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目录 1

第一章 绪论 1

1.1 铜冶金发展总论 1

1.1.1 铜冶金发展史略 1

1.1.2 近20年来国内外铜冶金现状 2

1.2 铜工业概况 10

1.2.1 铜的用途与消费 10

1.2.2 铜生产量与价格统计 14

1.2.3 铜的生产方法与流程 16

1.3.1 铜矿床的类型及其分布与储量 19

1.3 铜生产的原料 19

1.3.2 铜矿石的开采及选矿 21

1.3.3 铜矿石和精矿组成与冶炼过程的关系 23

1.4 铜元素及其化合物 27

1.4.1 铜的物理性质 27

1.4.2 铜的化学性质 29

1.4.3 铜的合金 31

1.4.4 铜的化合物 32

第二章 造锍熔炼的理论基础 37

2.1 概述 37

2.2 造锍熔炼的主要化学反应 38

2.3.1 lgPo2-1/T图 40

2.3 造锍熔炼的热力学分析 40

2.3.2 lgPo2-lgPs2图 41

2.3.3 Sridhar-Toguri-Simenonov（STS）状态图 47

2.4 铜锍的组成和物理化学性质 50

2.4.1 铜锍的化学组成 50

2.4.2 铜锍的物相组成 52

2.4.3 铜锍的物理化学性质 53

2.5 铜锍系相平衡图 63

2.5.1 三元系相平衡图 63

2.5.2 四元系相平衡图 68

2.6.1 Cu-S系组分活度 70

2.6 铜锍组分的活度 70

2.6.2 Cu-Fe-S系组分的活度 72

2.6.3 Cu-Fe-S-O系中组分的活度 73

2.7 炉渣 75

2.7.1 炉渣的化学组成及其酸碱性 75

2.7.2 炉渣结构 77

2.7.3 炉渣的相图 79

2.7.4 炉渣中组元的活度 83

2.7.5 熔渣的物理性质 86

2.8 铜在渣中的损失及其控制 99

2.8.1 渣中铜损失的形式 99

2.8.2 影响渣含铜的因素 111

2.9 炉渣－铜锍间的相平衡 118

2.10 杂质元素在造锍熔炼中的行为 119

2.11 杂质元素在各相间分配的热力学 120

第三章 闪速熔炼 128

3.1 概述 128

3.2 闪速熔炼理论基础 130

3.2.1 反应塔内的传输现象 130

3.2.2 反应塔内的熔炼反应和产物的形成 135

3.2.3 沉淀池内的反应及闪速炉渣的物相组成 143

3.2.4 杂质元素的行为与分布 147

3.2.5 闪速熔炼中的Fe3O4问题 148

3.3.1 闪速熔炼热化学 154

3.3 闪速熔炼热化学及能源消耗 154

3.3.2 闪速熔炼能量消耗 155

3.3.3 闪速熔炼的能源成本 157

3.4 闪速炉结构 161

3.4.1 闪速炉炉型 161

3.4.2 闪速炉的炉体结构 161

3.4.3 闪速炉炉体结构的改进 166

3.5 闪速炉耐火材料及其水冷元件 167

3.5.1 耐火材料的冷却 167

3.5.2 冷却元件的设计与使用 170

3.5.3 闪速炉炉体的耐火材料 172

3.6.1 喷嘴型式与结构 173

3.6 闪速炉喷嘴 173

3.6.2 喷嘴的流体力学原理 175

3.7 闪速熔炼备料工艺 177

3.7.1 配料 177

3.7.2 进行配料需要考虑的因素 179

3.7.3 精矿干燥 179

3.7.4 精矿干燥的工艺参数及主要指标 184

3.8 闪速熔炼的技术管理 186

3.8.1 闪速炉的管理 186

3.8.2 贫化电炉的管理 189

3.9.1 概述 190

3.9 闪速熔炼的计算机控制 190

3.9.2 熔炼渣中Fe／SiO。比的控制 191

3.9.3 铜锍品位和铜锍温度控制 193

3.10 闪速熔炼的发展 198

3.10.1 闪速熔炼的“四高”发展趋势 198

3.10.2 闪速熔炼的研究与发展 199

3.10.3 闪速熔炼技术的发展前景 205

第四章 诺兰达熔炼... 207

4.1 熔池熔炼及诺兰达法的概述 207

4.2 诺兰达熔炼的理论基础 209

4.2.1 熔池熔炼炉内的强化过程 209

4.2.2 气体与混合液体之间的传质速率 213

4.2.3 固体颗粒与混合熔体之间的传热 213

4.2.4 熔炼过程的热力学分析 215

4.2.5 诺兰达熔炼时杂质元素的行为和分配 221

