銅鉬礦的浮選技術(shù)更新時間：2017-03-29 點擊：351煉銅原料以硫化礦為主，品位一般為1％左右,坑內(nèi)采礦的邊界品位為0.4％，露天采礦可降至0.3％，采出的礦石須先經(jīng)選礦得到含銅20～30％的精礦，再行冶煉。煉銅的方法分火法和濕法，以火法為主?；鸱ㄉa(chǎn)的銅占世界總產(chǎn)銅量80％以上。
火 法 煉 銅
主要原料是硫化銅精礦，一般包括焙燒、熔煉、吹煉、精煉等工序
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，同時除去部分砷、銻等易揮發(fā)的雜質(zhì)。此過程為放熱反應(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。焙燒用的流態(tài)化焙燒爐（沸騰爐）@
熔煉 主要是造锍熔煉，其目的是使銅精礦或焙燒礦中的部分鐵氧化，并與脈石、熔劑等造渣除去，產(chǎn)出含銅較高的冰銅(x Cu2S·yFeS)。冰銅中銅、鐵、硫的總量常占80～90％，爐料中的貴金屬，幾乎全部進(jìn)入冰銅。
冰銅含量取決于精礦品位和焙燒熔煉過程的脫硫率，世界冰銅品位一般含銅40～55％。生產(chǎn)高品位冰銅,可更多地利用硫化物反應(yīng)熱，還可縮短下一工序的吹煉時間。熔煉爐渣含銅與冰銅品位有關(guān), 棄渣含銅一般在 0.4～0.5％。熔煉過程主要反應(yīng)為：
2CuFeS2─→Cu2S＋2FeS＋S
Cu2O＋FeS─→Cu2S＋FeO
2FeS＋3O2＋SiO2─→2FeO·SiO2＋2SO2
2FeO＋SiO2─→2FeO·SiO2
造锍熔煉的傳統(tǒng)設(shè)備為鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐等，新建的現(xiàn)代化大型煉銅廠多采用閃速爐。
鼓風(fēng)爐熔煉 鼓風(fēng)爐是豎式爐，中國很早就用它直接煉銅。傳統(tǒng)的方法為燒結(jié)塊鼓風(fēng)爐熔煉。硫化銅精礦先經(jīng)燒結(jié)焙燒脫去部分硫，制成燒結(jié)塊，與熔劑、焦炭等按批料呈層狀加入爐內(nèi)，熔煉產(chǎn)出冰銅和棄渣，此法煙氣含SO2低，不易經(jīng)濟(jì)地回收硫。為消除煙害,回收精礦中的硫，20世紀(jì)50年代,發(fā)展了精礦鼓風(fēng)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(nèi)，形成料封，減少漏氣,提高SO2濃度?；炷罅显跔t內(nèi)經(jīng)熱煙氣干燥、焙燒形成燒結(jié)料柱，塊狀物料也呈柱狀環(huán)繞在燒結(jié)料柱的周圍，以保持透氣性，使熔煉作業(yè)正常進(jìn)行。中國沈陽冶煉廠、富春江冶煉廠等采用此法。
反射爐熔煉 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(jìn)行焙燒。反射爐生產(chǎn)規(guī)?？纱笮突?對原料、燃料的適應(yīng)性強,長期來一直是煉銅的主要設(shè)備，至80年代初，全世界保有的反射爐能力仍居煉銅設(shè)備的首位。但反射爐煙氣量大，且含SO2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(yīng)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(jìn)反射爐熔煉，有的采用氧氣噴撒裝置將精礦噴入爐內(nèi)，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溶體內(nèi)，鼓風(fēng)熔煉，提高了熔煉強度，煙氣可用于制取硫酸。
反射爐為長方形，用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑。燃燒器設(shè)在爐頭部，煙氣從爐尾排出，爐料由爐頂或側(cè)墻上部加入,冰銅從側(cè)墻底部的冰銅口放出,爐渣從側(cè)墻或端墻下的放渣口排出。爐頭溫度1500～1550℃,爐尾溫度1250～1300℃，出爐煙氣1200℃左右。熔煉焙燒礦時，燃料率10～15％，床能率3～6噸/（米2·日）。銅精礦直接入爐,燃料率16～25％,床能率為2～4噸/(米2·日)，稱生精礦熔煉。中國大冶冶煉廠采用 270平方米反射爐熔煉生精礦。
電爐熔煉 煉銅采用電阻電弧爐即礦熱電爐，對物料的適應(yīng)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(dāng)，煙氣中SO2濃度可達(dá)5％左右，有利于硫的回收。
銅熔煉電爐多為長方形，少數(shù)為圓形。大型電爐一般長30～35米，寬8～10米，高4～5米,采用六根直徑為1.2～1.8米的自焙電極，由三臺單相變壓器供電。電爐視在功率3000～50000千伏安，單位爐床面積功率100千瓦/米2左右，床能率3～6噸/(米2·日),爐料電耗400～500千瓦·時/噸,電極糊消耗約2～3公斤/噸。中國云南冶煉廠采用30000千伏安電爐熔煉含鎂高的銅精礦。
