冰銅及爐渣性質(zhì)學(xué)習(xí)課程

1、1 圖2-3為Cu2S-FeS二元系相圖，在熔煉溫度下(1200)兩種硫化物均為液相，而且完全互溶形成均質(zhì)溶液。 第1頁(yè)/共19頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。2 圖2-4為FeS與金屬硫化物形成共熔體的重疊液相線圖。FeS-MeS共熔的特性就是重金屬礦物原料造锍熔煉的依據(jù)。第2頁(yè)/共19頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。3 圖2-5為Cu2S-FeS-FeO狀態(tài)圖。圖中NB線可視為銅鐵硫化物形成的冰銅溶解FeO的溶解曲線。 當(dāng)冰銅中Cu2S質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，冰銅中溶解的FeO量隨之減少，當(dāng)冰銅成分接近于純Cu2S時(shí)，溶解的FeO量很少。這表明，冰銅溶解氧主要是FeS對(duì)FeO的溶解

2、，而Cu2S對(duì)FeO幾乎不溶解。因此，低品位冰銅溶解氧的能力高于高品位冰銅。第3頁(yè)/共19頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。4 冰銅中溶解的氧越多，冰銅中的硫含量就越低，不利于冰銅的形成。除了冰銅品位外，爐渣成分和溫度對(duì)其也有影響。圖2-6示出渣含SiO2和冰銅品位對(duì)冰銅溶解氧的影響。第4頁(yè)/共19頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。5冰銅的主要性質(zhì)：冰銅的主要性質(zhì)： 1）比重：4.44.7，遠(yuǎn)高于爐渣比重（33.7）； 2）粘度：2.410-3Pas，比爐渣粘度低很多 （0.52Pa s） 3）表面張力：與鐵橄欖石（2FeO SiO2）熔體間的界面張力約為2060N/m，其值很小，

3、由此可判斷冰銅容易懸浮在熔渣中。 4）冰銅的主要成分Cu2S和FeS都是Au和Ag的強(qiáng)有力的溶解劑。 第5頁(yè)/共19頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。65）液態(tài)冰銅遇水爆炸，其原因如下：Cu2S + 2H2O = 2Cu + 2H2 + SO2FeS + H2O = FeO + H2S3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H2 反應(yīng)產(chǎn)生的H2和H2S與空氣中氧反應(yīng)而引起爆炸。2H2S 3O2 2H2O(g) + 2SO22H2 + O2 =2H2O(g)第6頁(yè)/共19頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。7 在冰銅熔煉過(guò)程中爐料中的脈石主要是石英石、石灰石等與物料氧

4、化后產(chǎn)生的FeO等進(jìn)行反應(yīng)，形成復(fù)雜的鐵硅酸鹽爐渣。一般冰銅熔煉所產(chǎn)爐渣量大約為爐料的50100。 熔煉過(guò)程中對(duì)爐渣有以下基本要求： 1）要與冰銅互不相溶； 2）對(duì)Cu2S的溶解度要低； 3）要有良好的流動(dòng)性和低的密度。第7頁(yè)/共19頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。8 爐渣的分類(lèi)常以爐渣的酸度或堿度來(lái)劃分。過(guò)去常以酸度（硅酸度）來(lái)對(duì)爐渣進(jìn)行分類(lèi)，現(xiàn)在許多冶金學(xué)家大都以堿度來(lái)分類(lèi)。 堿度定義如下： M0=1的渣稱(chēng)為中性渣，M01的渣稱(chēng)為堿性渣，M01的渣稱(chēng)為酸性渣。鼓風(fēng)爐渣是典型的堿性渣（M01.11.5)，閃速熔煉爐渣也為堿性渣（M01.41.6）。 3220%OAlSiOFeOMgO

5、CaOM第8頁(yè)/共19頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。9 爐渣與冰銅的相平衡 冰銅熔煉過(guò)程中爐渣是以FeO-SiO2系、FeO-SiO2-CaO系及FeO-SiO2-Al2O3系等為主體的。圖2-7為FeO-SiO2-CaO系三元系相圖。圖中鐵全部認(rèn)為是FeO，而Al2O3、CaO及MgO等均折合成CaO。第9頁(yè)/共19頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。10第10頁(yè)/共19頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。11 一般SiO2含量為3542%時(shí),既可保證爐渣與冰銅的良好分離。這是因?yàn)楫?dāng)無(wú)SiO2時(shí)，F(xiàn)eS與FeO完全互溶，但當(dāng)SiO2存在時(shí)，反應(yīng)2FeOSiO22FeOSiO

6、2很容易進(jìn)行，可很好地使FeS與爐渣分離。渣中CaO和Al2O3均降低FeS等硫化物在渣中的溶解度，所以渣中一定量的CaO和Al2O3可改善渣與冰銅的分離。但不能過(guò)多，否則會(huì)增加粘度，冰銅容易夾雜在渣中，引起銅的損失。第11頁(yè)/共19頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。12銅的損失途徑銅的損失途徑煙塵損失煙塵損失 ( (占占0.5%)0.5%)爐渣損失爐渣損失 ( (占占1 12%)2%)化學(xué)損失化學(xué)損失機(jī)械損失機(jī)械損失第12頁(yè)/共19頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。13 化學(xué)損失：包括銅硫化物的溶解和銅的氧化物與溶劑或脈石發(fā)生造渣反應(yīng)所引起的銅損失。 對(duì)于鐵橄欖石爐渣，銅的氧

7、化物的溶解量可按下式計(jì)算： (R=1.5，T=14731573K) 反射爐渣 (R=2.0，T=14731573K) 閃速爐渣式中 為銅(氧化物形態(tài))在渣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 為CuO0.5在渣中的活度； R為熔渣中FeSiO2； T為熔渣溫度。5 . 027)()(CuOOXslCu5 . 035)()(CuOOXslCu5 . 0CuO()()OXslCu第13頁(yè)/共19頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。14銅的硫化物在爐渣中的溶解量，在工業(yè)上按下式計(jì)算：式中 為銅(以硫化物形態(tài))在渣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 為渣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 為锍中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。銅在熔融爐渣中總的溶解損失為： 圖2-12銅溶

8、解損失與锍品位的關(guān)系。)()(00495. 0)()()()(mtslsslCuSCu)()(sslCu)()(slS)()(mtCu)()(slCu)()(sslCu)()(OXslCu第14頁(yè)/共19頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。15第15頁(yè)/共19頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。16 機(jī)械夾雜損失 主要是冰銅懸浮物、金屬夾雜物和未來(lái)得及澄清分離的低相液滴。 影響銅損失的因素很多，主要有爐渣組成、體系的氧位(或冰銅品位)和爐渣的溫度。爐渣的組成決定了爐渣的性質(zhì)，如爐渣的粘度、比重、表面張力和爐渣對(duì)冰銅的溶解能力等。第16頁(yè)/共19頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期日：十點(diǎn) 四十四分。17冰銅液滴在爐渣中的沉降速度，可按下式計(jì)算：式中 v冰銅液滴在熔渣中的沉降速度； r冰銅液滴半徑； g重力加速度； 1、2冰銅和熔渣密度； 1、2冰銅和爐渣粘度