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第一篇 铜冶金1

1 铜冶金一般知识1

1.1 铜及其主要化合物的性质1

1.1.1 铜及其主要合金的性质1

1.1.2 铜的硫化物、氧化物及其性质3

1.2 铜的产量及用途4

1.2.1 近20年世界各国的铜产量4

1.2.2 铜的用途4

1.3 铜冶金原料4

1.3.1 铜的矿物、矿石与精矿4

1.3.2 铜精矿的组成与冶炼工艺的关系4

1.3.3 再生铜原料5

1.4 铜冶金方法5

1.5 近30年来国内外铜冶金技术的发展7

2 铜精矿造锍熔炼的基本原理9

2.1 概述9

2.2 造锍熔炼的基本原理9

2.2.1 主要物理化学变化9

2.2.2 铜熔炼有关反应的△G？-T图10

2.2.3 M-S-O系化学势图11

2.2.4 矢泽彬的铜熔炼硫势-氧势图13

2.2.5 斯吕德哈、托格里和斯米尔诺夫的铜熔炼氧势-硫势图14

2.3 熔炼产物15

2.3.1 铜锍的形成及其特性15

2.3.2 炉渣的组成及其性质18

2.3.3 炉渣-铜锍间的相平衡21

3 闪速熔炼23

3.1 铜精矿闪速熔炼的工艺流程及生产过程23

3.2 闪速炉反应塔内的主要氧化反应25

3.3 奥托昆普闪速炉的炉体结构和精矿喷嘴类型26

3.4 闪速熔炼作业的技术管理27

3.4.1 闪速炉熔炼过程的管理27

3.4.2 贫化电炉的管理29

3.5 闪速熔炼的主要技术经济指标29

3.5.1 干矿水分29

3.5.2 铜锍品位29

3.5.3 炉渣含铜29

3.6 铜闪速熔炼的配料计算30

3.7 闪速熔炼的计算机控制32

3.8 闪速熔炼发展的成就33

3.8.1 闪速熔炼的“四高”发展趋势33

3.8.2 闪速炉熔炼发展的新技术新设备34

4 诺兰达熔池熔炼37

4.1 诺兰达熔炼生产工艺流程简述37

4.2 炉料和燃料38

4.2.1 对炉料粒度和水分的要求38

4.2.2 混合炉料配料原则38

4.2.3 熔剂38

4.2.4 燃料39

4.3 熔池中的物理化学变化39

4.4 熔炼产物40

4.4.1 铜锍40

4.4.2 炉渣42

4.5 诺兰达炉熔炼的生产数据与主要技术经济指标42

4.6 诺兰达反应炉结构及其装备43

4.6.1 诺兰达反应炉的炉体结构43

4.6.2 诺兰达反应炉的装置及其结构44

4.6.3 诺兰达反应炉的附属装置44

4.7 诺兰达炉正常操作的控制及常见故障的处理44

4.7.1 诺兰达炉熔炼过程的主要控制参数及控制方法44

4.7.2 常见故障及处理49

4.8 诺兰达熔池熔炼的特点及发展趋势51

5 顶吹浸没熔炼法52

5.1 概述52

5.2 生产工艺流程52

5.3 顶吹浸没熔炼炉的结构及主要附属设备56

5.3.1 炉子结构56

5.3.2 主要附属设备56

5.4 炉子的正常操作及常见故障处理58

5.4.1 澳斯麦特炉的操作58

5.4.2 贫化电炉的操作59

5.4.3 顶吹浸没熔炼炉常见工艺故障及处理60

5.5 顶吹浸没熔炼的主要技术经济指标61

5.6 顶吹浸没熔炼法的特点及发展趋势62

6 白银炼铜法64

6.1 概述64

6.2 白银炼铜法的生产64

6.3 白银炉炉体结构及主要附属设备64

6.3.1 白银炉的炉体结构64

6.3.2 主要附属设备66

6.4 白银炉的正常操作及常见故障的处理66

6.4.1 白银炉熔炼主要技术条件控制66

6.4.2 正常生产操作67

6.4.3 开、停炉作业68

6.4.4 常见故障及处理68

6.5 白银炼铜法主要技术经济指标70

6.5.1 床能力70

6.5.2 标准燃料率71

6.5.3 烟气二氧化硫浓度71

6.5.4 渣含铜71

6.5.5 铜的直收率和回收率71

