还原为金属铜。
火法炼铜的主要步骤如下:
1. 矿石破碎和磨细:将含铜矿石经过破碎、磨细等处理,使其颗粒度更细,提高反应效率。
2. 矿石预处理:矿石中通常还含有一些杂质、硫化物等,需要进行预处理,如浮选、热分解等,以减少对后续反应的影响。
3. 矿石氧化:将处理好的铜矿加热至较高温度,使铜矿中的铜与氧气发生氧化反应,生成氧化铜(CuO)。
反应方程式为:2Cu + O2 → 2CuO。
4. 氧化铜和矿石还原:将氧化铜与原矿混合,在高温条件下进行还原反应。
还原剂可以是碳(如煤、焦炭)或氢气。
还原反应方程式为:CuO + C → Cu + CO 或CuO + H2 → Cu + H2O。
5. 火法炼铜产物处理:通过冷却、分离等步骤,得到高纯度的铜。
火法炼铜通过氧化和还原两个阶段的反应,将含铜矿石中的铜转化为金属铜,从而实现提取炼制目的。
炼铜的三种方法
炼铜的三种方法炼铜是一种重要的冶金工艺,用于从铜矿石中提取出纯铜。
在现代工业中,有三种主要的炼铜方法:火法炼铜、电解炼铜和湿法炼铜。
本文将详细介绍这三种方法的原理、步骤和优缺点。
一、火法炼铜1.原理:火法炼铜是利用高温氧化还原反应将含铜的物质转化为纯金属铜的过程。
该方法主要适用于含硫较高的硫化铜矿。
2.步骤:(1)选取合适的硫化铜矿,经过浸出、浓缩等预处理后得到精选浓缩物。
(2)将精选浓缩物与焦炭混合,放入火法反应器中,在高温下进行氧化还原反应。
反应产生的SO2气体通过冷却、洗涤等工艺处理后排放。
(3)经过多次反复操作,得到纯度达到99%以上的金属铜。
3.优缺点:优点:该方法适用范围广,可处理含硫较高的硫化铜矿。
同时该方法操作简单,工艺流程清晰明了。
缺点:火法炼铜需要大量的能源,同时产生大量的SO2气体,对环境造成污染。
此外,该方法不能处理含氧化铜较高的氧化铜矿。
二、电解炼铜1.原理:电解炼铜是利用电解作用将含有铜离子的溶液中的铜还原为纯金属铜的过程。
该方法主要适用于含氧化铜较高的氧化铜矿。
2.步骤:(1)选取合适的氧化铜矿,经过浸出、浓缩等预处理后得到精选浓缩物。
(2)将精选浓缩物溶解在硫酸中制成含有Cu2+离子的溶液。
(3)将含有Cu2+离子的溶液放入电解槽中,在阳极上产生氧气,在阴极上还原成纯金属铜。
经过多次反复操作,得到纯度达到99.99%以上的金属铜。
3.优缺点:优点:电解炼铜不需要高温和高压等条件,能够有效地提高纯度。
同时该方法不会产生污染物,对环境友好。
缺点:电解炼铜需要大量的电能,同时设备和维护成本较高。
此外,该方法只适用于含氧化铜较高的氧化铜矿。
三、湿法炼铜1.原理:湿法炼铜是利用溶液中的化学反应将含有铜离子的溶液中的铜还原为纯金属铜的过程。
该方法主要适用于含有低浓度的氧化铜矿和硫化铜矿。
2.步骤:(1)选取合适的氧化铜矿或硫化铜矿,经过浸出、浓缩等预处理后得到精选浓缩物。
(2)将精选浓缩物溶解在硫酸中制成含有Cu2+离子的溶液。
铜冶炼的原理
铜冶炼的原理:
1、火法炼铜原料
目前世界上80%以上的铜是由火法炼得,它主要用于处理硫化铜矿。
火法炼铜是将铜矿(或焙砂、烧结块等)和熔剂一起在高温下熔化,或直接炼成粗铜,或先炼成冰铜(铜、铁、硫为主的熔体)后再炼成粗铜。
该法除部分作业(如电解精炼)外,均在高温下进行。
火法炼铜可以在各种不同设备中进行,如鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉和连续炼铜炉等。
