冶金学-Cu-08-2-铜冶金简介

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1、2铜冶金简介22铜冶金简介2.1概述:2.1.1铜的性质;2.1.2铜的主要化合物及其性质;2.1.3铜的用途2.2炼铜原料及方法:2.2.1炼铜原料;2.2.2铜的生产方法2.3铜熔炼的产物及性质:2.3.1冰铜;2.3.2熔炼炉渣3铜有以下特点：a)有两种价态(Cu+，Cu2+)，2价铜离子在溶液中显蓝色；b)能生成络合物，如[Cu(NH3)4]SO4；c)能和非金属性强的元素直接化合成二元化合物，如CuS、Cu2S、CuO、Cu2O、CuCl2等；d)高导电性、导热性及良好的延展性是最有价值的特性；e)铜与金银一样属于活性小的金属。但在含CO2的潮湿空气中，铜的表

2、面会慢慢生成有毒的铜绿即铜锈［Cu(OH)2CO3］。2.1概述－2.1.1铜的性质4CuS呈黑绿色或棕色，自然界中以铜蓝矿物形态存在，比重4.66，熔点1110℃；中性或还原性气氛中加热分解：4CuS＝2Cu2S＋S2Cu2S呈蓝黑色，自然界中呈辉铜矿矿物存在，比重5.785，熔点1135℃；常温下很稳定，加热到200～300℃时，可氧化成CuO和CuSO4，加热到330℃以上时就氧化成Cu2O。在高温下（1150℃），有氧条件下强烈氧化：Cu2S＋O2＝2Cu＋SO2Cu2S与FeS及其他金属硫化物共熔形成锍（冰铜）。2.1概述－2.1.2铜的主要化合物及其性质5C

3、u2S不溶于水，几乎不溶于弱酸，能溶于硝酸。Cu2S与浓盐酸作用时，逐渐溶解时放出H2S。Cu2S能很好地溶于FeCl3、Fe2(SO4)3、CuCl2和HCN（需氧）。CuO：呈黑色无光泽，在自然界以黑铜矿形态存在，比重6.3左右，熔点1447℃；CuO不稳定，加热时离解：4CuO＝2Cu2O＋O2CuO不溶于水，但能溶于硫酸、盐酸等酸中，还能溶于FeCl3、Fe2(SO4)3、NH4OH和(NH4)2CO3等溶液中。Cu2O：粉末呈红色，致密的呈缨红色，有光泽，在自然界以赤铜矿形态存在，比重5.7～6.1，熔点1230℃；加热到2200℃以上时才离解：2Cu2O＝4

4、Cu＋O22.1概述－2.1.2铜的主要化合物及其性质6Cu2O与FeS及Cu2S可按下式反应：Cu2O＋FeS=Cu2S＋FeO2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2这两个反应在铜的火法冶金中具有重要意义。Cu2O不溶于水，但能溶于硫酸、盐酸、FeCl3、Fe2(SO4)3、FeCl2和NH4OH等溶液中。Cu2O易被H2、CO、C及CxHy还原成金属铜，也可被Fe、Zn金属还原成金属铜。CuSO4硫酸铜在自然界中以胆矾(CuSO4·5H2O)的形态存在。纯胆矾为天蓝色，失去结晶水后为白色粉末。硫酸铜加热时分解：2CuSO4=CuO·CuSO4+SO3(或SO2+1/2

5、O2)CuO·CuSO4=2CuO+SO3(或SO2+1/2O2)硫酸铜易溶于水，可用Fe、Zn等比铜负电性的元素从硫酸铜水溶液中置换出金属铜。2.1概述－2.1.2铜的主要化合物及其性质7铜的硅酸盐在自然界中，铜的硅酸盐呈硅孔雀石(CuSiO3·3H2O)和透视石(CuSiO3·H2O)的矿物形态存在。这两种矿物在高温下形成稳定的硅酸亚铜(2Cu2O·SiO2)。硅酸亚铜在1100℃～1200℃下熔化。硅酸亚铜易被H2、CO及C还原，也容易被较强的碱性氧化物（如FeO、CaO）及硫化物（如FeS、Cu2S）分解。2Cu2O·SiO2＋2FeS＝2FeO·SiO2＋2C

6、u2S工业上往往向含铜的熔渣中加黄铁矿（FeS2）回收铜，正是基于此反应。硅酸亚铜可溶于浓硝酸及乙酸中，易溶于盐酸，微溶于硫酸。铜的碳酸盐在自然界中呈孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]和蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]的矿物形态存在。这两种化合物在220℃已上时完全分解为CuO，CO2和H2O。2.1概述－2.1.2铜的主要化合物及其性质8铜的铁酸盐铜的铁酸盐有两种：铁酸铜(CuO·Fe2O3)和铁酸亚铜(Cu2O·Fe2O3)。铜的铁酸盐不溶于水、氨水及一般溶剂，易被强碱性氧化物或硫化物所分解，也已被SO2还原。Cu2O·Fe2O3+CaO=CaO·Fe2O3

7、+Cu2O5Cu2O·Fe2O3+2FeS=10Cu+4Fe3O4+2SO2铜的氯化物铜的氯化物有两种：CuCl2和CuCl(或Cu2Cl2)。CuCl2无天然矿物，人造CuCl2为褐色粉末，熔点为489℃，易溶于水。加热至340℃分解，生成白色的氯化亚铜粉末。CuCl2＝Cu2Cl2+Cl2Cu2Cl2熔点为420～440℃，比重为3.53，是易挥发化合物。这一特点在氯化冶金中得到应用。Cu2Cl2的食盐溶液可使Pb、Zn、Cd、Fe、Co、Bi和Sn等金属硫化物分解，形成相应的金属氯化物和CuS。可用Fe将Cu2Cl2熔液中的铜置换沉