有色冶金基础知识(V1.0).ppt

有色冶金基础知识,市场部培训罗艾东2010年4月,,提纲,2、冶金及冶金分类,3、有色金属冶炼,4、火法冶金,5、湿法冶金,,1、金属与有色金属,6、铅锌冶炼,7、铜镍冶炼,,一金属与有色金属,做靠得住、信得过的环保企业,,,1、金属的定义金属是黑色金属和有色金属的总称。金属最突出的特征是其容易失去电子的倾向。从化学角度看，金属是指在溶液中容易生成阳离子化学元素，其氧化物与水结合形成氢氧化物而不是相应的酸。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2、金属的物理性质从物理学角度看，由于金属的原子外层结构中都含有游离的或易激化的电子，因而具有一系列的金属特性（金属性）。包括良导电性；良导热性；具有金属光泽；金属延展性；非挥发性（汞除外）；不溶于水和有机溶剂；,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、有色金属元素周期表中共有112种元素，金属和半金属占96种；其中铁、铬、锰一般列为黑色金属；铀、钚、镭等27种放射性金属；砷和硒一般归类为非金属；64种有色金属分成5类重（有色）金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属。,做靠得住、信得过的环保企业,,,二冶金与冶金分类,做靠得住、信得过的环保企业,,,冶金是指从矿石或二次金属资源中提出金属或金属化合物。作为冶金原料的的矿石或精矿，其中除含有所要提取的金属矿物外，还含有伴生金属矿物以及大量无用的脉石矿物。冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物合体中分离出来并加以提纯。冶金分离和提纯过程常常不能一次完成，需要进行多次，通常包括预备处理、熔炼和精炼三个循序渐进的作业过程。,做靠得住、信得过的环保企业,1、冶金,,,现代冶金中，由于矿石（或精矿）性质和成分、能源、环境保护以及技术条件等情况不同，实现上述冶金过程的工艺流程也是多种多样的。根据冶炼金属不同，冶金工业通常分为黑色冶金工业（或钢铁冶金工业）和有色冶金工业。黑色冶金工业（钢铁冶金工业）包括生铁、钢和铁合金（铬铁、锰铁）的生产。有色冶金包括其余所有各种金属的生产。,做靠得住、信得过的环保企业,2、冶金分类,,,三有色金属冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,有色金属冶炼是指从矿石、精矿、二次资源或其他物料中提取伴生元素或其化合物的物理化学过程。提取方法主要有火法冶金、湿法冶金和电冶金三类。,做靠得住、信得过的环保企业,1、有色金属冶炼,,,（一）火法冶金火法冶金是在高温（700℃以上）条件从冶金原料中提取或精炼有色金属的工艺过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其他杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中化学反应（比如硫化矿的氧化焙烧和熔炼）；金属热还原过程也是自热进行的。火法冶金生产成本一般低于湿法冶金。火法冶金一般包括原料准备、焙烧、熔炼（吹炼）和精练四大过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,2、有色冶金方法分类,,典型火法冶金氧气底吹炼铅法（QSL法）,做靠得住、信得过的环保企业,,,（二）湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，金属金属分离、富集和提取的科学技术。湿法冶金温度不高，一般低于100℃。现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。湿法冶金包括浸出、液固分离、溶液净化、金属提取等操作过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,,典型湿法冶金工艺湿法炼锌工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,,（三）电冶金电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效益的不同，电冶金又分为电热冶金和电化学冶金。电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者主要区别只是冶炼过程来源不同。电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如铜的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，可列入火法冶金一类。