泡銅

在熔融高溫條件下，除去礦產(chǎn)泡銅和再生銅中的硫、鐵、鉛、鋅、鎳、砷、銻、錫、鉍和氧等雜質(zhì)，產(chǎn)出火法精銅的火法煉銅過程。部分再生銅、少數(shù)不含或含貴金屬很少的泡銅，經(jīng)過火法精煉，即可供機(jī)械制造等部門直接使用。絕大部分泡銅在火法精煉后鑄成陽極板，經(jīng)電解精煉，生產(chǎn)純度更高、用途更廣的電解銅。

泡銅基本原理

火法精煉的主要目的是要除去泡銅中的硫等雜質(zhì)，利用雜質(zhì)對氧的親和勢大于銅對氧的親和勢和雜質(zhì)氧化物在銅中溶解度低的特性，向熔銅中鼓入空氣，即可使雜質(zhì)生成氣體和造渣除去，而金、銀等貴金屬富集于銅液中。鼓入空氣中的氧首先與銅反應(yīng)生成Cu2O，Cu2O同分散于銅液中的雜質(zhì)接觸，生成雜質(zhì)氧化物除去。然后再用含碳?xì)浠衔锏倪€原劑除掉溶于銅中的氧，產(chǎn)出化學(xué)成分和物理性能符合要求的精煉銅。銅火法精煉包括氧化脫硫等雜質(zhì)和還原脫氧兩個(gè)基本過程。

泡銅設(shè)備

主要有精煉爐及其配套的銅陽極澆鑄系統(tǒng)。

精煉爐有反射式銅精煉爐、臥式回轉(zhuǎn)銅精煉爐和旋轉(zhuǎn)式銅精煉爐。

（1）反射式銅精煉爐

18世紀(jì)時(shí)只有每爐產(chǎn)精銅30t的小型爐，20世紀(jì)出現(xiàn)了每爐產(chǎn)精銅100t的蓄熱換熱室式大型爐，現(xiàn)代反射式銅精煉爐可容泡銅300t。中國現(xiàn)有最大銅反射精煉爐的容量是150t，小的只有20～30t。大型爐子長15m，寬5m。爐體用耐火磚砌筑在混凝土支撐的厚鋼板上，爐墻外用鋼板、工字鋼和拉桿固定。爐頭設(shè)供熱的燃燒器，爐尾砌有豎直排煙道，側(cè)墻有放銅口，端墻開有扒渣口，爐子中部設(shè)尺寸較大的加料口和操作門。

（2） 臥式回轉(zhuǎn)銅精煉爐

最大的容量達(dá)380t，爐子尺寸為（d/m）4.5× （h/m） 11; 常用的多為250t，（d/m）4× （h/m）9。中國貴溪冶煉廠建有240t臥式回轉(zhuǎn)銅精煉爐。爐子的一端設(shè)燃燒孔和測溫孔，另一端設(shè)排煙口。爐子中部的爐口除加料和倒渣時(shí)打開外，其余時(shí)間均有爐蓋蓋住，防止煙氣外泄和熔體噴濺。爐口對側(cè)設(shè)有放銅口，平時(shí)在液面以上，轉(zhuǎn)到液面以下即可放銅。爐口同一側(cè)下部開有2個(gè)φ50mm的風(fēng)嘴，用以鼓入空氣和還原氣體。爐體支在輥輪上，可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）旋轉(zhuǎn)式銅精煉爐

兩端呈錐形的臥式爐，燒嘴、供風(fēng)和排煙均設(shè)于爐子同一端，爐子長3～4m，直徑3～3.5m，容量240t。采用此爐型工廠較少。

銅陽極定量澆鑄系統(tǒng) 由中間銅水包、澆鑄包、稱量裝置、控制裝置及澆鑄機(jī)等組成。精煉銅經(jīng)溜槽自陽極爐進(jìn)入中間包，按1塊陽板規(guī)定質(zhì)量，傾出銅水到澆鑄包，稱量裝置控制澆鑄始末的質(zhì)量差，實(shí)現(xiàn)陽極板質(zhì)量設(shè)定值，鑄錠機(jī)用液壓傳動(dòng)。陽極板用撈板機(jī)、鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)、吊車等機(jī)械運(yùn)出。

