铜冶金学(昆明理工课件)_251-300.doc

XeG

XeGv

吹炼过程中会有金属铁出现吗?

铁的化合物不会按反应(5.5)

2FeO+FeS=3Fe+SO,

发生生成金属铁。

温度/K

图5.3硫化物与氧化物交互反应的△GP—T关系

5.3.3Cu?S的氧化与粗铜的生成

吹炼进入造铜期后，发生Cu?S与Cu,O的

反应：

2Cu?O+Cu?S=6Cu+SO?

生成金属铜，但并不是立即出现金属铜相，

该过程可以用Cu-Cu?S-Cu,O体系状态图5.4

说明。

温

温度/℃

L:溶解有少量

Cu?S的铜相

L2:溶解有少量

铜的Cu?S相，

氧1%(at)系状态图Cu?OCu?S硫1

氧1%(at)

系状态图

Cu?O

图5.4Cu-Cu,S-CuO

Cu?SCu?S+CuCu+Cu?S

过吹

CuCu?S+CuCu含Cu

Cu

Cu?S+Cu

Cu+Cu?S

5.3.4Fe?O?的生成与破坏

在吹炼的第一周期是FeS的氧化，氧化产物可以是FeO,也可以是Fe?O?,从FeS氧化的标准吉布斯自由能变化(表5.2)可以

看出生成Fe?O?的条件。

表5.2化学反应标准吉布斯自由能变化

化学反应

反应的标准吉布斯自由能变化(kJ)

1000℃

1200℃

1400℃

1600℃

1.2/3FeS+O,=2/3FeO+2/3SO,

△G=-303557+52.71T

-236.5

-225.9

-215.4

-204.8

2.3/5FeS+O,=1/5Fe,O+3/5SO,

△G=-362510+86.07T

-252.9

-235.7

-218.6

-201.3

3.6FeO+O,=2Fe?O

△GU=-809891+342.8T

-373.5

-304.9

236.4

167.8

4.9/5Fe?O+3/5FeS=6FeO+3/5SO,

△G0=5305577-300.24T

148.4

88.3

28.3

-318

5.2FeO+SiO,=2FeO:SiO,

△G=-99064-24.79T

-130.6

-135.6

-140.5

-145.5

6.3Fe?O?+FeS+5SiO?=5(2FeO-SiO?)

+SO

△G=519397-352.13T

71.1

0.71

-69.7

-140.1

Fe?O?会使炉渣熔点升高、粘度和密度也增大，结果既有不利之处，也有有利的作用。转炉渣中Fe?O?含量较高时，会导致渣含铜显著增高，喷溅严重，风口操作困

难。在转炉渣返回熔炼炉处理的情况下，

还会给熔炼过程带来很大麻烦。

利用Fe?O?的难熔特点，可以在炉壁耐火材料上附着成保护层，利于炉寿命的提高。在实践生产上，称之为挂炉作业。

控制Fe?O?的措施和途径。

(1)转炉正常吹炼的温度在1250℃~1300℃

之间。在兼顾炉子耐火材料寿命的情况

下，适当提高吹炼温度。

(2)保持渣中一定的SiO?含量。

(3)勤放渣。

总结以上分析，得出在吹炼温度下，Cu和

Fe硫化物的氧化反应是：

造渣期

造铜期

FeS+1.5O?=FeO+SO?

FeO+SiO?=2FeO-SiO?

Cu?S+1.50,=Cu,O+SO,

2Cu?O+Cu?S=6Cu+SO?

因为以上反应的存在，得以实现用吹炼的方法将

锍中的Fe与Cu分离，完成粗铜制取的过程。

5.2.3吹炼过程中杂质元素的行为及其在产物中的分配

5.2.3.1.吹炼过程中杂质元素的行为

一般铜锍中的主要杂质有Ni、Pb、Zn、Bi及贵金属。它们在P-S转炉吹炼过程中的行

为分述如下：

(1)Ni?S?在吹炼过程中的变化

Ni?S?是高温下稳定的镍的硫化物。当熔体中有FeS存在时，NiO能被FeS硫化成Ni?S?:

3NiO(s)+3FeS(I)+O?=NiS?I)+3FeOI)+SO?

只有在FeS浓度降低到很小时，Ni?S?才按下式

被氧化：

Ni?S+3.5O?=3NiO+2SO,+1186k

氧化反应的速度很慢，NiO不能完全入渣。

(在造铜期)当熔体内有大量铜和Cu,O时，

少量Ni?S?可按下式反应生成金属镍：

NiS?()+4Gu())=3Ni+2Cu?S()

Ni?S?O)+4Cu?O(J)=8Cu()+3Ni+2SO?

在铜锍的吹炼过程中，难于将镍大量除

去，粗铜中Ni含量仍有0.5%～0.7%。

(2)CoS在吹炼过程中的变化

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