銅冶煉技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程,但至今銅的冶煉仍以火法冶煉為主,其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的85%。
火法冶煉是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石,通過(guò)選礦提高到20-30%,作為銅精礦(精礦粉),在密閉鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐或閃速爐進(jìn)行造锍熔煉,產(chǎn)出的熔锍(冰銅)接著送入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉成粗銅,再在另一種反射爐內(nèi)經(jīng)過(guò)氧化精煉脫雜,或鑄成陽(yáng)極板進(jìn)行電解,獲得品位高達(dá)99.9%的電解銅。該流程簡(jiǎn)短、適應(yīng)性強(qiáng),銅的回收率可達(dá)95%,但因礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出,不易回收,易造成污染。近年來(lái)出現(xiàn)如白銀法、諾蘭達(dá)法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶煉逐漸向連續(xù)化、自動(dòng)化發(fā)展。
粗銅的火法精煉 :
火法精煉原理:粗銅中多數(shù)雜質(zhì)對(duì)O的親和力大于Cu對(duì)O的親和力,而且,雜質(zhì)氧化物在Cu中的溶解度非常小,因此,雜質(zhì)以氧化物爐渣的形式出去。同時(shí)氧化過(guò)程的進(jìn)行使銅中產(chǎn)生過(guò)量的氧化銅,最終需要還原得到粗銅。即粗銅的火法精煉分為氧化過(guò)程和還原過(guò)程。
1. 氧化過(guò)程(氧化除渣階段)
空氣進(jìn)入銅熔體,首先與銅反應(yīng)生成Cu2O,再與其它金屬雜質(zhì)作用使雜質(zhì)氧化,化學(xué)反應(yīng)如下: 4Cu+O2→2Cu2O Cu2O+Me→MeO+Cu 反應(yīng)式中的Me代表金屬雜質(zhì)。
2. 還原過(guò)程(還原得到陽(yáng)極銅)
氧化除渣后銅液中的Cu2O,用還原劑進(jìn)行還原: Cu2O+H2→2Cu+H2O Cu2O+CO→2Cu+CO2 Cu2O+C→2Cu+CO 還原劑有:重油、天然氣、液化石油氣、木炭等。得到的陽(yáng)極銅送電解車(chē)間進(jìn)行電解精煉。
銅的電解精煉:銅的電解精煉,是將火法精煉的銅澆鑄成陽(yáng)極板,用純銅薄片作為陽(yáng)極片,相間地裝入電解槽中,用硫酸銅和硫酸的水溶液作電解液,在直流電的作用下,陽(yáng)極上的銅和電位較負(fù)的金屬溶解進(jìn)入溶液,而貴金屬和某些金屬(硒、碲)不溶,成為陽(yáng)極泥沉淀于電解槽底,溶液中的銅在陽(yáng)極上優(yōu)先析出。
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