有色金屬冶煉工藝設(shè)備(打印版)

1、有色金屬冶煉工藝與設(shè)備（以銅為例）1、有色冶金設(shè)備反射爐一種室式火焰爐。爐內(nèi)傳熱方式不僅是靠火焰的反射，而更主要的是 借助爐頂、爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱就其傳熱方式而言，很多爐型（如加熱爐、平爐等）都可歸入反射爐。一般是指有色金屬冶煉用的反射爐。反射爐 在有色金屬冶煉中用途很廣，用于干燥、焙燒、精煉、熔化、保溫和渣處理等工序。反射爐一直是煉銅的主要設(shè)備。一種室式火焰爐。爐內(nèi)傳熱方式不僅是靠火焰的反射，而更主要的是借助爐頂、爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱。就 其傳熱方式而言，很多爐型（如加熱爐、平爐等）都可歸入反射爐。一般是指有色金屬冶煉用的反射爐。反射爐在 有色金屬冶煉中用途很廣，用于干燥、焙燒、精

2、煉、熔化、保溫和渣處理等工序。反射爐一直是煉銅的主要設(shè)備。 煉銅反射爐采用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑，爐頂有拱式和吊掛式兩種：拱式爐頂多用硅磚；吊掛式爐頂和側(cè)墻內(nèi)襯均用鎂 磚、鎂鉻磚、鉻鎂磚或鎂鋁磚。爐底用鎂鐵砂（氧化鎂和氧化鐵）燒結(jié)而成。熔煉反射爐宜于處理充分混合的細(xì)碎 物料，不宜處理大塊物料。它對(duì)原料和燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)大型化，成本低；但燃料消耗高，煙氣量大，煙 氣含二氧化硫濃度低，不易回收利用，污染環(huán)境，因此，限制了煉銅反射爐的發(fā)展。采用富氧鼓風(fēng)和減少漏風(fēng)的辦 法，或采用氧氣噴吹裝置將精礦噴入爐內(nèi)的辦法，可提高反射爐的生產(chǎn)能力和煙氣（S02）濃度，使S02得到利用。2、有色冶金設(shè)備中頻爐中頻

3、爐采用200-2500HZ中頻電源進(jìn)行感應(yīng)加熱，熔煉保溫，主要用于熔煉碳鋼，合金鋼，特種鋼，也可用于銅，鋁等有 色金屬的熔煉和提溫設(shè)備體積小，重量輕，效率高，耗電少，熔化升溫快，爐溫易控制，生產(chǎn)效率高。中頻爐采用200-2500HZ中頻電源進(jìn)行感應(yīng)加熱，熔煉保溫，主要用于熔煉碳鋼，合金鋼，特種鋼，也可用于銅，鋁等有色金 屬的熔煉和提溫設(shè)備體積小，重量輕，效率高，耗電少，熔化升溫快，爐溫易控制，生產(chǎn)效率高中頻感應(yīng)熱水爐工作原理本爐使用電源方式不同于工頻電鍋爐，是將380V的工頻交流電源輸入中頻電源柜（中頻電源柜內(nèi)具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、如有過(guò)壓、過(guò)流現(xiàn)象會(huì)自動(dòng)停機(jī)報(bào)警），在中頻電源柜內(nèi)將工頻交流

4、電源整流為單相直流電，再通過(guò)逆變成為單相交流中頻電壓、電流（單相交流中頻電壓、電流是安全的），將單相交流中頻電壓、電流輸入加熱器產(chǎn)生感應(yīng)電對(duì)鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行感應(yīng)加熱。因此本鍋爐的加熱過(guò)程中水電分離，安全可靠的。本鍋爐還裝有以下保護(hù)裝置。1、裝有溫控儀，水控儀，可以自動(dòng)溫調(diào)，自動(dòng)補(bǔ)水，可根據(jù)用戶需要設(shè)定供水溫度，回水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。供水 溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)停機(jī)，回水溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)開(kāi)機(jī)。2、裝有液晶數(shù)字顯示，能準(zhǔn)確直觀地顯示供水溫度，回水溫度；爐內(nèi)水位高低，可在水位計(jì)上顯示，操作人員 可以很清楚地掌握鍋爐運(yùn)行情況。3、水控和傳感溫調(diào)報(bào)警均可轉(zhuǎn)入自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，故障時(shí)，相應(yīng)指示燈閃亮，且自

5、動(dòng)停機(jī)。3、有色冶金設(shè)備臥式轉(zhuǎn)爐臥式轉(zhuǎn)爐是一種冶金爐，主要用于有色冶金生產(chǎn)中處理冰銅（金屬硫化物）。其特點(diǎn)是不需要燃料，依靠銅水中鐵和硫的氧化反應(yīng)放出熱量提供全部熱支出。冰銅經(jīng)過(guò)吹煉，生成含銅高于98%的粗銅.一種圓筒形臥式回轉(zhuǎn)自熱吹煉爐，用于銅、鎳等的冶煉。1880年，法國(guó)人馬內(nèi)（P.Manhes）和達(dá)維德（David）用轉(zhuǎn)爐吹煉冰銅，得到粗銅。1883年馬內(nèi)和達(dá)維德建造了第一臺(tái)臥式側(cè)吹轉(zhuǎn)爐，成為現(xiàn)代煉銅轉(zhuǎn)爐的雛形。當(dāng)時(shí)這種轉(zhuǎn)爐 用硅質(zhì)耐火材料作內(nèi)襯，吹煉冰銅（見(jiàn)锍）時(shí)，造渣所需的SiO2由熔蝕的爐襯供給，因而爐襯壽命短。1909年，皮爾斯（W.H.Peirce）和史密斯（E.A.C.Smi

