ISA炉冶炼反应及基本原理PPT课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、热分解反应
在熔炼过程中处理生精矿或者是干精矿时，炉料中 含有较多高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解 成低价化合物，主要的反应有：
FeS2=FeS+1/2S2 300℃开始，560℃激烈进行 CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2 550℃开始 2CuS=Cu2S+1/2S2 400℃开始，600℃激烈进行。 上面反应的分解产物是稳定物质。
二、硫化物的氧化反应
硫化物的氧化反应是熔炼过程中脱硫的重要反应。由于 这一类反应的进行，炉料中部分硫被氧化，呈二氧化硫 形态脱出，从而保证获得一定品位的冰铜。炉内的氧势 强弱控制着脱硫程度，也就控制了产出的冰铜品位。在 熔炼温度（大于1300℃）下，硫化物氧化反应的吉布斯 自由能变化为较大的负值，所以产生MeO。
产炉渣，反应如下：
FeS＋3 Fe3O4 ＋5 SiO2＝5（2 FeO·SiO2）＋SO2
艾萨炉熔炼化学热平衡
A、各物质化学性质
a、燃煤要求固定炭含量≥65％，挥发分≤15 ％，灰份≤22％，发热值≥6500kcal/kg。
b、燃油化学性质 发热值为40000 KJ/kg，密度0.8232Kg/L。 c、S＋O2=SO2 (反应生成热11286.09
粗铜
炉渣
烟气
制酸
火法精炼
贵金属
阳极泥
浇铸阳极板 电解精炼
阴极铜
硫酸铜
烟气 放空
贫化 贫化渣 贫化铜锍
弃去 图3－铜火法冶炼流程
现代造锍熔炼是在1150～1250℃的高温下，使 硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼。利用铜对 硫的亲和力大于铁和其他金属，而铁对氧的亲和力 大于铜的特性，炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成 液态冰铜。这种冰铜以Cu2S-FeS为主，并溶有Au、 Ag等贵金属及少量其他金属硫化物的共熔体。炉料 中的SiO2、Al2O3、CaO等成分与FeO一起形成液态 炉渣。炉渣是以2FeO·SiO2为主的氧化物熔体。冰 铜与炉渣互不相溶，且密度不同（冰铜的密度大于 炉渣的密度），从而分离。
阻溅板镶嵌于69～70层的东向。
加料口
云铜艾萨炉简图
喷枪口
保温 烧嘴
电 炉
排放
烟气
烟气区
阻溅板 炉身 炉底
3、铜火法熔炼原理
铜精矿
传统熔炼：反射炉、电炉、鼓风炉
强氧化熔炼：闪烁炉、诺兰达炉、三菱 法、瓦纽科夫法、白银法、澳斯麦特/ISA
烟气
弃渣
铜锍
铜锍
烟气
炉渣
吹炼：PS转炉、连续吹炼、闪烁吹炼
20
30
40
熔炼过程的主要化学反应类型：
熔炼物料中主要的化合物是硫化物、氧化物和碳酸 盐。可能的硫化物组成分有：CuFeS2、CuS、 Cu2S、FeS2、FeS、ZnS、PbS、NiS等等。氧化 物有：Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、NiO、 MeO·Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO碳酸盐有： CaCO3、MgCO3等等。这些组分在熔炼过程中将会 发生以下化学反应：
KJ/kg)
d、FeS+O2=FeO+SO2 (5377.74KJ/kg) e、FeS2+O2=FeS+SO2 (1917.74KJ/kg)
B、热收入 物质
所占百分比
燃煤 燃油 30
化学反应 物料潜热 各种风
放热
显热
68
＜1
＜1
C、热支出
物质 还原反 应吸热
百分 8 比
炉壳 散热
2
水蒸发 冰铜和炉 烟气烟尘 吸热 渣热焓 带走热
在较高的温度下，炉料中铜的高价氧化物也发生分 解反应：
2CuO=Cu2O+1/2O2 在1105℃开始，产物Cu2O是较为稳定的化合物，
在冶炼温度下（1300—1500℃）是不分解的。 另一类热分解反应是碳酸盐的分解：
CaCO3=CaO+CO2 在910℃开始 MgCO3=MgO+CO2 在640℃开始
图1－艾萨炉模型
图 2 喷 枪 漩 流 器
