冰铜熔炼的理论基础.ppt

一、概 述 二、冰铜的概念及其组成 三、造锍熔炼过程的基本原理 四、冰铜的形成及相关系 五、造锍熔炼过程中FeS的优先氧化 六、炉渣及炉渣与冰铜的相关系 七、铜在炉渣中的损失 （1）水分蒸发 目前除闪速熔炼、三菱法等处理干精矿外，其他方法的入炉精矿，水分都较高（为8%~15%）。这些精矿进入高温区后，矿中的水分将迅速挥发，进入烟气。 * * 第 二 节 冰铜熔炼的理论基础 一、概 述 造锍熔炼是目前世界上广泛采用的生产工艺。 现代造锍熔炼是在1150-1250℃的高温下，使硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内进行熔炼。炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成液态铜锍。 炉料中的SiO2，Al2O3，CaO等成分与FeO一起形成液态炉渣。炉渣是以2FeO·SiO2(铁橄榄石）为主的氧化物熔体。铜锍与炉渣基本互不相溶，且炉渣的密度比锍的密度小，从而达到分离。 冰铜是在熔炼过程中产生的重金属硫化物为主的共熔体，是熔炼过程的主要产物之一，是以Cu2S-FeS系为主并溶解少量其它金属硫化物（如Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等）、贵金属（Au、Ag）、铂族金属、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及微量脉石成分的多元系混合物。 二、冰铜的概念及其组成 加入熔炼炉的物料（铜精矿或焙烧矿及含铜返料、熔剂等）中，主要是铜和铁的硫化物，还有氧化物，如SiO2、CaO、FeO等，其中SiO2为主。三、造锍熔炼过程的基本原理 1、造锍熔炼过程的主要物理化学变化 造锍熔炼过程的主要物理化学变化为：水分蒸发，高价硫化物分解，硫化物直接氧化，造锍反应，造渣反应。 （2）高价硫化物的分解 熔炼未经焙烧或烧结处理的生精矿或干精矿时，炉料中含有较多的高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解成低价化合物，主要反应有： 2FeS2(s)→2FeS(s)+S2(g) (2-1) 300 ℃开始，560℃激烈进行，在680 ℃时，分解压Ps2=69.06千帕 2CuFeS2(s)→Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2 (2-2) 550 ℃开始。 2CuS(s)＝Cu2S(s)+1/2S2 (2-3) 400 ℃开始，600 ℃激烈反应。 2CuO = Cu2O+1/2O2 (2-4) 在1105 ℃时，分解压Po2=101.32千帕。产物Cu2O是较为稳定的化合物，在冶炼温度下（1300－1500 ℃ ）是不分解的。 （3）硫化物直接氧化 在现代强化熔炼炉中，炉料往往很快地就进入高温强氧化气氛中，所以高价硫化物除发生离解反应外，还会被直接氧化。主要的氧化反应有： 高价硫化物的直接氧化 2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2 (2-5) 2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 (2-6) 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 (2-7) 2CuS+O2=Cu2S+SO2 (2-8) 低价的化合物的氧化反应 2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g) (2-9)10Fe2O3(s)+FeS(l)= 7Fe3O4(s)+SO2(g) (2-10) 2Cu2S(l)+3O2(g)=2Cu2O(l)+2SO2(g) (2-11) 其它有色金属硫化物（NiS、PbS、ZnS等）也会被氧化成相应的氧化物。 在强氧化气氛下，FeO可继续氧化成Fe3O4。 3FeO(l)+1/2O2=Fe3O4(S) (2-12)  铁硫化物生成Fe3O4的趋势是不可避免的，只是随炉型，程度不同。 （4）造锍反应 上述反应产生的FeS和Cu2O在高温下将发生下列反应： FeS + Cu2O = FeO + Cu2S