有色冶金概论-第2章 铜冶金.ppt

有色金属冶金概论 第2章 铜冶金 李福民 火法流程最大的优点是适应性广，对各种不同的铜矿均能处理，特别是对一船硫化矿和富氧化矿很适用。 湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出。然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中沉淀出来。当前世界上铜产量约有15％由该法制得。对氧化铜矿和自然铜矿，大多数可用溶剂直接浸出；而硫化铜矿则一般先经焙烧，然后溶浸。 火法炼钢与湿法炼铜的根本差别在于湿法浸出时，只有铜和少数其他成分溶解，绝大多数的脉石成分和杂质仍留在浸出渣中。湿法过程可在常温下进行，不需要更多的燃料；不造渣；产品输送方便；劳动条件较好；无烟害。从今后铜资源的变化情况看，铜矿日益贫化，将会遇到低品位难选复合矿处理的问题更多，这会促使湿法冶金向前发展。然而，湿法炼铜发展至今，尚有其不足之处，诸如适用范围还不如火法广，一般硫化矿用廉价溶剂浸出还有困难，溶剂对设备有腐蚀，固液分离困难等，还须研究解决。 总之，火法和湿法炼铜都各有利弊，选用哪种方法，应根据矿物的特点，当地的经济情况，交通运输情况，地理条件，气候条件，特别是应根据矿物特点（化学成分，物相组成，含铜量，脉石组成等）和当地经济条件（燃烧，水，电，耐火材料等）而定。 表2-11 印柯闪速熔炼生产数据 表2-12 印柯与奥托昆普闪速熔炼的比较 2.5 冰铜的吹炼 冰铜的吹炼多在水平转炉中进行，其主要原料为熔炼产出的液态冰铜。吹炼的目的是利用空气中的氧，将冰铜中的铁和硫几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。转炉吹炼是一个周期性的作业，可分为两个阶段： 第一阶段：造渣期，主要进行FeS的氧化和造渣反应； 第二阶段：造铜期，主要进行Cu2S的氧化及Cu2S和Cu2O的相互反应，最终获得粗铜。 造渣期根据情况加入冰铜和石英溶剂，并间断地排放炉渣。造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。 2.5.1 概述 为什么密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低？ 炉料刚离开加料斗的下口时，块料自然向两侧滚动，而混捏精矿和少量块料在炉子中央形成料柱。这就形成了炉子两侧以块料和焦炭为主并夹有少量精矿，而炉子中央则以混捏精矿为主。这样一来，虽然利用了料柱压力和两侧透气性好带来的高温作用，为鼓风炉内直接熔炼铜精矿创造了有利条件，但由于炉料的偏析和炉气分布不均匀，从而破坏了炉气与炉料间、炉料相互间的良好接触，妨碍了多相反应的迅速进行，不利于硫化物的氧化和造渣反应。这是密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低的根本原因。 2.4.2 熔池熔炼 (1) 反射炉熔炼 图2-17 造锍熔炼反射炉 反射炉熔炼与鼓风炉熔炼相比有：可以连续生产和一个炉内澄清分离的优点。但有一些致命的缺点：1) 熔炼过程热效率低，大量的热量被烟气带走和被炉体散失；2) 反射炉内氧位较低，因此脱硫率仅为25％，FeS几乎全部进入冰铜中，故冰铜品位低；3) 烟气中SO2含量较低(0.5~2.0%)，难以利用。 近年来的改进措施： 1) 改生精矿熔炼为焙烧矿熔炼，降低燃料消耗，提高硫回收率；2) 采用预热空气或富氧空气，提高床能率，提高烟气中的SO2含量，降低能耗；3) 强化熔炼过程的气－固反应和气－液反应。比如向熔池内鼓风加强气－液反应。 图2-18 氧气喷撒熔炼炉示意图 (2) 诺兰达法熔炼 诺兰达法是加拿大诺兰达矿业公司发明的一种熔池熔炼法，1973年在加拿大Noranda Horne炼铜厂投入工业生产。诺兰达炉是水平式圆筒反应器，类似转炉，可以转动480。熔炼过程中温度维持在1473K左右。诺兰达炉的特点是采用低SiO2炉渣。这是为了减少渣量，有利于下一步炉渣的处理。虽然渣中Fe3O4的质量分数高达25～30％，但由于熔体的强烈搅动，故仍能顺利操作。 图2-19 诺兰达炉简图 图2-20 诺兰达炼铜法工艺流程 37 3 22 4.312 98 7.5 50 10 5 98 0.4 95 0.6 100 500 一级品 25 3 22 3.528 99.9 100000 8.5 50 10 8 98 0.34 97(不含转炉) 0.69 100 400 一级品 开风口量/个 燃料率/% 余热锅炉产蒸汽/(t·h-1) 蒸汽压力/MPa 电收尘收尘效率/% 进硫酸车间烟量/(m3·h-1) 进硫酸车间烟气中ψ(SO2)/% 烟罩漏风率/% 锅炉漏风率/% 电收尘漏风率/% 冶炼加收率/% 渣选矿尾矿中ω(Cu)/% 诺兰达炉硫实收率/% 每吨粗铜综合耗标煤/t 精矿消耗氧气/(万m3·t-1) 制酸尾气中ψ(SO2)/(×10-6) 硫酸质量 62.5 6.7 1.6 1.76 3.56 2.8