一、工艺流程。 如图1。图1  火法出产氧化铋工艺流程 二、首要技能条件。 将1号精铋熔化，缓慢呈细流参加水淬池中水淬成疏松多孔、粒度为5毫米以下的颗粒。 硝酸溶解：将硝酸体积用蒸馏水稀释一倍，常温下参加水淬铋，其反响为： Bi＋4HNO3＝Bi（NO3）3＋NO＋2H2O 为避免氮氧化物很多逸出，水淬铋应缓慢参加。反响后之溶液即溶液。 浓缩结晶：浓缩温度控制在100℃左右，溶液体积蒸发到50%再冷却结晶，10小时后溶液中所含的有60%～70%结晶分出来；将分出之结晶别离后，一次母液再进行浓缩，体积缩小一倍，还可得到20～30%的结晶，杂质悉数留在二次母液中，将二次母液加热并用水处理以构成碱式沉积，将Bi（OH）2NO3滤出后再回来用硝酸溶解：将分出的结晶用少数含酸水洗刷（H2O∶HNO3＝5∶2），常温下风干，此进程将开释部分氮氧化物尾气。 煅烧：温度控制在600℃左右，焚烧时刻为3～4小时，此刻有很多氮氧化物气体逸出。其反响为： 4Bi（NO3）2＝2Bi2O3＋12NO2＋3O2 煅烧至无氮氧化物逸出停止，然后降温，取出煅烧后的氧化铋，用瓷球磨机破坏至粒度一60目。 三、首要设备。 马弗电炉一台；瓷球磨机一台。

火法冶金就是在高温条件下（利用燃料燃烧或电能产生的热或某种化学反应所放出的热）将矿石或精矿经受一系列的物理化学变化过程，使其中的金属与脉石或其他杂质分离，而得到金属的冶金方法。简言之，所有在高温下进行的冶金过程都属于火法冶金。它包括焙烧（或烧结焙烧）、熔炼、吹炼、蒸镏与精镏、火法精炼、熔盐电解等过程。对于不同的金属，其火法冶金由不同的几个冶金过程组成。例如，铅在火法冶金是将铅精矿依次经过烧结焙烧、熔炼、火法精炼，然后得到金属铅；铜的火法冶金是将铜精矿依次经过焙烧、熔炼（或者直接从精矿到熔炼）、吹炼、火法精炼，然后得到金属铜。火法冶金是比较古老的冶金方法。重有色金属的提取多采用火法冶金。对某些金属的冶炼，往往火法冶金和湿法冶金联合使用。

在我国已工业使用的办法有三种：①铅精矿烧结焙烧一鼓风炉复原熔炼；②铅锌混合精矿烧结焙烧一密闭鼓风炉复原熔炼；③QSL法。办法①工艺老练、操作简略、出产才能大、对质料适应性强、铅收回率高；缺陷是能耗高、对环境有污染。办法②能够熔炼混合精矿一起产出金属铅和锌，出产才能大；不足之处也是能耗高、有污染。办法③不需要繁琐的烧结焙烧作业，流程简化；粉尘污染少，烟气SO2浓度高有利于制硫酸，能充分利用质料的反响热，不必优质焦炭，出产费用低；此法冶金操控要求严厉、产品铅的收回率较低。此外，我国开发了水口山炼铅法，该法流程简略、熔炼强度大、烟气SO2浓度高（>10%SO2）、燃料率低、环保效果好。    火法炼铅一般包含质料预备（配料、制粒、烧结焙烧）、复原熔炼制取粗铅和粗铅精粹三大工序。烟气制酸、烟尘归纳收回以及从阳极泥收回金银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。    （一）烧结焙烧一鼓风炉复原熔炼    准则流程见图1。 [next]     铅精烧结焙烧有两个意图：一是将质猜中的硫氧化除掉，并以SO2方式送去制硫酸；二是使部分伴生金属氧化并与SiO2等脉石成分生成MeO.SiO2低熔点液相，使细粉状铅精矿粘结成多孔硬块，以利复原熔炼。    (1)备料  进入烧结工序的物料包含铅精矿、石英熔剂、烧结返料，三者的配比为30:10：60。铅精矿一般含有（％）：Pb 50-60、Zn 4-6、Cu 0.2、S15-25、Fe 14、SiO2 1-2。此外，还伴生有Ag、Bi、Cd、In等有价金属。配好的物料，通过混合和制粒，用布料机均匀地平铺在烧结机上进行烧结焙烧。    (2)烧结  现代烧结作业均选用带式烧结机，面积为60-70m3。作业时，铺满炉料的烧结机在传动机械带动下向前移动，通过焚烧装置处炉料被火焰点着，并在强制通过料层吸入（或鼓出）的很多窑中氧的效果下，料层温度敏捷上升到1073-1173K，炉猜中发作了一系列的烧结反响。    炉猜中首要铅矿藏PbS与O2反响生成PbO和SO2：                          3PbS＋5O2====2PbO＋PbSO4＋2SO2                          3PbSO4＋PbS====4PbO＋4SO2    还有少数金属铅生成：                              PbS＋PbSO4====2Pb＋2SO2    在炉猜中含量较高的黄铁矿(FeS2）发作分化并进一步氧化成FeO, Fe2O3和SO2，进而与SiO2, PbO化合，生成为硅酸盐（2FeO.SiO2、xPbO.SiO2）和亚铁酸盐（xPbO.yFe2O3）。以上盐类在焙烧作业温度下均呈液相，粉状炉料在此液相效果下，构成坚固多孔大块。这些低熔点盐是烧结进程的粘结剂。烧结料通过破碎筛分，筛至50-150mm块料送鼓风炉熔炼，筛下粉料返配料，含SO2烟气送去制酸。    影响烧结焙烧效果的要素有：①炉料配比与化学成分；②炉料水分；③炉料粒度；④料层厚度；⑤焚烧温度；⑥小车运转速度；⑦吸风风量与鼓风压力、风量；⑧烟气SO2浓度等。    烧结焙烧典型技能经济指标为：料层厚度250-300 mm，床才能25-30 t/(m2·d)，台车速度0.8-1.0 m/min，烧结块含硫1.5％-2％，混合料含硫6%，含水5％-6%，制品块率 27％-30％，脱硫率88.5％，焚烧温度800-1000℃，烟气SO2浓度3％-4.5％，鼓风压力2.5-4.5 kPa，强度18-23m3 /(m2·min），烧结温度1000℃，时刻16-20 min，笔直烧结速度12-15 mm/min.[next]    （二）烧结块鼓风炉复原熔炼    铅鼓风炉复原熔炼的意图是使铅烧结块中的含铅化合物复原成金属铅，并将金银等贵金属富集在铅中，使铁氧化物从高价变贱价，再与其他脉石成分造渣而与铅别离。    参加鼓风炉中炭质燃料的焚烧，既为冶金反响供给必要的热量，又在炉内构成复原气体，复原氧化铅：                                      C＋O2====CO2                                    CO2＋C====2CO                                  PbO＋CO====Pb＋CO2    烧结块中的2PbO·SiO2，在有较强碱性氧化物FeO、CaO存在时，可发作置换反响放出PbO，进一步复原为金属铅：                  2PbO·SiO2＋2FeO＋2CO====2Pb＋2FeO·SiO2＋2CO2                  2PbO·SiO2＋2CaO＋2CO====2Pb＋2CaO·SiO2＋2CO2    烧结熟猜中的三氧化二铁发作以下复原和造渣反响：                              3Fe2O3＋CO====2Fe3O4＋CO2                              Fe3O4＋CO====3FeO＋CO2                              2FeO＋SiO2====2FeO·SiO2    烧结块中的其他氧化物，如Al2O3、CaO, MgO也都进入炉渣。PbSO4有部分与CO反响生成PbS和CO2，部分受热分化为PbO和SO2。含铜、硫高时，可生成梳相，镍、钻砷化物高时，还可构成黄渣。铅是金和银的优秀捕集剂，熔炼时烧结块中的金银大部分富集于粗铅中，少数散布在锍和黄渣内。    1.熔炼设备    主体设备为鼓风炉，辅佐设备有电热前床、烟化炉以及收尘器等。小型炼铅厂均选用圆形断面鼓风炉，而大型工厂多选用出产才能大、热效率高的矩形断面水套式鼓风炉。炉体为竖井式，由炉基、炉缸、水套炉身和炉顶四部分组成。无炉缸鼓风炉则设电热前床，以完结粗铅与炉渣的有用别离。[next]    2.工艺操作    按规则配料份额，用加料车顺次分批地将焦炭、熔剂、返料和烧结块自鼓风炉顶加料口分层均匀参加炉内。经炉身两边水套上的风口鼓入焦炭焚烧和熔炼反响有必要的空气或富氧空气。熔炼进程发作的烟气自炉顶排出，通过烟道、收尘净化后排放；熔体产品在炉缸内弄清，别离出粗铅和炉渣，定时或接连分别从渣口和虹吸口排出，无炉缸鼓风炉，则通过咽喉口接连将熔体排入前床，在通电加热下，进行粗铅与炉渣的别离。为收回炉渣中的锌，一般还要对熔炼渣进行烟化处理，所用烟化炉为一箱形卧式炉，侧壁设有风口。烟化炉渣时将熔渣放入炉内，经风口向熔渣鼓入空气和粉煤，将渣中的锌复原并蒸腾出去，锌蒸气在烟道中再次氧化，通过收尘器捕收下去，得到产品氧化锌。烟化炉中收回的粗铅送精粹处理。鼓风炉复原熔炼的首要技能经济指标是：风口区面积8-10m2；焦率9%-11%；炉渣含铅2%-2.5%；铅收回率95%-96％；烟化炉弃渣含铅小于0.7%。    （三）QSL法    即氧气底吹直接炼铅法。该法是在P. E. Queneau和R. Schuhman JR已创造的接连炼铜QS法基础上，又与德国Lurgi公司进一步开宣布的一种炼铅新工艺。工艺流程见图2。 [next]     QSL反响炉呈卧式圆筒形，内衬铬镁砖，熔池用隔墙分为氧化熔炼段和复原弄清段两部分。氧化段上方设有加料口，底部设氧气喷，放铅口，端墙开有排烟口；复原段炉底有粉煤空气喷，端墙有放渣口。硫化铅精矿与其他炉料混合制粒后，经加料机参加炉内，在炉温1223-1323K和鼓入氧气效果下，发作熔炼反响：    在鼓入氧气搅动下熔池呈欢腾状况，落入氧化段熔池的炉料敏捷熔入高温熔体中，此刻发作的氧化和造渣反响是在气一固一液三相间完结的，发作出氧化铅高的渣、粗铅和含SO2烟气。高铅渣通过隔墙流向复原段，在此被喷入粉煤复原，复原产出的铅逆流过隔墙会聚于氧化段，经放铅口放出。复原后的低铅渣经端墙渣口接连排出。冶炼烟气通过余热锅炉收回余热，除尘器除尘净化后送去制硫酸。    工业用QSL炉长30m,氧化段长10m,直径3.5 m,复原段长20m,直径3m。氧化段产初渣含铅高达35％，复原后弃渣含铅2.5％-5％。产品粗铅档次99.2％左右。

铜锍中的杂质Pb和Zn在吹炼中简直悉数进入烟尘，As和Sb大部分以氧化物形状或蒸发除去或进入炉渣，少数残留于粗铜中，贵金属Au和Ag则悉数转入粗铜。    2．转炉结构    现代锍吹炼转炉均为水平卧式转炉，又称PS型转炉（见图7）。炉壳用锅炉钢板制成圆筒状，内衬优质耐火砖，炉壳外固定有两圈钢环，借此钢圈将转炉体支撑在4对滚轮上。炉体一端有齿轮圈，电动机和减速器组成的驱动组织经过小齿轮操控滚动的作业方位。在转炉作业方位后侧沿炉子轴线方向设有等距离的一系列风口，风口上装有可用于整理风口结渣的风盒，压缩空气经由风口进入炉内。转炉上部中心开有炉口，这是进料、出料、烟气出炉的必经之路。炉口上有水冷或汽化冷却烟罩。转炉首要尺度规格见表3。表3  主转炉规格目标规格粗铜容量/t155080100直径×炉长/mФ（2.2×4.3）Ф（3.6×7.7）Ф（4×9）Ф（4×10.7）风口直径×个数/mmФ（50×13）Ф（48×34）Ф（49×48）Ф（49×48）送风量/（m3/min）140340500540处理铳量/（t/炉）20100160204[next]     3．工艺操作    铜锍转炉吹炼成粗铜的进程分为两个周期。榜首周期是从参加榜首包铜锍开端，经过分批参加铜锍和熔剂吹炼，直到所加铜锍到达额外容量，并悉数吹炼成由Cu2S组成的白冰铜倒出最终一批炉渣止。这一周期的效果是将铜锍中的FeS组分别离以2FeO·SiS2炉渣和SO2方式除去，一同除去部分杂质元素。第二周期炉内不加任何物料，只经过风口鼓风使部分Cu2S氧化成Cu2O和SO2，再靠Cu2O与Cu2S反响取得粗铜。第二周期有必要严厉把握吹炼结尾，当炉内粗铜档次到达98.5%-99%时，即可滚动转炉风口显露液面、停风，将粗铜倒入铜水包中，或送精粹炉精粹，或送浇铸机铸锭。为进步生产率和烟气SO2浓度，现遍及选用转炉富氧鼓风吹炼。    首要技能经济目标：送风时率80％-90%；粗铜档次98.5％-99.1％；送风压力60-120kPa；粗铜工艺能耗0.87-0.91标煤/t；氧气浓度23%-28%（造渣期）；炉渣含铜4％-4.5％。    （三）铜的精粹    这是除去粗铜中的杂质产出精铜的炼铜进程。粗铜精粹分为火法精粹和电解精粹。    1．铜火法精粹    矿产粗铜或紫杂铜在精粹炉中氧化除杂和复原熔炼产出精粹铜，铸成阳极板供电解精粹用。有些含杂质低、不含贵金属的紫杂铜，经过火法精粹后，即可直接直销商场。    矿产粗铜常含有S、Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、Sn、Bi等杂质，其总量约占粗铜总量的1%-2%。这些杂质均具有易氧化、氧化物比Cu20安稳和在铜液中溶解度低的特性。使用杂质元素的这些性质，先向熔铜中鼓入空气，将杂质氧化成氧化物，或成气体蒸发或和参加的熔剂造渣除去。因为少数杂质散布于主体铜水中，所以鼓入空气中的氧首要氧化的是铜，所生成的Cu2O作为一种氧化剂再将杂质氧化，氧化除去杂质后，再通以碳氢质复原剂除去铜水中的氧，产出契合电解要求的精粹铜。火法精粹包含氧化和复原两个进程。    (1)氧化进程空气吹炼时，铜首要被氧化：                                  4Cu＋O2====2Cu2O    生成的Cu2O可溶于铜水中，经再与熔铜中杂质元素效果，将它们氧化，自身被复原成金属：                                Cu2O＋Me====MeO＋2Cu[next]    杂质中的Zn和As、Sb的贱价氧化物均可在高温条件下变成气体蒸发除去，而Fe、Pb、Co、Sn以及As、Sb高价氧化物则与参加的石英、石灰、碳酸钠等熔剂生成各种盐类进入炉渣。当金属杂质氧化完毕时，Cu2S开端剧烈氧化，放出SO2气体：                                Cu2S＋O2====2Cu＋SO2    经核算，当氧化精粹后期铜液中含氧0.6%、系统温度1373 K时，铜液中S含量可降到0.001％。以Cu2O形状存在的氧鄙人一步复原进程除去。    (2)复原进程  通常以重油和作复原剂，这些有机物受热分化发作H2、CO和C等强复原剂，它们再和Cu2O效果发作以下复原反响：                                Cu2O＋H2====2Cu＋H2O                                Cu2O＋CO====2Cu＋CO2                                  Cu2O＋C====2Cu＋CO    复原期结尾判别十分重要，复原缺乏或过复原，都会下降用火法精粹铜铸成的阳极板的成分和物理性质。别的要求铜中氧量降到0.05%-0.1%的水平。    (3)精粹炉结构  我国现有两种精粹炉炉型：反射炉和回转式炉。前者使用遍及，后者使用时刻较晚，至1999年全国只要2家冶炼厂选用。精粹炉首要技能特色见表4。表4  我国要为法精粹炉首要参数目标参数炉子容量/t2680120150240100炉型反射炉反射炉反射炉反射炉回转炉回转炉炉床面积/m210152123Ф3.9m×9.2mФ3.4m×7.5m复原剂品种柴油重油重油木炭粉重油复原剂用量/（kg/t）1198137　阳极板重/（kg/块）125150220210370　[next]     ①反射炉精粹  精粹炉外形与铜熔炼反射炉类似，但尺度相对较小，炉顶密闭无加料口，炉料是从炉墙上的加料口参加。炉子巨细由生产能力而定，每炉产铜可在20-150t规模，大型炉的长一般有15m，宽5m，炉体用耐火砖砌筑在钢筋混凝土支撑的钢板上，四周用钢板拉杆固定，炉头设置供热燃烧器，炉尾开设竖直烟道，烟道下有放渣口，侧墙有放铜口，炉子中部侧墙上开有尺度较大的加料口和操作门，并设可升降的门盖。    精粹作业包含质料预备、加料、熔化、氧化、复原、阳极浇铸等。炉料中一般加粗铜量占80%，回来残阳极占20％，收回的废紫杂铜少数。热粗铜用溜槽参加，冷料用加料机参加。加料后行将炉温进步到1623℃，熔化炉料，然后扒出炉渣。氧化是火法精粹进程中的一项关键步骤，压缩空气是经过外面涂有耐火泥的刺进铜水中的长铁管鼓入铜水，在吹炼的一同还要参加石英等造渣熔剂，为了有用除去Zn等蒸发元素，熔池面还需盖上一层木炭粉或焦炭末。氧化完毕扒净炉渣即进入复原操作。复原剂重油用空气或蒸汽雾化喷入铜水除去Cu2O中的氧，复原终了时铜水含氧0.05%-0.1%。复原完毕时炉内坚持1390-1423K、零负压即可浇铸。    ②回转式精粹炉  我国贵溪冶炼厂和大冶冶炼厂备有1台回转式精粹炉。前者为引入的芬兰技能和设备。后者为自行设计制造的设备。回转炉呈圆筒形，外面为钢板制成，内衬耐火砖。炉子中上部设置炉口，用于加料和倒渣，其上有盖，平常盖上。炉子一端有燃烧器，相对一端有排烟口。炉口下方有2个Ф50mm的圆孔风嘴，用于插管通气氧化或通复原剂复原，风嘴对侧有放铜口，转炉炉子将铜口转到液面以下即可放铜。整个炉体支在滚轮上。    回转炉是一种新式铜精粹设备，它的密封性好，无烟气走漏，环境清洁，能耗低，机械化程度高，但比反射炉一次出资大。    2.铜的电解精粹    在电解槽中将火法精粹铜提炼成电解精铜的进程。火法精粹所得的铜一般仍含有0.5%左右的杂质成分，选用电解精粹可将火法精铜中的杂质进一步下降到契合产品质量标准的要求。    (1)铜电解的根本进程  铜电解精粹是以硫酸性硫酸铜溶液为电解质，以火法精铜为阳极，纯铜片或不锈钢板作阴极，在电解槽中进行电解。电解时在直流电压效果下，阳极铜发作电化学溶解溶入电解液，电解液中铜离子Cu2+趋向阴极，并在阴极上沉积为金属铜。电极反响是：    阳极    Cu-2e====Cu2+    阴极    Cu2++2e====Cu[next]    电解进程中，电位比铜正的金、银不被溶解而沉落于阳极泥。与铜电位挨近的As、Sb可与铜一同溶入电解液，当堆集到必定程度时就会在阴极上分出，下降电解铜的质量。因而有必要对电解废液进行净化处理，除去对电解铜质量有害的杂质。    (2)电解设备首要设备有电解槽、阴极片、阳极板、整流电源、阳极作业线、阴极作业线以及核算机操控系统等。电解槽为一长方形槽体，多用混凝土制造，内衬耐酸防腐的铅板、PVC或玻璃钢等材料。槽子一端上边有进液口，另一端稍低处有排液口，槽底歪斜最低处有排泥斗。阳极机械化作业线已彻底替代以往靠手艺完结的一切作业，如压平、矫耳、铣耳、摆放极板等。阴极作业线有始极片整形、穿孔、吊耳、穿导电棒等。阴极洗刷、打捆也由机械完结。大型电解槽的尺度为：长5-5.5m，宽11-1.3m，深1.2-1.4m;阳极板重370kg，尺度0.98m×0.96m；阴极（始极）片6-7kg，尺度1m×lm。

