铜提取冶金PDF电子书下载

1 概述 1

1.1 前言 1

1.2 黄铜矿提取铜 2

1.2.1 铜矿浮选（3，4） 4

1.2.2 造锍熔炼（5，6，9） 4

1.2.3 铜锍吹炼（8，9） 5

1.2.4 直接炼铜（10） 7

1.2.5 粗铜火法精炼和电解精炼（13，14） 7

1.3 湿法炼铜 8

1.3.1 溶剂萃取（16） 8

1.3.2 电积（17） 9

1.4 阴极铜熔化和浇铸 10

1.4.1 铜产品种类 10

1.5 铜和铜合金废料回收（18，19） 11

1.6 小结 12

参考文献 12

建议阅读 12

2 产量与用途 13

2.1 铜矿石和边界品位 14

2.2 铜冶炼厂分布 17

2.3 铜价格 29

2.4 小结 29

参考文献 29

3 铜精矿生产——简介与粉碎 31

3.1 富集工艺流程 31

3.2 粉碎工序 31

3.3 爆破 32

3.3.1 矿石粒度的确定 34

3.3.2 矿石硬度的自动化测量 34

3.4 粉碎 35

3.5 磨矿 35

3.5.1 磨矿粒度和铜矿物解离 35

3.5.2 磨矿设备 36

3.5.3 浮选给料粒度控制 36

3.5.4 仪表和控制 43

3.6 粉碎的最新发展 46

3.6.1 高压辊式破碎 46

3.6.2 矿物学自动分析 47

3.7 小结 47

参考文献 48

建议阅读 48

4 铜精矿的生产 51

4.1 泡沫浮选 51

4.2 浮选化学 52

4.2.1 捕收剂 52

4.2.2 浮选选择性 53

4.2.3 调节剂 54

4.2.4 起泡剂 55

4.3 铜矿石的特殊浮选工艺 55

4.4 浮选槽 56

4.4.1 柱形槽 56

4.5 传感器、操作和控制 64

4.5.1 工艺物质流连续化学分析 65

4.5.2 设备的可视系统 67

4.6 浮选产品 67

4.6.1 浓缩和脱水 67

4.6.2 尾矿 68

4.7 其他矿物浮选分离 68

4.7.1 黄金浮选 68

4.8 小结 69

参考文献 69

建议阅读 70

5 造锍熔炼基础 73

5.1 为什么熔炼？ 73

5.2 铜锍和炉渣 74

5.2.1 炉渣 74

5.2.2 铁酸钙和橄榄石渣 79

5.2.3 铜锍 81

5.3 造锍熔炼的化学反应 82

5.4 熔炼过程概述 83

5.5 熔炼产物：铜锍、炉渣和尾气 84

5.5.1 铜锍 84

5.5.2 炉渣 84

5.5.3 烟气 84

5.6 小结 86

参考文献 86

建议阅读 88

6 闪速熔炼 89

6.1 奥图泰闪速熔炼炉 89

6.1.1 结构 90

6.1.2 冷却水套 94

6.1.3 精矿喷嘴 95

6.1.4 辅助燃料喷嘴 95

6.1.5 铜锍口和渣口 96

6.2 附属设备 96

6.2.1 精矿混料系统 96

6.2.2 固体给料干燥器 97

6.2.3 给料系统 97

6.2.4 制氧站 98

6.2.5 热风炉（可选） 98

6.2.6 余热锅炉 98

6.2.7 烟尘回收利用 98

6.3 闪速熔炼炉操作 99

6.3.1 开炉和停炉 99

6.3.2 正常运行 99

6.4 控制 100

6.4.1 精矿处理量和铜锍品位控制 100

6.4.2 炉渣成分控制 101

6.4.3 温度控制 101

6.4.4 反应塔和炉缸控制 101

6.5 杂质行为 102

6.5.1 灰尘中不可回收杂质 102

6.5.2 其他控制杂质的工业方法 103

6.6 奥图泰闪速熔炼最新发展及未来趋势 103

6.7 因科闪速熔炼 103

6.7.1 炉体细节 104

6.7.2 精矿喷嘴 104

6.7.3 水冷系统 104

6.7.4 铜锍口和渣口 105

6.7.5 直升烟道 105

6.7.6 辅助设备 105

6.7.7 固体物料干燥器 106

6.7.8 精矿喷嘴进料系统 106

6.7.9 尾气冷却和收尘系统 106

6.8 因科闪速熔炼炉总结 106

6.9 因科和奥图泰闪速炉熔炼对比 107

6.10 小结 107

参考文献 107

建议阅读 110

7 浸没式风嘴熔炼：诺兰达炉、特尼恩特炉和瓦纽科夫炉 111

