铜的火法冶炼工艺原理.doc

粗铜的火法精炼工艺原理
火法精炼原理：粗铜中多数杂质对O的亲和力大于Cu对O的亲和力，而且杂质氧化物在Cu中的溶解度非常小，因此杂质以氧化物炉渣的形式出去。同时氧化过程的进行使铜中产生过量的氧化铜，最终需要还原得到粗铜。即粗铜的火法精炼分为氧化过程和还原过程。
氧化过程（氧化除渣阶段）
空气进入铜熔体，首先与铜反应生成Cu2O，再与其它金属杂质作用使杂质氧化，化学反应如下：
4Cu+O2→2Cu2O
Cu2O+Me→MeO+Cu
反应式中的Me代表金属杂质。
还原过程（还原得到阳极铜）
氧化除渣后铜液中的Cu2O，用还原剂进行还原：
Cu2O+H2→2Cu+H2O
Cu2O+CO→2Cu+CO2
Cu2O+C→2Cu+CO
还原剂有：重油、天然气、液化石油气、木炭等。得到的阳极铜送电解车间进行电解精炼。
铜的电解精炼
铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为阳极片，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（硒、碲）不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽底，溶液中的铜在阳极上优先析出，而其他电位较负的金属不能在阳极上析出。这样，阳极上析出的金属铜纯度很高，成为阴极铜或电解铜。电解精炼过程阳极火法精炼铜阴极电解铜阴极铜。
电解精炼过程
阳极：火法精炼铜；
阴极:电解铜(阴极铜)
电解液:硫酸铜和硫酸的水溶液。
引入直流电,阳极铜溶解,在阴极析出纯铜,杂质进入阳极泥或电解液从而实现铜和杂质的分离。
阳极反应电解液中含有H+、Cu2+、SO42-和水分子,当通入直流电时,在阳极上可能的氧化反应为:
Cu-2e→Cu2+
Me-2e→Me2+
SO42--2e→SO3+1/2O2
H2O-2e→2H++1/2O2
Me指Fe、Pb、Ni、As、Sb等,电极电位比铜负,与铜一起溶解进入电解液:SO42-和H2O电极电位比铜正得多,在阳极上不可能进行，反应。因此,阳极的主要反应式Cu溶解形成Cu2+。
阴极反应阴极上可能进行的反应为:
Cu2++2e→Cu
2H++2e→H2
Me2++2e→Me
在这些反应中,只有电极电位比铜更正的金属离子能够优先还原。因此,阴极的主要反应式铜离子的还原得到电铜。
2、铜冶炼清洁生产标准
（1）使用范围：
本标准规定了铜冶炼业清洁生产的一般要求，本标准将清洁生产标准指标分成五类，即生产工艺与装备要求，自愿能源利用指标，污染物生产指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理要求
（2）规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准‘
GB11914-89水质化学需氧量的测定重铬酸盐法
GB18599-2001一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准
GB18597-2001危险废物贮存污染控制标准
GB21248-2007铜冶炼企业单位产品能源消耗限额
GB/T534-2202工业硫酸
GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法
GB/T24001环境管理体系，要求及使用指南
GB/T56-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定，碘量法
HJ/t56-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定，定电位电解法
YS/T441.1-2001有色金属平衡管理规范（铜选矿冶炼部）
《铜冶炼行业准入条件》（中华人民共和国国家发展和改革委员会公告2006年第40号）
（3）规范性技术要求
3.1指标分级
本标准给出了铜冶炼企业生产过程中国清洁生产水平的三级技术指标：
一级：国际清洁生产先进水平
二级：国内清洁生产先进水平
三级：国内清洁生产基本水平
3.2指标要求：
铜冶炼业企业清洁生产技术指标要求见表1。
表1铜冶炼业清洁生产技术指标要求
清洁生产指标等级一级二级三级1.1主体冶炼工采用富氧闪速熔炼或富氧熔池熔炼工采用不违背《铜冶炼行业准入条件》的冶炼工熔炼工序废渣含铜/%≤0.6≤0.7≤0.8烟气二氧化硫（SO2）含量/%≥20≥10≥6吹炼工序粗铜含硫%≤0.1≤0.2≤0.4炉龄/d≥240≥150≥80精炼周期/h大修炉龄/a燃油/%燃煤/%

4、铜冶炼企业污染物排放现状
4.1冶炼过程主要污染物排放特征

表面质量
阴极铜表面应洁净，无无损、油污、电解残渣等外来杂物
阴极铜表面（包括吊耳部分），绿色附着物总面积不大于单面面积的1%
因潮湿空气的作用，使阴极铜表面氧化而生成一层暗绿色不作废品
阴极铜表面及边缘不得有呈花瓣状或树枝状的结粒（允许修整）
阴极铜表面高5mm以上圆头密集结粒的总面积不得大于单面面积的10%（允许修整）。
其他要求
阴极铜以整块供应。
阴极铜块应经受普通装卸而不脆断。
试验方法：
1、阴极铜化学成