反响塔顶装置有精矿喷嘴，该喷嘴由不锈钢外壳、环形表里空气室、中心风管、加管料、氧气管、分配器组成（见图5)。    反响塔由11层铜板水套和水套间砌筑的耐火砖构成。沉积池渣线区也设有冷却铜水套，用于维护炉墙。炉体首要结构尺度为：反响塔直径6.8m,容积254m3，反响塔高7.05m，沉积池容积88m3。    闪速熔炼全流程由铜精矿气流枯燥、闪速炉富氧熔炼、转炉吹炼、回转炉精粹、阳极主动定量浇铸、阳极加工连动线作业、太阳极电解、阴极主动化作业、转炉渣选矿处理、烟气双触摸法制硫酸、余热发电、电解接连除砷净化、砷滤饼制取白砷、阳极泥全湿法处理等工序组成。具有技能先进、出产才能大、能耗低、无环境污染等特色。该厂的首要技能经济目标如下：出产才能20万吨铜／年；精矿枯燥才能180t/h；闪速炉处理精矿量2867t/d；反响塔送风含氧60％-65％；闪速炉烟气SO2浓度37.01％；转炉处理铜锍1216t/d；转炉送风含氧S 24.1％；B 21％；硫酸产值92.57万吨／年；硫使用率97.25％。    铜陵金隆铜业公司建有我国第二座奥托昆普闪速炉。闪速炉高7m，反响塔直径5m,塔顶装有功能优秀的中心喷发型精矿喷嘴。沉积池渣线面积138.3m2，内宽6.7m.该公司闪速炉炼铜的首要目标为：铜精矿档次25％-30％；枯燥精矿含水0.2％-0.4％；投料量1344t/d；铜锍档次50％；烟气SO2浓度8％-11％；烟尘率7％；弃渣含铜0.55％；富氧浓度54％。    5．诺兰达炼铜法    该法是在高温熔池中通过向熔池液面以下鼓风将铜精矿熔炼成铜锍或粗铜的炼铜办法。加拿大诺兰达矿业公司于20世纪70年代开发出此项技能，原用于冶炼出产粗铜，后因粗铜含硫高，精粹困难，改为出产高档次铜锍。[next]    我国湖北大冶有色金属公司冶炼厂于1997年用引进技能建成了诺兰达炉炼铜体系，年产铜10万吨，出产流程见图6。该工艺产出锍档次高（含铜达70％），有利于转炉出产；烟气SO2浓度高（17%），有利于制硫酸，原猜中S使用率高于96%；环境维护好，排放尾气中SO2浓度低于400g/m3；炉子操作便利灵敏；对质料适应性强，可处理不同水分、温度和成分的铜精矿；燃料率低。其缺陷是炉渣含铜高（大于3.5％），需经选矿贫化收回；炉子寿数较短。    (1)诺兰达炉结构特色  大冶有色金属公司冶炼厂诺兰达炉为一卧式可滚动的圆筒形炉体，长18m，直径4.7m，内砌高档耐火材料。炉内分为熔炼和沉积两个区，熔炼区长10m，等距摆放风口37个，顶部设有加料口。沉积区长7m，设有放锍口、放渣口和排烟口。整个炉体凭借轮圈支撑在两头有地基的托轮上，由电动机通过齿轮带动炉体滚动，视点可到480。诺兰达出产时，可将风口转到液面以下，也能够转到液面以上的停风状况，炉子工艺操作实施计算机操控。    (2)诺兰达炉操作进程  正常作业，按90t/h的速度用抛料机向炉内参加枯燥铜精矿、烟灰、渣精矿以及石英石熔剂等炉料，一起以30km3/h速率经风口鼓入富氧空气。鼓入空气自冰铜层上升进程中发作多相化学反响并搅动熔池，由此加快了传热和传质进程。在此同一台炼铜炉中完结了铜精矿矿藏的分化、氧化、造渣、造锍进程。经弄清区炉渣与锍别离，分别从放铜口和渣口排出。放出的铜锍用铜水包吊运至转炉吹炼成粗铜，高铜炉渣缓冷后送选矿处理，产出渣精回来熔炼。高SO2烟气通过余热锅炉和收尘体系收回余热和烟尘，净化后烟气送去出产硫酸。[next]    (3)大冶冶炼厂诺兰达炉首要技能经济目标  投矿量78.8t/h；鼓风氧浓度40.3%;烧嘴燃油量300kg/h;铜锍档次70％；炉渣含铜3.5％；炉渣选矿尾矿含铜0.34%；烟气SO2浓度19%；冶炼收回率98％；粗铜工艺能耗0.69t标准煤/t铜；烟尘率3%；质料硫实收率96％；制酸尾气SO2浓度小于400g/m3。    6．奥斯麦特（Ausmelt）熔炼技能    一种通过浸没于熔体表面顶吹喷向熔体中吹入含铜物料和氧气与燃料制取铜硫的熔炼法。该技能为澳大利亚所开发，我国中条山有色金属公司山西侯马冶炼厂选用该项技能建成一座炼铜厂。同闪速炉比，奥斯麦特熔炼炉结构较为简略，尺度较小，对质料及燃料适应性强，能够熔炼干矿、湿矿、块矿、粉矿和杂乱矿，能够运用液体、固体或气体燃料，在环境操控方面也具有优势。缺陷是工业使用与实践尚少，工艺与设备需求完善。    (1)技能特征该技能是一种典型的喷吹熔池熔炼技能，熔炼用空气或氧气和燃料通过笔直刺进熔体的套管喷喷入熔体。在反响器内构成剧烈搅动熔池，含铜炉料经加料管参加熔池，在搅动条件下，受热并完结熔炼反响，产出铜锍、炉渣和炉气。喷的火焰和炉内气氛能够操控为还原性或氧化性，以契合工艺进程的要求。    (2）炉型结构熔炼炉为一圆筒形竖炉，外部用钢板焊接而成，选用喷淋水冷却，内衬铬镁砖，炉子下部在砌砖与炉壳之间衬有水套。炉顶收拢成歪斜的排烟通道，其上安置有加料口和正对炉子中心的喷进孔。各种物料—铜精矿、熔剂、返料用运送皮带送至溜槽参加炉内，炉体下部有2个排放孔，可将铜锍与炉渣熔体的混合物放入配套设置的沉降炉内进行铜与渣的别离。铜锍送去吹炼成粗铜，炉渣水淬后出售。    奥斯麦特的技能中心是浸没式喷，该喷结尾设一个特殊的旋流器，强化了气流中熔体的搅动作用。一起因为气流高速通过喷，发生了本身冷却作用，使触摸上喷的熔渣在其表面上构成冷凝渣维护层，延伸了喷的运用寿数。喷能够按需求在炉内升降，操控熔炼进程。    7．电炉炼铜    这是一种在通电加热条件下将铜精矿熔炼成铜锍的冶炼技能。矿热电炉炼铜耗电多，但能够灵敏调控熔炼温度是其两个杰出的特色，正是这两个特色，决议了该技能的两个适应性：一是适用于电力丰厚、电价廉价的区域；二是适于熔炼含钙镁等高熔点矿藏成分高的含铜质料。但该法出产成本高、烟气SO2浓度低，使用正日渐萎缩。    (1)根本原理电炉炼铜是将电流经刺进熔池渣层的电极送入炉内，部分电流在电极与熔渣触摸面上以微弧方式转变成热能，部分电流通过固体和熔体构成的电阻变成热能。因为电极邻近熔渣温度高于其池区域温度，构成了温度与密度差，过热的熔渣不断上升到熔池面加热料坡，炉料受热熔化，发作一系列冶金进程化学反响：[next]    生成物Cu2S和FeS组成熔炼产品铜锍，送转炉吹炼；CaO、MgO、FeO等氧化物与SiO2生成各种硅酸盐构成炉渣，水淬后综合使用；发生的SO2、H2O和漏入电炉的空气混组成冶炼烟气进一步处理收回硫。    (2)电炉结构我国现有大型炼铜电炉容量有30MW和126MW两种规格。炉体为长方形，由炉底、墙和炉顶组成，铬镁质炉底砌筑在铜筋混凝土支柱上。为延伸炉墙运用寿数，渣线一带选用水套冷却。炉顶选用耐火砖砌成拱顶，其上设有加料孔、排烟孔和电极孔。炉墙外围以钢板和支架加固。在炉子短端墙上一端开有放铜口，另一端装备排渣口。电极直径1.2m，为自焙电极，沿炉长方向直线摆放，共6根。    (3)技能操作炼铜电炉脱硫率低，但传热作用好，因此要求对含硫高的铜精矿有必要枯燥、预脱硫，以防止水分急剧蒸腾构成矿内翻料事端，确保产出较高档次的铜锍。为进步炉料透气性，收回使用部分原猜中的硫，将铜精矿与回来烟灰混合制粒后，进行鼓风烧结，为熔炼供给优质炉料。因为该区域铜原猜中高熔点成分CaO和MgO已分别从建厂时的11％和6%降到3%和2.5%，而硫使用率进步不易，电炉的优越性已不彻底存在，正面对一种新炼铜工艺的挑选。首要技能经济目标为：床才能6.9 t/(m2·d)；熔炼收回率97.8%；炉渣含铜0.3％-0.4％；电极糊单耗6kg/t料；电耗420-450 kW·h/t料。    （二）铜锍转炉吹炼    这是在转炉中鼓入空气将铜锍吹炼成粗铜的进程。能将铜锍吹炼成粗铜的办法，还有闪速炉吹炼法、奥斯麦特法、连吹炉法，但都远比不上转炉吹炼技能的普遍性、老练可靠性和出产才能。    1．转炉吹炼技能特征    吹炼时，通过风口向熔融锍中鼓入空气，并参加石英熔剂，在彻底自热条件下，使铜锍中FeS成分悉数氧化，大部分生成FeO并与石英结合造渣生成2FeO·SiO2，少部分进一步氧化成Fe3O4, Cu2S氧化脱硫生成金属铜和SO2,含SO2炉气经炉口进入锅炉和收尘体系，炉渣和粗铜分批倒出。因为铜锍吹炼放出热量过剩，为维护炉衬，常参加必定数量的精粹炉渣、壳等冷料。根本吹炼反响是：[next]                             2Cu2S＋3O2====2Cu2O＋2SO2                              2FeS＋3O2====2FeO＋2SO2                               FeS＋Cu2O====Cu2S＋FeO                             2FeO＋SiO2====2FeO·SiO2                                6FeO+O2====2Fe3O4    鼓入炉内熔体中的氧，部分直接地将FeS氧化，部分将Cu2S氧化成Cu2O后，再由Cu2O氧化FeS, Cu2O成为O2的传递者。当炉内FeS悉数被氧化并与SiO2造渣后，Cu2S才开端氧化，生成的Cu2O当即与Cu2S交互反响放出SO2并产出金属铜：                              2Cu2O＋Cu2S====6Cu＋SO2

用废杂铜生产阳极铜的火法工艺有三种：一段法，二段法和三段法。 　　一段法。此法是将经过选分的黄杂铜与紫杂铜直接加入反射炉进行火法熔炼，一步产出阳极铜，此法的优点是流程短、建厂快、投资少，但该法仅能处理成分不太复杂的废杂铜（含铜要求超过90% ）。要是处理成份复杂的杂铜，则过程很难进行，且精炼时间长，同时此法劳动强度大，金属回收率低（仅 80 ～ 85% ），渣含铜高（ 25 ～ 30% ）。 　　 　　依据入炉废杂铜的品种不同，产出的阳极铜大致分为三类：紫铜阳极、黄铜阳极和次粗铜阳极，其化学成分如表 3-1 所示。 　　表 3-1 一段法生产的再生阳极铜化学成分（ % ） 　　黄铜阳极 次粗铜阳极 紫铜阳极 　 Cu ＞ 98.8 ＞ 98.8 ＞ 99.0 　 As 0.028 ～ 0.20 0.02 ～ 0.2 0.003 ～ 0.01 　 Sb 0.054 ～ 0.22 0.071 ～ 0.3 0.005 ～ 0.02 　 Bi 约 0.008 约 0.15 ＜ 0.002 　 Pb 0.022 ～ 0.20 0.015 ～ 0.20 0.04 ～ 0.01 　Sn 0.005 ～ 0.06 0.007 ～ 0.20 0.008 ～ 0.21 　 Zn 约 0.015 约 0.01 0.007 ～ 0.015 　 Ni 0.1 ～ 0.25 ＜ 0.30 0.025 ～ 0.05 　 Fe 约 0.006 约 0.0029 ＜ 0.005 　二段法。此法分两段进行。第一段将废杂铜投入鼓风炉进行还原熔炼，或投入转炉进行吹炼，产出粗铜，第二段，在反射炉内精炼粗铜，产出阳极铜，因为这两种方法均经过两道工序，所以称二段法。鼓风炉熔炼得到的粗铜颜色呈黑色，亦称黑铜，杂铜经转炉吹炼得到的粗铜也呈黑色，为了与由铜精矿生产的粗铜相区别，我们常常称它为次粗铜。含锌高的黄杂铜、白杂铜适用于鼓风炉熔炼££反射炉精炼工艺处理，含铅锡高的杂铜宜先在转炉中吹炼，使铅锡进入转炉渣，所产次粗铜入反射炉精炼，鼓风炉熔炼时，铜的直收率可达 96% 以上，渣含铜仅 0.8 ～ 2% 左右，锌入烟尘，锌可达 80% 以上。二段法在我国应用较广。 我国某厂曾采用高频真空感应炉蒸锌的办法处理黄杂铜。得到金属锌。而铜液在反射炉中精炼，产出阳极板，经济效益也不错。 　　和一段法相比，两段法铜回收率提高约 5% ，能源消耗降低约 100kg 标煤 / 吨阳极铜。 　　三段法。杂铜先经鼓风炉熔炼成黑铜，黑铜在转炉内吹炼成次粗铜，次粗铜送反射炉进行精炼。该法要经三道工序处理，所以称三段法。鼓风炉熔炼的目的在于脱除炉料中大部分锌，并产生出含杂质多的黑铜，黑铜在转炉中吹炼以脱除铅锡等杂质，产出次粗铜，在反射炉中精炼次粗铜产出合格的阳极板。 　　三段法虽然流程长、设备增多、投资增大、过程变得复杂，但是它可以处理多种复杂成分的杂铜，而且综合利用好，所以在很多大型再生铜厂应用。