由各种设备熔炼的冰铜,随后还要经过吹炼、火法精炼和电解精炼,得到电铜。
2、湿法炼铜原理
当前世界上铜产量约有15%由湿法制得,它主要用于处理氧化铜矿,也有用于处理硫化铜矿。
湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜炼出。
火法炼铜安全知识
火法炼铜安全知识火法炼铜安全知识汇总火法炼铜是一种常见的铜提炼方法,下面是火法炼铜的一些安全知识汇总:1.火法炼铜需要在高温下进行,因此需要注意防火和防爆。
2.火法炼铜需要使用大量的硫酸和硝酸等强酸,因此需要确保这些化学物质的安全存储和使用。
3.在进行火法炼铜时,需要注意避免高温区域,防止火灾和爆炸。
4.火法炼铜需要使用高温防护服和手套等防护设备,以避免高温灼伤和化学物质的危害。
5.在进行火法炼铜时,需要注意安全操作,避免接触高温和化学物质,并遵守相关的安全规定。
6.如果发生火灾或爆炸等紧急情况,需要及时采取灭火和救援措施,并尽快将人员撤离危险区域。
总之,火法炼铜需要严格遵守相关的安全规定和操作规程,以确保工作人员的安全和健康。
火法炼铜安全知识归纳火法炼铜是一种通过高温冶炼铜的方法,这种方法需要使用高温火焰和熔炼设备。
在进行火法炼铜时,需要注意一些安全知识,以保障工人的安全。
以下是一些火法炼铜安全知识归纳:1.防火:在进行火法炼铜时,需要使用高温火焰和熔炼设备,因此需要注意防火。
要确保熔炼设备、管道和管道连接处等地方没有漏气和漏火,以防止火灾的发生。
2.防毒:在冶炼过程中,会产生一些有害物质,如二氧化硫、硫化氢等,这些物质会对工人的身体健康造成危害。
因此,在冶炼前需要对设备进行严格的检查和清洗,以确保没有有害物质的残留。
3.防爆炸:在高温熔炼过程中,如果熔炼设备或管道发生爆炸,会对工人的生命安全造成威胁。
因此,在冶炼前需要对设备进行严格的检查和清洗,以确保没有安全隐患的存在。
4.防高温:在冶炼过程中,需要使用高温火焰和熔炼设备,因此需要注意防高温。
要确保熔炼设备、管道和管道连接处等地方没有高温区域,以防止工人的身体受到伤害。
5.防灼伤:在冶炼过程中,如果工人的身体接触到高温火焰和熔炼设备,会造成灼伤。
因此,在冶炼前需要对工人进行安全培训,并穿戴好防护服和防护眼镜等防护设备。
总之,在进行火法炼铜时,需要严格遵守安全操作规程,并采取相应的安全措施,以确保工人的安全。
火法炼铜原理
火法炼铜原理
火法炼铜是一种冶金工艺,用于将铜矿石中的铜含量提取出来。
其原理可以描述如下:
1. 铜矿石的选矿:首先,从矿山中开采得到的铜矿石需要进行选矿。
选矿的目的是除去矿石中的杂质,提高铜的含量。
常用的方法是通过磨碎、浮选等步骤将矿石分离出铜矿和非铜矿。
2. 矿石的烧结:分离后的铜矿通常呈粉末状,需要进行烧结。
烧结是指将细粉末状铜矿加热至高温,使其粒体粘结成块状。
烧结有助于提高铜矿的可热还原性能,便于后续步骤的处理。
3. 矿石的焙烧:烧结后的铜矿需要进行焙烧,这是将矿石在高温下反复加热和冷却的过程。
焙烧的目的是氧化矿石中的硫、碳等有害杂质,使其分解或挥发出来。
4. 矿石的还原:焙烧后的铜矿被称为焙烧砂,其中含有较高的铜氧化物。
还原是指将焙烧砂与还原剂一起加热,使氧化铜还原为金属铜。
常用的还原剂包括焦炭、天然气等。
还原反应可通过高温或多段加热来实现,产生的烟气含有有害气体需进行处理。
5. 纯化和提纯:经过还原反应后得到的铜含有一定的杂质,需要经过纯化和提纯步骤。
