冰铜熔炼实验报告

冰铜熔炼实验报告

熔炼车间是冶炼厂的主要生产车间，车间的主要任务是生产铜阳极板。熔炼车间处理的铜精矿均为外购铜精矿，利用电炉和合成炉生产冰铜。电炉主要是由矿热电炉处理焙烧车间生产的焙砂，合成炉主要处理经蒸汽干燥机干燥后的干精矿，电炉、合成炉产出的冰铜搭配进入转炉进行吹炼，转炉产出的粗铜进入阳极炉精炼，最后由双园盘浇铸系统产出合格的铜阳极板送精炼厂。在实习期间主要了解了以下几点，现简单介绍如下。

1.冰铜熔炼

铜精矿首先熔炼获得冰铜，然后将冰铜吹炼成粗铜。冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生产MeS共熔体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼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。冰铜与炉渣由于性质差别极大而分离。

冰铜熔炼分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、电炉熔炼、闪速熔炼及一步炼铜等。尽管设备不同，冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。

高温下，炉料受热后形成低价稳定的化合物，随着形成低熔点共晶组分熔化析出，即形成初冰铜和初渣。其最终成分的形成是在熔池中完成。

熔炼的主产物冰铜是由Cu2S、Fe S组成的合量，其中还溶解了一定数量铁的氧化物和其它硫化物，如Ni3S2、CoS、PbS、ZnS等。一般Cu+Fe+S占冰铜总量的80%~90%。炉料中的金银及铂族元素在熔

炼过程中几乎全部进入冰铜中。Se、Te、As、Sb、Bi等元素也部分地溶解在冰铜中。

冰铜品位的选择取决于下列因素：炉料的性质和成分、熔炼特性、经济条件等。

熔炼生精矿时，冰铜品位不能在大范围内变动，但可用预先焙烧来调整，焙烧程度愈大，熔炼时冰铜品位愈高，反之亦然。冰铜品位越低，吹炼所需时间愈长，吹炼时能耗愈大，炉衬消耗愈快。实践证明，选择冰铜品位为37~42%较为合理。但冰铜品位太高也存在一些问题。

(1)冰铜品位高，铜在炉渣中的损失增多。

(2)产生高品位冰铜，需延长精矿的焙烧时间，降低了焙烧的生产率，并增加烟尘产出量。

(3)高品位冰铜的吹炼比较困难，因为吹炼过程的热绝大部分来自FeS的氧化，高品位冰铜中FeS含量少，其氧化产生的热量较少。故热量不足，使吹炼作业难以进行。

2.炉渣的形成

炉渣是炉料和燃料中各种氧化物的共熔体，炉料中的脉石主要是石英、石灰石等，在冰铜熔炼过程中，与铁的硫化物氧化产出的FeO 反应，形成复杂的硅酸盐炉渣。

炉渣成分和性质直接影响熔炼过程的技术经济指标。

（1）炉渣的性质决定熔炼过程的能耗。如炉渣熔点高，炉渣放

出大量热；另一方面，如炉渣具有大的热含量，加热炉渣到熔点所消耗的热量也增加。

（2）炉渣的性质很大程度上决定炉温的高低，炉内的温度决定

于炉渣的熔点，而炉渣的熔点是由其成分决定的，要改变炉温，须改变炉渣成分。

（3）炉渣的性质决定炉子的生产率，熔炼酸性炉渣时，具有较

高的黏度和熔点，炉子的生产率比熔炼碱性炉渣时小。

（4）炉渣的性质和熔炼时形成的炉渣量是决定铜回收率的一个

基本因素，因熔炼时伴随于炉渣中的铜的损失是熔炼过程的主要损失。

炉渣的黏度是炉渣的重要性质之一，其影响炉渣和冰铜的分离及炉内放出，热量传递等。生产上要求炉渣黏度低，流动性好，利于操作和渣与冰铜的分离。

影响炉渣黏度的因素主要是SiO2、FeO含量及温度。为降低炉渣黏度，须采

取以下措施。

a)适当提高SiO2含量，防止Fe3O4饱和析出。

b)较高的FeO含量。提高FeO含量可促进SixOy2-复合阴离子解体，降低炉渣

熔点，利于炉渣过热。随FeO含量增大，黏度下降。FeO含量过高也不利，因炉内氧化气氛会使Fe3O4平衡浓度相应增大，温度不稳定会带来Fe3O4饱和析出，增

大黏度。

c)少量CaO、Al2O3存在可降低炉渣黏度。

d)较高炉温，可降低黏度。炉渣过热，复杂硅氧离子解体，不析出Fe3O4都需要炉内高温条件。

3.铜锍的吹炼

铜锍吹炼的过程是周期性的，整个过程分为两个周期。在吹炼的第一周期，铜锍中的FeS与鼓入空气中的氧发生强烈的氧化反应，生成FeO和SO2气体。FeO与加入的石英熔剂反应造渣，故又叫造渣期。造渣期完成后获得了白锍(Cu2S)，继续对白锍吹炼，即进入第二周期。在吹炼的第二周期，鼓入空气中的氧与Cu2S（白锍）发生强烈的氧化反应，生成Cu2O和SO2。Cu2O又与未氧化的Cu2S反应生成金属Cu和SO2，直到生成的粗铜含Cu98.5%以上时，吹炼的第二周期结束。铜锍吹炼的第二周期不加入熔剂、不造渣，以产出粗铜为特征，故又叫造铜期。

在转炉吹炼的.过程中，反应几乎全是放热反应，放出的热量足以维持1700℃下的高温进行自热熔炼。为了防止炉衬耐火材料因过度受热而缩短炉寿命，所以需要向炉内加入冷料以控制炉温。用空气吹炼高品位的铜锍时，吹炼所需的热量难以维持过程自热进行，可以鼓入富氧空气，减少烟气带走的热量以弥补热量的不足，富氧空气吹炼可以缩短吹炼时间，提高生产能力。

转炉吹炼过程是周期性的作业，倒入铜锍、吹炼和倒出吹炼产物三个过程的循环，造成大量的热量损失；产出的烟气量和烟气成分波

动很大，使硫酸生产设备的生产条件难以稳定，致使硫酸的回收率不高。这是转炉吹炼过程的主要问题。

当然，铜熔炼的过程并不仅仅只以上几条，还包括其它一系列的过程。在这当中还有很多实际经验需要我们去了解掌握。只有这样，才能不断在实践的基础上发现问题、分析问题、解决问题，这就是我们以后的工作职责。