,做靠得住、信得过的环保企业,,,做靠得住、信得过的环保企业,2、火法冶金与湿法冶金比较,,,3、金属冶炼过程一般有色金属提取冶金过程中，需要根据原料性质和对产品的要求采用两类或三类冶金方法相互配合组成提取流程。如铜、铅、锌、镍、钴多采用火法冶金制取粗金属，以电化学方法制取纯金属。轻金属多采用湿法冶金制取纯金属化合物，以电冶金制取粗金属或纯金属。大多数稀有金属是以湿法冶金方法制取纯金属化合物，以火法冶金或电冶金制取纯金属。,做靠得住、信得过的环保企业,,,四火法冶金,做靠得住、信得过的环保企业,,,火法冶金是在高温（700℃以上）条件从冶金原料中提取或精炼有色金属的工艺过程。火法冶金的基本条件是维持一定的高温所需的热源，除了冶金本身为放热反应外，主要依靠碳质燃料燃烧供热（煤、焦炭、天然气和石油产品）。为提高燃料热效率减少烟气体积，相继发展了富氧或纯氧熔炼工艺（空气中含有79（体积）的氮气）。为充分利用硫化精矿以及粉状物料大比面积，相继发展了闪速、旋涡、熔池熔炼等新工艺。,做靠得住、信得过的环保企业,（一）火法冶金及其新工艺,,,做靠得住、信得过的环保企业,,典型工艺火法炼铜,,火法冶金一般包括原料准备、焙烧、熔炼（吹炼）和精练四大过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,（二）火法冶金过程,,1、原料准备将精矿或矿石、熔剂和烟尘等按冶炼要求配制成具有一定化学组成和物理性质的炉料过程，为现代火法冶金流程的重要组成部分。炉料准备一般包括贮存、配料、混合、干燥、制粒、制团等。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2、焙烧焙烧是指在低于物料熔化温度下完成的某种化学反应的过程。焙烧大多为下步熔炼或浸出等主要冶炼作业做准备。根据工艺目的，焙烧大致可分为氧化焙烧、盐化焙烧、还原焙烧、挥发焙烧、烧结焙烧。盐化焙烧包括硫酸化焙烧和氯化焙烧，磁化焙烧属还原焙烧。按物料在焙烧过程中的运动状态，分为固定床焙烧、移动床焙烧、流态化焙烧、漂浮焙烧。,做靠得住、信得过的环保企业,,,1）氧化焙烧氧化焙烧是用氧化剂是物料中的金属化合物转变为氧化物的工艺。目的是为了获得氧化物以利于下一步熔炼制取粗金属，并回收其中的热量和有价成分。氧化焙烧多用于硫化矿冶炼。有时为了挥发除去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解变成低价硫化物和硫，最后生成氧化物和。如下MeS2MeS1/2S21/2S2O2SO2MeS1/2O2MeOSO2总反应MeS2MeO2SO2一些硫化矿的氧化焙烧是放热反应，所放出的热量可使反应自热（或部分自热）进行到底。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2）盐化焙烧硫酸化焙烧和氯化焙烧是盐化焙烧的典型例子。目的是在严格条件控制下使物料中的某些金属硫化物或氧化物尽可能多地转化为溶于水或稀酸的可溶盐。A硫酸化焙烧2/3MeSO2→2/3MeO2/3SO22SO2O2→2SO3MeOSO3→MeSO4铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及低品位金属物料的处理。硫酸化焙烧控制条件主要有温度和送风量。在同一温度下，各种硫酸盐的分解压和稳定性是不同的，温度越高，硫酸盐越不稳定，容易分解为氧化物。利用各种硫酸盐稳定性的差异，通过适当控制温度，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，便是硫酸化焙烧最合适的送风量。工业上常用流态化焙烧炉进行硫酸化焙烧。,做靠得住、信得过的环保企业,,,B氯化焙烧氯化的物理可以是氧化物、碳化物、硫化物及金属或合金。常用氯化剂可以是Cl2、HCL、CCl4、CaCl2、NaCl、MgCl2、FeCl3如MeOCl2→MeCl21/2O2根据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高温氯化焙烧。前者作业温度不高，生成的氯化物以固态存在，利用其水溶性，在浸出工序中加以提取。高温氯化因焙烧温度高，而氯化物沸点较低，因此生成的氯化物往往同时挥发进入气相后而富集。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，又易还原或分解，再加上氯化焙烧选择性好，使得氯化焙烧得到广泛应用。典型范例有金红石或高钛渣氯化法制取TiCl4，二氧化锆氯化法制取ZrCl4。,做靠得住、信得过的环保企业,,,3）还原焙烧还原焙烧指在还原气氛下将金属氧化物还原成金属或低价化合物的焙烧过程。按被还原物挥发和不挥发分为还原挥发焙烧和不挥发焙烧两类。还原剂可固体、液体或气体等碳质还原剂。