火法煉銅

火法煉銅鼓風爐

鼓風爐是豎式爐，我國很早就用它直接煉銅。傳統(tǒng)的方法為燒結塊鼓風爐熔煉。硫化銅精礦先經(jīng)燒結焙燒脫去部分硫，制成燒結塊，與熔劑、焦炭等按批料呈層狀加入爐內(nèi)，熔煉產(chǎn)出冰銅和棄渣，此法煙氣含SO2低，不易經(jīng)濟地回收硫。

為消除煙害，回收精礦中的硫，20世紀50年代，發(fā)展了精礦鼓風爐熔煉法，即將硫化銅精礦混捏成膏狀，再配以部分塊料、熔劑、焦炭等分批從爐頂中心加料口加入爐內(nèi)，形成料封，減少漏氣，提高SO2濃度。

混捏料在爐內(nèi)經(jīng)熱煙氣干燥、焙燒形成燒結料柱，塊狀物料也呈柱狀環(huán)繞在燒結料柱的周圍，以保持透氣性，使熔煉作業(yè)正常進行。中國沈陽冶煉廠、富春江冶煉廠等采用此法。

火法煉銅反射爐

適于處理浮選的粉狀精礦。反射爐熔煉過程脫硫率低，僅20%～30%，適于處理含銅品位較高的精礦。如原料含銅低、含硫高，熔煉前要先進行焙燒。反射爐生產(chǎn)規(guī)?？纱笮突?，對原料，燃料的適應性強，長期來一直是煉銅的主要設備，至80年代初，全世界保有的反射爐能力仍居煉銅設備的首位。但反射爐煙氣量大，且含二氧化硫僅1%左右，回收困難。反射爐的熱效率僅25%～30%，熔煉過程的反應熱利用較少，所需熱量主要靠外加燃料供給。70年代以來，世界各國都在研究改進反射爐熔煉，有的采用氧氣噴撒裝置將精礦噴入爐內(nèi)，加強密封，以提高SO2濃度。中國白銀公司第一冶煉廠將銅精礦加到反射爐中的熔體內(nèi)，鼓風熔煉，提高了熔煉強度，煙氣可用于制取硫酸。

反射爐為長方形，用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑。燃燒器設在爐頭部，煙氣從爐尾排出，爐料由爐頂或側(cè)墻上部加入，冰銅從側(cè)墻底部的冰銅口放出，爐渣從側(cè)墻或端墻下的放渣口排出。爐頭溫度1500℃～1550℃，爐尾溫度1250℃～1300℃，出爐煙氣1200℃左右。熔煉焙燒礦時，燃料率10%～15%，床能率3～6t/(m2·日)。銅精礦直接入爐，燃料率16%～25%，床能率為2～4t/(m2·日)，稱生精礦熔煉。中國大冶冶煉廠采用270m2反射爐熔煉生精礦。

火法煉銅電爐

煉銅采用電阻電弧爐即礦熱電爐，對物料的適應性非常廣泛，一般多用于電價低廉的地區(qū)和處理含難熔脈石較多的精礦。電爐熔煉的煙氣量較少，若控制適當，煙氣中SO2濃度可達5%左右，有利于硫的回收。

銅熔煉電爐多為長方形，少數(shù)為圓形。大型電爐一般長30 m～35m，寬8 m～10m，高4 m～5m，采用六根直徑為1.2 m～1.8m的自焙電極，由三臺單相變壓器供電。電爐視在功率3000～50000千伏安，單位爐床面積功率100kw/m2左右，床能率3～6t/(m2·日)，爐料電耗400～500kw·h/t，電極糊消耗約2～3kg/t。中國云南冶煉廠采用30000kVA電爐熔煉含鎂高的銅精礦。

火法煉銅閃速熔煉

是將硫化銅精礦和熔劑的混合料干燥至含水0.3%以下，與熱風（或氧氣、或富氧空氣）混合，噴入爐內(nèi)迅速氧化和熔化，生成冰銅和爐渣。其優(yōu)點是熔煉強度高，可較充分地利用硫化物氧化反應熱。降低熔煉過程的能耗。煙氣中SO2濃度可超過8%。閃速熔煉可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冰銅品位，一般控制在50%左右，這樣對下一步吹煉有利。但爐渣含銅較高，須進一步處理。

