1、冰铜熔炼的基本原理铜锍熔炼是在高温和氧化气氛下熔化硫化铜精矿以产生MeS共晶的方法，也称为锍熔炼。冰铜冶炼将铜精矿中的铜浓缩成冰铜，而大部分铁氧化物随熔剂的加入而熔渣。铜锍和炉渣由于它们非常不同的性质而被分离。根据加热方式、热源、炉料状态和气氛氧化程度，冰铜冶炼包括高炉冶炼、反射炉冶炼、电炉冶炼、闪速炉冶炼、白银炉冶炼和一步炼铜。虽然设备不同，冶炼过程的本质是一样的，都属于氧化冶炼。精矿首先被熔炼以获得锍，然后锍被吹制成粗铜。为了获得更高纯度的精炼铜，粗铜被精炼，即火法精炼和电解精炼，所有这些都包括氧化过程。熔炼的基本原理：冰铜冶炼使用的炉料主要是硫化铜精矿和含铜返料，其中含有铜、铁、硫等元素
2、，还有一定量的脉石。如果用反射等一般熔炼方法处理硫铜比较高的精矿，获得的锍品位较低。此时，应先进行氧化焙烧，去除部分硫，然后进行熔炼，以获得所需品位的冰铜。如果采用闪速炉或一步炼铜法，测量不受硫铜比的限制。含硫量高，自热能力好。炉料中的化合物如下：1.硫化物硫化铜、硫化亚铁和硫化亚铁是冶炼生产的主要精矿。煅烧砂主要是硫化铜和硫化亚铁，还有少量硫化锌、硫化镍、硫化铅等。2.氧化物氧化铁、氧化铁、氧化铜、氧化铜、氧化锌、氧化钇.例如，炉料用更多的氧化物煅烧，而粗精矿含更少的氧化物。3.脉石碳酸钙、氧化镁、二氧化硅、氧化铝等。硫化物和氧化物的含量占80%以上。熔炼过程实质上是铁、铜化合物和脉石在高温
3、和氧化气氛条件下的一系列化学反应，产生MeS相和MeO相，即冰铜和炉渣，由于性质和密度不同，它们是分开的。熔炉材料还包括添加的熔剂，如应时、石灰石等，它们与精矿中的一些铁箱脉石形成炉渣。一、熔化过程中的化学反应1、热分解反应(1)高价硫化物的热分解FeS=FeS1/2S反应在573K开始，在833K剧烈进行。2立方英尺/秒=立方英尺/秒1/2秒反应823K开始分解。2cu=CuS1/2S673K反应开始，873K反应激烈。通过上述反应的分解获得的CuS和FeS在高温下是稳定的，并且不会再次分解。(2)高价氧化物的分解2CuO=CuO1/2O在1378K和Po=101.3kPa千帕时，反
4、应向右进行。在熔化温度下，通过分解得到的氧化铜的Po值小于空气中的分压，即15731773K，Po=21kPa，是一种相对稳定的化合物。3FeO=2FeO1/2O该反应在1653K和Po=21kPa时分解，形成稳定的FeO。(3)碳酸盐分解碳酸钙=氧化钙在1138和101.3千帕时氧化镁=氧化镁在913千帕和101.3千帕时上述分解反应产物有硫化铜、硫化亚铁、氧化铜、氧化亚铁、氧化亚铁、氧化钙、氧化镁等。2.氧化反应精矿或焙砂的熔炼在氧化气氛中进行。虽然有不同的方法和不同的氧化气氛，铁和铜的硫化物可以被氧化。(1)高价硫化物的氧化2CuFeS5/2O=硫化亚铁硫化亚铁788823K。二氧
5、化碳=二氧化碳硫酸亚铁=硫酸亚铁(2)低价硫化物的氧化氧化亚铁=氧化亚铁3FeS5O=FeO3SO硫化锌=氧化锌三氧化二铅=二氧化铅Cu3/2O=氧化铜在冶炼过程中，通过低价硫化物的氧化，FeS可以被氧化成FeO。当Po气氛强烈时，可以产生FeO。在上述反应中，硫化物反应顺序为硫化亚铁、硫化锌、硫化铅、硫化铜。炉料中的主要成分是铁和铜，所以铁优先氧化，铜随后氧化，这是锍熔炼的基础。3.互动反应硫化亚铁、硫化铜、氧化亚铁、氧化亚铁、氧化铜、氧化锌等。由热分解和氧化反应产生的二氧化硅和炉料中的二氧化硅由于相互接触而相互反应。(1)氧化铜-硫化亚铁反应在高温下，铜对硫的亲和力大于铁，铁对氧的