（在使用固体还原剂煤火焦炭时，在焙烧过程中碳先转化成CO）如ZnOCOZnCO2As2O52COAs2O32CO2MeOs,lCOgMegCO2g磁化焙烧实质上也属于还原焙烧，其典型例子为赤铁矿磁化焙烧，反应为3Fe2O3COFe3O4CO2,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、熔炼熔炼是指炉料在高温（1300K1600K）炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的冶金过程。为提供必要的温度，往往需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气。粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差异而分层得以分离。富集物有锍、黄渣等，他们尚需进一步吹炼或用其他方法处理才能得到金属。熔炼可分为氧化熔炼和还原熔炼。,做靠得住、信得过的环保企业,,,1）氧化熔炼以氧化反应为主的的熔炼过程，如硫化铜、镍矿物原料的造锍熔炼、锍的吹炼、硫化锑精矿鼓风炉熔炼等。主要反应MeSs,lO2gMelSO2gMeSs,l1.5O2MeOs,l,gSO2g[Me’S]lMeOl[MeS]l[Me’O]lMe、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分离过程，如铜、镍硫化精矿，在熔炼时将铜、镍富集到锍中，同时被氧化后，与杂质金属（如铁）和脉石一道造渣除去而分离。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。,做靠得住、信得过的环保企业,,,A闪速熔炼将硫化精矿（铜、镍精矿）、熔剂与氧气或富氧空气或预热空气仪器喷入赤热反应塔内，使炉料在飘悬状态下迅速氧化和熔化的熔炼工艺。优点1）细颗粒物悬浮于紊流中，化学反应速度快；2）细颗粒干精矿具有大的表面积，反应速度快；3）烟气中SO2含量高，易于综合利用；闪速熔炼奥托昆普（Outokumpu）型、国际镍公司因科（Inco）型、基夫赛特（Kivcet）法和氧气喷撒熔炼（OSS）法。,做靠得住、信得过的环保企业,,,B熔池熔炼将炉料直接加入鼓风翻腾的熔池中迅速完成气、液、固相间主要反应的强化熔炼方法。按反应气体鼓入熔体方式，分为侧吹、顶吹和底吹三种。1侧吹从设于侧墙和埋入熔池的风口直接将富氧空气鼓入铜锍炉渣熔体内。有诺兰达法、瓦纽科夫法、特尼恩特法和白银炼铜法。2）顶吹从炉顶往炉内插入喷枪，喷枪出口距熔池液面一定高度或浸没与熔体之中。有三菱法、顶吹旋转法和艾萨熔炼法等炼铜、炼镍和炼铅法。3）底吹采用卧式长形圆筒反应器，在用墙分开的氧化段和还原段都设有数个底吹喷嘴，氧化段喷吹氧气，还原段喷吹氧气和还原剂（煤粉或天然气），贫化炉渣，回收铅锌。,做靠得住、信得过的环保企业,,,C热风熔炼将预热空气或预热富氧空气鼓入冶金炉以强化冶金过程的熔炼方法。优点如下1）可代替部分燃料燃烧所产生的热量，降低燃料消耗，降低助燃风量，减低单位金属的烟气量和烟气带走的热损失；2）使燃料和反应物的活性提高，有利于提高燃烧温度和完全程度，强化冶炼过程、提高金属回收率；3）使熔炼炉高温集中，加快熔炼熔化速度，提高炉渣过热程度。目前已经广泛用于铜、镍闪速熔炼、鼓风炉炼锌、铅。,做靠得住、信得过的环保企业,,,D富氧熔炼领用工业氧气部分或全部取代空气以强化冶金过程的熔炼方法。从硫化矿熔炼获得金属过程自始至终是氧化过程，当熔炼鼓风中氧浓度愈大，炉内氧分压愈高，氧的扩散速度也愈快，硫化矿的氧化速度也随之增加。1952年加拿大国际镍公司（Inco）首先采用工业氧气闪速熔炼铜精矿，熔炼过程不需添加任何燃料。随后的奥托昆普（Outakumpu）型闪速炉以及随后开发的熔池熔炼方法（诺兰达法、三菱法、白银炼铜法、氧气底吹炼铅法）都用富氧熔炼。,做靠得住、信得过的环保企业,,,E硫化精矿自热熔炼主要由精矿中硫化物的氧化剂氧化亚铁造渣等反应热来维持高温熔炼过程的熔炼方法。实践证明，闪速熔炼炼铜，采用40的富氧和473K的热风进行熔炼，产出65的铜锍，并可实现自热熔炼。自热熔炼不仅可以降低熔炼过程的能耗，且减少烟气量，提高烟气SO2浓度，降低对环境的污染，是今后冶炼发展的主要方向。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2）还原熔炼金属氧化物料在高温熔炼炉还原气氛下被还原成熔体金属的熔炼方法。还原熔炼采用碳质还原剂（煤、焦炭等）。高温条件下碳质还原剂与金属氧化物发生的反应如下MeCMeCOMeOCOMeCO2CO2C2COMeO与C的反应为固相接触，受接触面限制，反应不能很好的进行，CO气体还原剂对金属氧化物的还原起主要作用。因此，必须加过量的还原剂（C）。