閃速爐有奧托昆普型閃速爐和國際鎳公司型閃速爐兩種。70年代末世界上已有幾十個工廠采用奧托昆普型閃速爐，中國貴溪冶煉廠也采用此種爐型。

火法煉銅冰銅吹煉

利用硫化亞鐵比硫化亞銅易于氧化的特點，在臥式轉(zhuǎn)爐中，往熔融的冰銅中鼓入空氣，使硫化亞鐵氧化成氧化亞鐵，并與加入的石英熔劑造渣除去，同時部分脫除其他雜質(zhì)，而后繼續(xù)鼓風，使硫化亞銅中的硫氧化進入煙氣，得到含銅98%～99%的粗銅，貴金屬也進入粗銅中。

一個吹煉周期分為兩個階段：第一階段，將FeS氧化成FeO，造渣除去，得到白冰銅（Cu2S）。冶煉溫度1150℃～1250℃。主要反應是：

2FeS 3O2→2FeO 2SO2

2FeO SiO2→2FeO·SiO2

第二階段，冶煉溫度1200℃～1280℃將白冰銅按以下反應吹煉成粗銅：

2Cu2S 3O2→2Cu2O 2SO2

Cu2S 2Cu2O→6Cu SO2

冰銅吹煉是放熱反應，可自熱進行，通常還須加入部分冷料吸收其過剩熱量。吹煉后的爐渣含銅較高，一般為2%～5%，返回熔煉爐或以選礦、電爐貧化等方法處理。吹煉煙氣含SO2濃度較高，一般為8%～12%，可以制酸。

吹煉一般用臥式轉(zhuǎn)爐，間斷操作。表壓約1kgf/cm2的空氣通過沿轉(zhuǎn)爐長度方向安設的一排風眼鼓入熔體，加料、排渣、出銅和排煙都經(jīng)過爐體上的爐口。

其過程是將液態(tài)銅加入精煉爐升溫或固態(tài)銅料加入爐內(nèi)熔化，然后向銅液中鼓風氧化，使雜質(zhì)揮發(fā)、造渣；扒出爐渣后，用插入青木或向銅液注入重油、石油氣或氨等方法還原其中的氧化銅。還原過程中用木炭或焦炭覆蓋銅液表面，以防再氧化。精煉后可鑄成電解精煉所用的銅陽極或銅錠。精煉爐渣含銅較高，可返回轉(zhuǎn)爐處理。精煉作業(yè)在反射爐或回轉(zhuǎn)精煉爐內(nèi)進行。

火法精煉的產(chǎn)品叫火精銅，一般含銅99.5%以上。火精銅中常含有金、銀等貴金屬和少量雜質(zhì)，通常要進行電解精煉。若金、銀和有害雜質(zhì)含量很少，可直接鑄成商品銅錠。

電解精煉是以火法精煉的銅為陽極，以電解銅片為陰極，在含硫酸銅的酸性溶液中進行。電解產(chǎn)出含銅99.95%以上的電銅，而金、銀、硒、碲等富集在陽極泥中。電解液一般含銅40～50g/L，溫度58℃～62℃，槽電壓0.2～0.3V，電流密度200～300A/m2，電流效率95%～97%，殘極率約為15%～20%，每噸電銅耗直流電220～300kwh。中國上海冶煉廠銅電解車間電流密度為330A/m2。

電解過程中，大部分鐵、鎳、鋅和一部分砷、銻等進入溶液，使電解液中的雜質(zhì)逐漸積累，銅含量也不斷增高，硫酸濃度則逐漸降低。

因此，必須定期引出部分溶液進行凈化，并補充一定量的硫酸。凈液過程為：直接濃縮、結晶，析出硫酸銅；結晶母液用電解法脫銅，析出黑銅，同時除去砷、銻；電解脫銅后的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮或冷卻結晶產(chǎn)出粗硫酸鎳；母液作為部分補充硫酸，返回電解液中。此外，還可向引出的電解液中加銅，鼓風氧化，使銅溶解以生產(chǎn)更多的硫酸銅。電解脫銅時應注意防止劇毒的砷化氫析出。

火法煉銅三菱法

將硫化銅精礦和熔劑噴入熔煉爐的熔體內(nèi)，熔煉成冰銅和爐渣，而后流至貧化爐產(chǎn)出棄渣，冰銅再流至吹煉爐產(chǎn)出粗銅。此法于1974年投入生產(chǎn)。