常用的方法包括电解纯化、火法冶炼等。
其中火法冶炼是通过升温和扔汞等处理,使铜的品质得到提高。
6. 产出金属铜:经过以上步骤,可以得到高纯度的金属铜。
该铜可进一步加工成各种铜制品。
总的来说,火法炼铜通过选矿、烧结、焙烧、还原、纯化和提纯等步骤,将铜矿石中的铜含量提取出来,并经过处理得到金属铜。
这是一种常用的铜冶金工艺。
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2)炉渣的粘度
粘度是炉渣的重要性质,关系到冶炼过程能否顺
利进行,也关系到金属铜或铜锍能否充分地通过渣
层沉降分离。冶炼过程要求炉渣具有小而适当的粘 度。 决定粘度大小的炉渣成分是其中酸性氧化物和碱 性氧化物的含量。
在相同温度下,酸性渣的粘度比碱性渣要高。
无论是酸性渣还是碱性渣,当熔体温度提高时粘
二 化合物的离解-生成反应
1 概述
火法炼铜入炉物料中含有各种化合物,如硫化物、
氧化物、碳酸盐、氯化物等。各种化合物在受热
时分解为元素(或更简单的化合物)和一种气体的反
应就是化合物的离解反应,而其逆反应则是化合
物的生成反应。
常见的离解-生成反应类型为:
氧化物 碳酸盐 硫化物 还原剂化合物 4Cu+O2=2Cu2O
2Fe+O2=2FeO
CaO+CO2=CaCO3 2Fe+S2=2FeS 2C+O2=2CO
对于绝大多数的离解-生成反应可以用以下通式表
示:
A(S)+B(g)=AB (S)
2 氧化物的离解和金属的氧化
1)离解压Po2 对氧化物的离解-生成反应,可用下述通式表示: 2Me+O2=2MeO ㏒ PO2= △G0/4.576T
当温度低于570 ℃时,Fe⇆Fe3O4⇆ Fe2O3
3/2Fe+ O2 =1/2Fe3O4
4Fe3O4 +O2 = 6Fe2O3
在室温下, Fe2O3是稳定的,金属铁将逐渐氧化为
Fe2O3 。
实际上并不存在FeO化合物,存在的仅是Fe-O熔
FeO、CaO和SiO2,其总含量可达80%以上。
组成炉渣的各种氧化物可分为三类:
碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物
1)碱性氧化物:能供给氧离子的氧化物O2- ,如 CaO、FeO、MgO等。 CaO=Ca2+ +O2-
2)酸性氧化物:能吸收氧离子而形成配合阴离子的 氧化物,如SiO2。
SiO2+2O2-=SiO44-
3)两性氧化物:在酸性氧化物过剩时可供给氧离子
而呈碱性,而在碱性氧化物过剩时则又会吸收氧离
子形成配合阴离子而呈酸性的氧化物,如 Al2O3、 ZnO、Fe2O3、PbO等 Al2O3=2Al3++3O2Al2O3+O2-=2AlO2-
表1-3 铜的合金种类
炉渣的酸性或碱性取决于其中占优势的氧化物是酸
铜火法冶金原理基础知识
熔炼车间
刘飞
2016年1月
一 铜冶金炉渣基础知识 二 化合物的离解-生成反应 三 氧化物的还原
1 2 3 4 1 2 3 4 1 概述 2 炉渣的组成 3 炉渣的物理化学性质
1 概述 2 氧化物的离解和金属的氧化
四 硫化铜矿的火法冶金
概述 燃烧反应 氧化物用气体还原剂CO、H2还原 氧化物用固体还原剂C还原 概述 金属硫化物的热力学性质 造锍熔炼 铜锍吹炼
性或碱性。对于炼铜冶金炉渣,习惯上常用硅酸度
表明渣的酸、碱性。 酸性氧化物中氧的含量之和 硅酸度= ———————————— 碱性氧化物中氧的含量之和