,做靠得住、信得过的环保企业,,,4、精炼精炼是粗金属去除杂质的提纯过程。对高熔点金属，精炼还具有致密化作用，分化学精炼和物理精炼两大类。1）化学精炼利用杂质和主金属某些化学性质的不同实现其分离。A氧化精炼利用氧化剂将粗金属中的杂质氧化造渣或氧化挥发去除。B硫化精炼加入硫化物去除粗金属中的杂质。C氯化精炼通入氯气或加入氯化物使杂质形成氯化物而与主金属分离。（基于氯对杂质的亲和力大于主金属，并生成氯化物不溶于或少溶于主金属为前提。）D碱性精炼向粗金属熔体中加入碱，使杂质氧化与碱结合成渣而被去除。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2）物理精炼以物理变化为主，利用他们的物理性质不同脱除杂质的方法。A精馏精炼利用物质沸点不同，交替进行多次蒸发和冷凝去除杂质，包括蒸馏和分凝回流两个过程。C真空精炼在低压或远低于常压下脱除粗金属中杂质。（防止金属与空气总的氧氮反应、避免气体杂质污染，更重要的是能为精炼过程创造有利于金属和杂质分离的热力学和动力学条件。）D溶析精炼利用杂质或其他化合物在金属中的溶解度变化的性质，通过改变精炼温度将其脱除。,做靠得住、信得过的环保企业,,,五湿法冶金,做靠得住、信得过的环保企业,,,典型工艺湿法炼锌常规浸出工艺,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,典型工艺氧化锌矿直接浸出流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,湿法冶金是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，进行金属分离、富集和提取的冶金技术。由于这种冶金过程大都是在水溶液中进行，故称湿法冶金。随着矿石品味的下降和对环境保护要求的日益严格，湿法冶金在有色金属生产中的作用越来越大。,做靠得住、信得过的环保企业,1、湿法冶金,,,2、湿法冶金过程湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取及废水处理等单元操作过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2.1、浸出浸出是借助于溶剂选择性地从矿石、精矿、焙砂等固体物料中提取某些可溶性组分的湿法冶金单元过程。根据浸出剂的不同可分为酸浸出、碱浸出和盐浸出。根据浸出的化学过程分为氧化浸出和还原浸出。根据浸出方式分为堆浸、就地浸、渗沥浸、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出。,做靠得住、信得过的环保企业,,,浸出根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。影响浸出速度的因素主要有固体物料组成、结构和粒度、浸出剂的浓度、浸出的温度、液固相对流动的速度和矿浆粘度等。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2.2、固液分离固液分离是指分离成液相和固相的过程。常用固液分离方法沉降分离和过滤分离两种方法。沉降分离借助重力作用将浸出矿浆分离为含固体量较多的底流和清亮溢流液的液固分离方法，其先决条件是固相和溢流液存在密度差。过滤分离利用多孔介质拦截浸出矿浆中的固体粒子，用压强差或其他外力为推动力，使液体通过微孔的液固分离方法。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2.3、净化（溶液净化）净化是指除去溶液中杂质的湿法冶金过程。一般浸出液中除欲提取金属外，尚有金属和非金属杂质，必须先分离掉这些杂质才能最终提取目的金属。净化的主要作用确保产品质量。（一些杂质元素影响产品的用途，必须严格按规定标准生产，保证产品质量。）,做靠得住、信得过的环保企业,,,净化的作用1）使后续作业顺利进行。如硫酸锌水溶液电积时，杂质氟、氯并不影响电锌质量，但会影响电锌的极板外观、起泡、爆裂和作业；而钴、锑等不仅影响电锌质量，还可能导致电积烧板。2）提高生产的技术经济指标，某些杂质会直接影响工艺过程的顺利进行，如电积时铜、钴、镍、锑、锡、镉、氯离子影响电流效率和回收率指标。3）综合回收有价金属，如湿法炼锌中浸出液可回收稀散金属铟、锗等，又如电镍时可回收钴。,做靠得住、信得过的环保企业,,,净化分类工业常用的净化包括结晶、沉淀、蒸馏、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等。为获得纯净溶液，通常多种方法综合使用。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2.4、从溶液中提出金属提取是指将水溶液中所含的金属物料经过金属状态的转化，从溶液中析出回收单元的操作过程，包括电解法和化学法两种。