6、亲和力大于铜，因此可以产生以下反应CuOFeS=CuS在熔化温度下，反应容易进行，这是锍中存在金属铜的原因。当硫化亚铁含量较高时，氧化铜首先被硫化成硫化铜，所以当锍品位不高时，铜不能存在。4.氧化铁与煤矸石的结渣反应二氧化硅=二氧化硅3FeOFeS5SiO=5(2FeOSiO)SO5.燃料的燃烧反应二氧化碳=一氧化碳2HO=2HO甲醇=2HO一氧化碳硫化物氧化和结渣反应过程中的放热反应可以降低冶炼过程中的燃料消耗，如果能很好地利用这些热量，甚至可以实现自热冶炼。硫化亚铁、硫化铜、氧化亚铁、氧化亚铁、少量铜、氧化铜等。由上述反应产生。氧化物与熔剂中的一氧化硅、氧化钙和氧化铝反应形成炉
7、渣，所有硫化物形成锍。液态锍在水中爆炸CuS2HO=2Cu2HSOFeSHO=FeOHS3FeS4HO=FeO3HSH上述反应产生的氢气和氢气与空气中的氧气反应，引起爆炸，反应如下2HS3O=2HO(g)2SO2小时=2HO(g)二。熔融过程中FeO的行为：冶炼过程中产生的FeO分布在炉渣和冰铜中。在较高的氧含量和较低的温度下，固体FeO会从炉渣中分离出来，形成难熔的结垢物质，这会给转炉炉口和闪速炉上升的烟道留下疤痕，增加炉渣粘度和熔化。点上升、渣铜含量上升等。FeO和MeS之间的反应如下：3FeOFeS=10FeOSO(a)2FeOCuS=6FeO2CuS
8、O(b)3FeO硫化锌=9FeO氧化锌反应和温度关系值的G和Kp见下表：表G和Kp值FeO-MeS反应温度/K反应(a)反应(b)反应(c)GKpGKpGKp1473217605.910300723.0210270319.78101573108903.1710229655.910162735.6101673-1209.810158288.131054310.1741773-885012386918.3210-56695.62可以看出，FeO和MeS之间的反应很难在熔化温度计1573-1673K下进行，而只能在温度高于1673K时进行.上述反应表明，只有通过降低氧化亚铁的活性和氧化硫分压，氧化亚
9、铁才能被还原和消化。氧化亚铁的活性通常通过加入一氧化硅来调节。在一氧化硅的存在下，一方面，系统的反应温度降低，Kp值增加；另一方面，一氧化硅炉渣中含有氧化亚铁，从而降低了氧化亚铁的活性，促进了氧化亚铁的分解。反应如下：3FeOFeS5SiO=5(2FeO。二氧化硅当一氧化硅存在时，FeO-FeS体系反应的G和Kp值如下表所示：表中显示了在一氧化硅存在下氧化亚铁-硫化亚铁反应的G和Kp值。温度/K12731373147315731673G2625-1350-6525-16970-27545Kp0.3472.089.122244080可以看出，二氧化硅的存在使铁-铁系统反应变得容易，反应温
10、度从1673K降低到1373K；随着温度的升高，反应平衡常数Kp增加最多。FeO的熔点为180万k，当FeO含量增加时，会分布在炉渣和冰铜中，促使炉渣熔点增加，密度增加，从而恶化炉渣和冰铜的分离。FeO在熔炼过程中是不可避免的。因此，应采取必要措施分解生成的FeO。影响FeO还原的因素如下：1、炉渣成分即FeO冰铜冶炼的炉渣主要由FeO-SiO二元体系组成。FeO随SiO含量的增加而降低。如果FeO保持较低，一氧化硅含量一般控制在35%-40%的范围内。2.冰铜的等级是FeSFeS存在下氧化熔炼中FeO分解的必要条件。硫化亚铁是锍的主要熔体。降低锍品位将增加铁硫含量和铁硫值。3.温度FeO-
12、量杂质元素。挥发性杂质或其氧化物被富集到烟尘中，然后从烟尘中回收。二、亚光的形成和性质在高温下，炉料被加热以形成低价和稳定的化合物，然后形成低熔点共晶成分以熔化和沉淀，即形成初级锍和初级炉渣。其最终成分的形成是在熔池中完成的。化学反应后在炉料中形成硫化物和氧化物。一般来说，硫化物的熔点低于氧化物的熔点，接近共晶成分的硫化物的熔点较低，所以优先熔化。硫化物、氧化物及其共晶成分的熔点见表2-1:表2-1硫化物、氧化物及其共晶成分的熔点成分导尿标本FeS硫化亚铁FeS-FeOFeO熔点/K13081368126812181644从表2-1可以看出，硫化物本身的熔点高于共晶成分的熔点。当熔化温度升至1273K时，共晶熔化并