稀土中间合金种类繁复，首要包含稀土硅铁基中间合金、稀土铝合金、稀土镁合金等。用热复原法制取的稀土中间合金首要有稀土硅铁合金、稀土硅铁镁合金、稀土硅铁（钙、钛等）合金等。现在它的产值（以稀土氧化物计）约占我国稀土产值的1/3～1/4。     1956年中国科学院上海冶金研讨所发明性地研讨成功在电弧炉顶用75硅铁作复原剂，从含REO4%～6%的包头钢铁公司炼铁高炉渣中收回稀土，制取稀土硅铁合金的工艺。包钢稀土一厂首要选用该工艺，开端出产稀土硅铁合金。     1966年冶金部包头稀土研讨院为了满意国家对稀土硅铁合金的需求，打破了中贫铁矿入高炉中不能顺行和易发生爆炸的观念，成功地研制出含稀土的中贫铁矿矿石和低档次稀土精矿球团直接入高炉脱铁去磷，制取REO＞10%的富渣，再选用电硅热法冶炼稀土硅铁合金的工艺，使我国稀土硅铁合金的出产步入了新的阶段，合金本钱远低于国外的同类产品，这不仅为国内涵钢铁出产中大规划推行应用稀土发明晰条件，并且促进稀土中间合金在20世纪60年代后期就出口越南和美国，遭到了用户的欢迎。     进入80年代，跟着白云鄂博矿选技能的打破，工业化出产的中高档次稀土精矿连续面世，给稀土中间合金出产供给了精料，新的强化冶炼技能和适销对路的合金种类不断出现，促进稀土中间合金工业有了长足的前进和开展。     铸铁、钢和特种合金变质处理的理论与实践的开展，特别是球墨铸铁、石油管线和耐海水、耐大气腐蚀用钢的稀土处理技能的推行，促进了稀土中间合金工业的进一步开展，选用金属热复原法和碳热复原法都成功有效地制取出多种稀土中间合金。特别是90年代，东北大学张成祥、涂赣峰等人发明晰在矿热炉中碳热复原一步法出产稀土硅化物合金，并在3600～6300kVA不同容量的矿热炉中成功进行了工业化出产。     稀土中间合金现在已广泛用于钢铁、机制制作和军事工业等部分。现在大部分用作钢铁的添加剂，在钢中的首要效果是脱氧、脱硫，中和低熔点杂质的有害效果，细化晶粒，改进钢的力学性能。在铸铁中，首要作为球墨铸铁的球化剂、蠕墨铸铁的蠕化剂、合金铸铁的添加剂，使各种铸铁的机械性能得到很大进步。     我国的稀土中间合金工业具有产值大、种类多、本钱低和综合利用产品多的特色，其质料、工艺及应用领域在世界上独具特色，遭到国内外稀土界人士的遍及重视。     我国稀土资源丰富，除包头稀土矿轻稀土资源外，还有四川冕宁的氟碳铈矿，江西等重稀土资源，山东微山湖的氟碳铈矿资源等。它们先后都用于稀于中间合金的出产，为我国参与国际竞争，发明晰有利条件。 本章首要介绍硅热复原法和碳热复原法出产稀土硅铁合金的原理及工艺进程。

火法精粹是指在高温熔化金属的条件下，用各种办法除掉粗金属中杂质的精粹进程。依据金属和杂质的不同特性，火法精粹有下列一些办法，如加剂法，熔析法、精馏等。火法精粹首要用于重有色金属和某些轻有色金属的精粹。加剂精粹就是在熔融的粗金属中参加一种或几种附加物质，使杂质和附加物质生成不溶于金属中的安稳化合物，并上浮成渣而除掉杂质的进程。依据参加物质不同，加剂精粹又可分为：鼓入空气和氧化精粹，参加元素硫或硫物质的硫化精粹；参加氯化物或的氯化精粹，或参加其它附加物的精粹（如粗铅加锌除银）等。熔析精粹是将粗金属在加热熔化后，在冷却其熔体的进程中，操控温度，因为杂质与金属彼此溶解度和密度不平等，发作分层而到达别离杂质的意图。例如粗锌熔析除铅和铁。

(3)操作技能条件主要有电流密度、电解液组成、添加剂等。电流密度250-350A/m2，添加剂主要有明胶、、干酪素、等。我国工厂实践条件列于表5。出产出的电解精铜纯度可达99.9%以上，我国电解铜国家标准见表6。堆积于电解槽底的阳极泥定时清出，供提取金、银、硒、碲等有价金属。表5  铜电解技能条件工厂12345电解液组成/（g/L）　　　　　Cu45~5540~4835~4540~4542H2SO4165~185175~210160~190150~170190电流密度/（A/m2）320~330240~250190~230250240温度/℃62~6760~6858~6266~68>60同极距/mm758010085105阳极寿数/d1315241824阴极寿数/d455612直流电耗/（kWh/t）270260260230230表6  电解铜化学成分（GB467-82）铜档次代号Cu+Ag（>）杂质化学成分/%（AsSbBiFePbSnNiZnSP总和一号铜Cu-199.950.0020.0020.0010.0040.0030.0020.0020.0030.0040.0010.05     阳阴极在电解槽中衔接方法为槽间串联，槽内一切阳极并联，阴极并联。用钦材替代铜作母板出产始极片在我国许多工厂得到推广应用，同原用铜母板比较，用钦板出产始极片制品率由50%提高到90%,始极片剥离也较简单。因为钦的密度为4.54g/cm3，比铜的8.9g/cm3低，减轻了劳动强度。

火法炼锑     (1)挥发焙烧一还原熔炼。赫氏炉或直井炉挥发焙烧，常用于处理品位为10％～18％的块状单一硫化锑矿。回转窑常规挥发焙烧，多用于处理含锑10％～20％的块矿和重选及浮选精矿的混合料。回转窑闪速挥发焙烧，可用于处理含锑50％～60％的硫化锑精矿，焙烧烟气含二氧化硫8％～12％，可制硫酸。    (2)挥发熔炼-还原熔炼。鼓风炉挥发熔炼通常用于处理含锑30％～50％的硫化锑矿或混合矿，并可处理泡渣、生锑渣等炼锑的中间产物。处理粉矿时，须先制团或制粒。此法对原料适应性强，除产出氧化锑外，还产少量粗锑和锑锍，能富集贵金属以利回收。渣含锑0.8％～1.4％，烟气含二氧化硫0.3％～0.8％，经处理达到标准后排放。旋涡炉挥发熔炼用于处理含锑60％～65％，含铅和砷不高于0.5％的硫化锑精矿，渣含锑0.5～1.5％。 挥发焙烧和挥发熔炼所产氧化锑，经反射炉还原熔炼产出粗锑，含锑96％～97％。氧化锑达到锑白质量要求时也可作商品出售。

氧化物的酸、碱浸出许多遵守缩短中心模型，一个典型的实例是锌焙砂在稀酸中的溶解。它依据每种参加溶解进程的化学物质的离子扩散系数及离子搬迁率，使用方程式（1）和式（2）进行核算。核算假定溶解速率由传质操控，因此所用的核算进程只能用于不触及化学反响的状况。    （1）    （2） 求解方程（1）和式（2）需求几个边界条件，它们规则了模型中各参数的值，并将各物质的通量经过浸出反响的计量联系相关起来。 关于硫酸浸出体系，核算所用的数据包含H＋，HSO4－，SO42－及Zn2＋的离子扩散系数和离子搬迁率，下列平衡的平衡常数与活度系数稀酸浸出氧化锌的数学模型核算中所用的传质数据列于下表。物质等效离子电导 Λi0∕（Ω－1·cm2·equ－1）离子扩散系数 D∕（cm2·s－1）离子搬迁率 u∕（cm2·V－1·s－1）H＋348.99.3×10－53.6×10－3Zn2＋53.87.2×10－65.6×10－4SO42－79.01.0×10－5－8.2×10－4HSO4－100.002.7×10－5－1.6×10－3 几个边界条件为 在固液界面即r=rt时，                  Ci＝Cis          （3） 因为浸出进程最慢的过程是经过边界层的传质，能够假定在界面上到达化学平衡，然后得到下列边界条件     （4）     （5）     （6） 式中， 、 、 别离表明反响（a）、（b）（c）的平衡常数；Qa、Qb、Qc别离为用浓度表明时反响（a）、（b）、（c）的平衡常数；γi是物质i的活度系数。 在溶液体相即r＝∞，                E＝0    （7） Ci＝Cib   （8） 体相浓度用质量平衡和体相的化学平衡求算    （9）    （10）    （11）    （12）    （13） 式中，[H2SO4]与[ZnSO4]是t时刻硫酸和硫酸锌的净浓度。 计量联系            （14） 硫酸根通量                        （15） 数学模型由对每种物质组成的写出的方程式（2），方程式（1）和上面导出的边界条件组成。一旦知道了各物质的通量，就可核算ZnO的溶解速率。 假如半径rt的球形粒子含有Nmol的ZnO，则    （16） 式中，Mw为ZnO的分子量。 因为稳态下边界层内没有物质堆集，一切溶解的锌都必须传递到溶液体相中去。因此，反响速率能够与锌和酸经过边界层传质的速率相关如下    （17） 式中JZn－流离表面的锌的净通量；     JH－流向表面的酸的净通量。 由式（16）和式（17）得出    （18） 方程式（18）用有穷区间法数值积分得到rt对时刻的函数。关于单尺度粒子，rt与反响分数α的联系为    （19） 即为式（20）的缩短粒子模型，r0为固体粒子的初始半径。    （20） 粒子尺度散布的景象可作相似处理，m个初始半径r0k的单尺度分数每个组成总质量的分数wk。浸出的程度分粒级核算    （21） 总的浸出率由下式断定    （22） 为了查验模型及核算的正确性，需求研讨硫化锌精矿的焙砂在硫酸、高氯酸、硝酸和等4种酸中溶解的速率。选定的拌和条件使一切的固体粒子都悬浮且溶解速率与拌和速率无关。在高氯酸及硝酸溶液中试验曲线与模型核算得到的猜测曲线符合杰出，而在硫酸溶液中在浸出率80%曾经符合尚可，这以后的溶解曲线符合不抱负的原因是因为固体粒子的溶解并非如假定的那样均匀并始终保持球形，实际上发现部分浸出的焙砂粒子有大而深的孔。简化的模型没有考虑锌的氯合物的构成合氯离子的吸附，因此不能用来猜测浸出焙砂的溶解速率。而用新近树立的未考虑电搬迁对传质的奉献的模型即便关于0.1mol∕L高氯酸浸出的动力学也严峻违背，反映了电搬迁在传质中不行忽视的效果。

铜治金技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%，现代湿法冶炼的技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 接下来会详细介绍火法冶炼与湿法冶炼(SX-EX)以及两种冶炼法的特点。a.火法炼铜: 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。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。 生产过程大致如图： 除了铜精矿之外,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。b.湿法炼铜: 一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。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。 湿法冶炼过程为：c.火法和湿法两种工艺的特点 比较火法和湿法两种铜的生产工艺，有如下特点：(1)后者的冶炼设备更简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。(2)后者有局限性，受制于矿石的品位及类型。 (3)前者的成本要比后者高。 可见，湿法冶炼技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，短期内增加了社会资源供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格有拉动作用。