泡銅供精煉用。中國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YS/T70—93）規(guī)定，泡銅按化學(xué)成分分為3個(gè) 牌號(hào)：Cu99.30C、Cu99.00C、Cu97.50C。其化學(xué)成分見表1。

表1泡銅化學(xué)成分（%）

泡銅中金、銀含量不作規(guī)定，但需按批進(jìn)行分析，報(bào)出分析結(jié)果。如有特殊情況，供需雙 方可協(xié)商解決。

泡銅錠的邊緣及表面不得有易脫落的飛邊、毛刺等。表面和斷面不得有爐渣和夾雜物。 澆鑄面銅峰高度不大于100mm。

每個(gè)泡銅錠重量為500～800kg。錠的長度不大于800mm，寬度不大于500mm。如合同 中注明時(shí)，也可供應(yīng)其他規(guī)格的銅錠。

將液熔體的冰銅及其熔劑（SiO2）吹煉成含銅達(dá)98%～99%的產(chǎn)品。吹煉是在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行的，首先是FeS被氧化，生成FeO與SO2，使熔體成為純的Cu2S，又稱白冰銅。它與氧繼續(xù)反應(yīng)，生成Cu2O再與未氧化的Cu2S反應(yīng)，形成銅與SO2，此時(shí)獲得的為泡銅。若需去除其中殘存的雜質(zhì)，通過火法精煉進(jìn)一步使雜質(zhì)氧化，銅被還原，含銅量達(dá)99.2%～99.7%。可以澆鑄成銅陽極，以供電解精煉，也可鑄成銅錠，供加工制成板、管、絲、帶和型材的使用。

泡沫銅是一種在銅基體中均勻分布著大量連通或不連通孔洞的新型多功能材料。泡沫銅的導(dǎo)電性和延展性好，且制備成本比泡沫鎳低，導(dǎo)電性能更好，可將其用于制備電池負(fù)極（載體）材料、催化劑載體和電磁屏蔽材料。特別是泡沫銅用于電池作電極的基體材料，具有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)，但由于銅的耐腐蝕性能不如鎳好從而也就限制了它的一些應(yīng)用 。

泡沫銅是一種新型功能材料其主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

（1）電極材料。優(yōu)良的導(dǎo)電性能使泡沫銅可被廣泛應(yīng)用于鎳鋅電池、雙電層電容器等新型電池的電極骨架材料，泡沫銅已獲得多家鎳鋅電池生產(chǎn)廠家試用，并投入批量使用，同時(shí)，泡沫銅有望作為雙電層電容器電極集流體獲得推廣應(yīng)用；另外，泡沫銅作為電解回收含銅廢水的電極材料使用，也具有非常廣闊的前景。

（2）催化劑。在許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，人們嘗試直接利用具有大比表面積的泡沫銅替代沖孔銅板，作為化學(xué)反應(yīng)催化劑；泡沫銅作為光催化空氣凈化載體，也獲得了較為成功的應(yīng)用。

（3）導(dǎo)熱材料。泡沫銅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，使其成為性能優(yōu)異的阻燃材料，在國外許多先進(jìn)的消防器材上獲得應(yīng)用，尤其是作為火焰隔離器材具有優(yōu)異的效果；另外，人們利用泡沫銅優(yōu)良的導(dǎo)熱性能及表觀通透性，制作成電機(jī)、電器的散熱材料。

（4）消音及屏蔽材料。聲波在泡沫銅表面發(fā)生漫反射，并通過膨脹消音、微孔消音等原理，達(dá)到消音的效果；銅的屏蔽性能與銀接近，是一種性能優(yōu)異電磁屏蔽材料。

（5）過濾材料。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性及對人體基本無害的泡沫金屬銅產(chǎn)品，作為醫(yī)用過濾材料，也獲得了成功的應(yīng)用；同時(shí)，泡沫銅在水凈化裝置中應(yīng)用也具有較好的前途。

（6）流體壓力緩沖材料。泡沫銅對流體的分散及緩沖作用，使其作為各種壓力儀表的減壓保護(hù)裝置，具有優(yōu)異的效果 。

以聚氨酯軟泡沫為基體，經(jīng)預(yù)處理、化學(xué)沉積、電沉積和焚燒及熱還原工藝制備了均勻分布三維網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)的、高空隙率（>95%）且具有一定拉伸強(qiáng)度的泡沫銅材料。