7.1 诺兰达工艺 111

7.2 反应原理 114

7.2.1 铜锍渣分离 114

7.2.2 铜锍品位选择 115

7.2.3 杂质行为 115

7.2.4 废弃物及残渣的熔炼 115

7.3 操作和控制 116

7.3.1 控制 116

7.4 提高产能 117

7.5 特尼恩特熔炼 117

7.5.1 熔化铜锍 117

7.6 工艺过程 118

7.7 操作 118

7.8 控制 120

7.8.1 温度控制 120

7.8.2 炉渣和铜锍成分控制 120

7.8.3 铜锍和炉渣深度控制 120

7.9 杂质分布 120

7.10 讨论 121

7.10.1 铜锍品位与SO2捕集率关系 121

7.10.2 炉子寿命和热风嘴维修 121

7.10.3 炉体冷却 121

7.10.4 尾气余热回收 122

7.11 瓦纽科夫浸没式风嘴熔炼 122

7.12 小结 123

参考文献 124

建议阅读 125

8 铜锍吹炼 127

8.1 化学原理 127

8.1.1 造铜反应 129

8.1.2 吹炼除杂 134

8.2 工业化P-S转炉吹炼操作 134

8.2.1 风嘴与尾气收集 136

8.2.2 温度控制 137

8.2.3 温度选择 138

8.2.4 温度测量 138

8.2.5 炉渣和流量控制 139

8.2.6 渣形成速率 139

8.2.7 熔炼终点检测 139

8.3 富氧空气强化P-S转炉 140

8.4 转炉生产率最优化 140

8.4.1 固体料熔化最优化 141

8.4.2 铜精矿转炉熔炼 142

8.4.3 炉体寿命最优化 142

8.5 P-S转炉新进展 142

8.5.1 集束式喷射进料技术 142

8.5.2 废料喷射进料技术 143

8.5.3 转炉外壳设计 143

8.6 其他铜锍吹炼方法 143

8.6.1 霍博肯转炉 144

8.6.2 闪速吹炼 144

8.6.3 浸没风嘴式诺兰达连续吹炼 147

8.6.4 吹炼技术新进展 150

8.7 小结 150

参考文献 151

建议阅读 153

9 熔池熔炼技术：澳斯麦特法／艾萨法和三菱法 155

9.1 基本操作 155

9.2 进料 156

9.3 TSL炉和喷枪 156

9.4 熔炼原理 163

9.4.1 除杂 163

9.5 开炉和停炉 163

9.6 当前装备现状 164

9.7 TSL铜锍吹炼技术 164

9.8 三菱法工艺 165

9.8.1 简介 165

9.8.2 三菱法工艺 165

9.8.3 熔炼炉细节 166

9.8.4 电贫化炉细节 166

9.8.5 吹炼炉细节 168

9.8.6 最佳铜锍品位 169

9.8.7 三菱法熔炼／吹炼过程控制 169

9.9 21世纪的三菱法工艺 174

9.10 小结 175

参考文献 176

建议阅读 177

10 闪速直接炼铜 179

10.1 优缺点 179

10.2 理想的直接炼铜工艺 179

10.3 工业化单炉直接炼铜 182

10.4 化学原理 184

10.5 炉渣成分对渣含铜的影响 185

10.6 产业化细节 185

10.7 过程控制 186

10.7.1 目标：无铜锍层避免泡沫渣产出 186

10.7.2 无铜锍层熔炼导致渣含铜升高 186

10.8 炉渣电炉贫化回收铜 186

10.8.1 格沃古夫 187

10.8.2 奥林匹克坝 187

10.9 直接炼铜技术受限于渣含铜 187

10.10 直接炼法杂质行为 187

10.11 小结 188

参考文献 189

建议阅读 189

11 炉渣中铜的损失 191

11.1 炉渣含铜 191

11.2 降低渣含铜Ⅰ：减少炉渣的产生 193

11.3 降低渣含铜Ⅱ：减少炉渣中铜含量 193

11.4 降低渣含铜Ⅲ：炉渣高温澄清或还原 194

11.5 降低渣含铜Ⅳ：炉渣选矿处理 197

11.6 总结 201

参考文献 201

建议阅读 203

12 硫的捕集与固化 205

12.1 熔炼和吹炼过程的尾气 206

12.1.1 硫捕集率 207

12.2 硫酸生产 208

12.3 冶炼厂尾气治理 208

12.3.1 烟气冷却和余热回收 210

