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锍（金屬硫化物的互溶體）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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锍

本詞條是多義詞，共3個義項

金屬硫化物的互溶體

銅、鎳等有色金屬冶煉過程(造锍熔煉或硫化還原熔煉等)中生產(chǎn)出的中間產(chǎn)品。為各種金屬硫化物的互溶體。如熔煉硫化銅礦石所得的锍，其主要組成為硫化亞銅和硫化亞鐵，又稱“冰銅”。冶煉過程中，原料中的大部分貴金屬進入锍中。

基本信息

中文名	锍
外文名	matte
熔點	1200℃—1300℃左右
特點	需經(jīng)吹煉才能得到粗金屬，并綜合回收其他有價組分
主要成分	硫化亞銅，硫化亞鐵
性質(zhì)	金屬硫化物的互溶體
領(lǐng)域	有色冶金
別名	冰銅

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通識

硫化亞鐵FeS與重金屬硫化物(CuS、NiS、PbS、SbS、AgS)互熔在一起的熔合物，為重金屬硫化礦造锍熔煉的產(chǎn)物。從FeS-MeS二元系的液相線(圖)可看出，高溫下FeS與MeS在熔融狀態(tài)是完全互熔的均相。這種MeS共熔體與氧化物爐渣幾乎完全不互熔，從而形成火法冶金過程的锍相。在各種重金屬冶金中這種锍相應(yīng)被稱為銅锍、鎳锍、銅鎳锍、鉛銅锍、銻锍等。

由于處理的原料不同，熔煉條件各異，產(chǎn)出的锍相組成差別很大，幾種锍的組成舉例列于表。锍能很好地溶解貴金屬，可以將原料中含量很少的金、銀、鉑族元素捕集起來，然后從锍的后續(xù)冶煉過程中提取貴金屬。

锍是熔煉的一種中間產(chǎn)物，一般需經(jīng)吹煉才能得到粗金屬，并綜合回收其他有價組分。

物理化學(xué)性質(zhì)

锍的比重

關(guān)于液態(tài)锍，現(xiàn)尚缺乏可靠的測定數(shù)據(jù)。對固態(tài)锍，其比重為各組分必中的平均數(shù)，例如，硫化亞銅比重為5.55，硫化亞鐵比重為4.6，而理論上組成銅锍的比重應(yīng)介于5.55到4.6之間。又銅的比重（8.89）較鐵（7.86）大，因此銅锍含銅越多，其比重越大。應(yīng)該指出，冰銅中含有磁性氧化鐵會使冰銅比重增大。

锍的導(dǎo)電性

锍有很大的導(dǎo)電性，這在銅精礦的的電爐熔煉中已得到利用。在熔礦電爐內(nèi)，插入熔融爐渣的碳精電極上內(nèi)有一部分電流是靠其下的液態(tài)锍傳導(dǎo)的，這對于保持熔池底部溫度起著重要的作用。熔融的金屬硫化物都具有一定的比電導(dǎo)。對于熔融硫化亞鐵來說，其比電導(dǎo)達1400每（歐姆*厘米），已經(jīng)接近于金屬的比電導(dǎo)。

熔融硫化物（CuS，SbS）比電導(dǎo)隨溫度增加而略有增加，及其比電導(dǎo)的溫度系數(shù)大于0，這類锍化物屬于半導(dǎo)體性質(zhì)；而熔融硫化物（FeS，PbS和AgS）的比電導(dǎo)則隨溫度的增高而減少，其比電導(dǎo)則隨溫度增高而略有減少，其比電導(dǎo)系數(shù)小于0，這類硫化物屬于金屬導(dǎo)體性質(zhì)。

典型類型

銅冶煉得到的锍稱為銅锍（或冰銅），屬于Cu2S-FeS系。冰銅吹煉造渣期終獲得的含F(xiàn)eS較低的锍俗稱白鈹（或白冰銅）。硫化鎳精礦電爐或閃速爐熔煉可得到 Cu2S-Ni3S2-FeS系的銅鎳锍 (或銅鎳冰銅）。有些工廠添加硫化劑(石膏、黃鐵礦)和還原劑處理氧化鎳礦石，進行所謂還原硫化熔煉，獲得一種屬于Ni3S2-FeS系的鎳锍（或冰鎳）的中間產(chǎn)物。在含銅高的鉛燒結(jié)塊還原熔煉中，為了分離和回收伴生的銅，常常在粗鉛和爐渣之間造成一層組成為Cu2S-FeS-PbS系的鉛冰銅。

銅锍

又稱“冰銅”。將銅礦石或銅精礦進行部分氧化焙燒，然后進行造锍熔煉或直接用生精礦進行熔煉，可得一定組成的銅锍。其熔煉溫度在 1200℃—1300℃左右。其成锍過程為：爐料中的高價硫化物在升溫過程中首先發(fā)生下列熱離解反應(yīng)：

約550℃時：4CuFeS(s)=2CuS(s)+FeS(s)+S(g)

約800℃時：2CuFeS(s)=CuS(s)+2FeS(s)+S(g)

約680℃時：FeS(s)=FeS(s)+S(g)

紅亮溫度時：2CuS(s)=CuS(s)+S(g)

反應(yīng)產(chǎn)生的元素硫遇氧即氧化為SO(g)隨爐氣逸出，所剩CuS和FeS等低價硫化物通過造锍熔煉形成銅锍。爐料中的脈石及其它雜質(zhì)在成锍過程中形成液態(tài)爐渣。爐料中銅的氧化物在造锍熔煉溫度下與FeS發(fā)生反應(yīng)：