三、熔炼    熔炼是指炉料在高温（1300-1600K）炉内发作必定的物理、化学改动，产出粗金属或金属富集物和炉渣的冶金进程。炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需增加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反响而加人复原剂。此外，为供给必要的温度，往往需加人燃料焚烧，并送人空气或富氧空气。粗金属或金属富集物因为与熔融炉渣互溶度很小和密度的差异而分层得以别离。富集物有锍、黄渣等，它们需求进一步吹炼或用其他办法处理才干得到金属。    本质上能够分为氧化熔炼和复原熔炼。此外还有其他的熔炼办法，如复原硫化熔炼、蒸腾熔炼、沉积和反响熔炼，因为种种原因已不多用。    （一）氧化熔炼    是以氧化反响为主的熔炼进程，如硫化铜、镍矿藏质料的造锍熔炼、锍的吹炼、硫化锑精矿鼓风炉熔炼等。熔炼进程中发作的首要反响是：                    MeS（s，l）+O2（g）====Me（l）+SO2（g）                  MeS（s,l）+1.5O2(g)====MeO（s,l,g）+SO2（g）                [Me′S]（l）+（MeO）(l)====[MeS]（l）+[Me′O]（l）    式中的Me, Me'代表金属，[]代表主金属熔体，（）代表熔渣。    氧化熔炼是一个富集和别离进程，如铜、镍硫化精矿，在熔炼时将Cu、Ni富集到锍中，一同被氧化后与杂质金属（如Fe）与脉石一道造渣除掉而别离。熔炼按所用设备分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼；按工艺特征则分为闪速熔炼、熔池熔炼、旋涡熔炼、富氧熔炼、热风熔炼和自热熔炼等。    1.闪速熔炼    这是一种将硫化精矿（铜、镍精矿）、熔剂与氧气或富氧空气或预热空气一同喷人赤热的反响塔内，使炉料在飘悬状况下敏捷氧化和熔化的熔炼办法。该熔炼进程的氧化反响和传统工艺没有本质上差异，仅仅经过熔炼设备和工艺的改进来改进硫化精矿氧化的动力学条件，抵达强化熔炼的意图。闪速熔炼的长处是：①细颗粒物料悬浮于紊流中，气一固一液三相的传质传热条件好，化学反响速度快；②喷人的细颗粒干精矿具有大的表面积，硫化物的氧化反响速度随触摸面积增大而明显进步；③反响速度快，单位时间内放出热量多，使燃料耗费下降，然后削减因燃料焚烧带人的废气量，成果进步了烟气中的SO2含量，为烟气综合运用了发明条件。    属闪速熔炼领域的有：奥托昆普（Outokumpu )型、世界镍公司因科(Inco)型、基夫赛特（Kivcet）法和氧气喷撒熔炼（OSS）法等。    2.熔池熔炼    这是一种将炉料直接加人鼓风翻腾的熔池中敏捷完结气、液、固相间首要反响的强化熔炼办法。办法适用于有色金属质料熔化、硫化、氧化、复原、造锍和烟化等冶金进程。[next]    为追根问源，该办法能够追溯至19世纪末和20世纪初转炉吹炼铜锍和鼓风炉渣的烟化炉。但它们只局根于处理反射炉、电炉或鼓风炉料所得的液态中间产品（铜锍和炉渣）。用该办法直接处理硫化精矿仍是20世纪70年代往后的事。属该办法领域的现代熔池熔炼新办法有：诺兰达法（1973）、三菱法（1974）、特尼思特法（1977）、白银炼铜法（1980）、氧气底吹炼铅法（ 1981）、互纽科夫熔炼法（1984）、顶吹旋转转炉法（TBRC）、艾萨熔炼法炼铅和转炉直接炼铜法等。这些办法首要用于铜（镍）精矿造锍熔炼、铜（镍）锍吹炼、硫化精矿直接熔炼（包含接连炼铜和直接炼铅）以及含铅锌氧化物料和炉渣的复原和烟化。    按反响气体鼓人熔体的办法，可分为侧吹、顶吹和底吹三种类型的熔池熔炼办法。    (1)侧吹  从设于侧墙和埋入熔池的风口直接将富氧空气鼓人铜锍一炉渣熔体内，未经枯燥的精矿与熔剂加到受鼓风激烈拌和的熔池表面，然后浸没于熔体之中，完结氧化和熔化反响。归于此类的有诺兰达法、瓦纽科夫熔炼法、特尼恩特法和白银炼铜法等炼铜办法。    (2)顶吹  从炉顶往炉内插人喷，喷出口距熔池液面必定高度或浸没于熔体之中。依据冶金反响的需求，喷人氧化性或复原性气体，在湍动的熔池内完结氧化或复原反响。归于此类的有三菱法、顶吹旋转转炉法和艾萨熔炼法等炼铜、炼镍和炼铅办法。    (3)底吹  氧气底吹炼铅法选用卧式长形圆筒反响器，在用隔墙分隔的氧化段和复原段都设有数个底吹喷嘴。在氧化段喷吹氧气，使硫化铅精矿氧化成金属铅或高铅（锌）炉渣；生复原段喷吹氧气和复原剂（煤粉或天然气），贫化炉渣，收回铅锌。    3.旋涡熔炼    这是一种细粒炉料和粉状燃料随高速气流沿旋涡室的切线方向进人，并在旋涡室内的旋流中敏捷完结首要冶金反响的熔炼办法。炉料成分和气相间的反响速度大，因而是一种能强化冶金进程的熔炼办法。它的生产能力比惯例的鼓风炉熔炼大得多。    工艺进程为：处理物料随一次风（20-40 m3/s）喷人旋涡室，二次风（100m3/s）沿旋涡室的切线方向喷人而发作高速旋转流，细颗粒物料敏捷完结焙烧和熔炼反响；粗颗粒由离心力效果加快抵达炉壁，并构成熔融状黏膜，缓慢向下流人沉积池，黏膜的缓慢活动不只延伸炉料停留时间，有利于反响完结，并且也起到维护炉壁的效果。    4.热风熔炼    这是一种将预热空气或预热富氧空气鼓人冶金炉以强化冶金进程的熔炼办法。在有色金属冶炼进程中，大多都依赖于燃料焚烧和硫化物氧化反响供给热量，以保持必定的高温，使炉料抵达熔融状况，完结预订的氧化或复原反响，完成金属或金属富集物与脉石的别离。因为，首要是热风显热可代替部分燃料焚烧所发作的热量，使燃料耗费下降，并使助燃的风量削减，也下降了单位金属的烟气量和烟气带走的热丢失，进步热运用率和下降燃料的耗费。其次是热风使燃料和反响物的活性进步，有利于进步燃料焚烧温度和彻底程度，也有利于进步硫化物氧化和氧化物复原的反响速度和复原程度，起强化冶炼进程和进步金属收回率的效果。再次是热风能使熔炼炉的高温会集，加快了炉料熔化速度，进步炉渣的过热程度。[next]    预热鼓风用于高炉炼铁已有一个多世纪的前史。但对有色金属冶炼运用热风还仅仅是20世纪中叶的事，现在已广泛地运用于铜、镍闪速熔炼，鼓风炉炼锌和铅。    5.富氧熔炼    这是一种运用工业氧气部分或悉数代替空气以强化冶金进程的熔炼办法。在20世纪中因为高效价廉的制氧办法的开发，氧气炼钢和富氧炼铁得到广泛运用。与此一同，在有色金属熔炼中也开端用富氧开发新的熔炼办法和改造传统的熔炼办法。    有色金属冶炼进程发作硫化矿的氧化反响是：                     2MeS＋3O2→2MeO＋2SO2              （氧化熔炼）                      [FeS]＋（MeO）→[MeS]＋（FeO）     （造锍熔炼）                     [MeS]+O2→[Me]＋SO2                （直接熔炼）                     [MeS]＋2(MeO)→3[Me]＋SO2          （锍的吹炼）    但是，从硫化矿熔炼取得金属的进程从头到尾是氧化进程，当熔炼鼓风中氧浓度愈大，炉内氧的分压愈高，氧的分散速度也愈快，硫化矿的氧化速度也随之增加。    氧化矿或氧化物料的复原熔炼大多运用固体碳质燃料作发热剂和复原剂，其首要反响是：                   C＋O2→CO2                 （碳的彻底焚烧）                   C＋CO2→2CO                （碳的氧化反响）                   MeO＋CO→Me十CO2           （氧化物复原反响）    依据燃料焚烧理论，最高温度随鼓风中氧含量的增加而升高，焚烧速度加快，气相中的分压和炉内温度升高，然后加快了复原反响和炉料的熔化。    1952年加拿大世界镍公司(Inco)首要选用工业氧气（含氧95%）闪速熔炼铜精矿，熔炼进程不需再增加任何燃料，烟气SO2浓度可达80％，这是富氧熔炼的最早一例。随后奥托昆普(Outakumpu )型闪速炉以及随后开发的熔池熔炼办法，为诺兰达法、三菱法、白银炼铜法、氧气底吹炼铅法相继都运用富氧进行熔炼。    依据经济分析，只需（单位质量）油的报价／（单位质量）氧气报价≥4时，运用氧气代替油在经济上就是可行的。    6.硫化精矿自热熔炼    这是一种首要由精矿中硫化物的氧化及氧化亚铁造渣等反响热来保持高温熔炼进程的熔炼办法。因不用补加或补加很少的燃料故称自热熔炼。这儿所说的自热熔炼并非早年处理含硫不低于36%的黄铁矿型含铜块矿，熔炼自需补加2%--4%焦炭即可，而是含有新的含义。因为制氧技能和喷发冶金的开展及动力紧缺，充分运用精矿本身氧化反响热、造渣反响热的热量和富氧进行喷发熔炼，经强化熔炼而削减热丢失，完成自热熔炼。[next]    实践证明，闪速熔炼炼铜，选用40％的富氧和473K的热风进行熔炼，产出65%的铜锍，便可实施自热熔炼。自热熔炼不只能够下降熔炼进程的能耗，且削减烟气量，进步烟气SO2浓度，利于削减对环境的污染。自热熔炼应是往后的首要开展方向。    （二）复原熔炼    这是一种金属氧化物料在高温熔炼炉复原气氛下被复原成熔体金属的熔炼办法。    复原熔炼选用碳质复原剂，如煤、焦炭。在高温条件碳质复原剂与金属氧化物发作的首要反响有：                                   MeO＋C====Me十CO                                  MeO＋CO====Me＋CO2                                    CO2＋C====2CO    因为MeO和C的反响为固相触摸，受触摸面的约束，反响不可能很好进行，CO气体复原剂对金属氧化物的复原起首要效果。为此有必要加过量复原剂，以确保MeO和CO反响发作的CO2在高温下被过剩碳复原为CO。这样循环着不断地为氧化物复原供给满足的气体复原剂。    冶炼物猜中除主金属氧化物外往往还含有多种非有必要的金属氧化物，在复原熔炼进程中也复原成金属，并且熔于主金属中，所以复原熔炼得到的金属是含有多种杂质的粗金属。如鼓风炉熔炼铅、反射炉熔炼锡、铋和锑等。为得到纯金属还需进一步精粹。    除了金属氧化物外，复原熔炼正常与否与高铁氧化物的复原和造渣密切相关。物猜中的高价铁氧化物被复原成贱价铁氧化物（FeO），然后与物猜中的SiO2、CaO等组分反响造渣。复原条件有必要操控妥当，不然生成Fe3O4或Fe都将影响复原熔炼进程的进行。因而操控好高价铁的复原反响是断定技能条件的首要因素。    以上技能条件除依据其氧化标准生成自由能改动来判别其复原次第及程度外，也常用反响MeO+CO====CO2+Me的平衡常数logKp=PCO2：PCO来进行比较断定。    四、精粹    精粹是粗金属去除杂质的提纯进程。关于高熔点金属，精粹还具有细密化效果。有化学精粹和物理精粹两大类。    （一）化学精粹    为抵达高度提纯意图，往往需求化学精粹和物理精粹，运用杂质和主金属某些化学性质的不同完成其别离。    1．氧化精粹    运用氧化剂将粗金属中的杂质氧化造渣或氧化蒸腾除掉的精粹办法，精粹效果及除杂极限不只与主金属和杂质元素的氧化物标准生成自由能改动（△Go）有关，并且还取决于杂质和氧化物的活度。[next]    2．硫化精粹    加人硫或硫化物以除掉粗金属中杂质的火法精粹办法。能否适用此法取决于主金属和杂质金属对硫的亲和力。当金属熔体加硫之后，因为主金属的浓度（活度）比杂质金属大得多，所以首要被硫化生成主金属硫化物MeS，然后才发作以下除杂反响：                                  MeS＋Me′====Me′S＋Me    该反响能否进行决定于硫化物标准生成自由能改动△Go。    反响必要条件是Ps2（Me′S) > Ps2（MeS）,即主金属硫化物在给定的条件下的离解压大于杂质硫化物的离解压，才干构成杂质硫化物。假如所构成的各种杂质硫化物在熔体中的溶解度小，密度也比主金属的小，它们便会浮到熔体表面而被除掉。粗铅、粗锡和粗锑加硫除铜、铁是硫化精粹的典型比如。    3.氯化精粹    通人或加人氯化物使杂质构成氯化物而与主金属别离的火法精粹办法。该办法是根据氯对杂质的亲和力大于主金属，并生成的氯化物不溶或少溶于主金属为前提条件的。    氯化精粹在粗铅除锌，粗铝除钠、钙、氢，粗铋除锌，粗锡除铅等方面都有广泛运用。    现举例说明。粗铅氯化精粹时是往铅液中通人，使锌构成ZnCl2进人浮渣而与铅别离。此刻铅也部分被氯化，但又被锌按下式置换：                                PbCl2＋Zn====ZnCl2＋Pb    因而氯化精粹铅时，铅的丢失很少。铅液中其他杂质，如砷、锑、锡也构成氯化物蒸腾而与铅别离。    4．碱性精粹    向粗金属熔体加人碱，使杂质氧化与碱结组成渣而被除掉的火法精粹办法。办法的本质是在精粹进程顶用氧或其他氧化剂（如NaNO3）使杂质氧化，然后与加人的碱金属或碱土金属化合物溶剂反响，生成更为安稳的盐（渣）加快反响的进行，并使反响进行愈加彻底。碱性精粹用于粗铜除镍，粗铅除砷、锑、锡，粗锑除砷等。    （二）物理精粹    是以物理改动为主，运用它们的物理性质不同脱除杂质的办法。如精馏精粹、真空精粹、熔析精粹等。    1．精馏精粹    运用物质沸点的不同，替换进行屡次蒸腾和冷凝除掉杂质的火法精粹办法。精馏精粹包含蒸馏和分凝回流两个进程。[next]    精馏通常在精馏塔中进行，气液两相经过逆流触摸，进行相际传热传质。液相中的易蒸腾组分进人气相，所以在塔顶冷凝得到简直纯的易蒸腾组分，塔底得到简直纯的难蒸腾组分。塔顶一部分分凝液作为回流液从塔顶回来精馏塔，塔顶回流入塔的液体量和塔顶产品量之比称之为回流比，其巨细影响精馏操作的别离效果和能耗。    精馏精粹适用于彼此溶解或部分溶解的金属液体，不适用于两种具恒沸点的金属熔体。在有色金属冶金中，精馏成功地用于粗锌的精粹之一。    2．真空精粹    在低于或远低于常压下脱除粗金属中杂质的火法精粹办法。真空精粹除能防止金属与空气中氧氮反响和防止气体杂质的污染外，更重要的是对许多精粹进程（特别是脱气）还能发明有利于金属和杂质别离的热力学和动力学条件。真空精粹首要包含真空蒸馏（提高）和真空脱气。    真空蒸馏（提高）是在真空条件下运用各种物质在同一温度下蒸气压和蒸腾速度不同，操控恰当的温度使某种物质选择性蒸腾和冷凝来取得纯物质的办法。这种办法首要用来提纯某些沸点较低的金属，如、锌、硒、碲、钙等。    真空脱气即在真空条件下脱除气体杂质，包含经过化学反响而使某些杂质以气体形状的脱除。真空脱气进程的效果首要是下降气体杂质在金属中的溶解度。    3．熔析精粹    运用杂质或其化合物在主金属中的溶解度改动的性质，经过改动精粹温度将其脱除的火法精粹办法，熔析精粹运用了熔化一结晶相变规则，即运用均匀二元系或多元系液体，在相变温度下开端凝结时，会变成两个或几个组成不同的平衡共存相，杂质将富集在其间的某些固相或液相中，然后抵达金属提纯的意图。如粗铅除铜，从Cu-Pb二元系状况图得知，共晶温度599℃，分出含铜的理论值为铜0.06%；一般操控温度为613℃，铅含铜要大于0.06%，但尚有砷、锑存在时，则它们与铜生成不溶于铅的化合物—固溶体，可使铅中铜降至理论值以下0.02％-0.03％。

铜是在冶金炉中，100℃以上高温条件下，从铜精矿中提取铜的炼铜方法。该方法由铜熔炼、铜锍吹炼和粗铜精炼三大工序组成，其中精炼又分为火法精炼和电解精炼两种。    （一）铜熔炼    依其出现时间的早晚和生产技术与装备水平可分为传统方法和炼铜新工艺两类。按冶炼过程物料存在的状态和炼铜炉型，又可分成熔池熔炼和悬浮熔炼。鼓风炉、反射炉和电炉熔炼法，一般归属于传统方法；而闪速熔炼、诺兰达法、白银法、奥斯麦特法可称之为炼铜新工艺。    炼铜原料铜精矿是一种细粉状物料，粒度小于0.074 mm的占80%以上，常见化学成分为（％）：Cu20-30、Fe20-30、S25-35、 Si025-15、Ca0 [next]     (2)炉体结构  从断面看，鼓风炉有矩形和短端半圆形两种。受鼓风压力限制，为保证中心进风，炉子宽度不大于1.2m，一般长10m，高4.5-5m，炉身用冷却水套或汽化水套相互连接而成，炉底以上0.5 m处两长侧水套开有供风风口，风口直径100-110mm,料柱高3m左右，进料块率5％。    (3)主要技术经济指标  锍中铜品位25%-35%；炉渣含铜0.25%-0.3%；床能力50t/(m2·d)；脱硫率50％；焦率8％-16％；烟气SO2浓度＞3．5％。    密闭鼓风炉采用富氧熔炼以后，生产能力和烟气SO2浓度都有显著提高，但能耗高、原料中硫利用率低以及环境污染问题仍未彻底解决，而且无法实现大型化。至1999年，中国还有多处炼铜工厂采用密闭鼓风炉熔炼工艺。    2．反射炉熔炼    该方法属于熔池熔炼类型，在各种铜精矿熔炼方法中长期占有重要地位。该方法应用历史久，工艺成熟，生产能力大，金属回收率高，烟尘率低，对原料适应性强。但能耗高，烟气SO2浓度低，难以回收利用，污染环境严重，成为该方法的致命缺点，导致反射炉熔炼能力在世界铜熔炼总能力中的地位不断下降，如中国甘肃白银有色金属公司和湖北大冶有色金属公司的炼铜反射炉已分别被白银法炼铜炉和诺兰达炉所取代。    中国仍在生产运行的铜熔炼反射炉床面积270m2，炉体长32.5m，宽10.5m，高6.5m。炉头装有7台粉煤燃烧器，为熔炼过程提供必须的补充热量。反射炉熔炼热收入的80%以上来自燃料燃烧热，入炉物料带入热及熔炼反应热之和不大于20%。燃料燃烧火焰通过辐射和对流方式将热量传递给炉料、熔池、炉墙和炉顶，炉顶和炉墙吸收的热量又辐射给炉料和熔池，使之接受反射热。炉料由炉顶两侧皮带输送机经多支加料管加入炉内，沿炉墙形成料坡。炉尾有排烟道和放渣口，侧面有放锍口。炉体用耐火材料砌成，外部用钢材加固。    在燃料燃烧产生的高温火焰作用下，炉料受热发生分解、氧化和造渣反应，并沿着料坡自两侧流入中间熔池。产生的熔体因密度不同而分层，上面为炉渣层，下面为铜梳层，分别经渣口和放铜口定时放出。铜梳用铜水包热装入转炉进行吹炼，产出含铜98%的粗铜，含铜5%左右的转炉渣送综合回收处理。反射炉烟气经由烟道进入收尘系统回收烟气余热和夹带的烟尘，烟气处理后放空，烟尘返回配料熔炼。    反射炉熔炼的主要技术经济指标为：粉煤燃料率20%-22%；炉渣含铜0.35%-0.4％；床能力3.6 t/(m2·d)；烟气SO2浓度0.5％-1.0％；烟尘率2％。    3.白银炼铜法    该炼铜法是由中国白银有色金属公司等单位共同开发的一种熔池熔炼法，于1980年在白银公司投入生产。同原有反射炉熔炼相比，白银法在能耗、硫利用率、单位生产能力及环境保护等方面均显示出优越性。[next]    (1)白银炼铜法炉型结构特点白银炼铜炉为一长方形箱状结构，炉内分为熔炼区和沉降区，两区之间用一水冷隔墙分开，墙下相通，炉渣与锍经此通道流入沉降区。隔墙的作用是隔断熔炼区搅动对渣铜分离产生的不利影响，为渣铜分层创造一个相对静止的环境。白银炼铜炉现有单室炉（见图1)和双室炉两种炉型，前者隔墙上部连通，炉气可在炉内两区流动，而后者隔墙上部空间是密封的，铜锍可以在墙下两区流动，而墙上辅助燃烧废气和熔炼产生的SO2烟气各行其道互不相混，这对控制熔炼区和沉降区的气氛、提高烟气SO2浓度十分有效。两种炉型均用耐火材料砌筑而成，外部用钢板、立柱和拉杆加固，炉墙渣线以下用铜铸水套连接而成，熔炼区水套上留有风口，沉降区不开风口，分别开有放渣口和放铜口。加料管置于熔炼区顶部，炉料用皮带运输机和螺旋加料机加入炉内，冶炼烟气经熔炼区端墙前炉顶处出口排出。沉降区也没有辅助燃烧器，使炉渣过热以降低炉渣含铜，提高铜熔炼回收率。白银炉的主要结构尺寸列于表1。表1  白银炉的主要尺寸/m项目双室炉（100m2）单室炉（44m2）项目双室炉（100m2）单室炉（44m2）炉膛（长×宽）28.3×3.716×3沉降区  高3.82.2熔炼区  高4.52.8长15.97长11.67.4　　　[next]     (2)白银法的熔炼过程含水铜精矿经过回转室干燥至含水7％左右，与熔剂和返料混合后经皮带运输机通过加料管连续加入炉内，压缩空气或富氧空气经由熔炼区两侧风口连续鼓入，在熔池中形成一强烈搅动的熔炼区。铜精矿迅速被加热，发生分解、氧化反应，铜铁矿化物生成Cu2S和FeS组成铜锍，铁的低价氧化物FeO与加入的石英熔剂反应生成炉渣，S氧化生成SO2与燃烧废气混合形成炉气。炉渣与锍从隔墙下空洞流入沉降区进行澄清分离，锍经虹吸口间断放出送转炉吹炼，炉渣从渣口放出送渣场堆存，烟气经余热锅炉回收余热和除尘后，送制酸厂生产硫酸。白银炼铜法工艺流程见图2，主要技术经济指标见表2。表2  白银炼铜法主要技术经济指标项目双室炉（100m2）单室炉（44m2）项目双室炉（100m2）单室炉（44m2）床能力/[t/(m2·d)912~15铳品位/%5240~50富氧浓度/%3841~7渣含铜/%0.660.4精矿含Cu/%15.216~9烟气SO2/%33~4S/%27.229.3标煤燃料率/%7.74.3~6.8[next]     4.闪速熔炼    该方法是在高温高速空气流或氧气流中，将硫化铜精矿熔炼成铜锍的炼铜法，属于悬浮熔炼类型。闪速熔炼现有两种炉型：一为芬兰奥托昆普(Outokumpu )闪速炉；一为加拿大国际镍公司(Inco)闪速炉。同反射炉熔炼比，闪速熔炼能耗低，烟气SO2浓度高，有利于生产硫酸，机械化自动化水平高，生产能力大，可实现清洁生产。缺点是设备庞大，原料准备复杂，烟尘率高，炉渣含铜高，需要贫化处理。上述两种炉型中，芬兰奥托昆普闪速炉发展最快（工艺流程见图3），至1997年，全世界已建成投产奥托昆普炼铜闪速炉35座，其中中国有2座。该方法炼铜生产能力占世界矿产铜的一半以上。    (1)奥托昆普闪速炉的熔炼特征该方法充分利用了硫化铜精矿粒度细、比表面积大的特性和精矿中S、Fe氧化放出热量的潜能，强化了熔炼过程同时节约了能源。熔炼过程是，将干燥到含水低于0.3％的铜精矿用高速气流（＞100m/s）喷入反应塔——一垂直反应空间内，在矿物氧化和辅助燃料燃烧产生高温下，铜精矿发生以下主要熔炼反应：

[next]     熔炼产生的熔体落入与反应塔相接的水平卧式沉淀池中，继续完成如下主要反应：    Cu2O＋FeS====Cu2S＋FeO    2FeO＋SiO2====2FeO·SiO2    熔炼产出的熔融体在沉淀池中分为炉渣和铜锍上下两层，铜锍经放铜口放出，送转炉吹炼；炉渣经渣口连续放入电炉进一步贫化以回收渣中铜，烟气经余热锅炉回收余热、收尘系统收下烟尘后，送去生产硫酸。    (2）奥托昆普闪速炉的设备特点中国贵溪冶炼厂采用奥托昆普闪速炉炼铜，年产铜20万吨，是中国生产规模最大的炼铜厂。该厂闪速炉的主体是由垂直圆筒状反应塔、与其相连的下部卧式矩形沉淀池和与沉淀池相连的上升烟道三部分构成（见图4）。

