冰铜及炉渣性质

1、1,冰铜是在熔炼过程中产生的重金属硫化物为主的共熔体，是熔炼过程的主要产物之一，是以Cu2S-FeS系为主并溶解少量其它金属硫化物（如Ni3S2、Co3S2、PbS、ZnS等）、贵金属（Au、Ag）、铂族金属、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及微量脉石成分的多元系混合物。,2.3.2 冰铜的概念及其组成,2,2.3.3 冰铜的形成及相关系,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。,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。,4,图2-5为Cu2S-Fe

2、S-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，低品位冰铜溶解氧的能力高于高品位冰铜。,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。,6,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

3、 （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。,7,5）液态冰铜遇水爆炸，其原因如下： Cu2S + 2H2O = 2Cu + 2H2 + SO2 FeS + H2O = FeO + H2S 3FeS + 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) + 2SO2 2H2 + O2 =2H2O(g),8,2.3.4 炉渣及炉渣与冰铜的相关系

4、,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。,9,炉渣的分类常以炉渣的酸度或碱度来划分。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）。,10,炉渣与冰铜的相平衡

5、冰铜熔炼过程中炉渣是以FeO-SiO2系、FeO-SiO2-CaO系及FeO-SiO2-Al2O3系等为主体的。图2-7为FeO-SiO2-CaO系三元系相图。图中铁全部认为是FeO，而Al2O3、CaO及MgO等均折合成CaO。,11,12,一般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

6、夹杂在渣中，引起铜的损失。,13,2.3.8 铜在炉渣中的损失,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。,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。,16,图2-12铜溶解损失与锍品位的关系,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。,18,