6.5.6 炉寿命71

6.5.7 炉子热效率72

6.6 白银炼铜法的工艺特点及发展趋势72

7 其他熔炼新方法74

7.1 瓦纽柯夫法74

7.2 特尼恩特法75

7.3 三菱法连续炼铜76

7.4 北镍法（氧气顶吹自热熔炼炉）76

8 铜锍的吹炼78

8.1 概述78

8.2 铜锍吹炼的基本原理78

8.2.1 吹炼时的主要物理化学变化78

8.2.2 杂质在吹炼过程中的行为79

8.3 转炉结构及耐火材料80

8.3.1 转炉结构80

8.3.2 转炉的附属设备80

8.3.3 转炉用的耐火材料80

8.4 转炉吹炼生产实践81

8.4.1 吹炼过程81

8.4.2 作业制度82

8.4.3 转炉吹炼加料82

8.4.4 铜锍吹炼产物及放渣与出铜操作83

8.4.5 转炉的开、停炉作业85

8.4.6 转炉吹炼过程中常见的故障及其处理86

8.4.7 转炉吹炼的技术经济指标86

8.5 铜锍吹炼的其他方法88

8.5.1 反射式连续吹炼炉吹炼88

8.5.2 铜锍的闪速吹炼89

9 炉渣的贫化处理90

9.1 还原贫化法90

9.2 磨浮法处理炉渣91

9.2.1 诺兰达熔炼炉渣的选矿工艺91

9.2.2 转炉渣的选矿工艺92

9.2.3 铜炉渣磨浮法与电炉贫化法的比较92

10 粗铜的火法精炼93

10.1 概述93

10.2 粗铜火法精炼的基本原理93

10.3 粗铜火法精炼生产工艺96

10.3.1 回转炉精炼工艺96

10.3.2 反射炉精炼工艺98

10.3.3 倾动炉精炼工艺100

10.4 阳极浇铸100

10.4.1 圆盘浇铸101

10.4.2 阳极铸模101

10.4.3 阳极外形质量与修整102

10.4.4 Hazelett连铸机103

11 铜的电解精炼104

11.1 电解精炼的目的104

11.2 电解精炼的基本原理104

11.2.1 铜电解精炼过程的电极反应104

11.2.2 阳极杂质在电解过程中的行为106

11.3 电解精炼工艺流程及生产实践109

11.3.1 铜电解精炼生产工艺流程109

11.3.2 电解生产的设备109

11.3.3 铜电解精炼的电解液111

11.3.4 铜电解精炼的电流密度、电流效率、槽电压和电能消耗114

第二篇 铅冶金117

1 铅冶金概述117

1.1 铅的性质118

1.1.1 铅的物理性质118

1.1.2 铅的化学性质118

1.2 主要铅化合物的性质119

1.2.1 硫化铅119

1.2.2 氧化铅119

1.2.3 硫酸铅120

1.2.4 氯化铅120

1.3 铅的用途120

1.4 铅的消费120

1.5 炼铅的原料121

1.5.1 原生铅121

1.5.2 再生铅121

1.6 铅的生产方法122

1.6.1 火法炼铅122

1.6.2 电热法炼铅123

1.6.3 湿法炼铅123

2 硫化铅精矿的烧结焙烧-鼓风炉还原熔炼124

2.1 硫化铅精矿的烧结焙烧124

2.1.1 硫化铅精矿烧结焙烧的目的124

2.1.2 烧结焙烧的炉料组成124

2.1.3 硫化铅精矿烧结焙烧的化学反应124

2.1.4 烧结块的质量要求126

2.1.5 精矿和熔剂中造渣组分的行为126

2.1.6 炉料的混合与制粒128

2.1.7 硫化铅精矿的制粒128

2.1.8 烧结机的正常操作及故障处理130

2.2 鼓风炉还原熔炼132

2.2.1 鼓风炉还原熔炼的基本原理132

2.2.2 还原熔炼时铅炉料中各主要组分的行为132

2.3 氧化铅精矿的还原熔炼135

2.3.1 氧化铅精矿的制团135

2.3.2 氧化铅团矿的还原熔炼135

2.4 传统的烧结—鼓风炉流程炼铅的主要缺点135

3 硫化矿铅精矿的直接熔炼137