在高温下，用碳作复原剂从氧化锌物猜中复原提取金属锌的进程。火法炼锌技能又分为竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼铅锌、电炉炼锌和横罐炼锌。前两种办法是我国现行的首要炼锌办法，电炉炼锌仅为中小炼锌厂选用，横罐炼锌现已筛选。    （一）竖罐炼锌    在高于锌沸点的温度下，于竖井式蒸馏罐内，用碳作复原剂复原氧化锌矿藏的球团，反响所发作锌蒸气经冷凝成液体金属锌。我国葫芦岛锌厂是我国惟一和国际仅存的两家竖罐炼锌厂之一。竖罐炼锌的出产工艺由硫化锌精矿氧化焙烧、焙砂制团和竖罐蒸馏三部分组成，工艺流程见图1。    1.硫化锌精矿的氧化焙烧    一般硫化锌精矿的成分是：Zn 46%-62%，S27%-34%，Pb 94%；弃渣含锌＜1.0%；煤耗2.3 t/t Zn;罐体寿数2年；电耗550 kWt/t Zn;设备工作率93％以上。    （二）密闭鼓风炉炼锌    该办法是在密闭炉顶的鼓风炉中，用碳质复原剂从铅锌精矿烧结块中复原出锌和铅，锌蒸气在铅雨冷凝中冷凝成锌，铅与炉渣进入炉缸，经中热前床使渣与铅别离。此办法是英国帝国熔炼公司（Imperial Smelting Carp, Let.）研讨成功的，简称ISP,对质料适应性强，既能够处理原生硫化铅锌精矿，也能够熔炼次生含铅锌物料，能源耗费也比竖罐炼锌法低。    燃料焚烧和金属氧化物复原是密闭鼓风炉中的根本反响。参加炉内的焦炭在高温下与风口鼓入空气中的氧发作焚烧，发作炼锌进程所需的热量。首要熔炼反响为：                                            C＋O2====CO2                                      CO2＋C====2CO                                   ZnO＋CO====Zn＋CO2                                   CdO＋CO2====Cd＋CO2                                    PbO＋CO====Pb＋CO2    ISP的技能特点是：①选用密封高温炉顶（1000-1100℃），以避免锌蒸气进入铅雨冷凝器之前降温氧化；②选用高密度、低熔点、低蒸气压的铅作冷凝捕收锌蒸气介质，有利于锌蒸气的快速冷凝，避免氧化和铅锌别离；③选用高钙渣系（CaO/SiO2＝1.0-1.5），渣型熔点高（125℃），密度较低，为下降炉渣含锌和渣与铅别离发明了有利条件。[next]    密闭鼓风炉炼铅锌流程首要包含含铅锌物料烧结焙烧、密闭鼓风炉复原蒸发熔炼和铅雨冷凝器冷凝三部分（见图2）。    1.烧结焙烧    一般铅锌精矿含Pb＋Zn在45％-60％，与其他含锌物料混合配料后，在烧结机上脱硫烧结成块。烧结块要有必定的热强度，以确保炉内的透气性，烧结块的成分是（％）：Zn41.4、Pb 19.2、FeO 12、CaO 5.7、SiO2 3.8、S 0.8。    2．密闭鼓风炉复原蒸发熔炼    前期炉子风口区断面积为5.1-6.4m2，现在最大的达27.2m2，大都工厂选用10m2和17.2m2。炉柱高度6m，炉高10.66m，炉身下部向内歪斜3.760，风口内径159mm，共16个。炉顶设双层料钟密封加料器，炉身上部内砌轻质高铝砖，下部为高铝砖，炉缸用镁砖砌成，钢板外壁三杯水冷却。熔炼时，烧结块、石灰熔剂和经预热的焦炭分批自炉顶参加炉内，烧结块中的铅锌被复原，锌蒸气随CO2、CO烟气一道进入冷凝器，熔炼产品粗铅、铜锍和炉渣通过炉缸流进电热前床进行别离，炉渣烟气处理收回锌后弃去，锍和粗铅进一步处理。[next]    3．锌蒸气冷凝    冷凝设备为铅雨飞溅冷凝器，冷凝器外形长7-8m，高3m，宽5-6m，内设8个转子，浸入冷凝内的铅池中。转子扬起的铅雨使含锌蒸气炉气敏捷降温到600℃以下，使锌冷凝成锌液溶入铅池，铅液用泵不断循环，流出冷凝器铅液在水冷流槽中被冷却到450℃，然后进入别离槽，液体锌密度小在铅液上层，操控必定深度使其不断流出，浇铸成锌锭。    鼓风炉炼铅锌的首要技能经济目标为：热风温度950-1150℃，冷凝功率90%-92%，烟化炉渣含Pb 0.15％、Zn 1.35％，粗锌含锌大于98％、含铅1.2％-1.5％，粗铅含铅大于98%、含锌0.1%，冶炼收回率Pb>93%、Zn>94%，原猜中S利用率90%-92%。      （三）电炉炼锌    20世纪30年代在国外呈现电炉炼锌技能。80年代，我国开端选用电炉炼锌技能，至今已有10多处小型火法炼锌厂推广应用，出产规模为500-2500 t/a。      电炉炼锌是以电能为热源，在焦炭或煤等复原剂存在条件下，直接加热炉料使其间的ZnO成分接连复原成锌蒸气并冷凝成金属锌。该工艺能够处理高铜高铁锌矿，但要求质料含S不得大于1％，关于含S高的碳酸盐锌矿需求预脱除处理。    电炉形状为圆形或矩形，卧式，功率有500kW、1250kW、200kW和2250kW多种。炉床面积4-8m2，电极直径200-350mm。首要目标为：熔炼温度1250一1350℃，电能耗费4600kWh/t Zn，残渣含锌3%-5%，粗锌档次98.7%，直收率80％，总收回率95％。

火法冶金是在高温下从冶金质料提取或精粹有色金属的科学和技能。为温度在700K以上的有色金属冶金的总称。有色金属火法冶炼一般包含炉料预备、熔炼吹炼和精粹三大进程。进程中的产品除金属或金属化合物之外，还有炉渣、烟气和烟尘。烟气由高温的粉尘、烟雾及气体组成，经过对烟气处理和烟尘综合运用来收回其间的热量、有价组分以及把对环境有害的气体转化为有用产品。为保持有色金属火法冶金进程中所需的温度和取得更好的冶炼效果，需经过各种途径供热以到达火法冶金热平衡及物料平衡的核算。    火法冶金的基本条件是保持必定的高温所需的热源，除了冶金自身为放热反响外，首要靠碳质燃料焚烧供热（碳质燃料有煤、焦、天然气和石油产品），燃料焚烧大都用空气供风，因为空气中含有79%（体积）的氮气，燃料焚烧放出的热很多被氮气带走，使燃料的热效率大大下降。为了进步燃料热效率和削减烟气体积，相继呈现了富氧和纯氧的熔炼工艺。为了充沛运用烟气带走的热，除了设置余热锅炉出产蒸气和发电，也用来预热空气，然后呈现热风熔炼工艺。为了充沛运用硫化精矿以及粉状物料大比表面积而开展各种新的冶炼工艺，如闪速、旋涡、熔池熔炼等。    火法冶金的每一进程都很杂乱。因为在高温下进行的反响简略到达平衡，加之质料化学成分及矿相组成改变大，因而反响进程机理是很难进行研究的。至今没有找到能解说各种火法冶金现象的动力学规则，大都求助于热力学原理来处理出产中的问题。如Me-S-O系化学势图，或许Me-Me'-S-O-SiO2五元系化学势图，乃至多元堆叠系的化学势图，Me-e-O系化学势图以及各种二元系、三元系乃至四元系相图等，便成为遍及用于处理火法冶金有关问题的热力学根底。因为火法冶金进程的温度在700 K以上，各种化学反响进行都很敏捷，许多进程都是在几秒钟内完结。因而，化学反响是趋衡的，运用热力学根底理论来解说各种出产现象较为合理和牢靠。    参加火法冶金进程的物质有固体、气体和熔体，如固体精矿、熔剂、燃料，空气、工业氧、熔体锍、熔剂和炉渣等。火法冶金进程产品亦然，如固体的焙砂、烟尘、 SO2,烟气CO2,焚烧气体、熔体金属、锍和炉渣等。火法冶金进程发作的高温化学反响恰当杂乱，首要的反响类型有：气-固相，气-液相，固-液相，液-液相，固-固相反响，冶金以及气-液-固三相之间的反响。火法冶金进程的工艺一般包含质料预备、焙烧、熔炼（吹炼）和精粹四大进程。    一、质料预备    将精矿或矿石、熔剂和烟尘等按冶炼要求配制成具有必定化学组成和物理性质的炉料进程，为现代火法冶金流程的重要组成部分。炉料预备一般包含储存、配料、混合、枯燥、制粒、制团、焙烧和煅烧等。除焙烧和锻烧使炉料发作化学改变外，其他进程一般只发作物理改变。有的火法工艺并不要求制粒（制团）或焙烧，精矿能够直接冶炼。    由精矿、返料、烟尘、熔剂等组成的炉料，其物理状况、化学成分、含水量及数量，不必定能满意冶炼工艺的要求，为确保正常出产，就需求储存满足长期运用的质料和熔剂，储存的量是一个重要的经济技能指标，储存量的多少与处理工艺、作业测验、规划有关。冶炼厂常处理多个矿山或选厂的矿石及精矿，有必要进行配料，将各种精矿按必定的份额混合运用，并混合成化学成分和物理性质比较共同的质料。进厂的精矿一般含水8%-15%，而炼前的炉料预备，冶炼进程及烟尘处理都要求精矿含水较低且需经过枯燥处理。某些质料，作为某一冶炼进程来说，其粒度或许太细，要配人胶粘剂制粒，或其透气性不够好，有必要配人胶粘剂制团。氧化物常比硫化物更易于复原，金属的硫酸盐、氯化物或氧化物更易从质猜中浸出，因而常要经过焙烧与缎烧的化学办法，将质猜中的矿藏转变成所需求的方式。关于某一详细质料而言，终究需求经过哪些预备进程，则视质料自身状况和冶炼工艺要求而定。[next]    （一）配料和混合    配料是依据冶炼要求将所需的各种物料按必定数量比进行合作和混合的进程，为炉料预备的一道作业，常用的有干式配料和湿式配料。    干式配料有仓式配料和堆式配料两种。仓式配料是将各种物料别离装人配料仓中，经过给料、称量设备，按质量份额合作在一起。仓式配料易于调整配料份额，不受粒度约束，为工厂所广泛选用；堆式配料是将不同物料按必定份额沿水平方向分层铺成料堆再沿笔直方向切开的配料办法。堆式配料多用于各种精矿的合作，将各种精矿按份额分层铺成料堆，成分比较稳定。但因为堆式配料不能配人粒度相差较大的物料，因而选用堆式配料经常要有仓式配料作辅佐。    湿式配料是将各种料以矿浆方式合作，依据冶炼工艺要求，混合浆可直接或经枯燥后送人下一道作业。湿式配料多用于需将磨细的熔剂配人精矿的冶炼作业，或用于流态化炉运用湿式进料的冶炼厂。    为使合作料的成分均匀。配好的料再在圆筒内混合机式、轮式混合机内进行充沛混合。    （二）枯燥    枯燥是脱去物猜中物理水的进程，是炉料预备的组成部分。有时也随同发作一些化学效果。一般进厂精矿含水量都高于炉料、冶炼及烟气处理等所答应的含水量，因而需求经过枯燥处理。常用的枯燥办法有圆筒枯燥法和气流枯燥法。圆筒枯燥法是把待枯燥的物料加人到反转的圆筒枯燥窑中，使与焚烧室所发生的高温热气流相触摸，使水蒸腾而到达枯燥的意图。气流枯燥是将待枯燥的物料装人鼠笼破碎机中，通人高温热气流，使物料再破坏涣散，呈悬浮状况直接与高温热气流触摸，在数秒内得到枯燥。    球团炉料通常在矿仓内用热气流枯燥，也有在链板枯燥机和带式枯燥机上进行枯燥的。链板枯燥机结构简略，枯燥温度一般在473-573K。带式枯燥机的温度高些，既能够枯燥脱水，也可进行必定程度的焙烧。    精矿枯燥可依据其含水量及所要求的枯燥程度，选用一段、两段和三段枯燥工艺流程。如精矿含水6%-8%时，常用圆筒枯燥窑的一段枯燥。精矿含水少于8%及要求炉料含水低时，可选用鼠笼破碎机和气流枯燥管两段枯燥流程。精矿含水超越8%又要求炉料含水低时，一般宜选用圆筒枯燥窑进行预枯燥，然后经鼠笼破碎机松懈和气流枯燥管三段枯燥流程。    （三）制粒    因为工艺的要求，某些质料的粒度太细，需求加人胶粘剂制成粒。制粒是将松懈物料或粉料配人恰当胶粘剂和水分，在制粒机中经过翻滚逐步成为巩固球体的进程。因为物料颗粒间存在水分的毛细管现象而构成水膜，水膜的表面张力使颗粒彼此吸附，再合作机械力的效果而生成母球，母球经长大、滚密而成为有必定机械强度的生球粒。制粒机有圆筒形和圆盘形两种。    圆筒形制粒机是一稍有歪斜的圆筒，粉料从筒的一端加人，在进料端的恰当方位加人水分和胶粘剂，粉料在圆筒中边翻滚边长大，完结制粒，从另一端排出世球粒。这种办法虽然有设备简略、操作便利的特色，但产出的生球粒大小纷歧，强度较差。    圆盘形制粒机是一个有倾角的浅底型旋转圆盘，装人的物料受旋转圆盘所驱动，在重复旋涡状运动中逐步长大，完结造球进程。简略翻滚的长大的生球团移向上层，以恰当于供料量的数量从圆盘边际溢流排出。因为圆盘有分级效果，因而能产出粒度较均匀的生球团粒。制粒常用的胶粘剂有皂土、消石灰及造纸废液等。[next]    （四）制团    制团是为进步竖式炉如鼓风炉、竖缸、直井炉等炉柱的透气性和改进炉料冶炼功能而规划的一道作业。它是将松懈粉状炉料在加或不加胶粘剂的状况下限制成有必定几许形状团块的进程。    制团办法分热限制团和冷限制团两种。热限制团是将常温粉煤等直接与高温的焙烧矿混合，将煤加热到充沛软化，并分出必定数量的胶质体后加压成形。此法流程简略，热运用率高，不需胶粘剂，但团矿质量往往不如冷限制团法的好。冷限制团是在常温下将质料、煤粉、胶粘剂等经混合、碾磨、压密，最终限制成团。碾磨的意图是使混合料严密而带有塑性。碾磨的好坏影响到制团的成形率和团矿的强度，一般碾磨3次即可；压密的效果是将碾磨料压成小团，进步碾磨料的强度；压团是将经过压密的碾磨料在压团机内加压成形。    二、焙烧    焙烧是指在低于物料熔化温度下完结的某种化学反响的进程，为炉料预备的重要组成部分。焙烧大多为下步的熔炼或浸出等首要冶炼作业做预备。    依据工艺的意图，焙烧大致能够分为：氧化焙烧、盐化焙烧、复原焙烧、蒸发焙烧、烧结焙烧，其间的盐化焙烧包含硫酸化焙烧和氯化焙烧，磁化焙烧属复原焙烧。按物料在焙烧进程中的运动状况，分为固定床焙烧、移动床焙烧、流态化焙烧、飘浮焙烧。    （一）氧化焙烧    氧化焙烧是用氧化剂使物猜中的金属化合物转变为氧化物的工艺进程。意图是为了取得氧化物以利下一步熔炼制取粗金属，并收回其间的热量和有价成分。氧化焙烧多用于硫化矿冶炼。有时也为了蒸发除掉硫化矿中的砷和锑等有害杂质，也进行氧化焙烧。    氧化焙烧时硫化矿先热分化变成贱价硫化物和硫，最终生成氧化物。以FeS2为例，焙烧反响为：    一些硫化矿的氧化焙烧是放热反响，所放出的热量可使反响自热（或部分自热）进行到底。氧化焙烧设备有反转窑、多膛焙烧炉、流态化焙烧炉（见流态化焙烧）等。[next]    （二）盐化焙烧    硫酸化焙烧和氯化焙烧是盐化焙烧的典型比如。意图是在严厉条件操控下使物猜中的某些金属硫化物或氧化物尽或许多地转化为溶于水或稀酸的可溶盐。    其反响为：    硫酸化焙烧操控条件首要有温度和送风量。在同一温度下，各种硫酸盐的分化压和稳定性是不同的，温度越高，硫酸盐越不稳定，简略分化为氧化物。运用各种硫酸盐稳定性的差异，经过操控恰当的温度，进行选择性硫酸化焙烧。当送风量能使气相中的SO3具有最大值时，就是硫酸化焙烧最合适的送风量。硫酸化焙烧在铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及档次低得多金属物料的处理中得到运用。工业上多选用流态化焙烧炉进行硫酸化焙烧。    （三）氯化焙烧    使物猜中某些组分与氯化剂效果生成氯化物的焙烧办法。被氯化的物料能够是氧化物、碳化物、硫化物及金属或合金。常用氯化剂有、HCI, CCl4, CaCl2, NaCl, MgCl2,FeCl3等。依据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高温氯化焙烧。前者作业温度不高，生成的氯化物以固体状况存在，运用其水溶性，在浸出工序中加以提取。高温氯化因焙烧温度高，而氯化物的沸点比较低，因而生成的氯化物往往一起蒸发进人气相后而富集。高温氯化焙烧又名氯化蒸发焙烧。    一般状况下固体氯化剂在焙烧条件下会被氧气或水分化分出或HCl等气体氯化剂复兴效果。如： [next]     氯化物沸点低，熔点不高，与金属矿、硫化物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易复原或分化，再加上氯化选择性好，因而氯化焙烧得到广泛运用。典型典范有：金红石或高钛渣氯化法制取TiCl4，二氧化错氯化法制取ZrCl4。    （四）复原焙烧    复原焙烧系指在复原性气氛下将金属氧化物复原成金属或贱价化合物的焙烧进程。按被复原物蒸发和不蒸发分为复原蒸发焙烧和不蒸发焙烧两类。复原剂能够用固体、液体或气体等碳质复原剂。在运用固体复原剂煤或焦粉等时，在焙烧进程中碳先转化为CO，然后起效果。    复原蒸发焙烧的典型比如：                                 ZnO+CO====Zn+CO2                            As2O5+2CO====As2O3+2CO2                        MeO（s,l）+CO（g）====Me（g）+CO2（g）    磁化焙烧实质上也属复原焙烧，其典型比如为赤铁矿磁化焙烧，反响为：                             3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2

