以上计算所得的平衡常数值很大，这说明Cu2O几乎完全被 硫化进入冰铜。因此，对铜的硫化物原料（如CuFeS2）进 行造硫熔炼时，只要氧化气氛控制得当，且保证有足够的 F是e对S存硫在化，物就进可行以氧使化铜富完集全熔以炼C（u2S造的硫形熔态炼进）入的冰理铜论。基这础就。
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解决思路
铜锍和铜镍锍中都含有FeS，所以吹炼的第一周期 是FeS的氧化，并与加入的石英砂（SiO2）结合生 成炉渣分层分离。这就是吹炼脱铁过程。其结果使 铜锍由xFeS·yCu2S富集为Cu2S，而铜镍锍则由 xFeS·yCu2S·zNi3S2（铜镍高锍）。这是吹炼的第 一周期。对于铜镍或镍锍（xFeS·yNi3S2）的吹炼 到获得镍高锍（Ni3S2）为止。
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任务实践
上述采用的都是冰铜的理论成分，即将 冰和纯铜F看e成S形由成C组u、成F。e、但S实三际个上成工分厂以所纯产C冰u2铜S （少量工A业u冰、铜Ag）、还A含s、有S其b、它B成i和分炉，渣如等Fe。3O此4及外 还所常以含在有应Z用n图S、4-P5b时S，、N首i3先S2应、把Co实S际等冰成铜分成。 分换算为理论成分之后，方可应用此图。
任务十二、 硫化矿的造锍熔炼
和锍的吹炼
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上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
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任务目标
造锍熔炼和锍的吹炼的作用 造锍熔炼和锍的吹炼是从金属硫化矿提取金属的一
种重要方法，特别是在铜、镍冶金生产过程中更为 典型。其主要步骤包括： 造锍熔炼 利用MeS与含SiO2的炉渣不互溶及密度 差别的特性而使其分离。其过程是基于许多的MeS 能与FeS形成低熔点的共晶熔体（工业上一般称为 冰铜或锍），在液态时能完全互溶并能溶解少量的 MeO的物理化学性质，使熔体和渣能很好地分离， 从而提高主体金属的含量，并使主体金属被有效的 富集。
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任务实践
（1）四个液相面区： 液相面Ⅰ区—，CLu=EC1Pu固P1溶Cu体面。，是Cu（Cu固溶体） 体)的液Ⅱ相—面Fe区P1。pDL=KFEe2固Fe溶面体，。是 Fe(Fe 固 溶 溶体)的Ⅲ液—相Fe面SE区2E，EL3=FFeSeS面固，溶是体F。eSF(eFSe是S 固构 成Cu-Fe-S三元系的Fe-s二元系生成的二元 化合物。
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任务实践
三）Cu-Fe-S三元状态图在熔炼冰铜时的应用 1．冰铜的熔点 确定了冰铜的理论组成之后，就
可方便地自图4-5的等温线中找出其熔点。如冰 铜组成位于1015℃（1288K）的等温线上，则其 熔点就是1288K。从图中可以看出液相分层区外 靠Fe-Cu 边的等温线，其温度一般都比靠FeSC区在u与三2SF元线e共S的-晶C高u点，2SE故线的从之的熔间组点，成考其上虑熔。，点同冰最时铜底，组（在成11两应88条在K二）分，元层 共晶线及其附近，熔点也较低。
特征标志。因为它们说明了相图上有三元共晶反应， 三元包晶反应以及液相分层现象存在。
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任务实践
从以上状态图的介绍可知，液体冰铜基 本上是由均匀液相组成的，其中主要是 Cu,Fe和S。一般冰铜中硫的含量较按Cu2S 和FeS计算的化学量为少，因此不能把冰铜 视为Cu2S和FeS的混合物。如果冰铜中的硫 含量降低，则溶体可能进入三元系的分层区， 并随冰铜组成的不同析出富铁的新相。
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任务目标
一）造锍熔炼 用硫化铜精矿生产金属铜是重要的硫化物氧化的工
业过程。由于硫化铜矿一般都是含硫化铁的矿物， 如利用Cu，Fe变S得2，含其铜矿量石愈品来位愈，低随，着其资精源矿的品不位断有开的低发 到含铜只有10%左右，而含铁量可高达30%以上。 如果采用只经过一次熔炼提取金属铜的方法，必 然会产生大量含铜高的炉渣，造成铜的大量损失。 因此，为了尽量避免铜的损失，提高铜的回收率， 工业实践先要经过富集熔炼——造锍熔炼，使铜 与一部分铁及其它脉石等分离。
2Me+O2e+S2=2MeS
Δ Gθ (MeS)
2MeS+O2=2MeO+S2
Δ Gθ =Δ Gθ (MeO)- Δ Gθ (MeS)
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解决思路
在大多数情况下，由于金属氧化反应的 熵变小，所以它在Δ Gθ —T关系图中的直线 几乎是一条水平线，只是铜、铅、镍等例外。
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任务实践
由于要避免分层现象出现，以得到均匀一致 的冰铜溶体，所以冰铜成分应在FeS-Cu2S连线与 液相分层区的边界线（fFK）之间的区域，故冰铜 成分变化范围由Cu2S变到FeS，其含硫量在20%到 36.5%之间（纯Cu2S含S量为20%，纯FeS含S量 为36.5%），而铜的含量相应的从79.8%变到0。工 厂所产工业冰铜介于10～50%，而经常是20～40%， 相应含S量在22～30%，而经常为24～26%。