火法煉銅諾蘭達法

制粒的精礦和熔劑加到一座圓筒型回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，熔煉成高品位冰銅。所產(chǎn)爐渣含銅較高，須經(jīng)浮選選出銅精礦返回爐內(nèi)處理。此法于1973年投入生產(chǎn)。

火法煉銅轉(zhuǎn)爐法

用以處理高品位銅精礦。將銅精礦制成?；驂撼蓧K加入爐內(nèi)，由頂部噴槍吹氧，燃料也由頂部噴入，產(chǎn)出粗銅和爐渣。中國用此法處理高冰鎳浮選所得銅精礦。

火法煉銅離析法

用于處理難選的結合性氧化銅礦。將含銅1%～5%的礦石磨細，加熱至750℃～800℃后，混以2%～5% 的煤粉和0.2%～0.5%的食鹽，礦石中的銅生成氣(Cu3Cl3)并為氫還原成金屬銅而附著于炭粒表面，經(jīng)浮選得到含銅50%左右的銅精礦，然后熔煉成粗銅。此法能耗高，很少采用。2100433B

火法煉銅焙燒

焙燒分別脫除精礦中部分或全部的硫，同時除去部分砷、銻等易揮發(fā)的雜質(zhì)。此過程為放熱反應，通常不需另加燃料。造锍熔煉一般采用半氧化焙燒，以保持形成冰銅時所需硫量；還原熔煉采用全氧化焙燒；此外，硫化銅精礦濕法冶金中的焙燒，是把銅轉(zhuǎn)化為可溶性硫酸鹽，稱硫酸化焙燒。

火法煉銅熔煉

熔煉其目的是使銅精礦或焙燒礦中的部分鐵氧化，并與脈石、熔劑等造渣除去，產(chǎn)出含銅較高的冰銅（xCu2S·yFeS）。冰銅中銅、鐵、硫的總量常占80%～90%，爐料中的貴金屬，幾乎全部進入冰銅。

冰銅含銅量取決于精礦品位和焙燒熔煉過程的脫硫率，世界冰銅品位一般含銅40%～55%。生產(chǎn)高品位冰銅，可更多地利用硫化物反應熱，還可縮短下一工序的吹煉時間。熔煉爐渣含銅與冰銅品位有關，棄渣含銅一般在0.4%～0.5%。熔煉過程主要反應為：

2CuFeS2 O2→Cu2S 2FeS SO2

Cu2O FeS→Cu2S FeO

2FeS 3O2 SiO2→2FeO·SiO2 2SO2

2FeO SiO2→2FeO·SiO2

造锍熔煉的傳統(tǒng)設備為鼓風爐、反射爐、電爐等，新建的現(xiàn)代化大型煉銅廠多采用閃速爐。

內(nèi)容

《一種利用含銅污泥生產(chǎn)電解銅的方法》涉及一種利用含銅污泥生產(chǎn)電解銅的方法，屬于廢棄物利用領域。傳統(tǒng)的火法煉銅法存在環(huán)境污染大、終產(chǎn)品中銅含量不高的技術不足，為了克服上述技術不足，本發(fā)明提供一種利用含銅污泥生產(chǎn)電解銅的方法，該技術過程對大氣的污染較小，得到的電解銅產(chǎn)品中銅的含量可以高達99.99%，整個工藝銅元素收率可達85%以上，因此具有廣闊的應用前景。