艾萨炉的核心技术为一支特制喷枪。富氧空气 通过喷枪强制鼓入炉内，由于喷枪内有一漩流器给 气体增加了动能，这些具有强大动能的气体使熔池 剧烈地搅动，新进炉的物料在瞬间即被高温熔体所 包围，同时还随熔体的强制流动发生上下、左右的 翻腾，鼓入炉内的氧气大量分散在熔体的各处，在 高温下精矿迅速发生化学反应。
2、艾萨炉的炉内结构
炉底：艾萨炉炉底为反拱形（即锅底形），采用长 425mm左右的耐火砖竖直砌筑，最靠近钢壳处以两 层拱角砖进行固定。
炉身：全部为450mm长的耐火砖水平砌筑，耐火砖 与钢壳之间竖直砌一层保温砖。
烟气区：较复杂。钢壳与耐火砖之间为保温砖；在 扩张口处即东向为450mm的耐火砖；东南与东北向 为400mm的耐火砖；其余各处为350mm的耐火砖； 不同长度的砖之间会有一个交叉过渡区，停产时我 们可从加料口和喷枪口看出这些交叉区（主要为南 向和北向）的错台。
主要的氧化反应有： （1）高价硫化物的直接氧化：
2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 2CuFeS2+5/2O2=CuS·FeS+2SO2+FeO 2CuS+O2=Cu2S+SO2 （2）低价化合物的氧化反应
ISA炉反应及操作原理
1、工艺简介
艾萨炼铜法是一种浸没式富氧顶吹 熔池熔炼法，通过喷枪把富氧空气强制 鼓入熔池，使熔池产生强烈搅动状态加 快了化学反应的速度，充分利用了精矿 中的硫、铁氧化放出的热量进行熔炼， 同时产出高品位冰铜，烟气中高浓度的 SO2经收尘后送往硫酸分厂制酸。熔炼 过程中不足的热量由燃煤、燃油和燃气 等提供。
火法处理硫化铜精矿优点：能耗低、单位设备 生产速度高、贵金属回收率高；缺点：产生大量烟 气，污染环境。
造锍反应:
Cu2S＋O2＝ Cu2Байду номын сангаас＋SO2 FeS+Cu2O＝FeO＋Cu2S △G0＝－144750＋13.05T
a a / a a K＝ · （FeO） [Cu2S]
· [FeS]
（Cu2O）
该反应的平衡常数K值很大（在1250℃时，lgK为
9.86），表面反应显著地向右进行。一般来
说 Cu，2S体，系进中而只与要Fe有SF形e成S存铜在锍，CCu2uS2-OF将eS变。成
造渣反应：
炉内产生的FeO在SiO2存在的情况下，将生 成铁橄榄石炉渣。
FeO＋ SiO2＝（2 FeO·SiO2） △G0＝－32260＋15.27T 同时，炉内的Fe3O4在高温下能够与石英沙生
在熔炼过程中处理生精矿或者是干精矿时，炉料中 含有较多高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解 成低价化合物，主要的反应有：
FeS2=FeS+1/2S2 300℃开始，560℃激烈进行 CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2 550℃开始 2CuS=Cu2S+1/2S2 400℃开始，600℃激烈进行。 上面反应的分解产物是稳定物质。
二、硫化物的氧化反应
硫化物的氧化反应是熔炼过程中脱硫的重要反应。由于 这一类反应的进行，炉料中部分硫被氧化，呈二氧化硫 形态脱出，从而保证获得一定品位的冰铜。炉内的氧势 强弱控制着脱硫程度，也就控制了产出的冰铜品位。在 熔炼温度（大于1300℃）下，硫化物氧化反应的吉布斯 自由能变化为较大的负值，所以产生MeO。
产炉渣，反应如下：
FeS＋3 Fe3O4 ＋5 SiO2＝5（2 FeO·SiO2）＋SO2
艾萨炉熔炼化学热平衡
A、各物质化学性质
a、燃煤要求固定炭含量≥65％，挥发分≤15 ％，灰份≤22％，发热值≥6500kcal/kg。
b、燃油化学性质 发热值为40000 KJ/kg，密度0.8232Kg/L。 c、S＋O2=SO2 (反应生成热11286.09
粗铜
炉渣
烟气
制酸
火法精炼
贵金属
阳极泥
浇铸阳极板 电解精炼
阴极铜
硫酸铜
烟气 放空
贫化 贫化渣 贫化铜锍
弃去 图3－铜火法冶炼流程
现代造锍熔炼是在1150～1250℃的高温下，使 硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼。利用铜对 硫的亲和力大于铁和其他金属，而铁对氧的亲和力 大于铜的特性，炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成 液态冰铜。这种冰铜以Cu2S-FeS为主，并溶有Au、 Ag等贵金属及少量其他金属硫化物的共熔体。炉料 中的SiO2、Al2O3、CaO等成分与FeO一起形成液态 炉渣。炉渣是以2FeO·SiO2为主的氧化物熔体。冰 铜与炉渣互不相溶，且密度不同（冰铜的密度大于 炉渣的密度），从而分离。