3.1 硫化矿直接熔炼的原理137

3.2 硫化铅矿直接熔炼的基本方法138

3.2.1 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅工艺138

3.2.2 QSL法139

3.2.3 基夫赛特法（Kivcet）140

3.2.4 顶吹熔炼法142

3.2.5 倾斜式旋转转炉法145

3.2.6 瓦纽柯夫法炼铅147

4 铅的顶吹浸没熔炼工艺149

4.1 Ausmelt技术概述149

4.2 顶吹浸没熔炼工艺原理149

4.3 顶吹浸没熔炼炉结构149

4.4 顶吹浸没熔炼工艺过程151

5 粗铅精炼154

5.1 概述154

5.2 粗铅除铜154

5.2.1 熔析除铜154

5.2.2 加硫除铜155

5.2.3 铜浮渣的处理157

5.3 碱性精炼除硒、碲、砷、锡、锑157

5.3.1 碱性精炼除硒、碲158

5.3.2 粗铅碱性精炼除砷、锡、锑158

5.3.3 加锌除银精炼159

5.3.4 加钙除铋精炼161

5.4 粗铅电解精炼162

5.4.1 铅电解工艺原理162

5.4.2 杂质在电解过程中的行为162

5.4.3 铅电解技术条件及其控制163

5.5 铅电解精炼的主要操作166

5.5.1 阳极准备166

5.5.2 出装槽及其槽面操作166

5.5.3 析出铅的熔化与铸锭167

5.5.4 阳极泥的洗滤167

5.6 铅电解的主要技术经济指标167

6 从废铅蓄电池生产再生铅169

6.1 概述169

6.2 含铅废料的回收工艺169

6.2.1 含铅废料的反射炉熔炼170

6.2.2 含铅废料的电炉熔炼170

6.2.3 含铅废料的其他冶金炉熔炼方法特点介绍171

6.3 用含铅废料生产铅合金171

6.3.1 铅的主要合金产品171

6.3.2 含铅废料生产合金的方法172

6.4 湿法冶金处理废蓄电池172

7 铅冶金技术发展174

第三篇 锌冶金175

1 概述175

1.1 锌的主要性质175

1.2 锌的主要化合物176

1.2.1 硫化锌（ZnS）176

1.2.2 氧化锌（ZnO）176

1.2.3 硫酸锌（ZnSO4）176

1.2.4 氯化锌（ZnCl2）176

1.3 锌的主要用途176

1.4 炼锌的原料177

1.5 锌的冶炼方法177

2 硫化锌精矿的焙烧178

2.1 硫化锌精矿焙烧的目的178

2.2 硫化锌精矿焙烧的热力学178

2.2.1 Zn-S-O系等温平衡状态图178

2.2.2 铁酸锌（ZnO·Fe2O3）和硅酸锌（ZnO·SiO2）的生成179

2.3 硫化锌精矿焙烧动力学179

2.3.1 硫化锌精矿的着火温度179

2.3.2 焙烧反应的机理与速度180

2.4 焙烧生产实践180

2.4.1 沸腾焙烧炉开炉与停炉180

2.4.2 沸腾焙烧的正常操作181

2.5 沸腾焙烧的主要技术经济指标182

3 湿法炼锌183

3.1 锌焙砂的浸出183

3.1.1 浸出的目的183

3.1.2 浸出过程的热力学基础183

3.1.3 中性浸出中Fe2＋的氧化及Fe3＋与As、Sb的共沉淀184

3.1.4 浸出过程的速度及其影响因素185

3.1.5 高温高酸浸出黄钾铁矾法沉淀工艺原理185

3.1.6 热酸浸出针铁矿法沉铁新工艺186

3.1.7 赤铁矿法沉铁工艺187

3.1.8 硅酸盐在浸出过程中的行为187

3.1.9 浸出的生产实践188

3.1.10 浸出的主要技术经济指标189

3.2 浸出液的净化189

3.2.1 净化的目的189

3.2.2 锌粉置换铜镉189

3.2.3 净化除钴190

3.2.4 净化除氟氯191

3.2.5 净化的生产实践192

3.2.6 净化的主要技术经济指标193

3.3 硫酸锌溶液的电沉积193