4.3 诺兰达反应炉的结构 223

4.3.1 反应炉炉体 223

4.3.2 反应炉装置与结构 226

4.3.3 诺兰达炉附属设备 230

4.4 诺兰达熔炼工艺 231

4.4.1 诺兰达熔炼工艺流程 231

4.4.2 炉料和燃料 232

4.4.3 熔炼产物 233

4.4.4 余热回收 237

4.4.5 收尘 237

4.5 诺兰达熔炼过程作业及控制 238

4.5.1 固体物料的给料与计量 238

4.4.6 制酸 238

4.4.7 熔炼炉渣的贫化 238

4.5.2 供风与供氧 239

4.5.3 铜锍与炉渣的排放 241

4.5.4 车间环境控制一 241

4.5.5 诺兰达系统的参数检测 242

4.5.6 诺兰达熔炼工艺的参数控制 244

4.5.7 诺兰达炉系统的计算机控制 250

4.6 诺兰达反应炉物料平衡与热平衡 256

4.6.1 物料平衡 256

4.6.2 大冶诺兰达反应炉热平衡计算 259

4.7 诺兰达熔炼工厂实践及其生产技术指标 262

4.7.1 熔炼过程事故和故障 262

4.7.2 诺兰达炉的耐火材料和开炉 265

4.7.3 加拿大Horne冶炼厂 266

4.7.4 大冶冶炼厂 268

4.7.5 诺兰达熔炼技术经济指标述评 271

第五章 澳斯麦特熔炼与艾萨熔炼 273

5.1 概述 273

5.2 澳斯麦特／艾萨炉的喷枪 275

5.2.1 喷枪的特点与结构 275

5.2.2 赛洛喷枪的传热机理及传热模型 277

5.2.3 具有旋流器喷枪的传热及流动特性 279

5.2.4 赛洛喷枪的内部设计 280

5.2.5 喷嘴口的气流现象 281

5.3 澳斯麦特／艾萨炉炉子结构 284

5.3.1 澳斯麦特／艾萨炉炉型与结构 284

5.3.2 炉体 286

5.4 澳斯麦特／艾萨熔炼的生产工艺 289

5.4.1 熔炼工艺流程 289

5.4.2 澳斯麦特／艾萨熔炼工艺实践及生产指标 291

第六章 白银法熔炼 296

6.1 概述 296

6.2.1 白银炼铜法的工艺流程 297

6.2 白银炼铜法的工艺流程及特点 297

6.2.2 白银炼铜法的工艺特点 299

6.3 熔炼过程的基础理论 300

6.3.1 白银炉内炉料和熔体的混合与运动规律 300

6.3.2 熔池中的混合能量及影响混合的因素 301

6.3.3 气体和液体间的传质 303

6.3.4 炉子宽度与风口间距的确定 304

6.4 白银炉的结构 305

6.4.1 白银炉炉型的演变过程 305

6.4.2 白银炉的炉体结构 307

6.5.1 熔炼过程的技术条件控制 308

6.5 熔炼过程的控制与操作 308

6.5.2 白银炉计算机监测与控制 310

6.5.3 白银炉的生产作业 311

6.6 熔炼过程的物料平衡与能量平衡 311

6.6.1 熔炼过程的元素平衡 311

6.6.2 白银炉熔炼过程的热平衡 313

6.7 白银炼铜法的经济技术指标、 315

6.7.1 床能力 315

6.7.2 渣含铜 316

6.7.3 白银炼铜法的技术经济指标 317

6.8 白银炉熔炼系统重要的附属装置与设备 318

7.1 概述 319

第七章 水口山炼铜法 319

7.2 水口山熔炼法的理论基础 320

7.2.1 炉内流体的流动现象 320

7.2.2 氧枪 321

7.2.3 渣含Fe。0。与渣含铜 321

7.2.4 自热熔炼 322

7.3 水口山炼铜法工艺 323

7.3.1 水口山法熔炼工艺流程 323

7.3.2 水口山法熔炼过程的杂质元素分布 323

7.3.3 水口山法的技术经济指标 324

8.1 概述 327

第八章 其他炼铜方法 327

8.2 瓦纽柯夫熔炼法 328

8.2.1 概述 328

8.2.2 瓦纽柯夫炉的基本结构 329

8.2.3 瓦纽柯夫法的基本原理与工艺过程 330

8.2.4 瓦纽柯夫法的发展前景 332

8.3 特尼恩特熔炼法. 333

8.3.1 概述 333

8.3.2 特尼恩特炉的结构 334

8.3.3 特尼恩特熔炼工艺 334

8.3.4 经济技术指标 336

8.4.2 三菱法工艺流程与设备连结 337

8.4.1 概述 337

8.4 三菱熔炼法 337

8.4.3 三菱法的工艺过程及特点 338

8.5 卡尔多炉熔炼 340