硅酸度这个概念并不十分科学,它不能全面地表 示出炉渣的本质,但它在很大成度上确实表明了
炉渣的酸碱性,对炼铜冶金炉窑选择耐火材料来
说,炉渣的硅酸度是必须考虑的重要因素之一。
度都是下降的。
3)炉渣的比重 炉渣的比重大小影响到金属铜或铜锍与炉渣的澄
清分离效果。
氧化物 SiO2 CaO FeO
比 重
0.5g/cm3
2.6
2.33
5
液体炉渣的比重比固态炉渣的比重约低0.4-
冶炼过程中耐火材料的腐蚀,金属铜或铜锍的汇 集,金属铜或铜锍与炉渣的分离以及多液体炉渣的
比重比固态炉渣的比重约低0.4-0.5g/cm3
在某些情况下,炉渣不是冶炼厂的废弃物,而是
一种中间产物。
冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的石、燃料中的灰分集中,并在高温下与主要的冶炼产
物金属、硫等分离。
炉渣的副作用: 对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷 缩短了炉子的使用寿命 带走了大量热量 增加了燃料消耗 渣中含有大量金属 降低了铜直收率
铜冶金炉渣一般分为两类: 1)熔炼渣:是以矿石或精矿为原料生产铜锍或粗 铜的冶炼过程中产生的。其主要作用是汇集炉料
Po2仅取决于温度,与其它因素无关。 Po2为反应
处于平衡时气相O2的平衡压,称为氧化物的离解 压。
2)铁氧化物的离解-生成反应
Fe氧化为Fe3O4或由Fe2O3理解为Fe的过程都是逐步
进行的。
当温度高于570 ℃时,Fe⇆FeO⇆Fe3O4⇆Fe2O3
O2含量增加到22.28% O2含量增加到27.64% O2含量增加到30.06% 2Fe+O2=2FeO 6FeO+O2= 2Fe3O4 4Fe3O4 +O2 = 6Fe2O3
中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质,从而
使其与铜锍或粗铜分离。
2)精炼渣:是粗铜火法精炼过程的产物,其主要
作用是捕集粗铜中杂质元素的氧化产物,使之与 粗铜分离。
2 炉渣的组成
冶金炉渣是极为复杂的体系,常由五、六种或更 多的氧化物组成,并含有如硫化物等其化合物。 炼铜炉渣中含量最多的氧化物通常只有三个,即
五 粗铜火法精炼
1 概述 2 氧化精炼
六 耐火材料基础知识
1 2 3 4 5 6
概述 耐火材料的分类和性质 耐火材料的高温使用性能 耐火砖的生产过程 常用耐火砖 不定型耐火材料
一 铜冶金炉渣基础知识
1 概述
炉渣是火法冶金的必然产物,其组成主要来自矿 石、熔剂中的脉石和燃料中的灰分。
炉渣的产出量按质量计一般为金属或锍量的3-5倍。
4)炉渣的表面性质
冶炼过程中耐火材料的腐蚀,金属铜或铜锍的汇
集,金属铜或铜锍与炉渣的分离以及多相反应界面
上进行的反应等,皆受到炉渣和金属铜或铜锍表面 性质的影响。 对冶炼过程有直接意义的表面性质是炉渣与熔融 冰铜间的界面张力。
界面张力与其它性质一样,也是随炉渣的成分和
温度而变化,温度升高有利于提高渣锍间的界面张 力。
3 炉渣的物理化学性质
炉渣的物理化学性质直接关系到冶炼过程的顺利进行及 能耗和金属回收率等技术经济指标。
1)炉渣的电导
L=k ·S/l
导电度L与面积S成正比,与距离l成反比,比率系数k为
比电导(通常称为电导,单位为欧姆-1· 厘米-1)。
炉渣的导电机理包括两个方面,即炉渣内电子流动引起
的电子导电和离子迁移而引起的离子导电。