(完整版)重金属冶金习题一答案.doc

一、请用框图形式画出火法炼铜的原理流程图，并说明目前世界上铜冶炼的主要
方法有哪些？
答：
（ 1）炼铜方法主要分为火法和湿法两种。

火法炼铜主要有闪速熔炼和熔池熔炼两种，
其中闪速熔炼包括奥托昆普和印柯两种，熔池熔炼包括反射炉熔炼法、电炉熔炼法、诺兰达法、白银法、三菱法、瓦纽柯夫法等。

（ 2）火法炼铜的原理图见教科书P7 中图 1-3。

（ 3）目前世界上的精铜主要是用火法熔炼方法生产的。

二、利用以下相图，分析常规造锍熔炼的特点及其合理性，并说明连续连铜的
原理、存在困难及克服困难的措施。

答：
（ 1）在普通空气下进行铜熔炼时，烟气中SO2分压约为10.1KPa，图中用 ABCD 直
线来表示造锍熔炼 -铜锍吹炼 -粗铜精炼的全程路径。

A 点：表示造锍熔炼刚开始（品位为零），体系氧势较低，约为lgPO 2=-3.4Pa，硫势较高，约为 3.2Pa。

B 点：随体系氧势的升高，体系的硫势降低，锍的品位升高，到了 B 点处，lgPO2=-2.8Pa，lgPS2=2.3Pa，品位达 70%Cu 。

C点： lgPO 2=-1.5Pa，lgPS2=0.7Pa，相当于铜锍吹炼第二周期（造铜期）开始，此时，
Cu、锍、炉渣、炉气四相平衡共存，自由度为零，稍稍超过 C 点，则渣相和 Cu S 相消失。

2
C 点以后，继续升高氧势从 C 到
D 时，铜液中残存的硫继续氧化，相当于进入粗铜精
炼阶段，直到产出阳极铜。

（ 2） AB 段相当于造锍熔炼阶段，体系的氧势升高幅度不大，但体系氧势升高幅度很
大。

品位在 0～ 70%左右，体系中 PSO2 2 S2 3 4 2
一定， PO 、 P 、α FeO 和α CuO 的值变化都不太
大，αFe
-3 。

3O4<0.1，αCuO<102
BC 段相当于铜锍吹炼阶段，锍品位升高幅度不大，但体系氧势升高副大很大（约100
倍），特别是当锍变到白锍（Cu2
S）的 C 3 4 趋近于 2
点附近时，α FeO 1，α CuO 急剧升到 10-1 左右，即渣中 Cu 2O 的数量大大增高。

但当α FeO<0.35（ T=1573K ）时，还不会析出Fe3O4，不会造成困难。

但由于 st 线随αFeO增大和 T 减小而下移，故应加溶剂造渣使αFeO下降
总之，在常规的造锍熔炼条件（AB 线段）下，即冰铜品位低于70%，αFe3O4 （ 0.1～0.3）和α Cu2O（ 10-3）较低时，终止熔炼过程的继续进行，分别放出冰铜和炉渣，就可避
免大量 Fe3 O4和 Cu2O 的产出所造成的问题,是合理的。

（3）连续炼铜原理：使焙烧、熔炼、吹炼在一炉内进行，从而得到产物粗铜。

理论
上相当于图中的 C 点。

连续炼铜困难：①为防Fe3O4析出，温度应大于1300 ℃，α FeO<0.37或PO2<0.1atm，
但难实现；②当品位 >70%时，渣含铜急剧上升。

克服困难措施：①在高氧位下与金属Cu 相接触的渣量不多的情况下进行，如三菱法；
②在一台炉中进行时，炉中分为不同的氧位区，冰铜-金属相流向高氧位区，而渣相逆向流向低氧位区。

三、造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4
的形成？
答：
造锍熔炼Fe3O4 的危害：
(1)使炉渣的性质恶化(渣熔点升高、比重增大、粘度增加)，渣含Cu 升高；
(2)产生底结或中间层，给生产造成困难。

措施抑制：
1) 提高炉温,以促进以下反应:
3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2
2)当 SiO2 不足时可加入 SiO2 促进以下反应：
3Fe3O4(固 )+FeS(液 )+SiO2( 固 )=5(2FeO· SiO2)+SO2
3) 加铁球、黄铁矿或硅铁合金，促进Fe3O4 被还原：
570℃
Fe3O4+Fe4FeO
2Fe3O4+Si=6FeO+SiO2
4)炉料中掺少量煤，使 Fe3O4 还原：
Fe3O4+C=3Fe+CO
5) 铜锍品位不宜过高，铜锍品位超过70%时，炉渣中Fe3O4 显著升高。

6)控制氧位不宜过高。