6、th）采用以鎂磚為內(nèi)襯的臥式轉(zhuǎn)爐吹煉冰銅，獲得成功，造渣所需的 SiO2由外加的石英熔劑供給，提高了爐襯壽命。以后，轉(zhuǎn)爐又推廣應(yīng)用于吹煉低冰鎳產(chǎn)出高冰鎳。現(xiàn)代普遍應(yīng)用的臥式側(cè)吹轉(zhuǎn)爐 仍以皮爾斯和史密斯的姓氏字頭命名，稱為P-S轉(zhuǎn)爐（見(jiàn)圖）。%功捅風(fēng)H機(jī)臥戎轉(zhuǎn)滬示就圖現(xiàn)代大型臥式轉(zhuǎn)爐的殼內(nèi)直徑為4米左右，長(zhǎng)9米左右。外殼為45厘米厚的鋼板，內(nèi)襯為鎂磚、鎂鉻磚或鉻鎂磚；爐體中部設(shè)有爐口，用以加料、排煙、排渣和出銅；有的轉(zhuǎn)爐在爐體端壁設(shè)置加入石英熔劑的石英槍?zhuān)?多數(shù)從爐口加石英；爐體一側(cè)沿水平方向設(shè)置一排風(fēng)眼，用以鼓入壓縮空氣。整個(gè)爐體架在托滾上，借驅(qū)動(dòng)裝置繞橫軸成正反向旋轉(zhuǎn)，使?fàn)t口轉(zhuǎn)至適于加料、

7、吹煉、排渣和出銅的位置。臥式轉(zhuǎn)爐技術(shù)性能表：產(chǎn)品規(guī) 格爐口輸風(fēng)壓力風(fēng)口|傾動(dòng)傾魚(yú)尺寸內(nèi)徑數(shù)m0mmMP*詡mmir/nuritME#27 5IE7D>134O0 15-0.170152O5S1W 114-117275IM：-240005"0.170132S40 602G04、有色冶金設(shè)備鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)爐是冶金設(shè)備中的豎爐 。鼓風(fēng)爐是將含金屬組分的爐料（礦石、燒結(jié)塊或團(tuán)礦）在鼓人空氣或富氧空氣的 情況下進(jìn)行熔煉，以獲得锍或粗金屬的豎式爐。鼓風(fēng)爐具有熱效率高，單位生產(chǎn)率（床能力）大，金屬回收率高，成本低，占地面積小等特點(diǎn)，是火法冶金的重 要熔煉設(shè)備之一。分類(lèi)按熔煉過(guò)程的性質(zhì)鼓風(fēng)爐熔煉可

8、分為還原熔煉、氧化揮發(fā)熔煉及造锍熔煉等。按爐頂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它可分為敝開(kāi)式和密閉式兩類(lèi)。按護(hù)壁水套布置方式可分為全水套式、半水套式和噴淋式。按風(fēng)口區(qū)橫截面形狀可分為圓形、橢圓形和矩型爐。按爐子豎截面形狀可分為上擴(kuò)型、直筒型、下擴(kuò)型和雙排風(fēng)口椅型爐。鼓風(fēng)爐結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)爐由爐基、爐底、爐缸、爐身、爐頂（包括加料裝置）、支架、鼓風(fēng)系統(tǒng)、水冷或汽化冷卻系統(tǒng)、放出熔體裝置和前床等部分組成。爐基用混凝土或鋼筋混凝土筑成，其上樹(shù)立鋼支座或千斤頂，用于支撐爐底。爐底最下面是鑄鋼或鑄鐵板，板上依次為石棉板、粘土磚、鎂磚。爐缸水套壁（或砌鎂磚）組成（或稱本床）。爐身用若干塊水套并成，每塊水套寬0.81.2m,高1.65m

9、,用鍋爐鋼板焊接而成，固定在專(zhuān)門(mén)的支架上，風(fēng)管和水管也布置在支架上。鼓風(fēng)爐可用于銅、鎳、鉆等金屬的造锍熔煉（銅、鎳、鉆火法冶金流程中的一個(gè)重要工序）和鉛、鋅等金屬的 還原熔煉，還可用于熔化雜銅和處理其他物料。鼓風(fēng)爐的爐料一般為塊狀，燃料為焦炭。爐料分批從爐頂加入，形 成料柱?？諝庥上虏匡L(fēng)口鼓入，焦炭在風(fēng)口區(qū)燃燒，形成高溫熔煉區(qū)；爐料在此激烈反應(yīng)，不斷熔化。還原熔煉時(shí)，熔體在爐缸內(nèi)澄清，分別放出金屬和爐渣，造锍熔煉時(shí)，熔體經(jīng)本床流入前床，澄清分離出冰銅和爐渣。熱煙氣穿過(guò)爐料上升至爐頂排出過(guò)程中，使?fàn)t料預(yù)熱（熔煉混捏精礦時(shí)，還要使精礦燒結(jié)），并發(fā)生部分熔煉化學(xué)反應(yīng)。所以鼓風(fēng)爐的傳熱傳質(zhì)條件好，熱效