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(fēng)(或氧氣、或富氧空氣)混合，噴入爐內(nèi)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(yīng)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(nèi)調(diào)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(jìn)一步處理。
閃速爐有奧托昆普 （Outokumpu）型和國際鎳公司(International Nickel Co.）型兩種。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(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98～99％的粗銅，貴金屬也進(jìn)入粗銅中。
一個吹煉周期分為兩個階段：第一階段,將FeS氧化成FeO，造渣除去,得到白冰銅(Cu2S)。冶煉溫度1150～1250℃。主要反應(yīng)是：
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(yīng)吹煉成粗銅：
2Cu2S＋3O2─→2Cu2O＋2SO2
Cu2S＋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。吹煉一般用臥式轉(zhuǎn)爐,間斷操作。表壓約1公斤力/厘米2的空氣通過沿轉(zhuǎn)爐長度方向安設(shè)的一排風(fēng)眼鼓入熔體，加料、排渣、出銅和排煙都經(jīng)過爐體上的爐口。
粗銅精煉 分火法精煉和電解精煉?；鸱ň珶捠抢媚承╇s質(zhì)對氧的親和力大于銅，而其氧化物又不熔于銅液等性質(zhì)，通過氧化造渣或揮發(fā)除去。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(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(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。
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(zhì)，通常要進(jìn)行電解精煉。若金、銀和有害雜質(zhì)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(jìn)行。電解可產(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40～50克/升，溫度58～62℃,槽電壓0.2～0.3伏,電流密度200～300安/米2,電流效率95～97％,殘極率約為15～20％,每噸電銅耗直流電220～300千瓦小時。中國上海冶煉廠銅電解車間電流密度為 330安/米2。
電解過程中，大部分鐵、鎳、鋅和一部分砷、銻等進(jìn)入溶液，使電解液中的雜質(zhì)逐漸積累，銅含量也不斷增高，硫酸濃度則逐漸降低。因此，必須定期引出部分溶液進(jìn)行凈化，并補充一定量的硫酸。凈液過程為：直接濃縮、結(jié)晶，析出硫酸銅;結(jié)晶母液用電解法脫銅,析出黑銅，同時除去砷、銻；電解脫銅后的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮或冷卻結(jié)晶產(chǎn)出粗硫酸鎳;母液作為部分補充硫酸,返回電解液中。此外，還可向引出的電解液中加銅，鼓風(fēng)氧化，使銅溶解以生產(chǎn)更多的硫酸銅。電解脫銅時應(yīng)注意防止劇毒的砷化氫析出（見水溶液電解）。
火法煉銅的其他方法 已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方法還有：
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1～5％的礦石磨細(xì)，加熱至750～800℃后，混以2～5％的煤粉和0.2～0.5％的食鹽，礦石中的銅生成氣態(tài)氯化亞銅(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。
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。主要過程包括浸出（見浸?。?、凈化、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,為了消除SO2污染，對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和小規(guī)模生產(chǎn)階段。
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