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  • 冰铜

    冰铜又称铜锍。主要组成为Cu2S和FeS的熔体,是提炼粗铜的中间产物和原料。铜矿石大多为硫化铜(CuS和Cu2S)矿,氧化铜(CuO和Cu2O)矿较少,含铜量均很低(1.0%左右)。铜的冶炼分火法与湿法两种。火法是将铜矿破碎、浮选、烧结、造块成铜精矿,含铜10%~35%,与熔剂一起送入反射炉或鼓风炉中,在高温(1550~1600℃)下进行氧化、脱硫和去除杂质,获得含铜35%~50%的冰铜。也可不经冰铜而直接炼成粗铜。湿法是在常温、常压或高压下用溶剂(稀硫酸)使铜从矿石中浸出,从浸出液中去除杂质,铜便沉淀出来。火法适应性广,而湿法只适于氧化铜矿和自然铜矿。

    编辑摘要

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    基本介绍/冰铜 编辑

    冰铜也叫铜锍,主要由硫化亚铜和硫化亚铁互相熔解而成的,它的含铜率在20%~70%之间,含硫率在15%~25%之间。冰铜较重,沉于下层,可以从冶金炉(熔炼炉)的排铜口流出来,熔炼渣则从上部渣层排渣口排出。

    主要成分/冰铜 编辑

    主要组成为CuS和FeS的熔体,是提炼粗铜的中间产物和原料。铜矿石大多为硫化铜(CuS和CuS)矿,氧化铜(CuO和CuO)矿较少,含铜量均很低(1.0%左右)。铜的冶炼分火法与湿法两种。火法是将铜矿破碎、浮选、烧结、造块成铜精矿,含铜10%~35%,与熔剂一起送入反射炉或鼓风炉中,在高温(1550~1600℃)下进行氧化、脱硫和去除杂质,获得含铜35%~50%的冰铜。也可不经冰铜而直接炼成粗铜。湿法是在常温、常压或高压下用溶剂(稀硫酸)使铜从矿石中浸出,从浸出液中去除杂质,铜便沉淀出来。火法适应性广,而湿法只适于氧化铜矿和自然铜矿。 [1]

    加工方法/冰铜 编辑

    冰铜的加工方法是将粉状或颗粒状铜原料(铜精矿)与石英沙(石)混合后,加入熔炼炉进行熔炼,在1084-1300`C的高温下,石英与铜矿中铁、钼、镁、钙、硅等结合,形成炉渣,其余剩下的即为冰铜,以达到铜渣分离、铜含量提高之目的。

    用途/冰铜 编辑

    冰铜主要作为吹炼炉生产粗铜的原料使用。

    硫化亚铜/冰铜 编辑

    硫化亚铜是一种硫化物,分子式为CuS,呈黑色或灰黑色,在自然界中形成辉铜矿。硫化亚铜只有很窄的化学计量变化范围: Cu1.997S至Cu2.000S。 [2]

    CuS有两种形式,其中一种低温单斜形的结构复杂,称为低辉铜矿,在一个晶格中有96个铜原子,有着六边形结构,超过140°C也稳定。在这种结构中,有24个晶体学上单独的铜原子,而且这种结构近似一个被铜原子和硫原子紧紧挤满的六边形结构。这种结构起初被指定为斜方晶系,因为其有成对的晶体。

    硫化亚铜的另一种形式是一种非整比化合物:Cu1.96S(范围在 Cu1.934S至Cu1.965S之间),为248个铜原子和128硫原子在一个晶格中组成单斜结构,如蓝辉铜矿Cu31S16。Cu2S和Cu1.96S在外观上十分相似,以致很难分清彼此。