注氰化冶金是兼具电解法和化学法的一种特殊冶金方法。电解提取又称电解沉积，是向含金属盐的水溶液或悬浮液中通过直流电而使其中的某些金属沉积在阴极的过程。化学提取使用一种还原剂把水溶液中的金属离子还原成金属的过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,,做靠得住、信得过的环保企业,,提取方法比较,,1）电极电解提取时阳极只起电导作用，多数情况下成为氧的发生极，因而作为阳极材料，最好是不受电解液侵蚀，氧的超电压小、坚固耐用。生产实践中用得不溶阳极多为Pb-Ag、Pb-Sb合金等。阴极多用目的金属相同的纯金作为种板（如铜），有的使用不同金属，如锌电解用铅板，钴电解用不锈钢。2）电解液和电解精练相同，电解液采用目的金属的可溶性盐的水溶液，酸根要尽可能稳定，价格低廉。多数金属使用硫酸电解液，电解液中还加入各种添加剂，以增强金属沉积物的均匀性，防止在电解液表面形成泡沫以至产生烟雾。,做靠得住、信得过的环保企业,,电解提出工艺,,3）电流密度对一些负电位的金属（如锌、锰等）的电解，需要高电流密度，一般电流密度增加时，杂质影响也变得明显。故必须严格净化电解液。4）电流效率、耗电量、电能效率等电解提取的电流效率主要影响因素为①电解液中目的金属的浓度和H的浓度；②电流密度（一般电流密度越高，电流效率越高）；③电解液的温度；④电解液中存在的杂质种类及其数量；⑤阴极表面状态等。,做靠得住、信得过的环保企业,,电解提出工艺,,六铅锌冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,2009年铅锌规模以上的冶炼企业数量达到674家（2005年，379家），实现工业销售产值为1449.76亿元；2009年，铅锌总产量达到806.46万吨，占我国有色金属总产量的30.95。铅锌产量排序前3个省份湖南、河南、云南的铅锌产量合计为389.32万吨，占全国铅锌总产量的52.1。,做靠得住、信得过的环保企业,,铅锌冶炼介绍,,（一铅冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,铅是元素周期表中第六周期IVA族元素，原子序数82，元素符号Pb，原子量207.19，原子外层构型为6s26p2。铅在地壳中的丰度为110－3％。世界铅储量为2.9亿吨，主要在美国、加拿大和俄罗斯，中国的锌资源储量700万吨。自然界中主要的含铅矿物是硫化矿和氧化矿，前者的主要矿物成分是方铅矿（PbS），后者主要是白铅矿（PbCO3），大部分为PbS。硫化铅矿常与闪锌矿（ZnS）共生，并伴生有FeS2（黄铁矿）、CuFeS2（黄铜矿）等硫化物，以及石灰石、石英等脉石矿物。,做靠得住、信得过的环保企业,,1、铅与铅矿物的介绍,,目前，世界上铅冶炼生产方法主要采用火法，湿法炼铅工艺尚未实现工业化。火法炼铅可分为传统炼铅法和直接炼铅法。A传统炼铅法1）烧结－鼓风炉熔炼法（量最多）；2）密闭鼓风炉熔炼法（ISP法，适用于铅锌联合冶炼和锌冶炼）；3）电炉熔炼法（极少）等。B直接炼铅法1）氧气底吹炼铅法（QSL法）；2）基夫赛特法；3）我国自我研发的氧气底吹－鼓风炉炼铅工艺（SKS法）；4）顶吹旋转转炉法（卡尔多法、TBRC法）；5）富氧顶吹喷枪熔炼法（ISA或Ausmelt法）、奥托昆普闪速熔炼法、瓦纽可夫法等。,做靠得住、信得过的环保企业,,2、火法炼铅（冶炼得到粗铅）,,应用情况由于工艺简单，生产稳定，回收率高等优点，多年来被广泛采用，所生产的粗铅占世界铅产量的80，国内多数粗铅产品都由该法生产。工艺与设备烧结－鼓风炉熔炼流程主要由原料制备、烧结焙烧（氧化SO2）、鼓风炉熔炼（C还原）等工序组成。核心设备干燥窑、鼓风烧结机、鼓风炉等。,做靠得住、信得过的环保企业,,2.1烧结鼓风炉熔炼法,,烧结-鼓风炉还原熔炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,密闭鼓风炉熔炼法（ISP法）在中国的典型应用实例是韶关冶炼厂，其特点是能同时炼铅锌，可以处理难选的铅锌混合精矿、低品位复杂精矿及各种含铅锌的二次物料。该法工艺流程见附图2，核心设备是鼓风烧结机、密闭鼓风炉、热风炉、铅雨冷凝器、烟化炉等。,做靠得住、信得过的环保企业,,2.2密闭鼓风炉熔炼法（ISP法）,,密闭鼓风炉熔炼法（ISP法）,做靠得住、信得过的环保企业,,,氧气底吹炼铅法（QSL法）核心设备为QSL反应器，工艺过程简单，铅回收率高达98～99，硫回收率达99。由于冶炼过程是在密闭的反应器中进行，车间操作岗位的铅尘含量可达到0.1mg/m3以下。QSL反应器冶炼产生的烟气SO2浓度可达8，利于两转两吸制酸。氧气底吹炼铅工艺流程短，投资较省，但技术条件控制要求严，生产过程自动化水平高，适宜于大型冶炼厂的技术改造和新建。