第1章概論1

1.1銅的概況1

1.2銅的性質(zhì)1

1.2.1銅的物理性質(zhì)1

1.2.2銅的化學性質(zhì)2

1.2.3銅的主要化合物及性質(zhì)2

1.3銅的用途4

1.4煉銅原料5

1.4.1銅的礦物5

1.4.2銅礦石5

1.4.3銅精礦6

1.4.4銅礦資源及儲量6

1.5銅的生產(chǎn)方法7

1.5.1火法煉銅7

1.5.2濕法煉銅8

第2章冰銅熔煉9

2.1概述9

2.2冰銅熔煉的基本原理9

2.2.1熔煉過程的化學反應10

2.2.2Fe3O4在熔煉過程中的行為12

2.2.3熔煉過程中雜質(zhì)的行為13

2.3冰銅的形成與性質(zhì)14

2.3.1冰銅的形成14

2.3.2冰銅的性質(zhì)15

2.3.3冰銅的組成16

2.3.4冰銅品位的選擇18

2.4爐渣的形成與性質(zhì)19

2.4.1爐渣的形成19

2.4.2爐渣的性質(zhì)21

2.4.3爐渣的組成24

2.4.4渣型的選擇25

2.5冰銅與爐渣的分離及渣含銅25

2.5.1冰銅與爐渣的分離條件25

2.5.2渣含銅及銅在渣中的損失26

2.6冰銅熔煉的熱化學及脫硫27

2.6.1冰銅熔煉的熱化學27

2.6.2冰銅熔煉的脫硫27

第3章密閉鼓風爐熔煉冰銅29

3.1概述29

3.1.1鼓風爐熔煉的特點29

3.1.2密閉鼓風爐的優(yōu)缺點30

3.2密閉鼓風爐的熔煉原理30

3.2.1密閉鼓風爐熔煉的工藝流程30

3.2.2密閉鼓風爐內(nèi)爐料、爐氣、溫度的分布30

3.2.3密閉鼓風爐熔煉過程中的物理化學變化32

3.3密閉鼓風爐36

3.3.1密閉鼓風爐的構造36

3.3.2密閉鼓風爐的配套設備39

3.4密閉鼓風爐的熔煉工藝40

3.5密閉鼓風爐熔煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標42

3.5.1熔煉產(chǎn)物42

3.5.2主要技術經(jīng)濟指標43

第4章反射爐熔煉冰銅45

4.1概述45

4.2反射爐熔煉的基本原理47

4.2.1反射爐熔煉的工藝流程47

4.2.2爐料的加熱和熔化47

4.2.3影響反射爐爐料熔化速度的因素48

4.2.4爐料在熔煉過程中的物理化學變化50

4.2.5轉(zhuǎn)爐渣在反射爐內(nèi)的脫銅54

4.3反射爐54

4.3.1反射爐的構造55

4.3.2反射爐的配套設備57

4.4反射爐的操作工藝58

4.4.1爐料的準備58

4.4.2燃料及其燃燒59

4.4.3正常作業(yè)59

4.5反射爐熔煉的產(chǎn)物65

4.6反射爐熔煉的主要技術經(jīng)濟指標66

第5章電爐熔煉冰銅69

5.1概述69

5.2電爐熔煉的基本原理69

5.2.1電爐熔煉的工藝流程69

5.2.2熱能的產(chǎn)生70

5.2.3熔煉過程中爐料物理化學變化的特點71

5.3電爐72

5.3.1電爐的構造72

5.3.2電極73

5.3.3電爐供電系統(tǒng)73

5.4電爐熔煉工藝75

5.4.1爐料的制備75

5.4.2電爐熔煉75

5.5電爐熔煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標77

5.5.1電爐熔煉的產(chǎn)物77

5.5.2主要技術經(jīng)濟指標78

第6章銅精礦的閃速熔煉79

6.1概述79

6.2閃速熔煉的基本原理79

6.2.1閃速熔煉的工藝流程79

6.2.2閃速熔煉的特點80

6.2.3閃速熔煉的原理80

6.2.4閃速熔煉時伴生元素的行為82

6.3閃速爐83

6.3.1閃速爐的構造83

6.3.2閃速爐的配套設備87

6.4閃速熔煉工藝89

6.4.1爐料的配料與干燥89

6.4.2熔煉91

6.5閃速熔煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標94

6.5.1閃速熔煉的產(chǎn)物94

6.5.2閃速熔煉的主要技術經(jīng)濟指標95

6.6閃速爐渣的處理95

6.6.1電爐貧化法96

6.6.2選礦法97

6.7閃速熔煉的優(yōu)缺點97

第7章冰銅的吹煉99

7.1概述99

7.2冰銅吹煉的基本原理100

7.2.1冰銅吹煉的工藝流程100

7.2.2冰銅吹煉的熱力學101

7.2.3冰銅吹煉的第一階段102

7.2.4冰銅吹煉的第二階段103

7.2.5冰銅中其他組分在吹煉過程中的行為104

7.2.6冰銅吹煉過程中的鼓風制度和熱制度106

7.2.7冰銅吹煉過程中爐氣成分的變化106

7.3轉(zhuǎn)爐107

