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生铁精炼反射炉(反射炉精炼工艺)

来源:www.xrdq.net   时间:2023-02-09 02:29   点击:153  编辑:admin   手机版

一、反射炉精炼工艺

贵金属火法提炼的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤:

①矿石准备

选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉),须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质),加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质,并使之转变成金属氧化物,以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法浸取;局部除硫,使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。

②冶炼

此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式:还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料,除富矿、烧结块或球团外,还加入熔剂(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁,还原氧化铜矿为粗铜,还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼:在氧化气氛下进行,如对生铁采用转炉,吹入氧气,以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷,炼成合格的钢水,铸成钢锭。造锍熔炼:主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿,一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣,熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼中,有一部分铁和硫被氧化,更重要的是通过熔炼使杂质造渣,提高熔锍中主要金属的含量,起到化学富集的作用。

③精炼

进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属,以提高其纯度。如炼钢是对生铁的精炼,在炼钢过程中去气、脱氧,并除去非金属夹杂物,或进一步脱硫等;对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼,然后铸成阳极进行电解精炼;对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等,并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。

二、反射炉炼钢

火法冶金 pyrometallurgy 利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。

此过程没有水溶液参加,故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。

①矿石准备。

选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉),须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质),加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。

硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质,并使之转变成金属氧化物,以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法浸取;局部除硫,使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。

②冶炼。

此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式:

还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料,除富矿、烧结块或球团外,还加入熔剂(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。

可还原铁矿为生铁,还原氧化铜矿为粗铜,还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。

氧化吹炼:在氧化气氛下进行,如对生铁采用转炉,吹入氧气,以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷,炼成合格的钢水,铸成钢锭。

造锍熔炼:主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿,一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。

加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣,熔渣之下形成一层熔锍。

在造锍熔炼中,有一部分铁和硫被氧化,更重要的是通过熔炼使杂质造渣,提高熔锍中主要金属的含量,起到化学富集的作用。

③精炼。

进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属,以提高其纯度。

如炼钢是对生铁的精炼,在炼钢过程中去气、脱氧,并除去非金属夹杂物,或进一步脱硫等;对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼,然后铸成阳极进行电解精炼;对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等,并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。

对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。 不能加水啊?

三、反射炉精炼工艺流程

火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石,通过选矿提高到20-30%,作为铜精矿,在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼,产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜,再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂,或铸成阳极板进行电解,获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强,铜的回收率可达95%,但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出,不易回收,易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。

2)现代湿法冶炼有硫酸化焙烧-浸出-电积,浸出-萃取-电积,细菌浸出等法,适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广,预计本世纪末可达总产量的20%,湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。

四、铜精炼反射炉设计

电解铜是将铜电解掉。它是以铜作为阳极,阴极导体不限(以石墨为例),电解质溶液不限(以稀硫酸为例)其阳极反应式:Cu-2e-=Cu2+;

阴极反应式看电解质溶液而定(以稀硫酸为例):2H++2e-=H2;

总反应式(阴极以石墨为例,电解质溶液以稀硫酸为例)Cu+H2SO4=CuSO4+H2

电解精炼铜是用粗铜提取更高纯度的铜。它是以粗铜为阳极,纯铜为阴极,以可溶性铜盐为电解质溶液(这里以硫酸铜为例),因阳极是粗铜,含有Fe、Ni、Zn、Ag等杂质,所以其阳极反应式比较多:Zn-2e-=Zn2+;Ni-3e-=Ni3+;Fe-2e-=Fe2+;Cu-2e-=Cu2+,Ag等比Cu金属性弱的金属就形成阳极泥。

阴极反应式:Cu2++2-=Cu;

总反应式(阳极以Cu发生电解为主)Cu(粗铜)=Cu(纯铜)

1、从铜矿中开采出来的铜矿石,经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂,铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品。

2、废铜做为精炼铜的主要原料之一,包括旧废铜和新废铜,旧废铜来自旧设备和旧机器,废弃的楼房和地下管道;新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50%左右),一般废铜供应较稳定,废铜可以分为:裸杂铜:品位在90%以上;黄杂铜(电线):含铜物料(旧马达、电路板);由废铜和其他类似材料生产出的铜,也称为再生铜。

3、通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜,也即电解铜,一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石,通过选矿提高到20-30%,作为铜精矿,在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼,产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜,再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂,或铸成阳极板进行电解,获得品位高达99.9%的电解铜。

4、纯铜可拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金,形成的合金主要分成三类:黄铜是铜锌合金,青铜是铜锡合金,白铜是铜钴镍合金。

5、阳极铜

目前我国生产再生铜的方法主要有两类:

第一类是将废杂铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或精铜,所以又称直接利用法;

第二类是将杂铜先经火法处理铸成阳极铜.然后电解精炼成电解铜并在电解过程中回收其他有价元素。

用第二类方法处理含铜废料时,通常又有 3 种不同的流程,即一段法、二段法和三段法。

l) 一段法 将分类过的黄杂铜或紫杂铜直接加入反射炉精炼成阳极铜的方法。其优点是流程短、设备简单、建厂快、投资少,但该法在处理成分复杂的杂铜时,产出的烟尘成分复杂,难以处理;同时精炼操作的炉时长,劳动强度大,生产效率低,金属回收率也较低。

2)二段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼得到金属铜.然后将金属铜在反射炉内精炼成阳极铜;或杂铜先经转炉吹炼成粗铜.再在反射炉内精炼成阳极铜。由于这两种方法都要经过两道工序,所以称为二段法。鼓风炉熔炼得到的金属铜杂质含量较高,呈黑色,故称为黑铜。