    硬而脆,导电,有毒。对热稳定。不溶于水、丙酮、硫化铵、稀硫酸和稀盐酸。稍溶于氨水溶于氰化钾溶液,在硝酸和热浓硫酸中分解。跟硝酸反应生成硝酸铜、硫和一氧化氮。在隔绝空气下加热生成铜和硫化铜,在空气存在下生成氧化铜、硫酸铜和二氧化硫。在自然界以辉铜矿(也称辉铁矿)形式存在。

    硫化亚铜常用作制防污涂料、固体润滑剂、催化剂、太阳电池等。硫化亚铜中铜呈+1价,硫呈-2价。

    硫化亚铁/冰铜 编辑

    硫化亚铁的化学式为FeS(含硫量:36%),硫化亚铁为黑褐色六方晶体难溶于水。可由硫和铁在高真空石英封管内共熔而得,反应方程式为Fe+S→ FeS(条件为加热)。这样制得的硫化亚铁作为化学试剂成本较高,而化学纯试剂硫化亚铁含杂质较多。

    化学试剂的贮存纵然密封也要和空气接触,在空气中有微量水分存在下,硫化亚铁逐渐氧化成四氧化三铁和硫,化学方程式如下:3FeS+2O=3S+FeO。用硫化亚铁与稀盐酸或稀硫酸反应制硫化氢气体时,由于是在启普发生器或其简易装置中制备,硫化亚铁固体表面的氧化层中的硫不与稀盐酸、稀硫酸反应,阻碍了硫化亚铁与酸液中的氢离子接触(即硫化亚铁虽然难溶,但毕竟能溶解一点点,溶解的部分完全电离出亚铁离子与硫的阴离子。)此时溶液中几乎无硫阴离子,与氢离子结合生成弱电解质硫化氢就很少。另一方面在常温下四氧化三铁与稀盐酸、稀硫酸反应比较慢,溶解四氧化三铁还会消耗较多的氢离子,使氢离子浓度下降,发生反应的化学方程式Fe(FeO)+8H+=Fe++2Fe++4HO。

    反应速率慢而又不能加热因此不能制取硫化氢气体,必须对硫化亚铁固体进行预处理以除去表面的氧化层。

    对硫化亚铁表面的氧化层溶解可用1∶1的盐酸加热以溶解表面的四氧化三铁成可溶的铁盐、亚铁盐后,附着在硫化亚铁表面的硫附着力减弱,随着溶液沸腾时因固体的跳动,硫会脱离硫化亚铁表面。然后将硫化亚铁固体取出、冲洗,就可得到较纯的呈凸凹状的硫化亚铁固体。

    对已除去氧化层的硫化亚铁放置时间不能太长,以实验前一天处理氧化层后备用。贮存方法:不能放在试剂瓶中,因为它极易氧化;而可以用聚乙烯塑料薄膜包裹紧,为防薄膜破损可再加一层薄膜包裹,以防其与空气接触而氧化。

    冰铜 冰铜

    在制备硫化氢气体时,为了符合演示 实验要求,可用温热的稀硫酸与硫化亚铁固体在启普发生器的简易装置中进行反应(用盐酸制备硫化氢时会使硫化氢中混有氯化氢气体),这样收集的硫化氢气体用来做其性质实验,如水溶液的酸性、与硫酸铜溶液的反应、点燃硫化氢等实验时现象才明显。

    S为-2价Fe为+2价

    注意:硫化亚铁的着火点很低,通常在约在50℃以上可以自燃。在石油炼制塔设备内表面及内填料都会产生硫化亚铁,在停工维修过程中,设备及填料与氧接触,加上光照使其温度上升,很容易造成自燃。这样的生产事故以前常有发生,所以通常一般定期地往停工状态的塔设备注水,就是这个原因。 [3]

    冰铜 冰铜

    铁和硫在加热的条件下即可生成硫化亚铁,即:

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    参考资料
    [1]^引用日期:2019-07-10
    [2]^引用日期:2019-07-10
    [3]^引用日期:2019-07-10
    扩展阅读
    1转炉吹炼冰铜过程的故障及处理方法

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