铜精矿主要由什么组成?
铜是一种典型的亲硫元素,在自然界中主要形成硫化物,只有在强氧化条件下形成氧化物,在还原条件下可形成自然铜。目前,在地壳上已发现铜矿物和含铜矿物约计250多种,主要是硫化物及其类似的化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐类等矿物。其中,能够适合目前选冶条件可作为工业矿物原料的有16种。即自然元素:自然铜(含铜近100%);铜的硫化物:黄铜矿(含铜34.6%,括号指铜含量,下同)、斑铜矿(63.3%)、辉铜矿(79.9%)、铜蓝(66.5%)、方黄铜矿(23.4%)、黝铜矿(46.7%)、砷黝铜矿(52.7%)、硫砷铜矿(48.4%);铜的氧化物:赤铜矿(88.8%)、黑铜矿(79.9%);铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物:孔雀石(57.5%)、蓝铜矿(55.3%)、硅孔雀石(36.2%)、水胆矾(56.2%)、氯铜矿(59.5%)。
废铜怎么提炼纯铜?
火法炼铜是当今生产铜的主要方法,占铜产量的80%~90%,主要是处理硫化矿。火法炼铜的优点是原料适应性强,能耗低,效率高,金属回收率高。火法炼铜可分两类:一是传统工艺:如鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼。二是现代强化工艺:如闪速炉熔炼、熔池熔炼。
由于20世纪中叶以来全球性的能源和环境问题突出,能源日趋紧张,环境保护法规日益严格,劳动成本逐步上涨,促使铜冶炼技术从20世纪80年代起获得飞速发展,迫使传统的方法不得不被新的强化方法来代替,传统冶炼方法逐渐被淘汰。随之兴起的是以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼先进技术,其中最重要的突破是氧气或富氧的广泛应用。经过几十年的努力,闪速熔炼与熔池熔炼已基本取代传统火法冶炼工艺。
1. 火法冶炼工艺流程
火法工艺过程主要包括四个主要步骤:造锍熔炼、铜锍(冰铜)吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼。
造硫熔炼(铜精矿—冰铜):主要是使用铜精矿造冰铜熔炼,目的是使铜精矿部分铁氧化,造渣除去,产出含铜较高的冰铜。
冰铜吹炼(冰铜—粗铜):将冰铜进一步氧化、造渣脱除冰铜中的铁和硫,生产粗铜。
火法精炼(粗铜—阳极铜):将粗铜通过氧化造渣进一步脱除杂质元素,生产阳极铜。
电解精炼(阳极铜—阴极铜):通过引入直流电,阳极铜溶解,在阴极析出纯铜,杂质进入阳极泥或电解液,从而实现铜和杂质的分离,产出阴
2. 火法冶炼工艺分类
(1)闪速熔炼
闪速熔炼(flash smelting)包括国际镍公司因科(Inco)闪速炉、奥托昆普(Outokumpu)闪速炉和旋涡顶吹熔炼(ConTop)3种。闪速熔炼是充分利用细磨物料巨大的活性表面,强化冶炼反应过程的熔炼方法。将精矿经过深度干燥后,与熔剂经干燥一起用富氧空气喷入反应塔内,精矿粒子在空间悬浮1-3s时间,与高温氧化性气流迅速发生硫化矿物的氧化反应,并放出大量的热,完成熔炼反应即造锍的过程。反应的产物落入闪速炉的沉淀池中进行沉降,使铜锍和渣得到进一步的分离。这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍熔炼。