水口山炼铅法（SKS法）是我国自行开发的炼铅工艺，主要设备有卧式底吹转炉（SKS炉）、鼓风炉，其中SKS炉是由QSL炉变化而来，不同的是水口山炼铅法保留了传统炼铅法中的鼓风炉还原系统，因此，水口山炼铅法适于采用烧结－鼓风炉熔炼工艺的老厂的技术改造。,做靠得住、信得过的环保企业,,2.3氧气底吹直接炼铅法（QSL法）,,氧气底吹直接炼铅法（QSL法）,做靠得住、信得过的环保企业,,,2、粗铅精炼,做靠得住、信得过的环保企业,,目前世界上大部分的粗铅采用火法精炼，但我国的粗铅均为电解精炼。电解精炼的优点是除铋效果好，能使铋及贵金属富集于阳极泥中，有价金属回收率高，劳动条件较好，可产出高纯度的精铅。其缺点是占地面积大，基建投资多，只能产出单一品级的精铅，而且要先进行火法精炼除铜，有时还需除锡。,,2.1粗铅火法精炼,做靠得住、信得过的环保企业,,通常由溶析和加硫除铜氧化精炼除砷锑加锌提银氧化或真空除锌加钙镁除铋等工序组成。（西北铅锌冶炼厂采用此法）,湿法炼铅具有无或轻污染的清洁生产优点，但其工艺和设备尚不完善，经济效果也无法与火法炼铅竞争，工业上还未应用。,,2.2粗铅电解精炼,做靠得住、信得过的环保企业,,电解时以硅氟酸铅和硅氟酸为电介质，在直流电作用下，将粗铅电解成精铅。中国铅电解精炼工艺流程由火法除铜精炼和电解两段作业组成。电，解时，以电解铅片作阴极，脱铜后的铅作阴极，在硅氟酸和硅氟酸铅水溶液中进行电解。在直流电的作用下阳极氧化成铅离子进入水溶液，阴极上溶液中铅离子还原析出阳极Pb→Pb22e阴极Pb22e→Pb,,锌电解工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,（二锌冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,锌是元素周期表中第四周期IIB族元素，原子序数30，元素符号Zn，原子量65.38，原子外层构型为3d104s2。锌在地壳中的丰度高于其他有色重金属，为8.210－3％。锌在陆地的储量为16.27亿吨，海洋结核中储量6.89亿吨，中国的锌资源储量700万吨。自然界中主要的含锌矿物是硫化矿和氧化矿，硫化矿储量远大于氧化矿。硫化锌矿多为共生矿，如铅锌矿、铜锌矿、铜铅锌矿。这些矿石中除含铜、铅、锌外，还含有金、银、镉、铋、砷、锑等有价金属。,做靠得住、信得过的环保企业,,1、锌与锌矿物的介绍,,2、火法炼锌火法炼锌在高温下，用碳作还原剂从氧化锌中还原提取金属锌的过程。技术分为竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼铅锌、电炉炼锌和横罐炼锌。前两种方法是中国现行的主要炼锌方法，电炉炼锌仅为中小炼锌厂采用，横罐炼锌已经淘汰。中国的葫芦岛锌厂是中国唯一和世界上仅存的两家竖罐炼锌厂之一。此处不作重点介绍。火法炼锌大约占我国锌总产能的20％。,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、密闭鼓风炉炼锌（ISP）密闭鼓风炉炼锌在密闭炉顶的鼓风炉中，用碳质还原剂从铅锌精矿烧结块中还原出锌和铅，锌蒸气在铅雨冷凝云中冷凝成锌，铅与炉渣进入炉缸，经中热前床使渣与铅分离。此方法是，英国帝国熔炼公司（ImperialSmeltingCarp,Let.）研究成功的，简称ISP，对原料适应性强，既可以处理原生硫化铅锌精矿，也可以熔炼次生含铅锌物料，能源消耗也比竖罐炼锌法低。密闭鼓风炉炼铅锌流程主要包括含铅锌物料烧结焙烧、密闭鼓风炉还原挥发熔炼和铅雨冷凝器冷凝三部分。国内的韶关冶炼厂和陕西东岭集团（宝鸡）就是采用ISP工艺炼铅锌。,做靠得住、信得过的环保企业,,,密闭鼓风炉炼锌（ISP）工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,4、湿法炼锌湿法炼锌用酸性溶液从氧化锌焙砂或其他物料中浸出锌，再用电解沉积技术从锌浸出液中制取金属锌的方法。该法于1916年开始工业应用，目前全世界70以上锌都是采用湿法炼锌生产的，我国80％的锌是采用湿法炼锌生产的。湿法炼锌包括硫化锌精矿焙烧、锌焙砂浸出、浸出液净化除杂质和锌电解沉积四个程序。,做靠得住、信得过的环保企业,,,,湿法炼锌工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,4.1、锌精矿焙烧锌精矿焙烧用空气或富氧使锌精矿中的ZnS氧化成ZnO和ZnSO4，同时除去As、Sb、Cd等杂质的一种作业。湿法炼锌的精矿焙烧与火法焙烧不同，湿法炼锌中要求保留1％～2％的硫以SO42－形态存在，以补充锌焙砂浸出时不足的硫酸。而火法炼锌精矿焙烧希望全部ZnS都氧化为ZnO，以提高冶炼回收率。主要技术经济指标脱硫率91％～95％，烟气SO2浓度＞6.5，不溶硫＜1％。