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任务目标
富集熔炼是利用MeS与含SiO2的炉渣 不互溶及密度差别的特性而使其分离。其过 程是基于许多的MeS能与FeS形成低熔点的 共晶熔体，在液态时能完全互溶并能溶解少 量的MeO的物理化学性质，使熔体和渣能很 好地分离，从而提高主体金属的含量，并使 主体金属被有效的富集。
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2Cu2S+O2=2Cu2O+S2 生成的Cu2O最终按下式Cu2S ,即：
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解决思路
Cu2O(1)+FeS(1)=Cu2S(1)+FeO(1) Δ Gθ =-146440+19.25T,kJ·kg-1·mol-1
logK=log aCu2S aFeO 当T=1473K时，aK=C1u02S4.2.aFe2S
任务目标
这种MeS的共熔体在工业上一般称为 冰铜（硫）。例如铜冰铜的主体为Cu2S，其 余为FeS及其它MeS。铅冰铜除含PbS外， 还含有Cu2S、FeS等其它MeS。又如镍冰铜 （冰镍）为Ni3O2·FeS，钴冰铜为CoS·FeS 等。
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任务目标
二） 锍的吹炼过程 在工业生产中铜锍，铜镍锍和镍锍的进一步
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任务实践
（5）两个四相平衡不变点： E—为三元共晶点，共晶温度为1188K（靠近
F+FeSeS-C（u固2S溶连体线）的+EFe3 处（固）溶，体LE）=。Cu2S （ 固 溶 体 ） P—为三元包晶点，析出温度为1358K（靠近
C溶u体角）处。），Lp+Fe(固溶体)=Cu(固溶体)+Cu2S（固 图中E点、P点、液相分层区dDKFf是此图的
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任务实践
2．冰铜的成分 在三角形S-Cu2S-FeS 内的高价硫化物（CuS、FeS2等）不稳定， 分解成Cu2S、FeS并析出硫蒸气。所以工厂 所 产 冰 铜 中 的 硫 含 量 不 超 过 图 中 Cu2S-FeS 连线之上。若超过了，体系即进入S-Cu2SFeS内，因此三角形S-Cu2S-FeS部分在冶金 过程的温度不是无意义的，图4-5中就省略 了。
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任务实践
黄铁矿 FeS2=FeS+1/2S2 斑铜矿 2Cu2FeS3=3Cu2S+2FeS+1/2S2
以上热离解所产生的元素硫，遇氧即氧化 成 SO2 随 炉 气 逸 出 。 而 铁 只 部 分 地 与 结 合 成 Cu2S以外多余的硫（S）相结合成FeS进入硫 内，其余的铁则以FeO形成与脉石造渣。
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任务目标
锍的吹炼 即在1373K～1573K的温度下对熔 融状态的锍吹以空气，使其中的硫化物发生 激烈的氧化，产出SO2气体和仍然保持熔融 状态的金属或硫化物。
理论上，以铜为例，从硫化矿中提取金属有 两种方法—连续炼铜法和包括造锍熔炼、锍 的吹炼分步炼铜法。分步炼铜法又可分为造 低品位冰铜的传统炼铜法和造高品位冰铜的 现代炼铜法。
处 理 都 是 采 用 吹 炼 过 程 ， 即 在 1373K ～ 1573K的温度下对熔融状态的锍吹以空气， 使其中的硫化物发生激烈的氧化，产出SO2 气体和仍然保持熔融状态的金属或硫化物。
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解决思路
一）金属硫化物氧化的吉布斯自由能图
某些金属对硫和氧的稳定性关系也可根据其吉布斯自由能图（图4-4） 来 求得判：断。金属硫化物的反应2MeS+O2=2MeO+S2可按下面两个反应
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任务实践
由于铜对硫的亲和力比较大，故在 1473K～1573K的造硫熔炼的温度下，呈稳 定态的Cu2S便与FeS按下列反应熔合成冰铜：
Cu2S+FeS=Cu2S·FeS 同时，反应生成的FeO与脉石氧化造渣，发 生如下反应：
2FeO+SiO2=2FeO·SiO2
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因此，利用造硫熔炼可使原料中原来呈硫化 物形态的和任何呈氧化形态的铜，几乎全部都以稳 定的Cu2S形态富集在冰铜中，而部分铁的硫化物 优先被氧化，所生成的FeO与脉石造渣。由于硫的 密度较炉渣大，且两者互不溶解，从而达到使之有 效分离的目的。
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任务实践
Ⅳ(Ⅳ1+Ⅳ2)—Cu2SEFfCu2S 及 E1PddE1 面 ， 是 Cu2S(Cu2S 固 溶构成体C)的u-液Fe相-S面系区的。C因u-S被二液元相系分生层成区的所二截元，化故合分物为。两个部分。Cu2S是
（2）两个液相分层区：即dDKFfd面区，它由V1与V2两部分组成： 溶体，V1两-d液DF相fd组面成区由，fF是及析d出D线Cu上2S两固对溶应体点的表初示晶。区，为L1=L2+Cu2S固 体，来V2年—感DK液F相D面组成区由，K是F析及出KDF线eS上固两溶对体应初点晶表区示，。为L1=L2+FeS固溶