8.5.1 概述 340

8.5.2 卡尔多炉的结构与工艺 341

8.6 旋涡顶吹熔炼法 343

8.6.1 概j盔 343

8.6.2 旋涡顶吹熔炼的基本原理与工艺过程 345

8.7 顶吹底部搅拌转炉熔炼法 346

8.8.1 概j盎 348

8.8 氧气顶吹熔炼 348

8.8.2 低硫铁铜精矿的熔炼方法选择 349

8.8.3 喷射冶金的基本原理 350

8.8.4 氧气顶吹熔炼炉结构及其附属设备 353

8.8.5 氧气顶吹熔炼工艺实践 354

第九章 传统熔炼方法的改造 357

9.1 概j盔 357

9.1.1 反射炉熔炼及改造 357

9.1.2 电炉熔炼 359

9.1.3 密闭鼓风炉熔炼 360

9.2 密闭鼓风炉富氧熔炼 362

9.2.1 密闭鼓风炉的工作原理 362

9.2.2 密闭鼓风炉内的冶金过程 364

9.2.3 密闭鼓风炉的结构 367

9.2.4 富氧在密闭鼓风炉中的应用 368

第十章 铜锍的吹炼 374

10.1 概述 374

10.2 铜锍吹炼过程的物理化学 375

10.2.1 吹炼过程中的硫化物氧化反应 375

10.2.2 间断吹炼过程的理论分析 376

10.2.3 连续吹炼的热力学分析 382

10.2.4 吹炼过程中杂质元素的行为及其在产物中的分配 384

10.2.5 锍吹炼过程热化学 388

lO.3.1 侧吹转炉内的喷流现象及其性质 390

10.3 侧吹卧式转炉内的流体流动及吹炼动力学 390

10.3.2 吹炼过程动力学 398

10.4 侧吹卧式（P-S）转炉吹炼 401

10.4.1 侧吹卧式转炉结构 401

10.4.2 转炉吹炼实践 403

10.4.3 吹炼过程的技术经济指标 407

10.4.4 富氧吹炼 411

10.4.5 侧吹卧式转炉的改进——Hoboken（虹吸式）转炉 413

10.5 闪速吹炼 414

10.5.1 闪速吹炼概述 414

10.5.2 闪速吹炼工艺 415

10.6.1 诺兰达连续吹炼转炉 418

10.6 其他吹炼方法 418

10.6.2 顶吹炉吹炼 420

10.6.3 反射炉式连续吹炼 422

第十一章 炉渣贫化 424

11.1 概述 424

11.2 火法贫化的理论基础 424

11.2.1 贫化过程反应的热力学分析 424

11.2.2 Fe3O4还原反应动力学 426

11.3 电炉贫化 428

11.3.1 贫化电炉的特点 428

11.3.2 电炉贫化过程及其影响贫化效果的因素 429

11.4 特尼恩特转炉贫化法 433

11.3.3 电炉贫化技术经济数据 433

11.5 浮选法贫化 434

11.5.1 概述 434

11.5.2 熔炼炉渣与吹炼渣的冷却及其性质 435

11.5.3 浮选法的工艺流程及作业 436

11.5.4 浮选法的技术经济指标及设备 441

第十二章 粗铜火法精炼 443

12.1 概述 443

12.2 火法精炼的理论基础 444

12.2.1 铜液中的氧及Cu-O体系 444

12.2.2 杂质在铜液中的氧化 446

12.2.3 粗铜中杂质的物相形态 448

12.2.4 杂质的除去 449

12.2.5 还原脱氧的热力学及动力学分析 454

12.2.6 杂质的还原 458

12.2.7 铜液中的氢 459

12.3 精炼炉及精炼工艺 460

12.3.1 反射炉精炼 460

12.3.2 回转炉精炼 466

12.3.3 倾动式精炼炉 468

12.4 阳极浇铸 470

12.4.1 概述 470

12.4.2 圆盘浇铸 471

12.4.3 阳极铸模 473

12.4.4 阳极外形质量与修整 474

12.4.5 Hazelett连铸机 476

12.5 精炼炉产物及精炼技术经济指标 479

12.6 火法精炼的新动向 480

第十三章 铜冶金炉使用的耐火材料 483

13.1 铜冶金炉耐火材料的工作基础 483

13.2 铜冶金炉耐火材料的损坏机理 485

13.3 镁铬砖的改进与发展 487

13.4 镁铬砖在铜冶炼炉中的使用 489

13.4.1 转炉风口用砖 489

13.4.2 熔炼炉渣线区用耐火材料 490

14.2.1 铜电解过程的电极反应 491

14.2 铜电解过程理论基础 491

第十四章 铜的电解精炼 491

14.1 铜电解精炼概述 491