,做靠得住、信得过的环保企业,,,,4.2、锌焙砂浸出与浸出液净化锌焙砂浸出由中性浸出和酸性浸出两段组成。一段中性浸出采用废电解液，二段用硫酸作浸出液。ZnO＋H2SO4ZnSO4H2O为了提高锌焙砂中锌浸出率，采用空气搅拌，以强化浸出过程。使难溶的ZnO.Fe2O3、ZnO.Al2O3及ZnS得以溶解。浸出工序的主要指标锌焙砂含锌47％～57％，（可溶Zn＞90％），锌浸出率Zn＞85％，浸出渣含Zn18％～20％，浸出产渣率53％。,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,所得浸出液含锌130g/L～150g/L,其他杂质为（g/L）Cu0.002～0.004，Cd0.5～0.7，Co0.01～0.04，Ni0.2～0.4，Sb0.0003～0.0004。这些杂质对锌电积非常有害，电积前必须将其除到允许浓度。传统浸出液净化过程包括两个工序先加锌粉置换除铜、镉；再加黄药（先加CuSO4，后加2C4H9OCSSK）除钴。此外可以采用白砷（As2O3）代替黄药除钴。,做靠得住、信得过的环保企业,,,,湿法炼锌常规浸出工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,湿法炼锌热酸浸出工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,氧化锌矿直接浸出流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,,湿法炼锌硫化锌精矿直接浸出工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,,锌电解沉积是湿法炼锌的最后一个工序，是用电解的方法从硫酸锌水溶液中提取纯金属锌的过程。用含银0.5-1的铅-银合金板作为阳极，以压延铝板作阴极，当电解槽通过直流电时，在阴极板上析出金属锌，阳极上放出氧气，溶液中硫酸再生。总电化学反应式ZnSO4H2OZnH2SO41/2O2阴极反应Zn22eZn2H2eH2氢析出超电压的存在，使氢析出电位比锌负，锌优先于氢析出，保证了锌电积的顺利进行。阳极反应Pb-2ePb2PbSO42--2ePbSO4PbSO4H2O-2ePbO24HSO42-,做靠得住、信得过的环保企业,,5、锌电解沉积（电积）,,七铜镍冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,（一铜冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,铜是元素周期表中第四周期IB族元素，原子序数29，元素符号Cu，原子量63.54，原子外层构型为3d104s1。铜在地壳中的丰度为0.005％。世界铜储量为16.27亿吨，海底结核中铜的储量6.89亿吨。我国铜储量6708万t，居世界第十位。自然界中主要的含铜矿物是硫化铜和氧化铜，全世界原生铜产量的85来自硫化铜矿。铜矿石含铜一般只有0.4～2，伴生有少量的铅、锌、镍、钴、贵金属金银和稀有金属，90以上是黄铁矿和钙镁等脉石成分。现代均采用选矿法予以富集，产出含铜20-30的铜精矿供冶炼使用。金属铜呈玫瑰红色，延展性优良，铜的用途广泛，主要用于电缆和电机制造，电器、汽车、建筑管材等。,做靠得住、信得过的环保企业,,1、铜与铜矿物的介绍,,2、铜冶炼概况,当前，全球矿铜产量的75～80来自以硫化物形态存在的矿床，经开采、浮选得到的铜精矿为原料，采用火法冶炼工艺提炼铜。经造锍熔炼获得铜锍俗称冰铜，铜锍经吹炼产出粗铜。粗铜火法精炼后浇铸成阳极板，再经电解精炼获得品位99.95以上的电解铜。浸出、萃取、电积的湿法冶炼工艺适用于氧化铜矿、低品位矿石或适于浸出的硫化矿，近年获得较大发展，全球2000年生产能力已超过200万t。,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、火法炼铜,在冶金炉中，700℃以上的高温条件下，从铜精矿中提出铜的生产，成为火法炼铜。该方法由造锍熔炼（铜熔炼）、铜锍吹炼粗铜精炼三个工序组成，其中精炼分为火法精炼和电解精炼两种。,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、火法炼铜,做靠得住、信得过的环保企业,,,1）造锍熔炼（铜熔炼）,（为什么要造锍熔炼）铜精矿含铜仅为20-30，含脉石和硫化铁等大量杂质，难以用火法直接冶炼铜精矿得到粗铜。造锍熔炼原理利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。造锍熔炼的目的把炉料中全部铜富集在铜锍相，把脉石、氧化物及杂质汇集于熔渣相，然后将铜锍相与炉渣相完全分离。