闪速熔炼在20世纪50年代末开始生产,已在四十多家企业推广应用,因为不断改进在节能环保方面有着显著成绩。该工艺技术具有生产能力大、能耗低、污染少等优点,单套系统最大矿铜产能可达40万t/a以上,适用于规模20万t/a以上的工厂。但是要求原料进行深度干燥到含水<0.3%,精矿粒度<1mm,原料中杂质铅加锌不宜高于6%。工艺的缺点是设备复杂、烟尘率较高,渣含铜比较高,需要进行贫化处理。
(2)熔池熔炼
熔池熔炼包括特尼恩特炼铜法、三菱法、奥斯麦特法、瓦纽柯夫炼铜法、艾萨熔炼法、诺兰达法、顶吹旋转转炉法(TBRC)、白银炼铜法、水口山炼铜法和东营底吹富氧熔炼法等。熔池熔炼是在细小的硫化精矿加入熔体的同时,向熔体鼓入空气或工业氧气,在剧烈搅拌的熔池内进行强化熔炼。由于鼓风向溶池中压人了气泡,当气泡通过熔池上升时,造成“熔体柱”运动,这样便给熔体输入了很大的功能。它的炉型有卧、立式、回转式或固定式,鼓风方式有侧吹、顶吹、底吹三种。
熔池熔炼是20世纪70年代开始在工业上应用。由于熔池熔炼过程中的传热与传质效果好,可大大强化冶金过程,达到了提高设备生产率和降低冶炼过程能耗的目的。而且对炉料的要求不高,各种类型的精矿,干的、湿的、大粒的、粉状的都适用,炉子容积小,热损失小,节能环保都比较好,特别是烟尘率明显
二、湿法冶炼(SX-EW法)
湿法冶炼占铜生产量的10%~20%,是用溶剂浸出铜矿石或铜精矿使铜进入溶液,然后从经过净化处理后的含铜溶液中回收铜的方法。主要用于处理低品位铜矿石、氧化铜矿和一些复杂的铜矿石。
湿法炼铜设备更简单,在矿山附近就近生产,生产成本低,不生产硫酸,无SO2污染。但杂质含量较高,且炼铜周期长、效率低、产能规模小;贵金属回收困难,回收率不确定;处理黄铜矿精矿的湿法工艺还没有工业应用,存在技术障碍。
虽然目前湿法炼铜在铜生产中所占比重不大,但从今后资源发展趋势看,随着矿石逐渐贫化,氧化矿、低品位难选矿石和多金属复杂铜矿的利用日益增多,湿法炼铜将成为处理这些原料的有效途径。
谁能告诉我下炼铜矿的基本流程?
一、从铜矿石中提取铜的方法
对于含铜品位较低的矿石,需要经过选矿,使品位富集成为铜精矿(按冶金部1976年颁发的标准,铜精矿要求含铜品位为8~28%。在实践生产中含铜品位一般10~20%,个别有达30%者),然后将精矿冶炼成冰铜(为硫化铜与硫化铁的合金,含铜品位一般30~45%),冰铜经过吹炼而成为粗铜(含铜品位97~99%),粗铜再经过火法精炼或电解精炼而得到精铜(含铜品位99.9%以上)。有少量富铜矿石(一般含铜大于5%)可以不经过选矿,而与铜精矿混合直接入炉冶炼。
二、铜矿石的选矿方法和对铜矿石的质量要求
铜矿石的选矿主要用浮选法,有的配合使用磁选法、重选法或湿法冶炼等。
为正确选用各种选矿方法,要研究铜矿石的物质组份和结构构造;查明铜矿石的自然类型和工业类型;还要了解矿石中难选矿物的含量及其大致分布情况等。
铜矿石的自然类型一般按其含氧化铜和硫化铜的比例不同,分为硫化矿石(含氧化铜在10%以下)、混合矿石(含氧化铜10~30%)和氧化矿石(含氧化铜在30%以上)三种。现将不同类型铜矿石常用的选矿方法简介如下:
1.单一硫化铜矿石的选矿。一般采用浮选法选矿。
2.多金属硫化矿石的选矿。一般根据其主要组份而形成的不同加工技术特性,分别采用混合浮选法、优先浮选法、混合优先浮选法、浮选和重选联合选矿法、浮选和磁选联合选矿法,以及浮选和湿法冶炼联合进行处理等。
3.混合矿石选矿。一般均可采用浮选法,它可以单独处理,或与硫化矿石一起处理;也可采用浮选和湿法冶炼联合处理,即先用浮选法选出铜精矿,再将浮选后的尾矿用湿法冶炼处理。
4.氧化矿石的选矿。一般用浮选与湿法冶炼联合处理或用离析法与浮选联合处理;含结合式氧化铜高的矿石,一般用湿法冶炼处理。