3)三段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼成黑铜,黑铜在转炉内吹炼成次粗铜,次粗铜再在反射炉中精炼成阳极铜。原料要经过 3 道工序处理才能生产出合格的阳极铜,故称三段法。三段法具有原料综合利用好,产出的烟尘成分简单、容易处理、粗铜品位较高、精炼炉操作较容易、设备生产率也较高等优点,但又有过程较复杂、设备多、投资大且燃料消耗多等优点。因此,我国除规膜较大的企业或需处理某些特殊废渣外,一般的废杂铜处理流程多采用二段法和一段法。

五、反射炉炼铁

应为大多数铜矿不是氧化物,而是硫化物。例如:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS2)。而碳怎么和这些物质反应呢?(碳和硫一个是第四主族一个是第六主族)所以高炉的结构并不适合用来冶炼铜。但是铜的冶炼确实也是采用火法,不过主要是采用反射炉进行粗炼,用转炉精炼,一般采用天然气或重油加热。

六、反射炉炼铜原理

火法炼铜:火法炼铜是当今生产铜的主要方法,世界上百分之八十以上的铜是用火法从硫化铜精矿中提取的。

火法炼铜最突出的优点是适应性强,能耗低,生产效率高。

火法冶炼又分鼓风炉熔炼、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。

湿法炼铜:湿法炼铜是在溶液中进行的一种提铜方法。无论贫矿或富矿、氧化矿或硫化矿,都可用湿法炼铜的方法将铜提取出来。

水法炼铜的优点是设备简单、操作容易,不必使用鼓风、熔炼设备,在常温下就可提取铜,节省燃料,只要有胆水的地方,都可应用这种方法生产铜。

七、反射炉精炼工艺有哪些

电解铜是将铜电解掉。它是以铜作为阳极,阴极导体不限(以石墨为例),电解质溶液不限(以稀硫酸为例)其阳极反应式:Cu-2e-=Cu2+;

阴极反应式看电解质溶液而定(以稀硫酸为例):2H++2e-=H2;

总反应式(阴极以石墨为例,电解质溶液以稀硫酸为例)Cu+H2SO4=CuSO4+H2

电解精炼铜是用粗铜提取更高纯度的铜。它是以粗铜为阳极,纯铜为阴极,以可溶性铜盐为电解质溶液(这里以硫酸铜为例),因阳极是粗铜,含有Fe、Ni、Zn、Ag等杂质,所以其阳极反应式比较多:Zn-2e-=Zn2+;Ni-3e-=Ni3+;Fe-2e-=Fe2+;Cu-2e-=Cu2+,Ag等比Cu金属性弱的金属就形成阳极泥。

阴极反应式:Cu2++2-=Cu;

总反应式(阳极以Cu发生电解为主)Cu(粗铜)=Cu(纯铜)

1、从铜矿中开采出来的铜矿石,经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂,铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品。

2、废铜做为精炼铜的主要原料之一,包括旧废铜和新废铜,旧废铜来自旧设备和旧机器,废弃的楼房和地下管道;新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50%左右),一般废铜供应较稳定,废铜可以分为:裸杂铜:品位在90%以上;黄杂铜(电线):含铜物料(旧马达、电路板);由废铜和其他类似材料生产出的铜,也称为再生铜。

3、通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜,也即电解铜,一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石,通过选矿提高到20-30%,作为铜精矿,在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼,产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜,再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂,或铸成阳极板进行电解,获得品位高达99.9%的电解铜。

4、纯铜可拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金,形成的合金主要分成三类:黄铜是铜锌合金,青铜是铜锡合金,白铜是铜钴镍合金。

5、阳极铜

目前我国生产再生铜的方法主要有两类:

第一类是将废杂铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或精铜,所以又称直接利用法;

第二类是将杂铜先经火法处理铸成阳极铜.然后电解精炼成电解铜并在电解过程中回收其他有价元素。

用第二类方法处理含铜废料时,通常又有 3 种不同的流程,即一段法、二段法和三段法。

l) 一段法 将分类过的黄杂铜或紫杂铜直接加入反射炉精炼成阳极铜的方法。其优点是流程短、设备简单、建厂快、投资少,但该法在处理成分复杂的杂铜时,产出的烟尘成分复杂,难以处理;同时精炼操作的炉时长,劳动强度大,生产效率低,金属回收率也较低。

2)二段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼得到金属铜.然后将金属铜在反射炉内精炼成阳极铜;或杂铜先经转炉吹炼成粗铜.再在反射炉内精炼成阳极铜。由于这两种方法都要经过两道工序,所以称为二段法。鼓风炉熔炼得到的金属铜杂质含量较高,呈黑色,故称为黑铜。

3)三段法 杂铜先经鼓风炉还原熔炼成黑铜,黑铜在转炉内吹炼成次粗铜,次粗铜再在反射炉中精炼成阳极铜。原料要经过 3 道工序处理才能生产出合格的阳极铜,故称三段法。三段法具有原料综合利用好,产出的烟尘成分简单、容易处理、粗铜品位较高、精炼炉操作较容易、设备生产率也较高等优点,但又有过程较复杂、设备多、投资大且燃料消耗多等优点。因此,我国除规膜较大的企业或需处理某些特殊废渣外,一般的废杂铜处理流程多采用二段法和一段法。

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