冶金工程冶金过程强化论文

发布时间：2020-03-03 19:10:23 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

冶金过程强化论文

学院：冶金科学与工程学院专业班级：冶金工程姓名：学号：

铜冶炼及过程强化

（中南大学冶金科学与工程学院

内容摘要:目前国内的铜冶炼技术有了很大的提高，厂房的建设规模扩大，生产设备也逐渐走向机械化、自动化、大型化，在铜锍熔炼、冰铜吹炼、火法精炼、电解以及含硫烟气的回收制酸等生产工艺方面都有了很大的提高，再加上引进国外的设备使得我国目前铜的产量和生产技术都处于世界前列。国内现在主要还是以火法炼铜为主，湿法近几年也有了很大的进步。相比起国外我国的铜产业还有许多要改进和完善的地方，如各个流程的过程的强化以及废物、低品位资源的利用，虽然有差距但是我相信我国的铜业将来会有很好的发展前景走向世界顶尖行列。

关键词：铜

铜冶炼

铜冶炼过程强化

一、铜矿的选取及精矿的制备

世界上存在的铜矿石主要分为硫化铜矿和氧化铜矿二种，矿石中铜的品味都比较低，需要经过处理。一般矿石从矿山采出要经过颚式破碎机破碎成大小不一的的矿石，首先经过重力选矿分出较小的矿石，把小的矿石经过浮选工艺选出，再经过洗涤过滤得到湿的精矿，然后把湿矿经过回转窑干燥即可得到颗粒较小铜品位较高的精矿了。若硫化铜矿，回收率可达90%以上；若氧化铜矿，回收率一般只有60%~70%左右

。

二、铜的造锍熔炼

把得到的铜精矿和石英以及燃料一起加入炼铜的炉子中，现在大多数为闪速炉或奥斯迈特炉，燃料用来补充炉内的热量一般硫化矿的反应产生的热量足够了，此时矿料会在高温下熔化散落在已经融化的矿料上，炉底会有鼓风装置，风从风帽强力吹入熔融的矿料中，新矿被卷入熔体中形成气—固—液三相完成一系列反应，主要目的是使矿中的铁氧化并与熔剂二氧化硅造渣除去，这一过程会除去脉石并生产出铜锍，国内称作冰铜，即（Cu2SFeS），在炉内铜锍层密度大在下而渣层密度小在上，铜锍从相应的口倒出。

CuFeS2Cu2S2FeSSCu2OFeSCuSFeO2FeS3O2SiO22FeO*SiO2SO22FeOSiO22FeO*SiO2

三、铜锍的吹炼

吹炼分为两个过程：一个是造渣期，另一个是造铜期。

（1）造渣期：把上一阶段的铜锍转入吹炼炉中，将一定压力的空气吹入液态铜锍中，使硫化亚铁被氧化成氧化亚铁再与二氧化硅形成渣除去，过程会放出大量热。

2FeS3O22FeO2SO2FeOSiO2FeO*SiO2(造渣)

（2）造铜期：硫化亚铜被氧气氧化成氧化亚铜并再与硫化亚铜反应生成金属粗铜，锤炼温度为1200~1250度，可以靠硫化物氧化反应放的热来维持体系的温度。

2Cu2S3O22Cu2O2SO2Cu2S2Cu2O6Cu(粗铜)SO2

四、粗铜的火法精炼

粗铜是铜锍在转炉吹炼后再铸造成型的产品，含铜约为98.5%，其外表粗糙且含有气孔，由此得名，也叫做泡铜。首先粗铜要经过鼓风氧化和重油还原。多数的杂质和氧的亲和力大于铜，且杂质氧化物在铜中的溶解度比较小，关键要控制氧化亚铜的浓度达到饱和，杂质金属的浓度就越小。还原过程是用重油、天然气、液化石油气、木炭粉等作还原剂吹入铜液中使氧化亚铜还原。铜还原过程含氧量控制在0.03%~0.05%过还原会使液态铜吸收的氢气剧烈增加，造成二次充气。

五、电解精炼铜

从炼铜的一系列步骤得到的铜还含有0.5%~1.5%的杂质，导电性能不好不满足要求，需经过电解精炼除去。

（1）主要原料：粗铜、精铜片、电解液。（2）主要设备：电解槽

（3）反应原理：含杂质的粗铜作阳极，用纯铜薄片做阴极，以硫酸铜做电解液，在通直流电。

阳极：Cu2eCu阴极：Cu22

2eCu

因此阳极溶解，阴极铜片越来越厚，纯度可达99.99%。金、银等贵金属不发生放电反应因而进入电解液后再形成阳极泥堆在电解槽底部，再把阳极泥处理可得到贵金属，整个过程的电解液需循环处理，为了能去除电解液中的阳极泥并保持电解液的温度和浓度。阴极上只有比铜电位更正的金属才能优先析出，而阴极上的过电位使氢的电位比铜负要后析出，所以阴极上基本是铜析出。

铜电解流程

六、铜产业的现状

随着我国国民经济的迅速发展，特别是电子、通信以及电气等行业的高速发展，对产品的需求量也越来越大，特别是铜从1995年的195万吨增加到2012年的450万吨，超过美国等国家成为世界第一铜消费国。虽然我国铜的生产量与消费量均居世界前列，但矿产资源远远不能满足生产要求，需要大量进口原料。目前世界上生产铜精矿的国家有50多个，但铜矿山生产铜能力超过10万吨的不超过20个，近十余年来世界铜矿的不断发现，为铜的冶炼提供了更多的原料，但世界的铜矿需要量还是处于供不应求的状态。

七、铜产业的发展前景

铜冶炼生产的主要特点是：（1）工艺流程长设备多（2）过程腐蚀强，影响设备寿命（3）三废的排放量大污染较严重。

铜冶炼是一个氧化和还原的过程，会直接间接接触腐蚀的液体或高温的烘烤，为延长寿命可以选用耐腐蚀耐高温的设备材料，做好设备的维护与检修，采取防腐措施。生产中的二氧化硫进入烟气要提高烟尘的回收率增加硫酸的产量，并且减少污染气体的排。对于废渣尽量减少渣含铜，剩下的可以用作铸石、水泥等建筑材料，也可填充矿坑，总之要提高飞舞的利用率。废水中也含有许多贵金属离子，应该提高回收技术处理回收贵金属使废水达到排放标准，减少损失。企业的管理制度要完善合理，无论哪个方面都要做好，这样铜的发展才能快速。

八、铜冶炼的过程强化

在选矿时可以把矿石磨得更细点，提高浮选技术得到品味更高的铜精矿，改进生产设备的构造和耐火材料，使过程更机械化、自动化，熔炼过程和吹炼过程要采取更有效细微的改变，提高各步骤的速率，工程设计要尽量降低投资，增加热量和废物的利用。

【参考文献】：

1、张训鹏，《冶金工程概论》，中南大学出版社，2009年3月。

2、彭容秋，《铜冶金》，中南大学出版社，2004年12月1日。