10、率高，單位面積日生產(chǎn)能力（即床能率）大。5、有色冶金設(shè)備閃速爐閃速爐（flash furnace）一種強(qiáng)化生產(chǎn)的熔煉爐。具有巨大表面面積的粉狀物料，在爐內(nèi)充分與氧接觸，在高溫下，以極高的速度完成硫化物的可控氧化反應(yīng)。反應(yīng)放出的大量熱，供給熔煉過(guò)程，使用含硫高的物料，有可能實(shí)現(xiàn)自熱熔煉。閃速爐具有生產(chǎn)率高、能耗低、煙氣中S02濃度高的特點(diǎn)。目前，閃速爐主要用于銅、鎳等硫化物精礦熔煉。閃速熔煉是充分利用細(xì)磨物料的巨大活性表面，強(qiáng)化冶煉反應(yīng)過(guò)程的熔煉方法。這種方法主要用于銅、鎳等硫化礦的造锍熔煉（銅、 鎳、鉆火法冶金過(guò)程中的一個(gè)重要工序）。閃速熔煉脫硫率高，有利于二氧化硫的回收，并可通過(guò)控制入爐的氧

11、量，在較大范圍內(nèi)控制熔煉過(guò)程的脫硫率。閃速熔煉的主要缺點(diǎn)是渣含主金屬較多，須經(jīng)貧化處理，加以回收。按爐形 結(jié)構(gòu)，分為芬蘭奧托昆普型（圖1）和加拿大國(guó)際鎳公司（INCO ）型（圖2），前者由反應(yīng)塔、沉淀池及上升煙道組成，已為許多工廠采用。w 1真型訶連護(hù)冰館231黑H醫(yī)網(wǎng)夏岡建護(hù)反應(yīng)塔為圓柱體，直立于沉淀池的一端，塔壁用鉻鎂磚砌成，并設(shè)有水套或在外殼噴水以保護(hù)爐襯。加料噴嘴 安裝在反應(yīng)塔頂，垂直向下。噴嘴數(shù)量由反應(yīng)塔尺寸決定，通常小爐子僅有一個(gè)，大爐子多達(dá)四個(gè)。干燥后的爐料 進(jìn)入噴嘴內(nèi)管，預(yù)熱空氣（或富氧空氣）進(jìn)入其外管（文氏管型），兩者在外管縮口處相遇并充分混合，使?fàn)t料呈懸浮狀進(jìn)入反應(yīng)塔。反應(yīng)

12、塔的輔助燃料可以用油、天然氣或粉煤。用油時(shí)，油管插入加料噴嘴內(nèi)管中，將油噴進(jìn)反 應(yīng)塔，也可在反應(yīng)塔頂單獨(dú)安設(shè)油嘴。用天然氣時(shí)，將天然氣管引入噴嘴外管。用粉煤時(shí)，將其預(yù)先混入物料中。沉淀池的結(jié)構(gòu)與反射爐相似，采用拱頂或吊頂，爐底為反拱。渣線部位的爐墻除采用優(yōu)質(zhì)耐火材料外，還裝有 銅水套以保護(hù)爐墻。沉淀池設(shè)有冰銅口、渣口和輔助燃燒噴嘴，后者用以補(bǔ)充熱量或開(kāi)爐時(shí)使用。上升煙道豎立于沉淀池的另一端，用以引出煙氣。煙道出口處容易結(jié)瘤，通常設(shè)有燃燒噴嘴及人孔門(mén)，以便 消除結(jié)瘤。6、有色冶金設(shè)備電爐電爐（electric furnace）利用電熱效應(yīng)供熱的冶金爐。電爐設(shè)備通常是成套的，包括電爐爐體，電力設(shè)備

13、（電爐變壓器、整流器、變頻器等），開(kāi)閉器，附屬輔助電器（阻流器、補(bǔ)償電容等），真空設(shè)備，檢測(cè)控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，爐用機(jī)械設(shè)備（進(jìn)出料機(jī)械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等）。大型電爐的電力設(shè)備和檢測(cè)控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控 制；生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品質(zhì)量好等。冶金工業(yè)上電爐主要用于鋼 鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。19世紀(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的電爐，20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于對(duì)高級(jí)冶金產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)和電費(fèi)隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降，電爐