12.3.2 电收尘 211

12.3.3 水力洗涤除尘和冷却 211

12.3.4 脱汞 211

12.3.5 污酸处理 212

12.4 气体干燥 212

12.4.1 干燥塔 212

12.4.2 制酸厂主风机 213

12.5 制酸过程化学反应 214

12.5.1 SO2氧化为SO3 214

12.6 工业硫酸生产 218

12.6.1 催化转化器 224

12.6.2 SO2→SO3转换反应途径 224

12.6.3 反应途径特征 225

12.6.4 吸收塔 226

12.6.5 气气热交换器和酸冷却器 227

12.6.6 硫酸产品等级 227

12.7 其他硫回收方法 227

12.7.1 WSA法 227

12.7.2 硫酸铵法 228

12.8 硫酸生产现状及未来发展 229

12.8.1 SO2进气浓度最优化 229

12.8.2 余热回收最优化 230

12.9 硫的替代产品 231

12.10 硫捕集的改进方向 231

12.11 总结 231

参考文献 232

建议阅读 234

13 火法精炼和阳极铸造 237

13.1 火法精炼工业方法 237

13.1.1 转炉精炼 238

13.1.2 反射炉精炼 240

13.2 火法精炼的化学原理 240

13.2.1 脱硫：Cu-O-S体系 240

13.2.2 脱氧：Cu-C-H-O体系 241

13.3 脱氧碳氢化合物的选择 241

13.4 阳极铸造 241

13.4.1 阳极模具 243

13.4.2 阳极一致性 243

13.4.3 阳极制备 243

13.5 阳极连续浇铸 244

13.6 废阳极和残极再熔铸 245

13.7 火法精炼其他杂质脱除 245

13.8 小结 247

参考文献 247

建议阅读 248

14 电解精炼 251

14.1 电解精炼过程 251

14.2 电解精炼化学反应和阳极杂质行为 252

14.2.1 金和铂族金属 253

14.2.2 硒和碲 253

14.2.3 铅和锡 254

14.2.4 砷、铋、钴、铁、镍、硫和锑 254

14.2.5 银 255

14.2.6 氧 255

14.2.7 杂质行为小结 256

14.3 设备 257

14.3.1 阳极 258

14.3.2 阴极 258

14.3.3 电解槽 259

14.3.4 电器部件 260

14.4 典型电解精炼循环 260

14.5 电解液 261

14.5.1 添加剂 262

14.5.2 电解液温度 266

14.5.3 电解液过滤 266

14.5.4 电解液净化除杂 266

14.6 阴极铜纯度影响因素 267

14.6.1 物理因素 267

14.6.2 化学因素 267

14.6.3 电化学因素 268

14.7 能源消耗的最小化 269

14.8 工业化电解精炼 269

14.9 铜电解精炼的近期发展及趋势 274

14.10 小结 275

参考文献 275

建议阅读 279

15 湿法炼铜：概述和浸出 281

15.1 湿法工艺回收铜 281

15.2 铜矿浸出化学原理 282

15.2.1 氧化铜矿的浸出 282

15.2.2 硫化铜矿的浸出 283

15.3 浸出方法 285

15.4 堆浸和就地浸出 287

15.4.1 堆浸和就地浸出化学原理 288

15.4.2 工业化堆浸 290

15.4.3 工业化就地浸出 301

15.5 槽浸 301

15.6 搅拌浸出 303

15.6.1 氧化矿 303

15.6.2 硫化矿 304

15.7 氧压浸出 304

15.7.1 黄铜矿湿法冶金的经济和技术驱动 304

15.7.2 高温和高压浸出 308

15.8 未来发展方向 315

15.9 小结 316

参考文献 317

建议阅读 322

16 溶剂萃取 323

16.1 溶剂萃取过程 323

16.2 铜溶剂萃取化学原理 324

16.3 有机相组成 325

16.3.1 萃取剂 325

16.3.2 稀释剂 327

16.4 减小杂质迁移和提高电解液纯度 328

16.5 设备 329

16.5.1 混合室设计 329

16.5.2 澄清室设计 330