14.2.2 阳极杂质在电解过程中的行为 493

14.2.3 阳极钝化 506

14.2.4 金属电结晶的基本概念 511

14.3 铜电解工艺及工艺要素 512

14.3.1 铜电解工艺流程 512

14.3.2 电解液的成分及其物理性质 512

14.3.3 阳极 517

14.3.4 种板 518

14.3.6 添加剂 522

14.3.5 阴极 522

14.4 电解精炼的主要设备与装置 531

14.4.1 电解槽 531

14.4.2 铜电解车间的电路连接 533

14.4.3 极板作业机组及其他设备 534

14.5 铜电解精炼的操作实践 535

14.5.1 铜电解精炼技术条件的控制 535

14.5.2 铜电解精炼的电能消耗 542

14，5.3 种板槽的技术条件 546

14.5.4 阴极铜质量的控制 547

14.5.5 阴极铜质量问题及其控制 548

14.5.6 高砷、锑阳极的电解精炼 555

14.5.7 高银阳极电解精炼 556

14.5.8 高镍阳极的电解精炼 558

14.6 电解液的净化 558

14.6.1 概j鲞 558

14.6.2 电解液的净化流程 559

14.6.3 硫酸铜的生产 561

14.6.4 电解液脱铜及脱砷锑铋 564

14.6.5 净化过程中硫酸镍的回收 573

14.7 永久性阴极铜电解技术 575

14.7.1 概述 575

14.7.2 永久性不锈钢阴极 576

14.7.3 永久性不锈钢阴极铜电解工艺与设备 578

14.7.4 永久性不锈钢阴极电解技术的主要特点 579

14.8 周期反向电流电解(PRC) 581

第十五章 铜箔的生产 584

15.1 电解铜箔概述 584

15.2 电解铜箔生产 585

15.2.1 电解铜箔生产工艺 585

15.2.2 铜箔表面处理 586

15.3 电解铜箔生产实践 588

15.4 电解铜箔及其制造技术的发展 589

第十六章 二次铜资源的利用 591

16.1 概述 591

16.2 二次铜资源再生利用前的预处理 594

16.3 从杂铜生产合金和铜线锭 596

16.3.1 再生铜合金的精炼 597

16.3.2 用纯净杂铜生产铜合金 597

16.3.3 用纯净的紫铜生产线锭铜 598

16.4 火法熔炼生产再生铜 599

16.4.1 一段法 599

16.4.2 二段法 599

16.4.3 三段法 601

16.5.1 再生铜湿法冶炼前的物料准备 602

16.5.2 再生铜湿法冶炼工艺 602

16.5 再生铜的湿法冶炼 602

16.6 国内外再生铜工厂 604

第十七章 湿法炼铜 605

17.1 概述 605

17.2 浸出过程的物理化学 606

17.2.1 浸出过程的热力学基础 606

17.2.2 浸出过程动力学 613

17.3 浸出过程 622

17.3.1 浸出剂体系 622

17.3.2 浸出方式 629

17.4 浸出液的处理 637

17.4.1 概述 637

17.4.2 溶剂萃取的基本原理 638

17.4.3 铜的萃取剂与稀释剂 639

17.4.4 萃取工艺及条件 643

17.4.5 萃取设备 645

17.4.6 处理浸出液的其他方法 645

17.5 铜的电解沉积 648

17.6 湿法处理氧化铜矿的生产实践 649

17.6.1 国外的浸出－萃取－电积工厂 649

17.6.2 国内的浸出－萃取－电积工厂 652

17.6.3 地下溶浸－萃取－电积 653

17.7.1 铜精矿的焙烧－浸出－电积实践 656

17.7 湿法处理硫化矿和混合矿的生产实践 656

17.7.2 混合矿的处理实践 657

17.7.3 细菌浸出实践 659

17.7.4 加压氧化浸出－萃取－电积工艺实践 663

17.7.5 硫化矿氨浸工艺实践 664

17.8 湿法炼铜的发展动态 664

17.8.1 浸出－溶剂萃取－电积技术的发展 664

17.8.2 湿法冶金新方法 667

参考文献 672

附录Ⅰ 铜熔炼中一些杂质的反应自由焓、活度与蒸气压 684

附录Ⅱ As、Sb、Bi及某些硫化物在CuS0.5 -FeS-FeO-FeO1.5 -X锍系（无限稀溶液）中以及某些氧化物在FeO-FeO1.5 -SiO2-X渣系（无限稀溶液）中的拉乌尔活度系数 685

附录Ⅲ 铜熔炼中某些纯固体和液体的蒸气压 686