14、在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻 爐、感應(yīng)爐、電弧爐、等離子爐、電子束爐等。電阻爐 以電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產(chǎn)生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱 兩種。在直接加熱電阻爐中，電流直接通過(guò)物料，因電熱功率集中在物料本身，所以物料加熱很快，適用于要求快 速加熱的工藝，例如鍛造坯料的加熱。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例如碳素材料石墨化電爐，能把 物料加熱到超過(guò) 2500Co直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或通保護(hù)氣體電阻加熱爐，在粉末冶金中，常用于燒結(jié)鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時(shí)應(yīng)注意：為使物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率 一致；

15、由于物料自身電阻相當(dāng)小，為達(dá)到所需的電熱功率，工作電流相當(dāng)大，因此送電電極和物料接觸要好，以 免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失；在供交流電時(shí)，要合理配置短網(wǎng)，以免感抗過(guò) 大而使功率因數(shù)過(guò)低。4 / 11大部分電阻爐是間接加熱電阻爐，其中裝有專(zhuān)門(mén)用來(lái)實(shí)現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)變的電阻體，稱為電熱體，由它把熱能傳給爐中物料。這種電爐爐殼用鋼板制成，爐膛砌襯耐火材料，內(nèi)放物料。最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、 碳化硅棒和二硅化鉬棒。根據(jù)需要，爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護(hù)氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏，必要時(shí)配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。小型爐（V10千瓦）單相供電，大型

16、爐三相供電。對(duì)于品種單一、批料量大的物料，宜采用連續(xù)式爐加熱。爐溫低于700的電阻爐，多數(shù)裝置鼓風(fēng)機(jī)，以強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，保證均勻加熱。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上 裝設(shè)電熱體。電渣爐是由溶渣實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變的電阻爐（見(jiàn)電渣重熔）。感應(yīng)爐 利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的基本部件是用紫銅管繞制的感應(yīng)圈。感應(yīng)圈兩端加交流電壓，產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，導(dǎo)電的物料放在感應(yīng)圈中，因電磁感應(yīng)在物料中產(chǎn)生渦流 ，受電阻作用而使電能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)加熱物料；所以，也可認(rèn)為感應(yīng)電熱是一種直接加熱式電阻電熱。感應(yīng)電熱的特點(diǎn)是在被加

17、熱物料中轉(zhuǎn)變的電熱功率（電流分布）很不均勻，表面最大，中心最小，稱為趨膚效 應(yīng)。為了提高感應(yīng)加熱的電熱效率，供電頻率要合宜，小型熔煉爐或?qū)ξ锪系谋砻婕訜岵捎酶哳l電，大型熔煉爐或 對(duì)物料深透加熱采用中頻或工頻電。感應(yīng)圈是電感量相當(dāng)大的負(fù)載，其功率因數(shù)一般很低。為了提高功率因數(shù)，感 應(yīng)圈一般并聯(lián)電容器， 稱為補(bǔ)償電容。感應(yīng)圈和物料之間的間隙要小，感應(yīng)圈宜用方形紫銅管制作，管內(nèi)通水冷卻，感應(yīng)圈的匝間間隙要盡量小，絕緣要好。感應(yīng)加熱裝置，主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的熔鑄，加熱快，燒損少，機(jī) 械化和自動(dòng)化程度高，適合配置在自動(dòng)作業(yè)線上。工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐（無(wú)芯感應(yīng)爐）和熔溝爐（有芯感應(yīng)爐）,圖

18、為感應(yīng)爐爐體結(jié)構(gòu)示意。坩堝用耐火材料或鋼制成，容量從幾公斤到幾十噸。其熔煉特點(diǎn)是坩堝中熔體受電動(dòng)力作用，迫使熔池液面凸起，熔體自液面中心流向四周而引起循環(huán)流動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為電動(dòng)效應(yīng)，可使熔體成分均勻，缺點(diǎn)是爐渣偏向周邊，覆蓋性差。與熔溝爐比較，坩堝爐操作靈活，熔煉溫度高，但功率因數(shù)低，電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯 組成，熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝，其中充滿與熔池相聯(lián)通的熔體。在原理上，可以把熔溝爐看作是次級(jí)只有一 匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應(yīng)電流在熔溝熔體中流動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)中，每爐金屬熔煉完畢后，不能把熔池放空，一定要保留一部分熔體作為下一爐的起熔體。熔溝溫度

19、比熔池高，又承受熔體流動(dòng)的沖刷，所以熔溝爐襯容易損壞，為便于維修，現(xiàn)代爐子的感應(yīng)器制成便于更換的裝配件。熔溝爐 的容量從幾百公斤到百余噸。熔溝爐供工頻電，由于有用硅鋼片制作的鐵芯作磁通路，電效率和功率因數(shù)都很高。 熔溝爐主要用于鑄鐵、銅、鋅、黃銅等的熔化，還可作為混熔滬，用來(lái)貯存和加熱熔體。電弧爐 利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐（圖為電弧爐類(lèi)型）。按加熱方式分為三種類(lèi)型 ：間接加熱電弧爐。電弧在兩電極之間產(chǎn)生，不接觸物料，靠熱輻射加熱物料。這種爐子噪聲大，效率低，漸被淘汰。直接加熱電弧爐。電弧在電極與物料之間產(chǎn)生，直接加熱物料；煉鋼三相電弧爐是最常用的直接加熱電弧爐（見(jiàn)電弧爐5 / 1