阻溅板镶嵌于69～70层的东向。
加料口
云铜艾萨炉简图
喷枪口
保温 烧嘴
电 炉
排放
烟气
烟气区
阻溅板 炉身 炉底
3、铜火法熔炼原理
铜精矿
传统熔炼：反射炉、电炉、鼓风炉
强氧化熔炼：闪烁炉、诺兰达炉、三菱 法、瓦纽科夫法、白银法、澳斯麦特/ISA
烟气
弃渣
铜锍
铜锍
烟气
炉渣
吹炼：PS转炉、连续吹炼、闪烁吹炼
20
30
40
熔炼过程的主要化学反应类型：
熔炼物料中主要的化合物是硫化物、氧化物和碳酸 盐。可能的硫化物组成分有：CuFeS2、CuS、 Cu2S、FeS2、FeS、ZnS、PbS、NiS等等。氧化 物有：Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、NiO、 MeO·Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO碳酸盐有： CaCO3、MgCO3等等。这些组分在熔炼过程中将会 发生以下化学反应：
KJ/kg)
d、FeS+O2=FeO+SO2 (5377.74KJ/kg) e、FeS2+O2=FeS+SO2 (1917.74KJ/kg)
B、热收入 物质
所占百分比
燃煤 燃油 30
化学反应 物料潜热 各种风
放热
显热
68
＜1
＜1
C、热支出
物质 还原反 应吸热
百分 8 比
炉壳 散热
2
水蒸发 冰铜和炉 烟气烟尘 吸热 渣热焓 带走热
在较高的温度下，炉料中铜的高价氧化物也发生分 解反应：
2CuO=Cu2O+1/2O2 在1105℃开始，产物Cu2O是较为稳定的化合物，
在冶炼温度下（1300—1500℃）是不分解的。 另一类热分解反应是碳酸盐的分解：
CaCO3=CaO+CO2 在910℃开始 MgCO3=MgO+CO2 在640℃开始
图1－艾萨炉模型
图 2 喷 枪 漩 流 器
艾萨炉的核心技术为一支特制喷枪。富氧空气 通过喷枪强制鼓入炉内，由于喷枪内有一漩流器给 气体增加了动能，这些具有强大动能的气体使熔池 剧烈地搅动，新进炉的物料在瞬间即被高温熔体所 包围，同时还随熔体的强制流动发生上下、左右的 翻腾，鼓入炉内的氧气大量分散在熔体的各处，在 高温下精矿迅速发生化学反应。
2、艾萨炉的炉内结构
炉底：艾萨炉炉底为反拱形（即锅底形），采用长 425mm左右的耐火砖竖直砌筑，最靠近钢壳处以两 层拱角砖进行固定。
炉身：全部为450mm长的耐火砖水平砌筑，耐火砖 与钢壳之间竖直砌一层保温砖。
烟气区：较复杂。钢壳与耐火砖之间为保温砖；在 扩张口处即东向为450mm的耐火砖；东南与东北向 为400mm的耐火砖；其余各处为350mm的耐火砖； 不同长度的砖之间会有一个交叉过渡区，停产时我 们可从加料口和喷枪口看出这些交叉区（主要为南 向和北向）的错台。
主要的氧化反应有： （1）高价硫化物的直接氧化：
2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 2CuFeS2+5/2O2=CuS·FeS+2SO2+FeO 2CuS+O2=Cu2S+SO2 （2）低价化合物的氧化反应
ISA炉反应及操作原理
1、工艺简介
艾萨炼铜法是一种浸没式富氧顶吹 熔池熔炼法，通过喷枪把富氧空气强制 鼓入熔池，使熔池产生强烈搅动状态加 快了化学反应的速度，充分利用了精矿 中的硫、铁氧化放出的热量进行熔炼， 同时产出高品位冰铜，烟气中高浓度的 SO2经收尘后送往硫酸分厂制酸。熔炼 过程中不足的热量由燃煤、燃油和燃气 等提供。
火法处理硫化铜精矿优点：能耗低、单位设备 生产速度高、贵金属回收率高；缺点：产生大量烟 气，污染环境。
造锍反应:
Cu2S＋O2＝ Cu2Байду номын сангаас＋SO2 FeS+Cu2O＝FeO＋Cu2S △G0＝－144750＋13.05T
a a / a a K＝ · （FeO） [Cu2S]
· [FeS]
（Cu2O）
该反应的平衡常数K值很大（在1250℃时，lgK为
9.86），表面反应显著地向右进行。一般来
说 Cu，2S体，系进中而只与要Fe有SF形e成S存铜在锍，CCu2uS2-OF将eS变。成
造渣反应：
炉内产生的FeO在SiO2存在的情况下，将生 成铁橄榄石炉渣。
FeO＋ SiO2＝（2 FeO·SiO2） △G0＝－32260＋15.27T 同时，炉内的Fe3O4在高温下能够与石英沙生