,做靠得住、信得过的环保企业,,,造锍熔炼工艺,造锍熔炼的传统方法如鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，由于效率低、能耗高、环境污染严重而逐渐被新的强化熔炼所代替，但目前在中小型冶炼企业尚未全部淘汰。新的强化熔炼有闪速熔炼和熔池熔炼两大类，前者包括奥托昆普型闪速熔炼和加拿大国际镍公司闪速熔炼等；后者包括诺兰达法、特尼恩特法、三菱法、艾萨法、奥斯麦特法、瓦纽可夫法和白银法等。火法炼铜技术走向连续化、自动化，金属和硫的回收率提高，环境状况获得很大改善，特别是SO2污染得到有效的控制。,做靠得住、信得过的环保企业,,,造锍熔炼的铜锍,铜锍是由Cu2S和FeS组成的合金，还含有Ni、Co、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Ag、Au、Se和微量脉石成分，以及24的氧。铜锍中铜的百分含量，称为铜锍品位。铜锍品位并非越高越好。铜锍品位选择是生产中的一个重要问题，铜锍品位太低，会使铜锍吹炼时间拉长，费用增加；铜锍品位太高，会使熔炼炉渣中含铜增加。,做靠得住、信得过的环保企业,,,2）铜锍吹炼,铜锍吹炼的任务是将铜锍吹炼成含铜98.599.5的粗铜。吹炼实质是在一定压力下降空气送入液体铜锍中，是铜锍中的FeS氧化成FeO与加入的石英熔剂造渣，Cu2S则与生成的Cu2O发生相互反应变成粗铜。,做靠得住、信得过的环保企业,,,3）火法精炼,铜锍吹炼的任务是将铜锍吹炼成含铜98.599.5的粗铜。吹炼实质是在一定压力下降空气送入液体铜锍中，是铜锍中的FeS氧化成FeO与加入的石英熔剂造渣，Cu2S则与生成的Cu2O发生相互反应变成粗铜。铜锍吹炼方法有传统的卧式转炉、连续吹炼炉、虹吸式转炉。近年来，吹炼技术又有创新，如ISA吹炼炉、三菱吹炼炉和闪速吹炼炉等。,做靠得住、信得过的环保企业,,,4）电解精炼,铜的电解精炼是以火法精炼铜为阳极，硫酸铜和硫酸水溶液为电介质，电铜为阴极，向电解槽通直流电使阳极溶解，在阴极析出更纯的金属铜的过程。,做靠得住、信得过的环保企业,,,4、湿法炼铜,湿法炼铜是用熔剂浸出铜矿石或铜精矿是铜进入溶液，然后从经过净化处理后的含铜溶液中回收铜的方法。此方法主要用于处理低品位铜矿石、氧化铜矿和一些复杂的铜矿石。目前湿法炼铜占1020。在今后精炼铜的生产中，二次铜的回收会有很大的增加，矿山产铜量的增长速度将低于电解铜生产的增长速度，火法炼铜仍将是主要的工艺，原矿浸出萃取电积工艺会有较大的发展。,做靠得住、信得过的环保企业,,,氧化铜矿湿法炼铜工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,电解液中的铁离子是有害杂质，因为Fe3会溶解阴极铜。2Fe3CuCu22Fe2电解液中的铜含量不得低于12g/L，含铜太低会发生氢离子放电，并使阴极铜不致密，有时甚至产出海绵铜。,,（一镍冶炼,做靠得住、信得过的环保企业,,,镍是元素周期表中第四周期VⅢ族元素，原子序数28，元素符号Ni，原子量58.71，原子外层构型为3d84s2。镍在地壳中的丰度为7.510-3％。世界铜储量为2.17亿吨，海底结核中铜的储量6.9亿吨。中国镍储量582亿吨，居世界第九。陆地已开采的镍矿有硫化镍矿、氧化镍矿两大类，前者占20，后者占80。我国主要从硫化镍矿中提取镍。硫化镍矿常与黄铜矿共生，钴、金、银和铂族金属也是硫化镍矿的常见成分。金属镍是一种重要的金属材料，主要用于生产各种含镍合金，不锈钢占镍消耗量的50。,做靠得住、信得过的环保企业,,1、镍与镍矿物的介绍,,2、镍冶炼概况,镍原矿品位一般为0.31.5，冶炼前必须精矿选矿，得到含镍48的精矿。现今镍产量5060来自于硫化矿。硫化镍矿的冶金方法分为火法和湿法两大类；火法冶炼与铜火法冶炼类似，占86；硫化镍矿湿法冶炼占硫化镍矿提镍的14；氧化镍矿湿法冶炼占氧化镍矿提镍的14。四川会理镍矿硫化镍精矿烧结鼓风炉熔炼工艺新疆喀拉通克铜镍矿富铜镍块矿直接鼓风炉熔炼吉林镍业电炉熔炼金川有色金属电炉熔炼、闪速熔炼各一套,做靠得住、信得过的环保企业,,,3、硫化镍矿冶炼,1）火法冶炼以硫化镍精矿为原料炼镍一般要经过焙烧、熔炼先进的已合二为一和吹炼三个工序产出高镍硫，经缓冷、结晶、离析和细磨，然后再经磁选、浮选，分别产出硫化镍、硫化亚铜和富含铂族金属的少量合金。高镍锍选矿产出的硫化镍二次镍精矿可以铸成阳极进行硫化镍直接电解获取金属镍，也可以焙烧脱硫生成氧化镍，再还原获得粗镍，经电解精炼生产电解镍。,做靠得住、信得过的环保企业,,,闪速炉处理硫化镍精矿火法工艺流程,做靠得住、信得过的环保企业,,,硫化镍矿冶炼,2）湿法冶炼硫化镍的全湿法生产流程是将二次镍精矿通过浸出、净液、电积等过程产出电解镍。一些新建的工厂多采用湿法冶金浸出电积工艺，湿法冶金浸出电积工艺主要有硫酸选择性浸出－电积法