冰铜问

49.何谓冰铜熔炼？

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成MeS共熔体的方法，又称造鋶熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集到冰铜中，大部分铁的氧化物与加入的溶剂造渣，冰铜和炉渣由于性质差别极大而分离。冰铜熔炼尽管设备不同，但冶炼过程的实质是相同的，都属于氧化熔炼。

50.冰铜熔炼的炉料有哪些？

冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，除含有Cu、Fe、S等元素外，还含有一定量的脉石。炉料中的化合物主要有以下几种。

（1）硫化物熔炼生精矿以CuS、FeS2、FeS为主，焙砂以Cu2S、FeS为主，还含有少量ZnS、NiS、PbS等。

（2）氧化物Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、MeO。如炉料为焙砂氧化物较多，生精矿中氧化物较少。

（3）脉石CaCO3、MgCO3、SiO2、Al2O3等。

熔炼炉料还包括加入的熔剂如石英、石灰石等，其中硫化物和氧化物数量占80%以上。

51.冰铜熔炼的基础是什么？

液态冰铜可看成是Cu2S和FeS得均匀溶液，而FeS-MeS共熔的特性是形成冰铜的依据。

由于铜对硫的亲和力大于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故能产生如下反应。

Cu2O+FeS=Cu2S+FeO，此反应即冰铜熔炼的基础，1300O C，K p=7300时，反应进行得非常彻底。

52.Fe3O4对熔炼过程有什么影响？

熔炼过程中生成的Fe3O4分配与炉渣和冰铜中，使炉渣熔点升高、密度增大，恶化了冰铜与渣的分离。在较高氧位和较低温度下，固体Fe3O4会从炉渣中析出，生成难熔结垢物，使转炉口和闪速炉上升烟道结疤，炉渣黏度增大，熔点升高，渣含铜升高等。因此，应采取必要措施促使已生成的Fe3O4分解。

53.影响Fe3O4还原的因素有哪些？

（1）炉渣的成分即αFeO

冰铜熔炼的炉渣主要由FeO-SiO2二元系组成，αFeO随SiO2含量的增大而减小，如果保持αFeO有较低值，一般SiO2含量应该控制在35%~40%范围内。

（2）冰铜品位即αFeS

FeS的存在是氧化熔炼中Fe3O4分解的必要条件，冰铜以Cu2S-FeS为主熔体，降低冰铜品位，将提高FeS的含量，也增大αFeS值。

（3）温度

Fe3O4-FeS系反应是吸热反应，升高温度有利于Fe3O4的分解。

（4）气氛即Pso2

Fe3O4-FeS系反应产生SO2，降低炉气中Pso2有利于Fe3O4的分解。

熔炼过程中保持低的αFeO值、高的αFeS值、适当高的温度和低的Pso2可消除或减轻Fe3O4的影响。

54.冰铜熔炼过程中杂质的行为如何？

冰铜熔炼所用炉料中除了铜、铁和硫外，伴生的其他元素有钴、铅、锌、砷、锑、硒、碲、金、银及铂族元素等。冰铜是贵金属的良好捕收剂，熔炼过程中贵金属均富集在其中，最后从电解精炼阳极泥中回收；其他元素在熔炼过程中不同程度地或被氧化进入气相，或以氧化物形态进入炉渣；炉渣汇集了FeS优先氧化得到的FeO、精矿和溶剂中的SiO2、Al2O3、CaO以及少量杂质元素；易挥发的杂质或其氧化物富集到烟尘中，然后从中回收。

55.冰铜的性质如何？

电导率：冰铜是Cu2S-S-FeS共价键结构，电导率大，为炉渣的700~1000倍。冰铜品位降低，电导率增大，通常在熔体温度1200OC下，冰铜的电导率为350~500Ω-1·cm-1。

密度：冰铜的密度直接影响冰铜的沉降速度，密度越大越有利于沉降。冰铜的密度随品位的提高而增大，一般为4.1~4.6g/cm3

黏度：冰铜黏度很小，约为1Pa·s，为炉渣的1/50~1/100，所以，冰铜具有好的流动性。

热含量：从熔炼的热平衡可知，冰铜带走的热量所占比例较大，其随冰铜品位提高而稍有下降。

冰铜是Au、Ag等贵金属的良好捕集剂，Cu2S、FeS、Cu、Fe能很好地溶解Au、Ag，精矿中贵金属含量极少，故冰铜能完全捕集炉料中的贵金属，一般回收率大99%。

液态冰铜遇水爆炸的原因是由于反应产生的H2、H2S气体与空气中的氧反应引起。56.冰铜由那些物质组成？

熔炼产物冰铜是由Cu2S、FeS组成的合金，其中还溶解了一定数量铁的氧化物和其他金属硫化物，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等元素也部分溶解在冰铜中。

57.冰铜品位如何选择？

冰铜品位的选择取决于炉料的性质和成分、熔炼特性及经济条件。熔炼生精矿时，冰铜品位不能在大范围内波动，可通过预先焙烧来调整，焙烧程度愈大，熔炼时冰铜品位愈高；冰铜含铜愈贫，吹炼所需时间愈长，吹炼时电能消耗愈大，炉衬消耗愈快；冰铜品位太高，铜在炉渣中的损失增多；产出高品位冰铜，需延长精矿的焙烧时间，降低了焙烧生产率，并增加烟尘产出率；高品位冰铜的吹炼比较困难。一般选择为冰铜品位为37%~42%，若30%~35%时，转炉寿命一般降低10多次炉次。

58.炉渣性质对熔炼过程有何影响？

炉渣构成熔炼产物的基体，炉渣的性质决定熔炼过程的特性。

（1）炉渣的性质决定熔炼过程的燃料消耗量，如渣的熔点太高，一方面烟气从炉中带走大量的热，；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，鼓风炉熔炼时，炉内的温度决定于炉渣的熔点，而炉渣的熔点由其成分所决定，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，其具有较高的熔点和黏度，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损失是熔炼过程的主要损失。

59.如何降低炉渣黏度？

炉渣黏度是炉渣的重要性质之一，其影响炉渣和冰铜的分离及从炉内放出、热量传递等。生产上要求渣黏度低、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含量及温度等。为降低炉渣黏度，需采取以下措施。

适当提高SiO2含量，防止Fe3O4饱和析出。

（2）较高的FeO含量。提高FeO含量可促使Si x O y2-复合阴离子解体，降低炉渣熔点，利于炉渣的过热。随FeO含量增大，黏度下降。

（3）少量Cao、Al2O3存在可降低炉渣黏度。

（4）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。

一般炉渣黏度小于0.5Pa·s，流动性良好；黏度大于1.0Pa·s时流动性较差。