从金的选矿可知，火法粗炼金的质料首要有以下五种：    （1）化金泥：是用锌粉或锌丝从化法提金含金贵液中置换金得到的一种富含金银的泥状沉淀物。化金泥经火法冶炼得到粗金。    （2）载金炭灰：一些矿浆或废液虽含金但档次很低，用活性炭收回经济上不合算，所以用煤焦炭吸附金。将吸附金的煤焦炭燃烧而得到的炭灰即叫载金炭灰。    （3）膏：是用混提金法得到的一种金合金。膏中除含金（一般为30%～40%）、外、有时还搀杂一些矿砂。    （4）重砂：又名毛金，是用重选法得到的富含金的物料。重砂中除含金外，首要还含有黄铁矿、钛铁矿、锆英石、石英等。    （5）含金钢棉：是电积法在阴极上的产品，含有钢棉残留物、铜、锌等杂质。

金、银的火法精粹一般选用坩埚熔炼法。此法是别离和提纯金、银的陈旧办法，在曩昔曾被广泛运用。重要的有： 一、共熔法 该法是将金银合金参加进行熔炼，此刻银及铜等重金属被硫化生成硫化物造渣浮起。而金不被硫化，仍以金属状况留于坩埚底部，然后到达别离的意图。然后再对硫化渣进行复原熔炼以收回其间的银。 二、辉锑矿共熔法 此法是将一份金银合金，参加两份辉锑矿（Sb2S3）进行熔炼，待悉数物料熔化后，倾入预热的模中。此刻，金锑合金便沉于模子底部，含少最金的硫化银、硫化锑等聚于模子上部，冷却后别离，再将硫化物进行几回熔炼，以彻底别离金。金锑合金经氧化熔炼除掉锑后，再加硼砂、硝石和玻璃一同熔炼，使残留的杂质造渣，以进步金的纯度。最终复原熔炼硫化渣以收回其间的银。 三、食盐共熔法 该法是将金银合金粒与食盐、粉煤混合进行熔炼，银即生成氯化银浮起，金不被氯化而留在坩埚底部。别离金后，再复原熔炼氯化银渣以收回其间的银。 四、硝石氧化熔炼法 该法是将含有杂质的银或金银合金与硝石进行共熔炼，在熔炼过程中少数铜等重金属被氧化造渣，而银或金银合金便得到提纯。加硝石氧化熔炼能够在合金与硝石共熔的基础上，依据杂质的氧化状况再重复加硝石几回，每次参加时要用铁或木质东西进行拌和，以氧化杂质进步银或金银合金的纯度。操作时要防止烧穿坩埚，必要时可参加碎玻璃。 五、氯化熔炼法 将金银合金装于坩埚中，在表面掩盖一层厚30～40mm的硼砂层下进行熔炼。熔炼作业于烧煤气或石油的地炉中进行，坩埚上加盖（从旧坩埚锯取），用内径5mm瓷管、或粘土耐火管或石英管（下部斜口）刺进坩埚中通入（图1）。在熔练过程中，铜、银及其他杂质氯化造渣，其间某些氯化物则蒸发除掉。氯化作业一向进行到火焰呈紫红色，用冷金属棒于火焰中能熏上一层黄褐色绒毛状的烟尘时停止。取出坩埚稍停，待金冷凝后，扒出表面硼砂，将氯化渣铸入模中，倒出金块。再将金块投入溶液中浸泡除掉表面氯化物后熔化铸锭，此金的成色可达99%以上。产出的氯化渣尚含有5%左右的金，参加7%碳酸钠（质量比）再熔炼，以复原银和捕集金生成金银合金后进再熔炼。加碳酸钠熔炼的渣送收回银、铜等。图1  地炉氯化熔炼 1－喷嘴孔；2－瓷管；3－烟道；4－硼砂层；5－氯化物；6－金 通氯熔炼法作业，一般在石墨坩埚内放入一只粘土坩埚作衬埚，氯化熔炼在衬埚中进行，防止坩埚损坏形成丢失。两埚之间的空地用石墨粉填充。通氯的瓷管或石英管须经预热，以防决裂。为防止瓷管或石英管熔蚀，坩埚中应参加石英石或石英砂。瓶应放在另一房间或远离地炉，以利安全。 上述别离和提纯金、银的各种火法法，存在着如下的一些首要的缺陷：（1）需求运用较多的劳动力，劳动强度大、条件差；（2）出产功率低，返料多，原材料耗费大；（3）金与银的别离不彻底，产品纯度不高，质量不稳定；（4）原猜中如含有铂族金属，则会丢失于金、银中。故现代出产中，非状况特殊，一般均不选用。

火法冶炼处理的原料是由硫化铜矿石经选矿得到的铜精矿。一般流程如图1所示。   图1  火法炼铜流程图         表1的有关数据显示，1995年世界各种铜溶炼工艺生产能力在总能力中的比例为：奥托昆普闪速熔炼36.6%，因科闪速熔炼工艺4.5%，顶吹沉没熔炼工艺2.7%，特尼恩特工艺8.0%，诺兰达法2.7%，三菱法3.6%，瓦纽可夫法3.6%，反射炉25%，鼓风炉5.4%，电炉6.3%。20世纪90年代后期以来，顶吹沉没熔炼技术（ISA和Ausmelt）的发展迅速，已有多空企业采用该技术建设新的熔炼系统。     表1  世界各种火法熔炼工艺的生产能力和产量工艺方法冶炼厂数量/个生产能力 /万t·a－1当年产量/万t工艺方法冶炼厂数量/个生产能力 /万t·a－1当年产量 /万t奥托昆普闪速熔炼 因科闪速炉 特尼恩特转炉 瓦纽可夫法 诺兰达法 顶吹沉没溶炼法 漩涡顶吹熔炼法26 3 7 2 2 2 1410 50 90 40 30 30 10215 40 80 30 20 20 10三菱法 白银法 反射炉 鼓风炉 电 炉2 1 27 8 540 10 280 60 7030 10 180 40 50合 计861120860

表1列举几种不同成分的粗铋。 表1  粗铋成分（%）分析表1列举的几种粗铋，可以发现存在如下规律： 火法生产的粗铋中，砷与锑含量均较高。因为在用碳还原铋的过程中，部分砷、锑也还原进入粗铋，精炼中必须将其分离除去； 火法生产的粗铋中银含量较高，所以在精炼过程中，必须优先回收银，以防银的分散与损失； 火法生产的粗铋中铅含量较高，铅是粗铋中的主要杂质，必须采取有效措施分离铅、铋，并应考虑回收大量铅渣； 湿法生产的粗铋中杂质含量较少，这是因为在湿法处理过程中已分离出铅、银、铜、砷等杂质，为精炼创造了有利条件； Pb－Bi合金中铋含量太低，在火法精炼前必须经过预处理富集铋。 铋的火法精炼在精炼锅内进行。火法精炼一般包括以下工序：熔析及加硫除铜；氧化精炼除砷、锑；碱性精炼除锡、碲；加锌除银；氯化精炼除铅、锌；最终精炼。 各工序的确定以及工序次序的安排，因各厂粗铋原料成分的不同和操作习惯的不同而有差异，但一般有如下规律： 当粗铋含碲高时，为了回收碲，常将除碲工序安排在除砷、锑工序之后，使碲富集存碲渣中以利于回收；当粗铋含碲低时，常省略除碲工序，粗铋中微量的碲经最终碱性精炼除去，此时最终精炼时间将较常规延长2小时左右。 当粗铋含砷、锑低时，常省去除砷、锑工序，粗铋中微量的砷、锑，将在最终碱性精炼中除去；当砷、锑含量高时，必须首先氧化挥发除砷、锑。 当粗铋含银高时，为了回收贵金属银，应将除银工序安排在除铅工序之前，以免银分散入氯化铅渣中；当粗铋含银低含铅高时，也可考虑将除银工序安排在除铅工序之后。有些工厂由于操作上的习惯，或因产出的氯化铅渣可返回铅系统处理，贵金属银仍可回收等原因，而将除铅工序安排在除银工序之前。但从有利于回收富集银着想，为了防止银的分散，先除银是合理的。 当处理铅高铋低的Pb－Bi合金时，常将氯化除铅分两次进行：一次氯化除铅是为了提高铋的含量；二次氯化才是为了除去剩余的杂质铅与锌。 下面介绍几个火法精炼工艺流程实例： 流程一，如图1，这种流程的特点是由于粗铋含铅高（Pb 20～25%），并且由于产出的氯化铅渣返回铅系统回收铅、银，而将除铅工序放在除银工序之前。从回收银的角度考虑，这种安排是不合理的。图1  铋火法精炼工艺流程图（一） 流程二，如图2。此流程的特点是将除银工序放在前面，以利于回收银；并且粗铋含砷、锑，碲低，因而省略了除砷、除锑、除碲工序。图2  铋火法精炼工艺流程图（二） 流程三，如图3，为直接火法精炼处理Pb－Bi合金，这个流程有三十特点：一是由于合金含砷低，含锑高，所以采用碱性除砷与氧化挥锑，锑以Sb2O3烟尘状态回收；二是氯化除铅产出的大量氯化铅渣，用湿法制取黄丹；二是精铋在铸型前加入NH4Cl作表面，使铋锭呈银白色。图3  Pb－Bi合金火法精炼工艺流程 流程四，图4介绍了国外一些厂炼铋的工艺流程，如日本住友金属矿山公司国富冶炼厂铋火法精炼工艺流程，秘鲁中部矿业公司奥罗亚冶炼厂铋火法精炼工艺流程。这种流程的安排是比较合理的。目前国内一些厂也在改革流程，以利于综合回收。图4  国外铋火法精炼工艺流程图

铜锍吹炼产出的粗铜含有较高的硫、氧和其他一些杂质，如铁、钴、锌、铅、锡、镍、砷、锑、铅等，此外还有含有硒、碲、锗、金、银等稀有元素和贵金属，其总含量可达0.5%～2%。     为除掉粗铜中的杂质和收回贵金属等有价元素，应将粗铜进行火法精粹和电解精练。火法精粹只能将对氧亲和力较大的杂质除到必定的程度，而贵金属仍留于火法精粹铜中。     粗铜火法精粹的意图是为电解精粹供给符合要求的阳极铜，并浇铸成表面平坦、厚均匀、细密的阳极板，以确保电解铜的质量和下降电解精粹的本钱。     在火法精粹时，因为铜是主体，杂质浓度很低，故铜首要被氧化：                           4[Cu]＋O2＝2[Cu2O]     生成的氧化亚铜溶于铜熔体中，将铜液中的杂质Me氧化：                       [Cu2O]＋[Me]＝2[Cu]＋（MeO）     欲使杂质残留于铜液中的极限浓度最低，应操控以下要素：     （1）氧化亚铜始终保持饱和状态；     （2）下降杂质氧化物的活度；     （3）温度不宜太高。     粗铜火法精粹多选用固定式精粹炉、回转式精粹炉，也还有倾动式精粹炉。表1和表2列出了国内外一些火法精粹进程的目标。 表1  国内火法精粹技能经济目标（一）厂 别铜精粹收回率/%铜精粹真收率/%床能率 /t·（m2·d）－1燃 料复原剂种 类单耗 /kg·t－1种 类单耗 /kg·t－1鑫冶（上海）99.9199.28.28重 油80～90重 油6白 银99.6958～12重 油70～90重 油8云 冶99.898.74重 油87木炭粉13重 冶99.698.54.36天然气167m3/t柴 油11株 冶99.797 重 油90～110重 油10～20广 冶99.0296.83.1重 油180重 油6贵 冶 99 重 油50～60液化4～6大 冶 98 重 油42重 油5～6   表1  国内火法精粹技能经济目标（二）厂 别烟气废热运用每炉复原时刻/h渣 率/%渣含铜/%电耗 /kW·h·t－1水 耗 /t·t－1铸模耗费 /个·t－1（阳极）运用方法运用率/%鑫冶（上海）锅炉空气预热器出产蒸汽热风621.50.5～0.610～30301.8铸 铁120白 银  1.53.525～3559 铜100云 冶汽化烟道 收回蒸汽230.74～530～35 5.5铜126重 冶  0.83    铸 铁40～70株 冶空气预热 器产热风 1.70.5～120～253412铸 铁80广 冶  4～62.525～30 2铸 铁18～20贵 冶部分热烟气 枯燥精矿 1.53.5314511铜390～470大 冶废热锅炉空气预热器收回蒸汽热风650.753～430～405318铸 铁35 表2  国外火法精粹技能经济目标实例厂 别炉 型炉容量/t燃料复原剂耐火材料单耗/  kg·t－1渣含铜/%备 注种 类单耗/ kg·t－1种 类单耗/kg·t－1复原时刻/h小 坂回转炉70重 油22.7810.6547.6直收率89.5%奶名滨回转炉250重 油17.2C4H10 H21.71 11.52.10.95 热熔融炉料 直收率94%玉 野回转炉100重 油27.3灯 油 丙 烷4.8 0.530.5549.7直收率94.8%佑贺关回转炉250重 油16.171.12.5775.0熔融炉料 直收率98%日 立回转炉150重 油54A维 重油8.23.2 45直收率92.2%直 岛回转炉90重 油18.56.81.83 50直收率96.9%东 予回转炉350重 油2182.50.2 直收率98%         火法精粹的技能发展首要是寻求强化氧化和复原进程，添加炉子容量。前者又都集中于运用更有用的氧化剂和复原剂，如水蒸汽、富氧、气、再制天然气等。真空精粹进程也进行过实验。西班牙IDCSA铜精粹厂为了扩展出产能力，选用了端部液压倾倒式回转炉来处理废铜出产铜锭。运用氧气烧嘴，炉温较高。首要的传热方法是当炉子滚动时耐火材料内衬与熔体之间传导传热，一起具有杰出的混合效果（此炉子可能与卡尔多炉原理相假，仅仅传动组织不同）。     阳极浇铸设备有直线浇铸机、圆盘浇铸机、主动定量浇铸机。奥托昆普公司选用90t/h的大型圆盘浇铸机1台与两台呈八字形摆放的回转炉配套，如下图所示。大大节省了出资。也有单个工厂运用接连浇铸法制造阳极板。  奥托昆普回转炉与浇注机的八字形布置图

