資源描述：
《銅冶金學(xué)第7章粗銅火法精煉課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第七章粗銅火法精煉7.1概述轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出的粗銅，銅含量一般為98.5-99.5%，其余數(shù)量為雜質(zhì)。如硫、氧、鐵、砷、銻、鋅、錫、鉛、鉍、鎳、鈷、硒、碲、銀和金等。這些雜質(zhì)存在于銅中，對銅的性質(zhì)產(chǎn)生各種不同的影響。有的（如砷、銻、錫）降低銅的導(dǎo)電率，有的（如砷、鉍、鉛、硫）會(huì)導(dǎo)致熱加工時(shí)型才內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，有的（鉛、銻、鉍）則使冷加工性能變壞。總之，降低了銅的使用價(jià)值。有些雜質(zhì)則是將具有使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，需要回收和利用。為了滿足銅的各種用途要求，需要將粗銅精煉提純。精煉有兩個(gè)目的：除去銅中的的雜質(zhì)，提高純度，使銅含量在99.95%以上；從銅中分離回收有價(jià)元素，提高資源
2、綜合利用率，從銅精煉的副產(chǎn)品中回收金、銀，是貴金屬的重要生產(chǎn)途徑。目前使用的精煉方法有兩類：(1)粗銅火法精煉，直接生產(chǎn)含銅99.5%以上的精銅。該法僅適用于金、銀和雜質(zhì)含量較低的粗銅，所產(chǎn)精銅僅用于對純度要求不高的場合。(2)粗銅先經(jīng)過火法精煉除去部分雜質(zhì)，澆鑄成陽極，再進(jìn)行電解精煉。產(chǎn)出含銅99.95%以上，雜質(zhì)含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的精銅。這是銅生產(chǎn)的主要流程。陽極板屬于中間產(chǎn)品，由于原料與工藝的差異，它的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)是由工廠各自制定。Cu品位一般為98.5%～99.8%，其它雜質(zhì)成分如下表7.1所示：表7.1陽極銅中雜質(zhì)含量的波動(dòng)范圍元素OAsSbBiNiSeTe
3、PbAuAg含量13051390817890范圍～～～～～～～～～～（ppm）400027002200300670022003004600737000陽極銅含氧量一般控制在0.2%以內(nèi)陽極板在澆鑄時(shí)會(huì)產(chǎn)生外形缺陷,給電解作業(yè)帶來不利。為此，近代煉銅廠都裝備了陽極的平板、整形、校耳和銑耳生產(chǎn)線，以改善陽極板的外形質(zhì)量。少數(shù)工廠還采用了哈列茲特雙帶連鑄生產(chǎn)線，將澆鑄與整形合成一道工序。粗銅的火法精煉過程:包括氧化、還原和澆鑄三個(gè)工序。在1150℃~1200℃的溫度下，首先將空氣壓入熔融銅中，進(jìn)行雜質(zhì)的氧化脫出，而后再用碳?xì)湮镔|(zhì)除去銅液中的氧，最后進(jìn)行澆鑄。7.2火法
4、精煉的理論基礎(chǔ)7.2.1銅液中的氧及Cu-O體系粗銅火法精煉的實(shí)質(zhì)是使其中的雜質(zhì)氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或極少溶于銅，形成爐渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些雜質(zhì)在精煉作業(yè)溫度（1100～1200℃）下，呈氣態(tài)揮發(fā)除去。當(dāng)空氣鼓入熔池中時(shí)，作為主體金屬的銅首先吸收氧并進(jìn)行氧化反應(yīng)。這個(gè)過程是氧化精煉的開始和必需條件。氧在銅液中的溶解和形態(tài)可以由Cu-O體系說明。圖7.1Cu-O系狀態(tài)圖從Cu—O體系狀態(tài)圖上看出，精煉過程在1100~1200℃的溫度下，氧含量為0.45~1.39%，或Cu2O為3.58~12.43%。精煉實(shí)踐中,銅液中含氧一般超過了1.
5、39%(即Cu2O>12.43%)。顯然,有過剩的固體Cu2O(s)存在,從而使Cu2O(s)保持飽和狀態(tài)。當(dāng)溫度高于1200℃時(shí)，出現(xiàn)分層，Cu溶解于Cu2O的一液相層和Cu2O溶解于Cu的另一液相層。銅液中溶解的Cu2O是由下面的反應(yīng)產(chǎn)生的:4[Cu]+O2=2Cu2O(s)Cu2O(s)溶解于銅液中：2Cu2O(s)=2[Cu2O](l)總的反應(yīng)為:4[Cu]+O2=2[Cu2O](l)(7.1)該反應(yīng)的平衡氧勢與溫度的關(guān)系由反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由焓變值求出，如下式表示lnPo2=－6858/T+2.14+2lnaCu2O式中,aCu2O為銅液中Cu2O的活度,P
6、o2為(7.1)式的平衡分壓。當(dāng)銅液為Cu2O(s)所飽和時(shí)，aCu2O為常數(shù)。于是,銅液氧化反應(yīng)平衡時(shí)的氧勢僅隨溫度而變化。提高溫度，飽和含氧量增加，氧勢隨之升高。銅液中Cu2O和相應(yīng)的氧量O2%與熔體溫度的關(guān)系如下表7.2所示。表7.2不同溫度下銅液中Cu2O和相應(yīng)的氧含量溫度（℃）1100115012001250Cu2O溶解度（％）58.312.413.1相應(yīng)的O（％）0.560.921.391.53在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)溫度為1150～1180℃時(shí)，雜質(zhì)已經(jīng)充分氧化。因此,銅液中的含氧量應(yīng)該根據(jù)雜質(zhì)的含量來進(jìn)行合理的控制，以避免因含氧過高，延長后來的還原時(shí)間，
7、增加還原劑的消耗，對生產(chǎn)反而不利。深氧化淺氧化氧化精煉時(shí)，熔池內(nèi)氧的溶解速率由下式給出：式中,[O%]/dτ為銅液中氧濃度隨時(shí)間τ的變化率，ηox為氧在熔池中的溶解率，Mo為氧的原子量，mCu為銅的質(zhì)量，Qair為鼓入空氣是體積流量，mCu為銅的質(zhì)量，Vair為鼓入空氣的摩爾體積。該公式中，氧溶解率很高，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的測定值為95%，生產(chǎn)測定值為85%，可以視為常數(shù)。因此，熔池中銅的氧化速度僅取決于鼓入的空氣量。7.2.2雜質(zhì)在銅液中的氧化粗銅中的雜質(zhì)被氧直接氧化的程度是非常小的，主要是通過銅液中的Cu2O來氧化的：[Cu2O]+[Me]=2[Cu]+(MeO)（
8、7-2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)