20、1煉鋼）。埋弧電爐，亦稱還原電爐或礦熱電爐。電極一端埋入料層，在料層內(nèi)形成電弧并利用料層自身的電阻發(fā)熱加熱物料；常用于冶煉鐵合金（見(jiàn)鐵合金電爐），熔煉冰鎳、冰銅（見(jiàn)鎳、銅），以及生產(chǎn)電石（碳化鈣）等。真空電弧爐是在抽真空的爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內(nèi)氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩(wěn)定，一般供直流電。按照熔煉特點(diǎn)，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過(guò)程中電極是否消耗（熔 化），分自耗爐和非自耗爐，工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如 鈦、鉬、鈮。電弧電熱可以認(rèn)為是弧阻電熱。電?。ɑ∽瑁┓€(wěn)定是爐子正常生產(chǎn)的必要條件。交流電弧爐通常采

21、用工頻電，為使電弧穩(wěn)定，爐子供電電路中要有適當(dāng)?shù)母锌?，但是存在感抗?huì)降低功率因數(shù)和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑?；∽枳柚迪喈?dāng)小，為獲得必要的熱量，爐子需要相當(dāng)大的工作電流，因此爐子短網(wǎng)的電阻要盡量小，以免電路損耗過(guò)大。對(duì)三相電弧爐，要使三相的阻抗接近一致，以免三相負(fù)荷不平衡。等離子爐 利用工作氣體被電離時(shí)產(chǎn)生的等離子體來(lái)進(jìn)行加熱或熔煉的電爐。產(chǎn)生等離子體的裝置，通常叫作等離子槍?zhuān)须娀〉入x子槍和高頻感應(yīng)等離子槍兩類(lèi)。把工作氣體通入等離子槍中，槍中有產(chǎn)生電弧或高頻（520兆赫）電場(chǎng)的裝置，工作氣體受作用后電離，生成由電子、正離子以及氣體原子和分子混合組成的等離子體。等離子體從等離子

22、槍噴口噴出后，形成高速高溫的等離子弧焰，溫度比一般電弧高得多。最常用的工作氣體是氬，它 是單原子氣體，容易電離，而且是惰性氣體，可以保護(hù)物料。工作溫度可高達(dá)20000口 ;用于熔煉特殊鋼、鈦和鈦合金、超導(dǎo)材料等。爐型有配置水冷銅結(jié)晶器爐、中空陰極式爐、配置感應(yīng)加熱的等離子爐、有耐火材料爐襯的等離 子爐等（見(jiàn)等離子冶金）。電子束爐 用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐（圖為電子束爐示意）。在真空爐殼內(nèi)，用通低壓電的燈絲加熱陰極，使之發(fā)射電子，電子束受加速陽(yáng)極的高壓電場(chǎng)的作用而加速運(yùn)動(dòng)，轟擊位于陽(yáng)極的金屬物料，使電能轉(zhuǎn) 變成熱能。因?yàn)殡娮邮山?jīng)電磁聚焦裝置高度密集，所以可在物料受轟擊的部位產(chǎn)生很高

23、的溫度。電子束爐用于熔 煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。工業(yè)煉銅種類(lèi)從銅礦中開(kāi)采出來(lái)的銅礦石，經(jīng)過(guò)選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說(shuō)是銅礦砂，銅精礦需要經(jīng)過(guò)冶煉提成，才能成為精銅及銅制品。目前，世界上銅的冶煉方式主要有兩種：即火法冶煉與濕法冶煉。1. 火法：通過(guò)熔融冶煉和電解精火煉生產(chǎn)出陰極銅，也即電解銅，一般適于高品位的硫化銅礦。除了銅精礦之外，廢銅做為精煉銅的主要原料之一，包括舊廢銅和新廢銅，舊廢銅來(lái)自舊設(shè)備和舊機(jī)器，廢棄的 樓房和地下管道；新廢銅來(lái)自加工廠棄掉的銅屑（銅材的產(chǎn)出比為50%左右），一般廢銅供應(yīng)較穩(wěn)定，廢銅可以分為：裸雜銅：品位在90%以上；黃雜銅（電線）:含銅物料（舊馬達(dá)、電路板

24、）；由廢銅和其他類(lèi)似材料生產(chǎn)出的銅，也稱為再生銅。2. 濕法：一船適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅。3. 火法和濕法兩種工藝的特點(diǎn)比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝，有如下特點(diǎn)：（1）后者的冶煉設(shè)備更簡(jiǎn)單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補(bǔ)充。（2）后者有局限性，受制于礦石的品位及類(lèi)型。其他工業(yè)煉銅方法：三菱法（Mitsubishi process）將硫化銅精礦和熔劑噴入 熔煉爐的熔體內(nèi)，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(dá)法（Noranda process）制粒的精礦和熔劑加到一座圓筒型回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，熔煉成高品位冰銅。所產(chǎn)爐渣含銅