一、国内外镍矿资源、出产、供需、报价的布景述评 （一）资源／储量 2006年末，全国查明资源储量801.39万吨。查明资源储量中根底储量272.72万吨（其间储量231.87万吨），资源量528.67万吨。 新我国树立以来至2006年累计查明镍金属资源／储量972.29万吨，其间根底储量433.33万吨。查明资源／储量数量添加最快的时期是1962年到1975年。1976年到2005年期间查明资源／储量数量添加减缓。20世纪80年代往后找矿难度加大。依据对国内基性-超基性岩体区域调查和普查找矿的成果，近期难以在近地表发现大批新的大型铜镍矿床。 （二）产值 从1955年至2007年，我国矿山共出产镍82.78万吨，冶炼厂共出产精粹镍90.73万吨（图1)，它们都产自硫化铜镍矿床。2004年曾经矿山产值和冶炼出产能力适当，首要运用国内矿山出产的质料冶炼镍，2005年开端从国外进口质料以满意冶炼出产能力的需求（表l）。 （三）消费 2006年我国镍消费量到达19.29万吨。2000年曾经国内质料可满意国内消费的需求，从2001年开端因为国内不锈钢和电池产值快速添加，国内质料不能满意国内消费的需求，2000～2006年间消费量的年均添加率为23.75%，国内质料的自给率从90%决速下降到40％左右，缺口靠进口弥补（表2）。 （四）需求 1990～1999年我国不锈钢产值一直徜徉在25万～40万吨，镍／钢比值为0.04％，与国际均匀镍／钢比值0.11％和工业发达国家的比值0.16％～0.23%有很大距离。新世纪伊始我国开端进人规模化出产不锈钢阶段，产值快速添加，2002年120万吨，2003年180万吨，2004年275万吨，2005年387万吨，2006年536万吨。依据现在国内钢铁厂开展规划的计算，2010年我国不锈钢产值将或许到达600万～900万吨。仅依据我国不锈钢产值数据测算，2010年我国镍的消费量将到达24万～36万吨。 （五）国际镍矿资源储量 2006年国际镍储量为6400万吨，储量根底为14000万吨。现在国际陆地探明的镍储量能够满意未来几十年内出产的需求。 国际镍储量首要会集散布在古巴、加拿大、俄罗斯、新喀里多尼亚、印度尼西亚、南非、澳大利亚、我国和巴西等国家，它们约占国际镍总储量的91％。 国际陆地已查明镍均匀含量挨近（或大于）1％的镍矿资源量为1.30亿吨。其间60％归于红土型镍矿床，其间、伴生矿产首要是钴和铁，首要散布在赤道邻近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国家；40％归于岩浆型铜镍硫化物矿床，其共、伴生矿产较多，首要有铜、钴、铂族、金、银、镓、钢、锗、硫、硒、蹄等，首要散布在欧、亚、非、澳和北美洲的陈旧地盾区、中生代洼陷区和古生代地槽褶皱带的岩浆侵入岩体中，这些侵入体多受旁侧的深大开裂操控，如加拿大、俄罗斯、澳大利亚、我国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国家的铜镍矿床。别的，大洋深海底和海山区的锰结核和锰结壳中还含有很多镍资源，其首要共、伴生矿产是铜、钴和锰，首要散布于太平洋海底。 （六）国际镍矿出产 2006年国际矿山的镍产值为141.69万吨，精粹镍产值为133.01万吨。其间约有60％产于岩浆型铜镍硫化物矿床，大多为坑采，选用火法冶炼，因为其间可供当时工业归纳收回运用的共、伴生矿产多，首要铜、铂族、金、银和硫等，故出产本钱较低；别的的40%产自于红土镍矿床，为露采，无需选矿，选用高压酸浸或浸法冶炼，因为其间可供当时工业归纳收回运用的共，伴生矿产只要钴，因而现在出产本钱遍及高于前者。 如今国际镍的消费量添加速率高于矿山产值的添加速率。虽然现在国际陆地探明的镍储量能够行满意未来几十年内出产的需求，但2007年没有大型镍矿投产。亚洲矿产资源公司（Asian Mineral Resources）控股90%和机械工程（Mechanica Engineering）控股10%的越南Ban Phuc镍矿估计采矿许可证将在2007年1季度颁布，在5年的矿山寿数期内可产镍2.12万吨、铜0.99万吨，选出的精矿用货车运至海防港。2008～2010年全球方案开发的镍矿7处，算计约有镍储量／资源量1400万吨，假使都能按期开工，总出产能力为镍28万吨/年，详见表3。 （七）国外红土镍矿的开发运用现状 现在国外运用湿法冶炼红土镍矿，鉴于红石的成分不同，往往选用不同的办法和流程，复原焙烧-浸、高压酸浸、常压浸出、堆浸等。 到现在为止，古巴Moa Bay红土镍矿是运用浸法提取镍最成功的实例。西澳大利亚建造的3个高压酸浸红土镍矿项目都在1998年晚期投产。1期出产能力别离为：Murrin Murrin 45000吨镍／年；Cawse8000吨镍／年；Bulong9000吨镍／年；2期出产能力为：Murrin Murrin100000吨镍／年。但现在出产技能难关没有彻底处理，只要处理了出产技能问题后，3个矿山的产值才干到达规划出产能力。巴布亚新几内亚的Ramu是我国正在出资建造的大型红土镍矿项目，此外正在建造的矿山还有新喀里多尼亚的Goro和澳大利亚的Ravensthorpe。 （八）消费和报价 2006年国际精粹镍消费量为137.67万吨。因为不锈钢和耐热钢约占镍消费量66%（国际不锈钢产值添加10%，镍消费量添加1%)，因而不锈钢产值是镍需求量的标志之一。2005年国际不锈钢产值为2432万吨，2006年为2836万吨。其间我国产值快速添加，2005年我国产值为387万吨，2006年为536万吨。 2003年国际经济开端复苏，2004～2006年继续向好，不锈钢产值继续上升，特别是我国，镍消费量快速添加。近年来因为航天、航空器制造业和电子制造业的快速开展，镍基合金、铜基合金和镍电池（NiCad和NiMH）范畴镍的消费量快速添加。因而从长期趋势看，S国际镍消费量仍将呈添加态势。 2004～2006年国际镍需求量快速添加，商场直销缺乏。国际商场镍价继续大幅上扬（图2)，引起出产者和顾客的高度重视。2006年产值添加，基本上现已和消费量相等，可是因为2007年可添加的产值有限，在这种直销预期的情况下，2007年5月镍价飘升至25美元／磅。业内人士惊呼：“镍已跻身于贵金属队伍！”参照同期出产本钱（硫化镍矿出产镍的运营本钱为2～3美元／磅，红土镍矿则为3～5美元／磅），商场镍价已处于张狂炒作的浪尖上。 二、我国火法冶炼红土镍矿的兴起 （一）我国火法冶炼红土镍矿的现状 具有自主知识产权的红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁的创造专利及出产出大批镍生铁的实践成效是我国和国际镍金属出产技能的严重突破。技能革新及其快速进人出产应用范畴，成功狙击了国际商场的张狂炒作，2007年6月国际商场镍价大幅下降（图2）。  　　 在商场高镍价的情配下，2005年开端，国内民营厂商开端运用炼钢高炉转产冶炼红土镍矿矿石出产镍生铁。通过10年实验，2006年3月由刘光火先生创造，并以其儿子刘沈杰姓名向我国国家知识产权局请求的创造专利—红土镍矿经高炉冶炼镍生铁工艺技能的悉数材料，由国家知识产权局予以揭露发布。从海关进出口计算材料看，同年1月和2月红土镍矿进口量别离只要1.8万吨，3月往后我国民营厂商开端大规模运用从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石冶炼镍生铁，尔后进口矿石量逐月添加，到年末运用进口矿石约300多万吨，产出镍生铁的含镍量约3万吨。2007年全国出产镍生铁的中小厂商到达100多家，1～9月进口矿石1200万吨左右，现在许多矿石积压在港。 （二）我国火法冶炼红土镍矿现存问题和开展 现在我国中小厂商出产的镍生铁的含镍量多在4%～8%，只能用作冶炼不锈钢的配料，在冶炼不锈钢时，需求加人一定量的精粹纯镍。只要进步技能使镍生铁中的含镍量到达12％～15％，才干在冶炼不锈钢时彻底代替纯镍。这就是发生矿石积压在港口的原因，也是往后民营厂商需求霸占的技能难关。据最新材料，单个技能先进的厂商现已能够出产出镍含量10％以上的镍生铁了。 在很多的民营厂商中，最大的、技能水平最高的厂商是浙山控股集团。浙山控股集团的青浦镍生铁项目运用的出产流程为：矿石→矿石＋生水→烧结→烧结矿石冷却破碎→烧结破碎矿石+石灰石+焦炭→高炉冶炼→铸锭→铸锭精整包装。产品为镍铁（镍含量4％～7%)，产值18万吨／年。别的，该集团正在印尼OBI岛筹建镍生铁新项目，图谋在海外创业和开展。 三、结语 我国运用火法运用红土镍矿冶炼镍生铁，使不锈钢出产质料构成发生了严重革新，改变了全球不绣钢出产质料镍的供需格式，也改变了国际不锈钢工业的格式。低本钱运用矿石质量较差的红土镍矿资源，契合资源节约型的前史开展趋势，翻开了我国不锈钢出产史的新篇章。 现在高炉法的低档次产品商场容量现已饱满，加速开展10％以上档次的回转窑＋矿热炉工艺，能够进一步扩展红土矿火法镍的商场容量。到周边红土镍矿资源国家树立镍生铁冶炼厂商，可下降运输本钱，下降国内能耗，削减国内工业污染。

火法炼金熔剂共有二类，一类是氧化熔剂，另一类是造渣熔剂。常用的氧化溶剂有硝石、二氧化锰，其作用是炉料中的贱金属（铜、铅、锌、铁等）和硫氧化成氧化物以便造渣，常用的造渣熔剂有硼砂、石英、碳酸纳等。其作用是与贱金属的氧化物反应生成炉渣。

1.冰铜和高镍冰铜的冶炼上述精矿在鼓风护、反射炉、闪速炉等冶炼成镍、铜量约，5-20%的冰铜.然后在转炉中优先氧化铁，使之与熔剂SiO2结合造渣，则得含50-60 %Ni，25- 30% Cu的高镍冰铜 2.高镍冰桐中铜的分离镍、铜分离有如下方法: (1)缓冷选矿法。Ni3S2和Cu2S在熔融状态下完全互溶.但 在常温却几乎互不相溶。为此，上述高镍冰铜在从开始凝固温度 附近缓慢冷却时，则Ni3S2, Cu2S和金属镍合金等三相的颗粒分别长大，可用机械方法使之互相分离。很据实际操作，例如在1250K铸造后经过四天缓冷到470K。粉碎后首先通过滋选分离 金属部分(65%Ni, 20%Cu)。在其中富集了高镍冰钥中的铂族元素，而用其他方法另行处理。非磁性部分通过优先浮选分离为镍精矿(73%Ni, 0.6%Cu)和铜精矿 (73%Cu,5%Ni)，作为炼镍和炼钢的系料。 (2)高镍冰铜的浸出脱铜法。高镍冰铜经氧化焙烧后，铜变1.冰铜和高镍冰铜的冶炼上述精矿在鼓风护、反射炉、闪速炉等冶炼成镍、铜量约，5-20%的冰铜.然后在转炉中优先氧化铁，使之与熔剂SiO2结合造渣，则得含50-60 %Ni，25- 30% Cu的高镍冰铜。

金属锰的生产方法冶炼和湿法冶炼，火法冶炼包括硅还原法(电硅热法)和铝还原法(铝热法)。    一、铝还原法(铝热法)    铝热法是采用铝作还原剂，利用还原氧化锰释放的化学热进行冶炼的一种生产金属锰方法。    理论上铝热法还原锰氧化物的反应及其反应热见表1。表1            铝热法还原锰氧化物的反应及反应热反应反应热ΔH/J比热效果/(J·g-1)活性氧含量3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3-1747238473618.43Mn3O4+8Al=9Mn+4Al2O3-237232261023MnO+2Al=3Mn+Al2O3-476971782-     MnO，比热效果小，活性氧含量为0，反应实际上不能进行，而MnO2比热效果大，活性氧含量过大，反应几乎是爆发式进行，所以就过程而言，锰的氧化状态以Mn3O4最好，因此先在炉外豫热，MnO2在1000℃强热下分解为Mn3O4.    由于铝还原法不能去除杂质，需要用纯度高的软锰矿(MnO2)甚至用电解二氧化锰作原料。    铝还原法一般在镁质炉衬的竖炉内进行，通常采用1~3mm厚铝料，同时加入10%~20%铝量的石灰使反应生成的Al2O3易于熔融，可以得到纯度为85%~92%的低牌号金属锰。    铝热法炉渣成分：Mn8%~12%,CaO10%~20%,MgO5%~10%,SiO21%~4%,其他为Al2O3.其过程热平衡为                  热收入            热支出                Al氧化热100%        分解还原氧化物         52%                                 加热和熔化合物          9%                                 加热和熔化炉渣         32%                                  热损失                 7%    Al还原法需要耗铝成本高，但具有反应过程激烈，生产设备和工艺比较简单的优点。但即使用含锰量特别高的原料冶炼，合金仍然夹杂有磷、铝等有害杂质，目前此法很少用来生产金属锰。[next]    二、硅还原法(电硅热法)    电硅热法生产金属锰应用得比较广泛，这种方法的主要优点是生产成本比较低，然而与电解法相比，对锰矿品位要求比较高，获得的金属锰纯度不高，含锰为94%~98%。    当采用硅锰与锰矿熔炼时：MnO2在1000℃高温下分解成Mn3O4和O2在熔融炉渣中，Mn3O4被Si置换分解：                       2Mn3O4+Si===6MnO+SiO2    MnO最后被Si再还原为金属锰：                       6MnO+3Si===6Mn+3SiO2    用硅(Si)或低碳硅锰还原，发热量小，必须在电炉内进行，过程反应为：                  2MnO+Si===2Mn+SiO2    上式反应属可逆反应，需添加石灰使SiO2造渣，使反应向右进行。    国外电硅热法是使用高品位锰矿(48%~50%Mn)、高硅硅锰(m(Si)/m(Mn)=30:64)生产金属锰，原料用量能耗及产品质量如下：   低磷锰矿(48%Mn)2100kg、硅锰(m(Si)/m(Mn)=30:64)640kg、石灰1530kg,石墨电极10~12kg,电耗2400kWh,总电耗9450kWh,金属回收率63.5%。产品大致成分:Mn97.1%~96.8%,Fe0.6%~1.4%,P0.048%~0.052%,C0.08%~0.10%,Al0.35%,Ca0.1%,Mg0.25%.   电硅热法终渣大致成分:Mn15.1%,SiO228.8%,CaO46.5%,MgO2.8%,Fe0.03%,C0.05%,P0.01%,TiO20.20%.    电硅热法应用比较广泛，美国、日本、前苏联多采用此法。我国缺乏优质锰矿的条件下，采用三步冶炼法，第一步用锰矿石炼成低磷低铁富锰渣；第二步用富锰渣冶炼成高硅硅锰合金；第三步用富锰渣作原料，高硅硅锰合金作还原剂、石灰作熔剂炼制成金属锰。此法优点是在整个冶 炼过程中，能大量地除去铁，碳、硅、磷、硫等杂质。所以允许使用品位较差的矿石，产品含锰量可达93%~97%。    下面简要介绍我国电硅热法金属锰的生产。电硅热法生产金属锰流程见图1。    对原料的要求，所用原料为锰矿石(富锰渣)、高硅硅锰合金、石灰等。由于我国适合于冶炼金属锰的富锰矿(48%~50%Mn)不多，而贫锰矿一般不能用来直接冶炼金属锰故采用先炼成富锰渣入炉。    富锰渣主要成分要求与 冶炼不同牌号金属有关，见表2。表2             富锰渣主要成分用途化学成分(%)备注MnFePSSiO2不小于不大于炼JMn1460.60.030.318～20粒度40～50mm炼JMn2450.80.030.3518～20粒度40～50mm炼JMn34410.030.418～20粒度40～50mm[next]     高硅硅锰合金：高硅硅锰合金是冶炼金属锰的还原剂(Si)又是锰的主要来源，故对成分要求也很严格 ，冶炼各种牌号金属锰的要求见表3。表3              某厂高硅硅锰合金标准合金牌号化学成分（%）MnSiFeCPS高硅锰1#≥63.027～33≤2.0≤0.06≤0.0600.004～0.018高硅锰2#≥63.027～33≤2.8≤0.10≤0.0700.004～0.018高硅锰3#≥63.027～33≤3.5≤0.13≤0.0750.004～0.018     石灰：要求w(CaO)≥95%;S,P等杂质少，粒度40~10mm.    三、冶炼金属锰作业主要生产指标    用560KVA或1500KVA三相倾动式电弧炉以冷装冶炼金属锰时获得的指标如下：    (1)产品成分(%)           Mn          Fe         C             Si         S         P          95~98   1.17~2.50  0.04~0.20     0.1~1.8      0.06       0.05    (2)炉渣成分(%)          MnO      CaO        SiO2     MgO     Al2O3       S           p          8~12    46~50      22~25     1~3     6~9     0.2~0.3       微量    (3)单位消耗    富锰渣:1800~1900kg/t           萤石:180~200kg/t    高硅硅锰合金:610~630kg/t       电耗:3000~3400kWh/t    石灰:1900~2000kg/t             电极:27~35kg/t    (4)锰回收率    冶炼金属锰作业回收率72%~75%，三步冶炼锰总回收率54%~55%。    四、冶炼原理及过程    从图1可知，金属锰冶炼工艺共分为三步:    第一步  冶炼低磷富锰渣；    第二步  冶炼高硅硅锰合金；    第三步冶炼金属锰。    其中第一步、第二步在其它文章里已经论述。    第三步的物理化学反应与冶炼精炼锰铁相同。    冶炼金属锰是在可倾式旋转电炉内进行的，冶炼过程是周期性的炉子功率1500~3000KVA,镁抽炉衬。引弧和熔化期工作电压为276~320V；精炼期为254~276V；出炉前加热熔体电压为230~254V。    低磷渣以液态形式兑入炉内，硅锰合金粒度10mm，石灰粒度0~50mm。一般采用的碱度n(CaO)/n(SiO2)为1.4~1.6左右，碱度过低，不利于MnO还原，过高则使渣量增大和炉渣熔点增高，渣流动性降低。总的反应方程式为：                 2MnO+MnSi+2CaO=3Mn+2CaO•SiO2    在金属锰生产过程中，从原料到操作要特别注意避免铁、磷等杂质进入合金。

锡火法精炼车间设计(design of fire refinery of tin) 以锡熔炼车间产出的粗锡为原料，按其所含杂质种类及含量，选用相应的火法精炼工艺产出精锡的锡冶炼厂车间设计。精炼过程中产生的焊锡及各种浮渣是综合回收伴生金属的原料。 简史 20世纪50年代前，锡火法精炼技术发展缓慢。70年代由英国卡佩尔帕斯冶炼厂(Capper Pass Smelter)研制，经苏联新西伯利亚炼锡厂完善的铁浮渣离心过滤机和真空蒸馏装置，将过去依次脱除铁、砷、铜、锑、铅和铋的过程，简化为离心过滤除铁砷、真空蒸馏除铅铋和精炼除铜锑等工序。80年代初，中国云南锡业公司第一冶炼厂设计研制的电热连续结晶机，取代了劳动强度大、生产效率低的结晶放液锅。1982年该厂精炼车间改建设计，将电热连续结晶机与真空蒸馏炉或焊锡电解装置配套使用，使火法精炼高铅粗锡的技术趋于完善。         工艺流程 粗锡中常见的杂质有铁(0．03％～8％)、铜(0．002％～0．5％)、铅(0．03％～1．5％)、铋(0．003％～0．5％)和硫(0．001％～0．3％)。火法精炼主要包括熔析和凝析除高熔点杂质、加硫除铜、加铝除砷锑、结晶分离铅铋和真空蒸馏除铅铋等作业。一个单项作业可除去一、二种杂质，而一种杂质有时又需两项作业才能达到质量要求。设计时一般根据粗锡杂质种类和含量，参照附表中所列常用作业的工艺参数，选择适宜的精炼作业。作业顺序一般依试剂消耗量少、锡的回收率高并有利于劳动卫生安全等因素确定。中国云南锡业公司第一冶炼厂的火法精炼流程。锡火法精炼流程示意图 火法精炼在锡熔点232℃以上进行。此工艺由于设备日趋完善，生产效率高，作业费用低，已被广泛采用，其所产精锡约占世界锡总产量的90％。主要缺点是难以回收粗锡所含的贵金属和加铝除砷锑所产的浮渣，遇水或潮湿空气会产生剧毒气体AsH3。火法精炼车间的劳动卫生安全防护设计须从严考虑。