三、铜矿石的冶炼方法和对铜矿石的质量要求
铜矿石的冶炼方法主要是火法冶炼,其次是湿法冶炼。冶炼方法的选择主要取决于矿石的性质和物质组份。所以要求认真研究矿石类型、物质成分、难熔的矿物和有害组份锌、砷、氟、镁等的含量、赋存状态及其分布范围。
1.火法冶炼是最常用的铜矿冶炼方法,又分鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达连续炼铜法等。鼓风炉熔炼效率较低,电炉熔炼耗电量大,反射炉熔炼采用的较多,而后两种是较新的冶炼方法。
反射炉熔炼主要是处理浮选后的铜精矿,-般要求精矿的含铜品位不得低于8%,最好为15~20%。
铜精矿中的有害杂质砷、氟、锌、镁等,影响冶炼工艺和污染环境卫生,在矿料入炉时要进行控制,或在冶炼中加以回收处理。
砷:以氧化状态存在,在冶炼过程中容易挥发,进入烟尘后污染大气,对人体有害;冰铜中的砷通过转炉吹炼后,进入制酸系统的砷在转化器里使触媒逐渐失去活性而降低转化率。因此,一般要求铜精矿中砷的含量小于0.3%。
氟:以氟化氢(HF)状态进入炉气,带入制酸车间,腐蚀破坏生产设备。一般要求铜精矿中氟的含量小于0.1%。
锌:在冶炼过程中一部份以氧化锌(ZnO)状态进入渣中,增大渣的粘度,夹杂铜和影响铜的熔解;一部份以硫化锌(ZnS)的状态进入冰铜中,使冰铜呈粘滞或泡沫状,不利与渣分离。另外,当冰铜温度低于1200℃时,硫化锌(ZnS)结晶析出,形成炉结阻塞放铜口。因此,一般要求铜精矿中锌的含量小于6%;否则,要进行优先浮选。
镁:以氧化镁(MgO)状态存在于含镁矿物中,铜矿石中含有滑石、蛇纹石、绿泥石、橄榄石等含镁高的矿物,易泥化,采用浮选时,多与铜矿物一起浮出,分选困难,而且容易形成泥饼,使磨矿流程不畅通。此外,含氧化镁(MgO)高的铜精矿入炉后使炉渣产生粘性,熔点增高并导致熄炉。因此,一般要求铜精矿中氧化镁(MgO)的含量小于5%。
2.湿法冶炼主要适用于处理氧化矿石或含自然铜不高的单一矿石。由于使用的浸出剂不同,又分:
硫酸浸出法——用以处理二氧化硅含量很高的酸性氧化矿石 ;
氨浸出法——用以处理含多量碱性矿物的氧化矿石或自然铜贫矿;
细菌浸出法——用以处理低品位硫化矿石。
黄铜矿煅烧的总反应式?
Cu2S+2O2=2CuO+SO2
黄铜矿(CuFeS2)常用于提炼金属铜。黄铜矿焙烧过程中所发生的反应比较复杂,其中主要反应之一的化学方程式为:2CuFeS2+O2□+2FeS + SO2 (已配平)
铜片在氧气中受热现象?
铜在氧气中加热生成黑色的氧化铜,化学方程式化学方程式:
2Cu+O2=2CuO
反应现象:铜片剧烈燃烧,生成棕黄色的烟,最终成为黑色固体。
扩展资料:
铜矿石的分类及属性:
炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类:
1、硫化矿,如黄铜矿(CuFeS₂)、斑铜矿(Cu5FeS₄)和辉铜矿(Cu₂S)等。
2、氧化矿,如赤铜矿(Cu₂O)、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[2CuCO₃·Cu(OH)₂]、硅孔雀石(CuSiO₃·2H₂O)等。
3、自然铜。铜矿石中铜的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有开采价值,因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去,而得到含铜量较高(8%~35%)的精矿砂。