16.6 循环配置 331

16.6.1 串联回路 331

16.6.2 并联和串并联回路 333

16.6.3 洗涤除杂段 333

16.7 串联回路的级数设计 333

16.7.1 萃取剂浓度测定 333

16.7.2 萃取与反萃等温线测定 334

16.7.3 萃取率测定 334

16.7.4 反萃有机相铜平衡浓度测定 334

16.7.5 有机相萃取过程铜的迁移 335

16.7.6 铜反萃电解液流量测定 335

16.7.7 其他方法 336

16.8 串联和串并联循环的定量比较 336

16.9 操作注意事项 336

16.9.1 操作的稳定性 336

16.9.2 三相形成 337

16.9.3 相连续性 339

16.9.4 有机相损失和回收 339

16.10 工业化溶剂萃取厂 339

16.11 小结 344

参考文献 344

建议阅读 346

17 电积 349

17.1 电积工艺 349

17.2 铜电积化学原理 349

17.3 电能消耗 350

17.4 设备和操作实践 351

17.4.1 阴极 351

17.4.2 阳极 351

17.4.3 电解槽设计 353

17.4.4 电流密度 355

17.4.5 酸雾抑制 356

17.4.6 电解液 356

17.4.7 电解液添加剂 360

17.5 阴极铜纯度优化 360

17.6 电流效率优化 361

17.7 现代工业电积车间 362

17.8 浸出液直接电积 362

17.9 电解沉积现状及未来发展趋势 368

17.10 小结 369

参考文献 369

建议阅读 371

18 再生铜的回收和加工 373

18.1 原料循环 373

18.1.1 厂内废料 373

18.1.2 新废料 374

18.1.3 旧废料 375

18.2 再生铜分级和定义 379

18.3 废料处理和选矿 380

18.3.1 电线电缆处理 380

18.3.2 汽车用铜回收 382

18.3.3 电子废料处理 384

18.4 小结 385

参考文献 385

建议阅读 387

19 铜循环利用的化学冶金 389

19.1 再生铜的特点 389

19.2 原生铜熔炼过程中的废料处理 389

19.2.1 熔炼炉用废料 390

19.2.2 转炉和阳极炉用废料 391

19.3 再生铜冶炼厂 391

19.3.1 高品位再生铜熔炼 391

19.3.2 熔炼黑铜 391

19.3.3 吹炼黑铜 393

19.3.4 火法精炼和电解精炼 394

19.4 小结 394

参考文献 395

建议阅读 396

20 熔化和浇铸 397

20.1 产品等级和质量 397

20.2 熔化技术 399

20.2.1 炉型 399

20.2.2 氢和氧的测定和控制 403

20.3 浇铸设备 403

20.3.1 浇铸坯材 404

20.3.2 浇铸线材和棒材 404

20.3.3 浇铸无氧铜 409

20.3.4 浇铸带材 409

20.4 小结 410

参考文献 411

建议阅读 412

21 副产品和废物走向 415

21.1 钼的回收和处置 415

21.2 浮选药剂 415

21.3 操作 415

21.4 最优化 417

21.5 阳极泥 418

21.5.1 阳极泥组成 418

21.5.2 阳极泥处理流程 421

21.6 烟尘处理 422

21.7 炉渣利用或无害化处理 423

21.8 小结 425

参考文献 425

建议阅读 426

22 铜生产成本 427

22.1 总体投资成本：从矿山到精炼厂 427

22.1.1 投资成本的变化 429

22.1.2 冶炼厂的合理规模 429

22.2 总直接运营成本：从矿山到精炼厂 429

22.2.1 直接运营成本变化影响 430

22.3 总生产成本、销售价格和盈利能力 430

22.3.1 副产品效益 431

22.4 选矿成本 431

22.5 冶炼成本 433

22.6 电解精炼成本 435

22.7 废料回收铜生产成本 435

22.8 铜湿法冶金成本 436

22.9 盈利能力 438

22.10 小结 438

参考文献 438

建议阅读 439

索引 441