黃銅礦可通過向空氣中添加石英砂來焙燒生成Cu2S和CuO,石英砂可通過向空氣中添加石英砂來焙燒生成Cu2O和Cu。氣體a是二氧化硫,爐渣B是氧化鐵。Cu2O和Cu在高溫下與鋁反應生成粗銅,電解得到精銅,在工業(yè)銅冶煉中加入石英砂作為添加劑和助熔劑,可以保證冶煉過程中二氧化硫反應生產(chǎn)亞硫酸鈉更加穩(wěn)定,更容易分離硅酸鹽。
工業(yè)上用黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要工藝如下:
從銅礦石中冶煉銅的過程是復雜的。以黃銅礦為例,先將精礦砂、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合,放入“密閉”高爐中,在1000℃左右冶煉。因此,礦石中部分硫變成SO2(用于硫酸生產(chǎn)),砷、銻等大部分雜質(zhì)變成As2O3、Sb2O3等易揮發(fā)物質(zhì),被脫除:2cufes2+O2=Cu2S+2fes+SO2 `。一些鐵硫化物轉化為氧化物:2fes+3O2=2FeO+2so2 `。Cu2S與剩余的FES一起熔化形成“啞光”(主要由Cu2S與FES相互溶解形成,銅含量為20%-50%,硫含量為23%-27%)。FeO和SiO2將形成熔渣:FeO+SiO2=fesio3。熔渣漂浮在熔融的冰銅上,容易分離,從而除去一些雜質(zhì)。然后將冰銅移入轉爐,加入助熔劑(石英砂),將空氣吹入轉爐進行吹煉(1100-1300℃)。由于鐵對氧的親和力大于銅,銅對硫的親和力大于鐵,所以冰銅中的FES首先轉化為FeO,再與熔劑結合形成渣,然后Cu2S轉化為Cu2O,Cu2O與Cu2S反應生成粗銅(銅含量約98.5%)。2cu2s+3O2=2cu2o+2so2 `,2cu2o+Cu2S=6cu+SO2 `,然后將粗銅移入反射爐,加入助熔劑(石英砂),通入空氣,氧化粗銅中的雜質(zhì),用助熔劑形成熔渣并除去。雜質(zhì)去除到一定程度后,注入重油,重油燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原成銅。精煉銅含量為99.7%。