2冰铜熔炼的理论基础-2冰铜熔炼的理论基础-(精品课件).ppt

（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6%~14%）。这些精矿进入高温区后，矿中的水分将迅速挥发，进入烟气。 一般SiO2含量为35~42%时,既可保证炉渣与冰铜的良好分离。这是因为当无SiO2时，FeS与FeO完全互溶，但当SiO2存在时，反应2FeO＋SiO2＝2FeO·SiO2很容易进行，可很好地使FeS与炉渣分离。渣中CaO和Al2O3均降低FeS等硫化物在渣中的溶解度，所以渣中一定量的CaO和Al2O3可改善渣与冰铜的分离。但不能过多，否则会增加粘度，冰铜容易夹杂在渣中，引起铜的损失。 3、炉渣的主要性质 炉渣的粘度 炉渣的粘度是炉渣的重要性质之一，生产中要求渣粘度低一些，以利于操作和渣与冰铜的分离。 组成炉渣的氧化物中，SiO2对炉渣性质影响最大。在熔融的炉渣中， SiO2以硅氧络阴离子形态存在。它的最小单位是 Si-O四面体结构(SiO4-4)。炉渣中SiO2质量分数愈高，硅氧络阴离子的结构愈复杂(如Si2O7-6)，离子半径愈大，从而熔融炉渣的粘度愈大，炉渣流动性愈差。炉渣中酸性氧化物如Al2O3等也有类似的影响。加入碱性氧化物，可以使硅氧络阴离子结构变得简单，降低炉渣粘度。 在炉渣组成一定时，炉渣粘度随温度升高而降低。但温度对碱性炉渣和酸性炉渣粘度的影响有显著区别。如图2.7所示。1碱性炉渣，2酸性炉渣。 碱性炉渣受热熔化时，立即转变成各种Me2+和半径较小的硅氧络阴离子，粘度迅速下降。在粘度－温度曲线上有明显的转折点。当温度超过转折点温度后，曲线变得比较平缓，即温度对粘度的影响不明显。通过实验，可得出碱性炉渣的粘度与温度关系式： lgη= A/T + B 或 η= B0eWη/RT 式中 A＝Wη/R；B＝lgB0； Wη＝粘度活化能 酸性炉渣含SiO2 高，随着温度升高复杂的硅氧络阴离子逐步离解为简单的络阴离子，因此粘度也逐渐降低。其粘度－温度曲线上没有明显的转折点。酸性炉渣粘度与温度关系的经验式如下： lgη= A + BT 式中 A，B－与炉渣成分有关的常数 炉渣的密度 炉渣的密度可近似地由组成炉渣的氧化物的密度来计算。 ρ渣＝Σ (ρMeO·ω(MeO)) 式中ρMeO－渣中MeO的密度； ω(MeO)－渣中MeO的质量分数。 2.80 5.60 9.21 2.32 5.0 5.40 3.50 3.32 3.97 密度 CaF2 ZnO PbO SiO2 FeO MnO MgO CaO Al2O3 氧化物 表2-2 氧化物的密度 t ·m-3 六、造锍熔炼过程中FeS的优先氧化 造锍熔炼过程中物料中的铜以Cu2S的形态进入冰铜相中；铁一部分以FeS的形态进入冰铜相，一部分以FeO的形态与SiO2反应造渣进入渣相。FeS是绝大部分的铜以Cu2S的形态进入冰铜相的保证。这是因为： FeS(l.mt) + Cu2O(l.sl) = FeO (l.sl) + Cu2S(l.mt) ΔG0 = -114570 + 13.05T (J) K1473值很大，表明反应显著向右进行。可见体系中Cu2S和FeO是稳定存在的物相。 当 、 、 ， 则可求出1473K时 ，以铜的质量分数表示得ω(Cu)=0.13%。这表明，以Cu2O形态进入渣相的铜量很少。只要体系内有FeS存在，铜的氧化物在熔炼过程中都能被硫化成Cu2S而进入冰铜相。 七、有关铜冶炼的重要化学位图 铜冶炼过程可以认为是Me－S－O组成的体系。这是因为，铜冶炼获得的中间产品有冰铜、炉渣和SO2。因此通过硫位－氧位图的研究，能够深入了解金属及化合物稳定存在的条件；可以判定在给定的条件下哪些反应可能进行，哪些反应不能进行；采取哪些措施改变热力学条件可以促使反应进行。下面介绍铜冶炼中常见的Me－S－O系硫位－氧位图和Cu－Fe－S－O－SiO2系硫位－氧位图。如图2.8和2.9所示。 图2.8 Me-S-O系硫位-氧位图(1573K) 图2.9 Cu-Fe-S-O-SiO2系硫位-氧位图(1573K) 造锍熔炼过程中Fe3O4的形成 在火法炼铜过程中，原料中的FeS会优先发生氧化反应转变为