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1、会计学1冰铜及炉渣性质冰铜及炉渣性质2 图2-3为Cu2S-FeS二元系相图，在熔炼温度下(1200)两种硫化物均为液相，而且完全互溶形成均质溶液。第1页/共19页3 图2-4为FeS与金属硫化物形成共熔体的重叠液相线图。FeS-MeS共熔的特性就是重金属矿物原料造锍熔炼的依据。第2页/共19页4 图2-5为Cu2S-FeS-FeO状态图。图中NB线可视为铜铁硫化物形成的冰铜溶解FeO的溶解曲线。当冰铜中Cu2S质量分数增加时，冰铜中溶解的FeO量随之减少，当冰铜成分接近于纯Cu2S时，溶解的FeO量很少。这表明，冰铜溶解氧主要是FeS对FeO的溶解，而Cu2S对FeO几乎不溶解。因此，低品位
2、冰铜溶解氧的能力高于高品位冰铜。第3页/共19页5 冰铜中溶解的氧越多，冰铜中的硫含量就越低，不利于冰铜的形成。除了冰铜品位外，炉渣成分和温度对其也有影响。图2-6示出渣含SiO2和冰铜品位对冰铜溶解氧的影响。第4页/共19页6冰铜的主要性质：冰铜的主要性质：1）比重：4.44.7，远高于炉渣比重（33.7）；2）粘度：2.410-3Pas，比炉渣粘度低很多 （0.52Pa s）3）表面张力：与铁橄榄石（2FeO SiO2）熔体间的界面张力约为2060N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中。4）冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是Au和Ag的强有力的溶解剂。第5页/共19页75）液态冰
3、铜遇水爆炸，其原因如下：Cu2S+2H2O=2Cu+2H2+SO2FeS+H2O=FeO+H2S3FeS+4H2O=Fe3O4+3H2S+H2 反应产生的H2和H2S与空气中氧反应而引起爆炸。2H2S 3O2 2H2O(g)+2SO22H2+O2=2H2O(g)第6页/共19页8 在冰铜熔炼过程中炉料中的脉石主要是石英石、石灰石等与物料氧化后产生的FeO等进行反应，形成复杂的铁硅酸盐炉渣。一般冰铜熔炼所产炉渣量大约为炉料的50100。熔炼过程中对炉渣有以下基本要求：1）要与冰铜互不相溶；2）对Cu2S的溶解度要低；3）要有良好的流动性和低的密度。第7页/共19页9 炉渣的分类常以炉渣的酸度或碱
4、度来划分。过去常以酸度（硅酸度）来对炉渣进行分类，现在许多冶金学家大都以碱度来分类。碱度定义如下：M0=1的渣称为中性渣，M01的渣称为碱性渣，M01的渣称为酸性渣。鼓风炉渣是典型的碱性渣（M01.11.5)，闪速熔炼炉渣也为碱性渣（M01.41.6）。第8页/共19页10 炉渣与冰铜的相平衡炉渣与冰铜的相平衡 冰冰铜铜熔熔炼炼过过程程中中炉炉渣渣是是以以FeO-SiO2系系、FeO-SiO2-CaO系系及及FeO-SiO2-Al2O3系系等等为为主主体体的的。图图 2-7为为 FeO-SiO2-CaO系系三三元元系系相相图图。图图中中铁铁全全部部认认为为是是FeO，而而Al2O3、CaO及及
5、MgO等等均均折折合合成成CaO。第9页/共19页11第10页/共19页12 一般SiO2含量为3542%时,既可保证炉渣与冰铜的良好分离。这是因为当无SiO2时，FeS与FeO完全互溶，但当SiO2存在时，反应2FeOSiO22FeOSiO2很容易进行，可很好地使FeS与炉渣分离。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可改善渣与冰铜的分离。但不能过多，否则会增加粘度，冰铜容易夹杂在渣中，引起铜的损失。第11页/共19页13铜的损失途径铜的损失途径烟尘损失烟尘损失 (占占0.5%)0.5%)炉渣损失炉渣损失 (占占1 12%)2%)化学损失
6、化学损失机械损失机械损失第12页/共19页14 化学损失：包括铜硫化物的溶解和铜的氧化物与溶剂或脉石发生造渣反应所引起的铜损失。对于铁橄榄石炉渣，铜的氧化物的溶解量可按下式计算：(R=1.5，T=14731573K)反射炉渣 (R=2.0，T=14731573K)闪速炉渣式中 为铜(氧化物形态)在渣中的质量分数；为CuO0.5在渣中的活度；R为熔渣中FeSiO2；T为熔渣温度。第13页/共19页15铜的硫化物在炉渣中的溶解量，在工业上按下式计算：式中 为铜(以硫化物形态)在渣中的质量分数；为渣中硫的质量分数；为锍中铜的质量分数。铜在熔融炉渣中总的溶解损失为：图2-12铜溶解损失与锍品位的关系。
7、第14页/共19页16图图图图2-122-12铜溶解损失与锍品位的关系铜溶解损失与锍品位的关系铜溶解损失与锍品位的关系铜溶解损失与锍品位的关系第15页/共19页17 机械夹杂损失 主要是冰铜悬浮物、金属夹杂物和未来得及澄清分离的低相液滴。影响铜损失的因素很多，主要有炉渣组成、体系的氧位(或冰铜品位)和炉渣的温度。炉渣的组成决定了炉渣的性质，如炉渣的粘度、比重、表面张力和炉渣对冰铜的溶解能力等。第16页/共19页18冰铜液滴在炉渣中的沉降速度，可按下式计算：式中 v冰铜液滴在熔渣中的沉降速度；r冰铜液滴半径；g重力加速度；1、2冰铜和熔渣密度；1、2冰铜和炉渣粘度。第17页/共19页19表2-4 炉渣各组分对渣含铜的影响损失形式损失形式SiOSiO2 2FeOFeOFeFe2 2O O3 3CaOCaOAlAl2 2O O3 3ZnOZnOMgOMgO化学溶解化学溶解 机械夹杂机械夹杂 第18页/共19页