熔炼是火法炼铜的主体部分，其方法较多。 反射炉熔炼是传统的主要炼铜方法之一，曾经发展较快，现在仍占全世界铜熔炼总生产能力的50%左右。但是反射炉熔炼具有热效率低和烟气含二氧化硫浓度低，污染环境，难以处理回收两大缺点，所以除有的工厂已用其它新工艺取代了熔炼反射炉外，全世界对现存的熔炼反射炉都在着手进行技术改造。但它在炼铜工业具有悠久的历史中起过重大作用，积累了较丰富的经验和技术资料可供借鉴。 鼓风炉熔炼为最早的传统炼铜方法。现在国外采用鼓风炉炼铜的工厂已很少，仅在某些老厂使用。我国原有的鼓风炉均为敞开式，现已全部改为料封式密闭鼓风炉。因其取消了烧结过程使流程简化，并可将烟气与吹炼炉烟气混合制酸，故在中小型厂设计中仍可采用。 电炉熔炼适于处理高熔点原料，对原料的适应性强。在电力资源较丰富的地区，现在采用电炉的工厂略有增加。由于环境保护的要求，国外有些工厂以电炉取代反射炉，引电炉烟气制酸。 闪速熔炼是一种强化冶金过程，其生产率较高，铜锍品位高，燃料消耗较低，烟气中含二氧化硫浓度较高，适于回收制酸，进来发展较快。其发展的趋势是：设备大型化和操作自动化；采用高温富氧空气以强化熔炼过程；采用双接触法制酸，可使排放尾气中二氧化硫含量达300×10－6以下，硫的回收率可达95%；近来有在闪速炉内直接产出粗铜的。其缺点是：通常要求炉料粒度在1mm以下，含水0.3%以下，备料系统比较复杂，烟尘率约10%，炉渣含铜较高，需另行处理。 白银炼铜法是我国白银有色金属公司开发的一种熔炼技术，与诺兰达法、瓦纽可夫法、三菱法等同属熔池熔炼，对原料的适用性较强，对燃料种类无特殊要求，备料系统比较简单，烟气含二氧化硫浓度较高，适于回收制酸。该厂已于1980年用白银炼铜法取代了原反射炉熔炼。 诺兰达法的优点是：单位处理量高，能处理复杂的混合炉料（如增加一定比例的废铜和块料等），也可处理含水8%～10%的精矿，烟尘率较低（约5%左右），烟气含二氧化硫浓度较高（用富氧空气时可达10%以上），操作简单，可采用低质量的炉料。其缺点是渣含铜较高。需经选矿贫化。 瓦纽可夫法是前苏联开发的一种富氧熔池自热熔炼。产出的铜锍是连续溢流排出，但转炉吹炼是间断作业，故在瓦纽可夫炉和转炉之间需设铜锍保温炉。炉渣含铜较低，一般为0.5%～0.6%，可经过水碎或热渣处理后弃去。烟气含二氧化硫浓度18%～40%，有利于回收制酸或元素硫。床能率为45～50t／（m2·d），试验指标达到80t／（m2·d）。但此炉的开发时间较短，还有一些不足之处，例如：炉子加料口密封不好，自动化程度不高，废热锅炉的粘结现象较严重等。

所谓火法，特点是工艺前半部钼精矿经氧化焙烧成钼焙砂。从钼焙砂出产钼酸铵仍是湿法，根本工艺道路见下图。整个工艺分以下几步。   图  钼酸铵（火法）出产流程       1、浸     钼焙砂里里除了主成份的三氧化钼外还含有：没焙烧透的二氧化钼和二硫化钼、金属的硫酸盐、金属的钼酸盐、硅类杂质。这些不同物质在浸工艺中的反响也各不相同。     三氧化钼是酸酐，它极易溶于液中，发作如下反响而进入液相：   MoO3＋2NH4OH =（NH4）2MoO4＋H2O   二氧化钼和二硫化钼不溶于液，残留在固相中。铜、锌、镍的硫酸盐、钼酸盐能溶于，生成铁的络合物，发作如下反进而应入液相：   MeSO4＋6NH4OH＝Me[（NH3）4]（OH）2＋（NH4）2SO4＋4H2O   MeMoO4＋4NH4OH＝Me[（NH3）4]2MoO4＋4H2O       硫酸钙可与MoO2-4反响：   CaSO4+ MoO2-4＝CaMoO4↓＋SO2-4       反响新生成的钼酸钙和本来焙砂中的钼酸钙都不溶于，进入固相。     钼酸铁虽能被分化，但反响缓慢。由于，在钼酸铁表面上会生成一层实际上不溶于的氢氧化铁的薄膜，阻止了钼酸铁进一步被液溶解的进程。钼酸铁也大部分残留在固相。[next]     亚铁的硫酸盐或钼酸盐在液中生成氢氧化亚铁，它可溶于液构成铵的络合物：   Fe（OH）2＋6NH4OH＝[Fe（NH3）6]（OH）2＋6H2O       硅类杂质为石英（SiO2）或硅酸盐，是钼焙砂中首要杂质，不溶于而残留在固相。     对浸液进行液固别离，取得的钼酸铵溶液含杂量大为削减。     用8%~10%液，在常温或50~60℃，液固比为（3~4）：1的条件下浸出钼焙砂。增加量为反响理论耗费值的1.2~1.4倍。这儿留有防止生成聚钼酸盐和确保在终究浸液中有必要坚持的剩下浓度（25~30g/L）。     钼焙砂中杂质含量不同，钼浸出率也不同。当氧化焙烧不充分时，会呈现二氧化钼或二硫化钼；当钙、铁含量较多时，都会使钼的浸出率下降。一般，钼焙砂的浸出率在80%~95%之间。     浸渣分量约为所加焙砂分量的10％~25％，含钼量在5％~25％之间。还需进一步收回其间的钼。     为处理钙、铁等杂质金属离子对浸的搅扰，除了进步钼精矿质量外，还有以下方法：     （1）向浸液中参加碳酸铵，它与硫酸钙反响生成更难溶的碳酸钙（CaCO3），便可防止硫酸钙生成钼酸钙，而进步钼的浸出率。碳酸铵还能与硫酸铁、钼酸铁发作反响，生成碱式碳酸铁的沉积，它的吸附才干比氢氧化铁小，可下降浸渣中钼含量。     （2）浸前，用酸“预浸”钼焙砂是一个卓有成效的方法。此刻会发作如下反响：   MeSO4＋2HCl=MeCl2＋H2SO4   MeMoO4＋2HCl=MeCl2＋H2MoO4↓       钙、铁、铜、锌……等以可溶盐方式进入液相，三氧化钼以被酸分化出呈钼酸不溶于酸（应调好PH值）而进入固相。尔后，经过固液别离，可使焙砂中大部分杂质金属被别离出。对净化后的焙砂再浸，浸渣中钼含量可降至3％以下。“预浸”时，二氧化钼可溶于酸进入液相：   MoO2+4HC1＝MoCl4+2H2O       所以，钼焙砂含二氧化钼较高时，“预浸”废液应增加收回钼的工艺。     浸工艺一般在珐琅反响釜或钢制浸槽中进行。这些设备带有机械拌和器和蒸汽加热套。浸出进程往往须重复2~4次。后几回稀浸液可循环运用。     2、净化除杂     浸、过滤后所获钼酸铵溶液还含有不少金属的络离子。特别铁和铜的络离子含量较多。为脱除它们，往往要向溶液参加硫氢化铵（或硫化铵、）。     这些金属的络离子中除[Fe（NH3）6]2+移定性较差，其他[Cu（NH3）4]2+、[Zn[Ni（NH3）4]2+结合得都很安稳，它们PK不稳分别为13.32、9.46。因此，溶液中铜、锌、镍的正二价离子浓度很低。     虽然[Cu（NH3）4]2+很安稳，但CuS与FeS溶度积更低。（LFeS＝3.7×10-19，LCuS＝8.5×10-45）所以，溶液中会发作如下反响，直至铜、铁沉积完：   [Cu（NH3）4]（OH）2+NH4HS+3H2O→CuS↓+5NH4OH   [Fe（NH3）6]（OH）2+NH4HS+5H2O→FeS↓+7NH4OH       关于锌和镍，虽然它们的硫化物溶度积也不高（LZnS＝1.2×10-19，LCuS＝1.4×10-24），但它们的络离子相对就安稳得多。此刻，溶液中很低的[Zn2+]、〔Ni2+〕与〔S2-〕不可能到达按此溶度积生成硫化锌、硫化镍的必需浓度。因此，锌、镍的杂质大部分仍留在溶液中。[next]     经过液固别离，就可以脱除钼酸铵溶液中的铜、铁杂质。     出产中，有必要当心操控铵的加人量，假设溶液中铵过量，将生成硫代钼酸盐使终究产品被硫污染。所以，铵需一点一点缓慢参加溶液并不断拌和。每次加往后要取样查验沉降是否已彻底，如发现溶液中铵过量，需参加新鲜的浸液冲销。     铵亦可用硫化铵或替代，但易形成终究产品含Na2O过量而较少选用。     净化是在珐琅反响釜或衬有橡胶的钢制浸出槽中进行。相同，需带拌和器和加热蒸汽套。     3、结晶     经净化的钼酸铵母液往往含有MoO3120~140g/L，母液密度约1.09~1.12g/mL。一般先经预先蒸腾浓缩至含MoO3为280~300g/L，或母液密度1.20~1.23g/mL。此刻，母液中为数不多的CuS、FeS、Fe（OH）3易沉降，可滤除。往后，将有两种加工计划：     （1）计划I—浓缩-结晶法：将经预浓缩后的母液在带机械拌和器、蒸汽加热套的不锈钢或珐琅反响釜中加热、蒸腾、浓缩。使溶液密度到达1.38~1.4g/mL（适当含MoO3为400g/L），过滤热溶液并搜集在冷却、结晶器内。     结晶是在带拌和器、冷却系统的不锈钢或珐琅结晶器中进行的。当母液温度冷却至40~45℃后，约50%~60%的仲钼酸铵从溶液结晶分出。经离心过滤、洗滤、枯燥获终究产品。剩下母液再经“浓缩-结晶”重复屡次，终究再将尾液蒸干，在350~400℃下煅烧，所得三氧化钼含杂太高，须回来浸。     操作须留意：蒸腾进程应保存4~6g/L自在；而且为防部分过热，应不断拌和，这样才干防止生成酸性较强、晶粒较细的钼酸铵沉积，从溶液中分出。     “浓缩-结晶”需重复屡次，进程持续时间较长，第2次后各批结晶含杂较高往往超越标准，而需重复结晶以净化。     （2）计划Ⅱ—中和法：对预浓缩的母液参加中和，依据溶液终究pH和温度不同，可分出不同成份聚钼酸盐。     当心翼翼地用中和加热到55~65℃的钼酸铵母液，直到pH=2.3，强烈拌和，可将96%~97%的钼以二水四钼酸盐方式沉积出来：  4（NH4）2MoO4+5H2OPH＝2~2.5（NH4）2Mo4O13·2H2O+6NH4OH→   分出的结晶有必要立刻过滤，不然，在与母液长期触摸后易脱水，生成细晶粒无水四钼酸铵而难过滤。     四钼酸铵沉积物纯度很高，Ni、Zn、Cu……及AS、P、S……等杂质都残留在弱酸性母液中。但它却含有较多氯离子（0.2%~0.4%）不易被水洗掉，而需重结晶，以脱除氯离子。     首要，将四钼酸铵在70~80℃下，用含3%~5%的溶液溶解，直到饱满（溶液密度1.41~1.42g/mL)。然后将饱满溶液冷却到15~20℃，50%~60％的钼会以纯洁的仲钼酸铵（（NH4）6Mo7O24·4H2O）方式从中分出。母液再重复溶解四钼酸铵，再冷却结晶，重复可达十次左右。四钼酸铵逐步转变成纯洁仲钼酸铵，杂质在母液中堆集到必定程度后，送去净化处理。     别离四钼酸铵后的酸性母液中，还残留有3%~4%的钼（适当6~10g/L），将其再酸化至pH=2送沉积池，可从中分出各种成份聚钼酸盐非晶形沉积。沉积送净化处理除杂，尾液还含约1g/L的钼，可用离子交换法加以收回。     4、浸渣收回     依据钼焙砂的不同成份，钼的浸出率在80%~95%之间，其余部分残留在产率10%~25%的浸渣中，渣的含钼量还高达5%~25%之间。[next]     浸渣中钼的物相生要为：难溶或不溶于的钼酸钙、钼酸铁；不溶于的二氧化钼、二硫化钼；极少量吸附在氢氧化铁表面的钼酸根离子。笔者在对栾川县钼酸铵厂浸渣所作物相分析发现：吸附MoO2-4很少，而CaMoO4、MoS2含量占渣中钼量的80%以上。见下表。   表  浸渣中钼的散布  钼的物相MoO2-4Fe2（MoO4）3CaMoO4MoO2MoS2算计钼分配率（%）4.199.3335.754.6746.06100.00       从浸渣中收回钼的工艺繁复，不少工艺与钼精矿分化工艺相同，此仅作简略介绍。这些工艺也有火法、湿法之分。     火法常见工艺有：（1）二次焙烧-浸；（2）碳酸钠焙烧-水浸；（3）硫酸焙烧-浸。后两种适用于含各种钼化合物的浸渣。其间碳酸钠焙烧法用得最多。     二次焙烧法：Richard将浸渣在富氧（或纯氧）中焙烧600~650℃，15~30min后总浸率达99%以上。     碳酸钠焙烧-水溶法：将湿渣拌上碳酸钠粉，放焙烧炉内，经700~750℃焙烧6~8h。此刻，浸渣中的各种钼化合物都会转化成可溶的钼酸钠。用水加热溶解此焙渣，钼酸钠溶入液相经过滤后别离出。在pH=3.5~5微酸性介质中，用从浸液中沉积出钼酸铁。沉积物中的FeO3/MoO3份额不定，一般不与Fe2（MoO4）3共同，可用溶解得钼酸铵溶液。     硫酸焙烧-水浸法：将浸渣拌入硫酸在600℃下焙烧，各种钼化合物转化为钼酸。用浸出焙渣，钼酸转化为钼酸铵进入溶液再收回。     湿法常见工艺有：（1）碱液压煮；（2）酸分化；（3）次分化。     碱液压煮：当浸渣中钼首要以钼酸盐方式存在，而MoO2或MoS2含量很低时，在高压反响釜内用碳酸钠溶液浸出浸渣。在180~200℃，1.2~1.5MPa浸出，可将其他钼酸盐转化为可溶钼酸钠别离收回。     酸分化法：当浸渣的钨档次较高（3%~5%W）时，用其他方法难将W-Mo别脱离。此刻用20~30%加温到100℃左右浸出浸渣，可将其间钼酸盐彻底分化，生成易溶于的钼酸，而钨酸盐大部分不会分化而与杂质一块残留在固相，别离出钼酸溶液收回钼。残渣可再收回钨和MoS2、MoO2。     用15%浓度硝酸、10%浓度硫酸，在液固比为3：1，加温到70~80℃时，浸出浸渣2h，可将浸渣中各种钼化合物转化为钼酸，残渣含钼量仅0.44%。

火法炼铋，含尘炉气经干法收尘净化，产出烟尘。烟尘分熔炼烟尘与除砷、锑精粹烟尘两种。熔炼烟尘量约为熔炼炉加料量的5～10%，而精粹烟尘量则视粗铋含砷，锑量断定。两种烟尘成分列于表1。 表1  烟尘成分（%）一、熔炼烟尘的处理 （一）回来配料。将上炉产出的烟尘，回来下炉配料。此法的长处是充分利用现有设备和人力，不须另添加处理烟灰的设备和出资，即可收回烟尘中的铋，缺陷是在粗炼中，砷与锑构成闭路循环，使粗铋中砷，锑含量添加；一起炉内易发生黄渣，构成炉结，恶化炉况，操作现场受砷污染，劳动条件差。 （二）烟尘独自处理。将烟尘配入5%左右的复原煤粉，装入反射炉内进行复原熔炼，产出稀渣与Pb－Bi合金。 熔炼温度约1100℃，炉时8～16小时。 Pb－Bi合金成分（%）；Bi40～45%；Pb40～45%；Sh3～7%；As1～5%。 因为烟尘密度小，粒度小，未经制粒，在复原熔炼中，约有三分之一被炉气带走，使烟尘回来量大，一起因为烟尘含铋低，使燃料耗费量大，出产率低。 二、精粹除砷、锑烟坐的处理 精粹烟尘含砷与锑高，可用作出产As2O3与Sb2O3的质料。 依据As2O3与Sb2O3蒸气压的不同，操控温度可将二者别离。表2列举了As2O3与Sb2O3的蒸气压。 表2  As2O3与Sb2O3的蒸气压（一）出产 1、工艺流程。如图1。图1  出产As2O3工艺流程 2、首要技能条件。配科比为：煤粉3～5%、水分5～10%、烟尘100%；压成φ20～30毫米小球，枯燥温度100～120℃；焙烧温度450℃左右；焙烧时刻8～10小时。 3、首要设备。压球机一台，转速70转／分；枯燥箱，焙烧炉、布袋收尘器各一台。 4、产品用处。用于玻璃、皮革、珐琅、颜料、农药、医药和国防工业。 5、产品质量（%）。As2O395～98，H2O0.5～1.0；白度：50～60度；细度：98%经过60目。 （二）出产As－Sb台金 1、工艺流程。如图2。图2  出产As－Sb合金工艺流程 2、首要技能条件。配料时，烟灰中配入木炭粉作复原剂，复原剂配入量5～10%，拌匀。蒸馏选用蒸馏塔，下部选用铸铁质坩埚装料，塔中部有筛板，填入木炭层，基层温度操控在700℃，使砷、锑复原蒸腾。中层温度操控在约800℃，使木炭层红热。蒸发之砷，锑蒸气及少数As2O3、Sb2O3，经过火热之术炭层后被彻底复原。在蒸馏塔上部装有冷凝板，蒸发之砷，锑蒸气在板上冷凝为块状As－Sb合金。 3、产品用处。用于制作蓄电池栅极。将砷锑合金用铅皮包裹参加熔融铅中，使铅含砷达0.5%，含锑约0.07%。 4、产品质量。（As＋Sb）＞99%，其间含砷80～95%。产品呈疏松块状结晶，有金属光泽。 （三）出产三氧化锑 1、工艺流程。如图3。图3  出产三氧化二锑工艺流程 2、首要技能条件。复原熔炼配料比为：锑渣∶纯碱∶煤粉＝100∶（5～15）∶（5～10）；熔炼温度为1000～1100℃。碱性精粹首要用于脱砷，至含砷低于0.1%；精粹温度800～850℃，耗费纯碱5～10%，分次参加；耗费1～2%，分次参加。灰吹首要用于脱铅，至含铅低于0.1%，灰吹温度为550～600℃。 3、首要设备。反射炉一台（熔池1米2）；布袋收尘器一台（钢构件，过滤面积1.5米2）；顎式破碎机一台；吸滤包装机一台。 4、产品用处。用作各种树脂，帆布、纸张、涂料等的防火剂、石油化工、组成纤维的催化剂、媒染剂、乳白剂，以及组成锑盐和制作白色珐琅，玻璃的质料。 5、产品质量。Sb2O3＞98%，As＜0.05%。