铜火法精炼和湿法精炼

铜火法精炼和湿法精炼

铜火法

火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去。其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化，然后向铜液中鼓风氧化，使杂质挥发、造渣；扒出炉渣后，用插入青木或向铜液中注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜。还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面，以防再氧化。精炼后可铸成点解精炼所用的铜阳极或铜锭。精炼炉渣含铜较高，可返回转炉处理。精炼作业在反射炉或回转精炉内进行。

火法精炼的产品叫火精铜，一般含铜99.5%以上。火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质，通常要进行电解精炼。若金、银和有害杂质含量很少，可直接铸成商品铜锭。

粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原两个操作环节构成。铜中有害杂质除去的程度主要取决于氧化过程，而铜中氧的排除程度则取决于还原程度。

1.氧化过程

由于粗铜含铜98%以上，所以在氧化过程中，首先是铜的氧化：

4Cu+O2=2Cu2O

生成的Cu2O溶解于铜液，在操作温度1373~1523K条件下，Cu2O在铜中的杂质金属(Me)发生反应：

Cu2O +Me=2Cu+MeO

反映平衡常数：K=[MeO]*[Cu]/[Cu2O][Me]

因为MeO在铜里溶解度小，很容易饱和；而铜的浓度更大，杂质氧化时几乎不发生变化，故都可视为常数，因此K*=[Me]/[Cu2O]

所以，Cu2O的浓度越大，杂质金属Me的浓度就越小。因此，为了迅速完成地出去铜中的杂质，必须使铜液中Cu2O的浓度达到饱和。升高温度可以增加铜液中Cu2O的浓度，但温度太高会使燃料消耗增加，也会使下一步还原时间延长，所以氧化期间温度以1373~1423K为宜。此时Cu2O的饱和浓度为6%-8%。氧化除杂质时，为了减少铜的损失和提高过程效率，常加入各种溶剂如石英砂，石灰和苏打等，使各种杂质生成硅酸铅、砷酸钙等造渣除去。脱硫是在氧化精炼最后进行，这是因为有其他对氧亲和势力的金属时，铜的硫化物不易被氧化，但只要氧化除杂质金属结束，立即就会发生剧烈的相互反应，放出SO2: CuS+2Cu2O=6Cu+SO2

这时铜水出现沸腾现象，称为“铜雨”。除硫结束就开始了还原操作过程。

Me是一种仿金合金-亚金。以铜、铅、锌、镍、锡等为主要材料。

湿法炼铜

用溶剂浸出铜矿石或精矿，而后从浸出液中提取铜。主要过程包括浸出(见浸出)、净化、提取等工序。目前世界上湿法炼铜的产量约占总产量的12%。20世纪60年代以来，为了消除SO2污染，对用湿法冶炼硫化铜矿进行了许多研究，但因经济指标尚不如火法，湿法工艺大多停留在试验和小规模生产阶段。

湿法炼铜目前主要用于处理氧化铜矿。有氧化铜矿直接酸浸和氨浸(或还原焙烧后氨浸)等法；酸浸应用较广，氨浸限于处理含镁钙较高的结合性氧化矿。处理硫化矿多硫酸化焙烧-浸出或者直接用氨浸应用较广，氨浸限于处理含钙镁较高的结合性氧化矿。处理硫化矿多用硫酸化焙烧-浸出或者直接用氨或氯盐溶液浸出等方法。

A．硫酸化焙烧-浸出法是将精矿中的铜转变为可溶性硫酸铜溶出；

B．氨液浸出法是将铜转变为铜氨络合物溶出，浸出液在高压釜内用氢还原，制成铜粉，或者用溶剂萃取-电积法制取电铜；氯盐浸出法是将铜转变为铜氯络合物进入溶液，然后进

行隔膜电解得电铜。

氧化铜矿酸浸法流程氧化铜矿一般不易用选矿法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出，所得溶液含铜一般为1~5g/L，可用硫化沉淀、中和水解、铁屑置换以及溶剂萃取-电积等方法提取铜。今年来，萃取-电积法发展较快。其主要过程包括：

A．用对铜有选择性的月亏类螯合萃取剂（LiX-64N，N-510,N-530等）的煤油溶液萃取铜，铜进入有机相而与铁、锌等杂质分离。

B．用浓度较高的H2SO4溶液反萃铜，得到含铜约50g/L的溶液。反萃后的有机溶剂，经洗涤后，返回萃取过程使用。

C．电积硫酸铜溶液得电铜，电解后液返回用作反萃剂。生产流程见图。

硫化铜精矿焙烧浸出法硫化铜精矿硫酸化焙烧后浸出，得到的含铜浸出液，经电积得电铜。此法适于处理含有钴、镍、锌等金属的硫化精矿，但铜的回收率低，回收贵金属较困难，电能消耗大，电解后液的过剩酸量须中和处理，所以一般不采用。

从贫矿石和废矿中提取铜铜矿开采后坑内残留矿、露天矿剥离的废矿石和铜矿表层的氧化矿，含铜一般较低，多采用堆浸、就地浸出和池浸等方法，浸出其中氧化形态的铜，而所含硫化铜则利用细菌的氧化作用，使之溶解。浸出液中的铜可用铁置换得海绵铜，或者用溶剂萃取-电积法制取电铜。几种贫矿石、废矿石的浸出条件和生产规模。