8 造锍和吹炼新版08.7.21.doc

8 造锍熔炼和熔锍吹炼(15页,5幅图，3个表) 8.1 造锍熔炼 8.1.1 造锍熔炼的目的　 8.1.2 造锍熔炼基本原理 8.1.3　熔锍及其组成 8.1.４ 造锍熔炼过程主要反应 8.1.５ 造锍熔炼热力学分析 8.1.６　熔锍的形成 8.1.７ Cu—Fe—S三元系状态图及其应用 8.1.７．１　Cu—Fe—S三元系状态图 8.1.７．２　Cu—Fe—S三元系状态图在冰铜造锍熔炼中的应用 8.1.８　冰铜的性质 8.2 熔锍吹炼 8.2.1 熔锍吹炼的目的 8.2.2 熔锍吹炼基本原理 8 造锍熔炼和熔锍吹炼 造锍熔炼和熔锍吹炼是从金属硫化矿中提取金属的一种重要方法。例如，铜、镍火法冶金，主要就是通过造锍熔炼和熔锍吹炼来提取金属铜和镍的。 8.1 造锍熔炼 8.1.1 造锍熔炼的概念和目的 工业上用硫化矿生产粗金属，一般都是采用硫化物氧化过程来实现的。用硫化矿火法冶金提取粗金属时，由于矿石品位较低，需要先经过在高温下的富集熔炼——即造锍熔炼，产出两种互不相溶的液相——熔锍和炉渣。将硫化物精矿、部分氧化焙烧的焙砂、返料及适量熔剂等物料，在一定温度下进行熔炼，产出两种互不相溶的液相——熔锍和熔渣，这种熔炼过程称为造锍熔炼。 例如，用硫化铜精矿生产粗铜，由于硫化铜矿（如CuFeS2黄铜矿)一般都是含硫化铁较多的矿物，加之随着资源的不断开发利用矿石品位变得含铜量愈来愈低，其精矿品位有的低到含铜只有10%左右，而含铁量可高达30%以上，如果采用只经过一次熔炼提取金属铜的方法，必然会产生大量含铜高的炉渣，造成铜的大量损失。因此，为了尽量避免铜的损失，提高铜的回收率，工业实践先要经过富集熔炼——造锍熔炼，使铜与一部分铁及其它脉石等分离。 8.1.２ 造锍熔炼基本原理 造锍熔炼过程是基于许多的MeS能与FeS形成低熔点的共晶熔体（熔锍），这种共晶熔体在液态时能完全互溶，且与熔渣互不相溶及密度不同，于是在熔炼过程中主体金属硫化物被有效富集在熔锍中，而杂质氧化物则与SiO2结合形成熔渣而被很好地分离除去。例如，硫化矿火法冶金提取粗铜，首先经过造锍熔炼，产出两种互不相溶的液——铜锍和炉渣。造锍熔炼过程中，铜和其它贵金属富集在铜锍中，被氧化的铁和脉石（SiO2、CaO）等结合形成炉渣，从而使铜与部分铁及其它脉石杂质得到较好的分离。 8.1.３　熔锍及其组成 所谓熔锍是指含有多种低价金属硫化物的液态溶液。熔锍一般可经过下一步的吹炼过程产出粗金属，而造锍熔炼的熔渣在大多数情况下可直接抛弃。 这种MeS＋FeS的共熔体在工业上一般称为熔锍（或称锍）。例如，Cu2S＋FeS的共熔体称铜锍（也称冰铜）；Ni3S2＋FeS的共熔体称镍锍（也称冰镍）；Ni3S2＋Cu2S＋FeS的共熔体称铜冰镍。表8—1是铜、镍火法冶金工业上常见的熔锍及其组成。 铜锍是多种组分的共熔体，它以Cu2S、FeS为主要成分，并溶有少量其它金属硫化物和氧化铁（Fe2O3、Fe3O4），还富集着Au、Ag等贵金属。炉渣是以２FeO?SiO（铁橄榄石）为主的氧化物熔体。 表8-1 各种熔锍主要成分 Cu Ni Fe S 铜锍（又称冰铜） 36~65 10~40 20~25 高铜锍（白冰铜） 70~80 ＜＜1 18~19 镍锍（又称冰镍） 12~20 56~69 17~23 高镍锍（高冰镍、镍高锍） 0.8~2.5 78~79.5 0.2~0.3 17~19 铜镍锍（铜冰镍） 7~8 13~15 47~49 24~25 高铜镍锍（高铜冰镍） 24~30 40～48 2~14 21~23 8.1.４ 造锍熔炼过程主要反应 造锍熔炼主要包括两个过程，即造渣和造锍过程。其主要反应如下： 2FeS（l）+3O2 ==2FeO（l）+ SO2 (1) 2 FeO（l）+ SiO2（S）==2FeO·SiO2（l） (2) xFeS（l）+yMeS（l） ==[ yMeS·xFeS]（l） (3) FeS氧化反应(1)的进行，可达到部分脱硫的目的；而造渣反应(2)的主要作用是部分脱除炉料中的铁和降低渣中FeO的活度，当然，炉料中其他脉石和某些杂质也将通过造渣除去。造锍反应(3)的主要作用是将炉料中待提取的有色金属富集于熔锍中。 8.1.５ 造锍熔炼热力学分析 某些金属对硫和氧的亲和力，可根据金属硫化物氧化反应的吉布斯自由能图来判断。金属硫化物氧化反应通式可表示如下： 2MeS＋O2==2MeO＋S2 金属硫化物氧化反应的吉布斯自由能图，见图8-1，利用它可比较MeS和MeO的稳定性大小，以及某些金属对