25、較 高，須經(jīng) 浮選選出銅精礦返回 爐內(nèi)處理。此法于 1973年投入生產(chǎn)。氧氣頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法用以處理高品位銅精礦。將銅精礦制成?；驂撼蓧K加入爐內(nèi)，由頂部噴槍吹氧，燃料也由頂部噴入，產(chǎn)出粗銅和爐渣。中國(guó)用此法處理高冰鎳浮選所得銅精礦。離析法 用于處理難選的結(jié)合性氧化銅礦。將含銅15%的礦石磨細(xì)，加熱至 750800 C后，混以25%的煤粉和0.20.5%的食鹽，礦石中的銅生成氣態(tài)氯化亞銅（CU3CI3）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。濕法煉銅 用溶劑浸出銅礦石或精礦，而后從浸出液中提取銅。主要過(guò)程包括浸出（見(jiàn)浸取）、凈化、

26、提取等工序。目前世界上濕法煉銅的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的12%。20世紀(jì)60年代以來(lái),為了消除SO2污染，對(duì)用濕法冶煉硫化銅礦進(jìn)行了許多研究，但因經(jīng)濟(jì)指標(biāo)尚不如火法，濕法工藝大多停留在試驗(yàn)和小規(guī)模生產(chǎn)階段。濕法煉銅目前主要用于處理氧化銅礦。有氧化銅礦直接酸浸和氨浸（或還原焙燒后氨浸）等法；酸浸應(yīng)用較廣， 氨浸限于處理含鈣鎂較高的結(jié)合性氧化礦。處理硫化礦多用硫酸化焙燒-浸出或者直接用氨或氯鹽溶液浸出等方 法。硫酸化焙燒-浸出法是將精礦中的銅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄粤蛩徙~溶出；氨液浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氨絡(luò)合物溶出，浸出液在高壓釜內(nèi)用氫還原制成銅粉，或者用溶劑萃取-電積法制取電銅；氯鹽浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氯絡(luò)合物進(jìn) 入

27、溶液，然后進(jìn)行隔膜電解得電銅。氧化銅礦酸浸法流程氧化銅礦一般不易用選礦法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出；所得溶液含銅一般為15克/升，可用硫化沉淀、中和水解、鐵屑置換以及溶劑萃取-電積等方法提取銅。近年來(lái)，萃取-電積法發(fā)展較快。其主要過(guò)程包括：用對(duì)銅有選擇性的肟類(lèi)螯合萃取劑（Lix-64N , N-510,N-530等）的煤油溶液萃取銅，銅進(jìn)入有機(jī)相而與鐵、鋅等雜質(zhì)分離。用濃度較高的H2SO4溶液反萃銅，得到含銅約50克/升的溶液。反萃后的有機(jī)溶劑，經(jīng)洗滌后，返回萃取過(guò)程使用。電積硫酸銅溶液得電銅，電解后液返回用作反萃劑。生產(chǎn)流程見(jiàn)圖硫化銅精礦焙燒浸出法 硫化銅精礦經(jīng)硫酸化焙燒后浸出，得到的含銅

28、浸出液，經(jīng)電積得電銅。此法適于處理含 有鈷、鎳、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的回收率低，回收貴金屬較困難，電能消耗大，電解后液的過(guò)剩酸量須中 和處理，所以一般不采用。從貧礦石和廢礦中提取銅銅礦開(kāi)采后坑內(nèi)的殘留礦、露天礦剝離的廢礦石和銅礦表層的氧化礦，含銅一般較低，多采用堆浸、就地浸出和池浸等方法，浸出其中氧化形態(tài)的銅，而所含硫化銅則利用細(xì)菌的氧化作用，使之溶 解（見(jiàn)細(xì)菌浸取，浸取采礦法）。浸出液中的銅可用鐵置換得海綿銅，或者用溶劑萃取-電積法制取電銅。煉銅工藝流程（2009-05-11 22:07:14）工藝流程有色金屬選礦工藝介紹有色金屬礦的選礦工藝因礦物的可選性能而各異，一般原則流程為破碎篩

29、分-磨礦分級(jí)-浮選。破碎采用N段閉路流程。磨礦采用N段閉路流程，浮選工藝流程是N次粗選，N次精選，N次掃選，中礦循序返回流程。精選產(chǎn)品為銅精礦。（N=1,2,3.,按工藝不同所區(qū)分）工藝流程焙燒分半氧化焙燒和全氧化焙燒（“死焙燒”），分別脫除精礦中部分或全部的硫，同時(shí)除去部分砷、銻等易揮發(fā)的雜 質(zhì)。此過(guò)程為放熱反應(yīng)，通常不需另加燃料。造锍熔煉一般采用半氧化焙燒，以保持形成冰銅時(shí)所需硫量；還原熔 煉采用全氧化焙燒；此外，硫化銅精礦濕法冶金中的焙燒，是把銅轉(zhuǎn)化為可溶性硫酸鹽，稱硫酸化焙燒。有色直屬r劎丿冶控工藝瓷程茍因焙燒用的流態(tài)化焙燒爐（沸騰爐）見(jiàn)圖2。焙燒技術(shù)條件見(jiàn)表 2。*_ I肉# 