3.3.1 电沉积基本原理193

3.3.2 电解液中的主要杂质对电解过程的影响194

3.3.3 添加剂的作用与析出锌的质量194

3.3.4 电解的生产实践195

3.3.5 电解的主要技术经济指标196

3.4 阴极锌的熔铸196

3.4.1 熔铸的目的和原理196

3.4.2 锌熔铸的生产实践197

3.4.3 熔铸的主要技术经济指标197

4 火法炼锌198

4.1 火法炼锌的基本原理198

4.1.1 间接加热时锌的还原挥发199

4.1.2 直接加热时锌的还原挥发199

4.1.3 锌蒸气的冷凝199

4.2 火法炼锌的生产实践200

4.2.1 平罐炼锌200

4.2.2 竖罐炼锌200

4.2.3 电炉炼锌200

4.2.4 鼓风炉炼锌200

4.3 锌的火法精炼200

4.3.1 熔析法精炼粗锌200

4.3.2 精馏法精炼粗锌201

5 锌冶金的发展202

5.1 氧压浸出技术原理202

5.2 氧压浸出在国内外应用与研究现状202

5.3 氧压浸出的技术经济分析203

第四篇 镍冶金205

1 镍冶金的一般知识205

1.1 概述205

1.1.1 世界镍资源205

1.1.2 国内镍资源205

1.2 镍及其主要化合物的物理化学性质206

1.2.1 镍的主要物理化学性质206

1.2.2 镍的化合物及性质206

1.3 镍的用途及其消费量207

1.3.1 镍的用途207

1.3.2 镍的消费量208

1.4 镍的生产量及其变化208

1.5 炼镍原料及生产方法209

1.5.1 炼镍原料209

1.5.2 镍的生产方法210

2 造锍熔炼211

2.1 造锍熔炼概述211

2.1.1 原料211

2.1.2 产物211

2.2 镍锍熔炼的理论基础211

2.2.1 主要矿物在熔炼过程中发生的主要反应211

2.2.2 其他少量元素在造锍熔炼过程中的行为213

2.2.3 镍锍的组成及其性质213

2.2.4 镍在炉渣中的损失213

2.3 硫化镍矿的造锍熔炼214

2.3.1 闪速炉熔炼214

2.3.2 电炉熔炼220

3 低镍锍的吹炼227

3.1 铜、镍、钴、铁的硫化次序228

3.1.1 铁的氧化造渣228

3.1.2 吹炼后期生成铜镍合金的原因229

3.1.3 各种元素在吹炼过程中的行为229

3.2 转炉的生产实践231

3.3 转炉渣的电炉贫化231

4 高镍（铜）锍的磨浮分离233

4.1 概述233

4.2 分离与提取精炼的方法233

4.2.1 分层熔炼法233

4.2.2 磨浮分离法233

4.3 磨浮法234

4.3.1 高镍锍的缓冷234

4.3.2 磨浮的产物235

5 镍的精炼236

5.1 镍的电解精炼236

5.2 镍电解精炼的工艺流程237

5.2.1 阳极过程237

5.2.2 阴极过程238

6 镍电解液的净化240

6.1 阳极液净化的流程240

6.2 净化方法及流程的选择240

7 高冰镍的湿法精炼242

7.1 概述242

7.1.1 硫酸选择性浸出242

7.1.2 氯化浸出242

7.2 硫酸选择性浸出工艺242

7.2.1 浸出过程的主要化学反应243

7.2.2 常压浸出液的净化244

7.2.3 影响浸出过程的因素244

7.3 氯化浸出精炼工艺244

7.3.1 浸出工艺简介244

7.3.2 氯化浸出过程245

7.3.3 氯化浸出液的净化245

7.3.4 氯化镍电积精炼246

7.4 高镍锍的加压氨浸工艺246

7.4.1 加压氨浸246

7.4.2 蒸氨除铜248

7.4.3 氧化水解248

7.4.4 加压液相氢还原248

8 羰基法制取高纯镍250

9 从红土矿提取镍的方法251

9.1 氨浸法251