7.3.1轉(zhuǎn)爐的構造107

7.3.2轉(zhuǎn)爐的配套設備108

7.4轉(zhuǎn)爐吹煉工藝110

7.4.1烘爐110

7.4.2掛爐110

7.4.3吹煉操作111

7.4.4吹煉過程中的故障及處理113

7.5冰銅吹煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標114

7.5.1冰銅吹煉的產(chǎn)物114

7.5.2主要技術經(jīng)濟指標116

第8章粗銅的火法精煉119

8.1概述119

8.2粗銅火法精煉的工藝流程及基本原理119

8.2.1粗銅火法精煉的工藝流程119

8.2.2粗銅火法精煉的基本原理120

8.3粗銅火法精煉的設備126

8.3.1固定式精煉反射爐126

8.3.2回轉(zhuǎn)式精煉爐142

8.3.3傾動式精煉爐144

8.4粗銅火法精煉工藝145

8.4.1反射爐的精煉工藝145

8.4.2回轉(zhuǎn)爐的精煉工藝149

8.5火法精煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標151

8.5.1精煉爐的產(chǎn)物151

8.5.2主要技術經(jīng)濟指標152

8.6降低精煉渣含銅的措施及其處理工藝153

8.6.1降低精煉渣含銅的措施153

8.6.2精煉渣的處理工藝155

第9章銅的電解精煉157

9.1概述157

9.2銅電解精煉的工藝流程及基本原理157

9.2.1銅電解精煉的工藝流程157

9.2.2銅電解精煉的基本原理158

9.3銅電解精煉的設備162

9.3.1電解槽162

9.3.2電解液的加熱設備164

9.3.3電解液循環(huán)系統(tǒng)設備165

9.3.4電解精煉的配套設備167

9.4電解液167

9.4.1電解液的選擇167

9.4.2電解液的組成與性質(zhì)168

9.4.3電解液的溫度169

9.4.4電解液的循環(huán)169

9.4.5電解液的凈化171

9.5電解精煉工藝174

9.5.1陽極加工及始極片的制作174

9.5.2電銅的精煉工藝176

9.5.3添加劑的加入180

9.5.4電流密度的選擇184

9.6電解精煉的主要技術經(jīng)濟指標及計算方法186

9.6.1電流效率186

9.6.2槽電壓186

9.6.3電能消耗187

9.6.4其他指標187

9.7電解精煉的產(chǎn)物188

9.7.1電銅188

9.7.2陽極泥188

9.7.3CuSO4、NiSO4、再生硫酸189

第10章濕法煉銅190

10.1概述190

10.2銅礦直接浸出191

10.2.1銅礦浸出的基本原理191

10.2.2浸出體系的選擇192

10.2.3浸出方式193

10.2.4浸出萃取電積法工藝195

10.2.5氨浸萃取電積工藝197

10.2.6高壓氨浸法工藝197

10.3硫化銅精礦的焙燒浸出電積法198

10.3.1硫化銅精礦焙燒浸出電積法的工藝流程198

10.3.2硫化銅精礦的硫酸化焙燒199

10.3.3焙砂的浸出201

10.3.4浸出液的凈化202

10.3.5電積203

10.3.6廢液及廢渣的處理204

第11章再生銅的熔煉207

11.1概述207

11.2廢雜銅的分類及管理207

11.2.1廢雜銅的分類207

11.2.2廢雜銅的管理208

11.3再生銅的生產(chǎn)方法208

11.3.1雜銅的直接利用法208

11.3.2雜銅的間接利用法211

11.4鼓風爐熔煉再生銅212

11.4.1鼓風爐熔煉的基本原理212

11.4.2鼓風爐216

11.4.3鼓風爐的熔煉工藝218

11.4.4鼓風爐熔煉的產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標219

11.4.5鼓風爐熔煉的配料計算222

11.5轉(zhuǎn)爐吹煉高鉛、錫雜銅224

11.5.1轉(zhuǎn)爐吹煉的基本原理224

11.5.2吹煉高鉛、錫雜銅的轉(zhuǎn)爐226

11.5.3轉(zhuǎn)爐吹煉工藝226

11.5.4吹煉產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標226

11.6反射爐精煉再生銅227

11.6.1概述227

11.6.2黑銅的火法精煉工藝228

11.6.3次粗銅的火法精煉工藝229

11.6.4殘極、銅粒和紫雜銅的火法精煉工藝230

11.6.5精煉產(chǎn)物及主要技術經(jīng)濟指標230

11.7再生銅的濕法冶金231

參考文獻234 2100433B