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火法煉銅
以黃銅礦精礦為主料的冶金工藝
基本信息
| 中文名 | 火法煉銅 |
| 主要方法 | |
| 焙燒 | 脫除精礦中部分或全部的硫 |
| 熔煉 | 銅精礦或焙燒礦中的部分鐵氧化 |
步驟
主要方法
鼓風爐
鼓風爐是豎式爐，我國很早就用它直接煉銅。傳統(tǒng)的方法為燒結塊鼓風爐熔煉。硫化銅精礦先經(jīng)燒結焙燒脫去部分硫，制成燒結塊，與熔劑、焦炭等按批料呈層狀加入爐內，熔煉產(chǎn)出冰銅和棄渣，此法煙氣含SO2低，不易經(jīng)濟地回收硫。
為消除煙害，回收精礦中的硫，20世紀50年代，發(fā)展了精礦鼓風爐熔煉法，即將硫化銅精礦混捏成膏狀，再配以部分塊料、熔劑、焦炭等分批從爐頂中心加料口加入爐內，形成料封，減少漏氣，提高SO2濃度。
混捏料在爐內經(jīng)熱煙氣干燥、焙燒形成燒結料柱，塊狀物料也呈柱狀環(huán)繞在燒結料柱的周圍，以保持透氣性，使熔煉作業(yè)正常進行。中國沈陽冶煉廠、富春江冶煉廠等采用此法。
反射爐
適于處理浮選的粉狀精礦。反射爐熔煉過程脫硫率低，僅20%～30%，適于處理含銅品位較高的精礦。如原料含銅低、含硫高，熔煉前要先進行焙燒。反射爐生產(chǎn)規(guī)?？纱笮突?，對原料，燃料的適應性強，長期來一直是煉銅的主要設備，至80年代初，全世界保有的反射爐能力仍居煉銅設備的首位。但反射爐煙氣量大，且含二氧化硫僅1%左右，回收困難。反射爐的熱效率僅25%～30%，熔煉過程的反應熱利用較少，所需熱量主要靠外加燃料供給。70年代以來，世界各國都在研究改進反射爐熔煉，有的采用氧氣噴撒裝置將精礦噴入爐內，加強密封，以提高SO2濃度。中國白銀公司第一冶煉廠將銅精礦加到反射爐中的熔體內，鼓風熔煉，提高了熔煉強度，煙氣可用于制取硫酸。
電爐
煉銅采用電阻電弧爐即礦熱電爐，對物料的適應性非常廣泛，一般多用于電價低廉的地區(qū)和處理含難熔脈石較多的精礦。電爐熔煉的煙氣量較少，若控制適當，煙氣中SO2濃度可達5%左右，有利于硫的回收。
閃速熔煉
是將硫化銅精礦和熔劑的混合料干燥至含水0.3%以下，與熱風（或氧氣、或富氧空氣）混合，噴入爐內迅速氧化和熔化，生成冰銅和爐渣。其優(yōu)點是熔煉強度高，可較充分地利用硫化物氧化反應熱。降低熔煉過程的能耗。煙氣中SO2濃度可超過8%。閃速熔煉可在較大范圍內調節(jié)冰銅品位，一般控制在50%左右，這樣對下一步吹煉有利。但爐渣含銅較高，須進一步處理。
閃速爐有奧托昆普型閃速爐和國際鎳公司型閃速爐兩種。70年代末世界上已有幾十個工廠采用奧托昆普型閃速爐，中國貴溪冶煉廠也采用此種爐型。
冰銅吹煉
利用硫化亞鐵比硫化亞銅易于氧化的特點，在臥式轉爐中，往熔融的冰銅中鼓入空氣，使硫化亞鐵氧化成氧化亞鐵，并與加入的石英熔劑造渣除去，同時部分脫除其他雜質，而后繼續(xù)鼓風，使硫化亞銅中的硫氧化進入煙氣，得到含銅98%～99%的粗銅，貴金屬也進入粗銅中。
2FeS+3O2→2FeO+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
第二階段，冶煉溫度1200℃～1280℃將白冰銅按以下反應吹煉成粗銅：
2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2
冰銅吹煉是放熱反應，可自熱進行，通常還須加入部分冷料吸收其過剩熱量。吹煉后的爐渣含銅較高，一般為2%～5%，返回熔煉爐或以選礦、電爐貧化等方法處理。吹煉煙氣含SO2濃度較高，一般為8%～12%，可以制酸。
其過程是將液態(tài)銅加入精煉爐升溫或固態(tài)銅料加入爐內熔化，然后向銅液中鼓風氧化，使雜質揮發(fā)、造渣；扒出爐渣后，用插入青木或向銅液注入重油、石油氣或氨等方法還原其中的氧化銅。還原過程中用木炭或焦炭覆蓋銅液表面，以防再氧化。精煉后可鑄成電解精煉所用的銅陽極或銅錠。精煉爐渣含銅較高，可返回轉爐處理。精煉作業(yè)在反射爐或回轉精煉爐內進行。
火法精煉的產(chǎn)品叫火精銅，一般含銅99.5%以上?；鹁~中常含有金、銀等貴金屬和少量雜質，通常要進行電解精煉。若金、銀和有害雜質含量很少，可直接鑄成商品銅錠。
電解精煉是以火法精煉的銅為陽極，以電解銅片為陰極，在含硫酸銅的酸性溶液中進行。電解產(chǎn)出含銅99.95%以上的電銅，而金、銀、硒、碲等富集在陽極泥中。電解液一般含銅40～50g/L，溫度58℃～62℃，槽電壓0.2～0.3V，電流密度200～300A/m2，電流效率95%～97%，殘極率約為15%～20%，每噸電銅耗直流電220～300kwh。中國上海冶煉廠銅電解車間電流密度為330A/m2。
電解過程中，大部分鐵、鎳、鋅和一部分砷、銻等進入溶液，使電解液中的雜質逐漸積累，銅含量也不斷增高，硫酸濃度則逐漸降低。
三菱法
將硫化銅精礦和熔劑噴入熔煉爐的熔體內，熔煉成冰銅和爐渣，而后流至貧化爐產(chǎn)出棄渣，冰銅再流至吹煉爐產(chǎn)出粗銅。此法于1974年投入生產(chǎn)。
諾蘭達法
離析法
用于處理難選的結合性氧化銅礦。將含銅1%～5%的礦石磨細，加熱至750℃～800℃后，混以2%～5% 的煤粉和0.2%～0.5%的食鹽，礦石中的銅生成氣(Cu3Cl3)并為氫還原成金屬銅而附著于炭粒表面，經(jīng)浮選得到含銅50%左右的銅精礦，然后熔煉成粗銅。此法能耗高，很少采用。
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