9.2 加压酸浸法处理红土矿252

第五篇 锡冶金255

1 概述255

1.1 锡矿的基本知识与锡矿资源255

1.1.1 锡的地球化学255

1.1.2 锡的矿物255

1.1.3 锡矿床及锡矿资源256

1.2 锡及其主要化合物的物理化学性质256

1.2.1 金属锡256

1.2.2 锡的主要化合物及其性质258

1.3 锡合金262

1.4 锡的用途263

2 锡精矿的炼前处理264

2.1 概述264

2.2 锡精矿的焙烧264

2.2.1 焙烧的目的和基本原理264

2.2.2 锡精矿的焙烧方法266

2.2.3 流态化焙烧主体设备及其操作267

2.2.4 回转窑焙烧的主体设备及其操作270

2.2.5 焙烧的工艺流程271

2.2.6 锡精矿焙烧的技术经济指标273

3 锡精矿的还原熔炼275

3.1 概述275

3.2 还原熔炼的基本原理275

3.2.1 碳的燃烧反应275

3.2.2 金属氧化物（MeO）的还原276

3.2.3 炼锡炉渣280

3.2.4 渣型选择与配料原则282

3.3 锡的反射炉熔炼283

3.4 电炉熔炼283

3.4.1 电炉的生产工艺流程283

3.4.2 电炉熔炼的特点284

3.4.3 电炉的熔炼过程284

3.4.4 入炉物料285

3.5 澳斯麦特炉炼锡285

3.5.1 澳斯麦特熔炼的一般生产工艺流程285

3.5.2 澳斯麦特炼锡炉及主要附属工艺设备289

3.5.3 澳斯麦特炉炼锡的过程290

3.5.4 澳斯麦特炉的富氧还原熔炼291

4 炼锡炉渣及低锡物料的处理293

4.1 概述293

4.2 硫化挥发的基本原理293

4.2.1 硫化挥发的热力学基础293

4.2.2 硫化挥发的动力学基础296

4.3 烟化炉操作实践297

4.3.1 烟化炉原则生产工艺流程297

4.3.2 烟化炉的主要技术操作条件297

4.3.3 烟化炉的构造298

4.4 烟化炉的产物和指标299

4.4.1 烟化炉的产物299

4.4.2 烟化炉的指标299

4.5 烟化炉富氧熔炼简介300

5 粗锡的精炼301

5.1 概述301

5.1.1 杂质对锡性质的影响301

5.1.2 粗锡的一般成分及精锡标准301

5.1.3 锡的精炼方法302

5.2 锡的火法精炼302

5.2.1 火法精炼的原则工艺流程302

5.2.2 熔析、凝析法除铁、砷302

5.2.3 离心机除铁、砷307

5.2.4 加硫除铜308

5.2.5 连续结晶机除铅、铋308

5.2.6 加铝除砷、锑311

5.2.7 粗锡的其他火法精炼方法简介314

5.3 粗锡和焊锡的电解精炼314

5.3.1 概述314

5.3.2 电解的原理315

5.3.3 粗锡电解315

5.3.4 焊锡电解315

6 锡冶炼过程中间产物的处理319

6.1 概述319

6.2 硬头的处理319

6.2.1 硬头的生成机理和成分319

6.2.2 烟化法处理硬头320

6.2.3 硅铁法处理硬头320

6.2.4 加铅提取法处理硬头320

6.2.5 先加热熔析后焙烧处理硬头321

6.3 熔析渣、离心析渣和炭渣的处理321

6.3.1 熔析渣、离心析渣和炭渣的成分321

6.3.2 熔析渣焙烧脱砷、硫321

6.3.3 离心析渣焙烧脱砷、硫322

6.3.4 离心析渣、炭渣真空蒸馏脱砷322

6.4 硫渣的处理322

6.4.1 硫渣的成分322

6.4.2 硫渣隔膜电解—氧化焙烧—硫酸浸出生产硫酸铜322

6.4.3 硫渣浮选—氧化焙烧—硫酸浸出生产硫酸铜323

6.4.4 硫渣处理的焙烧—浸出—电积法323

6.5 铝渣的处理324

6.5.1 苏打焙烧—溶浸—电炉熔炼324

6.5.2 铝渣直接电炉熔炼—粗锡火法精炼配制轴承合金324

参考文献325