30、9;1世攜 I-IIf 號(hào).飢卄p"電卻釗I rsr;上機(jī)收一 *表2培燒過(guò)程主要技術(shù)條件和指標(biāo)焙燒類(lèi)別溫度空氣直線逮度Cm/s）床能率脫磴率 （%>全氧化750-800呂*59*58893半氧化60(1700551酮5550 55硫酸匕20 7000120445輛豺尿I 1 I創(chuàng)捅曠I , 冰舸 * 妞銅焙燒roasting （焙燒就是把物料（如礦石）加熱而不使熔化，以改變其化學(xué)組成或物理性質(zhì)）固體物料在高溫不發(fā)生熔融的條件下進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程，可以有氧化、熱解、還原、鹵化等，通常用于無(wú)機(jī)化工 和冶金工業(yè)。焙燒過(guò)程有加添加劑和不加添加劑兩種類(lèi)型。不加添加劑的焙燒也稱煅燒，按用途可

31、分為：分解礦石，如石灰石化學(xué)加工制成氧化鈣，同時(shí)制得二氧化碳?xì)怏w；活化礦石，目的在于改變礦石結(jié)構(gòu)，使其易于分解，例如：將高嶺土焙燒脫水，使其結(jié)構(gòu)疏松多孔， 易于進(jìn)一步加工生產(chǎn)氧化鋁；脫除雜質(zhì)，如脫硫、脫除有機(jī)物和吸附水等；晶型轉(zhuǎn)化，如焙燒二氧化鈦使其改9 / 11變晶型，改善其使用性質(zhì)。加添加劑的焙燒添加劑可以是氣體或固體，固體添加齊U兼有助熔劑的作用，使物料熔點(diǎn)降低，以加快反應(yīng)速度。按添加劑的不同有多種類(lèi)型：氧化焙燒粉碎后的固體原料在氧氣中焙燒，使其中的有用成分轉(zhuǎn)變成氧化物，同時(shí)除去易揮發(fā)的砷、銻、硒、碲等雜質(zhì)。在硫酸工業(yè)中，硫鐵礦焙燒制備二氧化硫是典型的氧化焙燒。冶金工業(yè)中氧化焙燒應(yīng)用廣泛

32、，例如：硫化銅礦、硫化鋅礦經(jīng)氧化焙燒得氧化銅、氧化鋅，同時(shí)得到二氧化硫。還原焙燒在礦石或鹽類(lèi)中添加還原劑進(jìn)行高溫處理，常用的還原劑是碳。在制取高純度產(chǎn)品時(shí)，可用氫氣、一氧化碳或甲烷作為焙燒還原劑。例如：貧氧化鎳礦在加熱下用水煤氣還原，可使其中的三氧化二鐵大部分還原為 四氧化三鐵，少量還原為氧化亞鐵和金屬鐵 ；鎳、鈷的氧化物則還原為金屬鎳和鈷。因?yàn)樵撨^(guò)程中的三氧化二鐵具有 弱磁性，四氧化三鐵具有強(qiáng)磁性，利用這種差別可以進(jìn)行磁選，故此過(guò)程又稱磁化焙燒。氯化焙燒在礦物或鹽類(lèi)中添加氯化劑進(jìn)行高溫處理，使物料中某些組分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或凝聚態(tài)的氧化物，從而同其他組分分離。氯化劑可用氯氣或氯化物（如氯化鈉、氯化

33、鈣等）。例如：金紅石在流化床中加氯氣進(jìn)行氯化焙燒，生成四氯化鈦，經(jīng)進(jìn)一步加工可得二氧化鈦。又如在鋁土礦化學(xué)加工中，加炭（高質(zhì)煤）粉成型后氯化焙燒可 制得三氯化鋁。若在加氯化劑的同時(shí)加入炭粒，使礦物中難選的有價(jià)值金屬礦物經(jīng)氯化焙燒后，在炭粒上轉(zhuǎn)變?yōu)榻?屬，并附著在炭粒上，隨后用選礦方法富集，制成精礦，其品位和回收率均可以提高，稱為氯化離析焙燒。硫酸化焙燒以二氧化硫?yàn)榉磻?yīng)劑的焙燒過(guò)程，通常用于硫化物礦的焙燒，使金屬硫化物氧化為易溶于水的硫酸鹽。若以 Me表示金屬，硫酸化焙燒主要包括下列過(guò)程：2MeS+3O2 > 2MeO+2SO2例如：閃鋅礦經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸鋅、硫化銅經(jīng)硫酸化焙燒制得硫酸

34、銅等。堿性焙燒以純堿、燒堿或石灰石等堿性物質(zhì)為反應(yīng)劑，對(duì)固體原料進(jìn)行高溫處理的一種堿解過(guò)程。例如：軟錳礦與苛性鉀焙燒制取錳酸鉀；鉻鐵礦與苛性鉀焙燒制取鉻酸鉀。鈉化焙燒在固體物料中加入適量的氯化鈉、硫酸鈉等鈉化劑，焙燒后產(chǎn)物為易溶于水的鈉鹽。例如：濕法提釩過(guò)程中，細(xì)磨釩渣，經(jīng)磁選除鐵后，加鈉化劑在回轉(zhuǎn)窯中焙燒，渣中的三價(jià)釩氧化成五價(jià)釩。影響固體物料焙燒的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度的主要因素是焙燒溫度、固體物料的粒度、固體顆粒外表面性質(zhì)、物料配比以及氣相中各反應(yīng)組分的分壓等。焙燒過(guò)程所用設(shè)備，按固體物料運(yùn)動(dòng)特性，可分為固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床幾類(lèi)；按其所用加熱爐的形式可分為 反射爐、多膛爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰

35、爐、施風(fēng)爐等。工藝流程冰銅吹煉利用硫化亞鐵比硫化亞銅易于氧化的特點(diǎn)，在臥式轉(zhuǎn)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(shí)部分脫除其他雜質(zhì)，而后繼續(xù)鼓風(fēng)，使硫化亞銅中的硫氧化進(jìn)入煙氣，得到 含銅9899%的粗銅，貴金屬也進(jìn)入粗銅中。一個(gè)吹煉周期分為兩個(gè)階段：第一階段，將FeS氧化成FeO,造渣除去，得到白冰銅（Cu2S）。冶煉溫度11501250 C。主要反應(yīng)是：2FeS+ 3O2> 2FeO+ 2SO22FeO+ SiO2 > 2FeO SiO2第二階段，冶煉溫度 12001280 C將白冰銅按以下反應(yīng)吹煉成粗銅：2Cu2S+ 3O2

36、> 2Cu2O + 2SO2Cu2S+ 2Cu2O> 6Cu + SO2冰銅吹煉是放熱反應(yīng)，可自熱進(jìn)行，通常還須加入部分冷料吸收其過(guò)剩熱量。吹煉后的爐渣含銅較高，一般為25%,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812%，可以制酸。吹煉一般9 / 11用臥式轉(zhuǎn)爐 ,間斷操作。表壓約 1公斤力 /厘米 2的空氣通過(guò)沿轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度方向安設(shè)的一排風(fēng)眼鼓入熔體，加料、排渣、 出銅和排煙都經(jīng)過(guò)爐體上的爐口。 工藝流程 粗銅精煉分火法精煉和電解精煉。 火法精煉利用某些雜質(zhì)對(duì)氧的親和力大于銅， 而其氧化物又不熔于銅液等性質(zhì)， 通過(guò)氧 化造渣或揮發(fā)除去。電解精煉以火

37、法精煉的銅為陽(yáng)極，以電解銅片為陰極，在含硫酸銅的酸性溶液中進(jìn)行。火法精煉利用某些雜質(zhì)對(duì)氧的親和力大于銅，而其氧化物又不熔于銅液等性質(zhì)，通過(guò)氧化造渣或揮發(fā)除去。其過(guò)程是將液 態(tài)銅加入精煉爐升溫或固態(tài)銅料加入爐內(nèi)熔化，然后向銅液中鼓風(fēng)氧化,使雜質(zhì)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(guò)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(yáng)極或銅錠。精煉爐渣含銅較高，可返回轉(zhuǎn)爐處理。精煉作業(yè)在反射爐或回轉(zhuǎn)精煉 爐內(nèi)進(jìn)行?；鸱ň珶挼漠a(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(zhì)，通常要進(jìn)行電解精煉

38、。若金、銀和有害雜質(zhì)含量很少，可直接鑄成商品銅錠。粗銅火法精煉主要由鼓風(fēng)氧化和重油還原兩個(gè)操作環(huán)節(jié)構(gòu)成。銅中有害雜質(zhì)除去的程度主要取決于氧化過(guò)程，而銅 中氧的排除程度則決定于還原過(guò)程。1.氧化過(guò)程由于粗銅含銅 98%以上，所以在氧化過(guò)程中，首先是銅的氧化：4Cu+O2=2Cu2O生成的Cu20溶解于銅液，在操作溫度 13731523K條件下，Cu20在銅中的雜質(zhì)金屬(Me)發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+Me=2Cu+MeO反應(yīng)平衡常數(shù)：K=Me0*Cu/Cu20*Me因?yàn)?Me0 在銅里溶解度小，很容易飽和；而銅的濃度很大，雜質(zhì)氧化時(shí)幾乎不發(fā)生變化，故都可視為常數(shù)，因 此上式可寫(xiě)成： K*=Me/Cu20所以， Cu20 的濃度越大，雜質(zhì)金屬 Me 的濃度就越小。因此，為了迅速完全地除去銅中的雜質(zhì)，必須使銅液中 Cu20 的濃度達(dá)到飽和。升高溫度可以增加銅液中 Cu20 的濃度，但溫度太高會(huì)使燃料消耗增加，也會(huì)使下一步還 原時(shí)間延長(zhǎng)，所以氧化期間溫度以 13731423K 為宜，此時(shí) Cu20 的飽和濃度為 6%8% 。氧化除雜質(zhì)時(shí)，為了減少 銅的損失和提高過(guò)程效率， 常加入各種溶劑如石英砂， 石灰和蘇打等， 使各種雜質(zhì)生成硅酸鉛、 砷酸鈣等造渣除去。 脫硫是在氧化精