CuO+FeS=CuS+FeO

所產(chǎn)生的CuS進入銅锍中，從而使爐料中的銅絕大部分富集于锍中。其主要成分為Cu、Fe和S，工業(yè)銅锍中三者之和達90—99%;其次要成分是以FeO形態(tài)存在的氧、其它金屬(Pb、Zn、Ni等)硫化物以及貴金屬(Au和Ag)等；一般含銅在20—40%，含硫在22—30%，含氧2—4%。其密度隨組成而變化，含銅愈高，其密度愈大，工業(yè)銅锍的密度波動在(4800~5300)kg/m之間；其平均熔點為1000℃，含30~40%Cu的銅锍的熔點900℃~1050℃;在冶煉溫度下的粘度為0.01 Pa·s;具有良好的導(dǎo)電性，在熔煉溫度下的電導(dǎo)率為300 Ω·cm~1000Ω·cm，系半導(dǎo)體型的非離子型導(dǎo)體，其中Fe、Cu的原子與S原子系共價鍵結(jié)合；其顏色和斷口形狀依含銅量和冷卻速度而異，含 20%Cu時為暗淡玫瑰色，含銅量增加顏色變紅并在內(nèi)部呈現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)，含 50~60%Cu時呈藍色，含70~78%時呈鋼灰色。呈鋼灰色的銅锍一般稱白銅锍(白冰銅)或純銅锍(純冰銅)。

粗锍

煉鎳粗锍又稱“低鎳锍”、“低冰鎳”或“鎳锍”。是煉鎳過程中的中間產(chǎn)品。主要由鎳、銅、鐵的硫化物共熔體構(gòu)成。主要成分為NiS、CuS和FeS。我國某廠產(chǎn)出低鎳锍的成分為：13—17%Ni，7—6%Cu、0.6—0.66%Co、47— 49%Fe、24—25%S。固體低鎳锍的密度約為4.0 g/cm—5.0 g/cm，熔點在 1000℃—1050℃之間波動，比電阻50 Ω· cm。經(jīng)預(yù)先焙燒的鎳礦石或精礦在熔煉爐中熔化和反應(yīng)，硅酸與氧化物反應(yīng)構(gòu)成爐渣。而鎳、銅、鐵的硫化物互熔體聚集成粗锍，即低鎳锍。煉銅過程中產(chǎn)出的CuS和FeS組成的粗锍稱為銅锍或冰銅。

精锍

煉鎳精锍稱為“高鎳锍”或“高冰鎳”，含銅的高鎳锍也被稱為“銅鎳高锍”。是低鎳锍經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉得到的產(chǎn)物。主要由NiS、CuS和Cu、Ni合金構(gòu) 成。低鎳锍在吹煉時，主要將FeS氧化成FeO和SO，F(xiàn)eO與加入的熔劑SiO造成硅酸鐵渣，產(chǎn)生的SO進入煙氣。低鎳锍中的NiS和CuS也有部分被氧化，生成NiO和CuO。二者又與NiS和CuS按下列反應(yīng)生成金屬Ni和 Cu

CuS+2CuO→6Cu+SO

4Cu+NiS→3Ni+2CuS

NiS+4NiO→7Ni+2SO

吹煉的結(jié)果，未被氧化的NiS、CuS與生成的少量Ni、Cu合金構(gòu)成精锍，即高鎳锍。后者的成分多在下列范圍波動：Ni 40—48%，Cu 24—30%，F(xiàn)e 2— 14%，S>20%。

锍的吹煉

銅锍吹煉

熔融銅锍經(jīng)氧化造渣脫除硫和鐵產(chǎn)出粗銅的火法煉銅過程。通常在轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成。吹煉所需熱量全靠熔锍中硫、鐵的氧化和造渣反應(yīng)所放出的熱量供給，為強自熱過程。吹煉是周期性的間歇作業(yè)，熔融銅锍分批裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，要經(jīng)歷由裝料、吹煉、排渣等操作組成的幾個循環(huán)，直至產(chǎn)出粗銅才算完成一個完整的吹煉過程。然后重新加入銅锍開始下爐吹煉。一次吹煉作業(yè)分為造渣期和造銅期。造渣期主要是除去熔锍中全部鐵以及與鐵化合的硫。氧化產(chǎn)生的FeO與加入的石英熔劑發(fā)生造渣反應(yīng)而被除去。造銅區(qū)繼續(xù)向造渣期產(chǎn)出的CuS熔體鼓風(fēng)，進一步氧化脫除殘存的硫生產(chǎn)金屬銅的過程。鼓入空氣中的氧首先與CuS熔體進行氣、液反應(yīng)生成CuO。CuO在液相中與CuS進行交互反應(yīng)而得到粗銅。

鎳锍吹煉

將鎳锍吹煉成高鎳锍或粗鎳的過程，為從含鎳物料生產(chǎn)金屬鎳流程的組成部分。鎳锍吹煉主要有低鎳锍轉(zhuǎn)爐吹煉和鎳锍旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹吹煉兩種方法。

鎳锍吹煉是把空氣鼓入加有石灰石等熔劑的熔融低鎳锍中，使低鎳锍中的硫化亞鐵氧化成氧化亞鐵與熔劑造渣除去，產(chǎn)出由二硫化三鎳和氧化亞銅組成的高鎳锍。高鎳锍一般含(鎳+銅)70%～75%、硫20%～25%。根據(jù)吹煉制度的不同，高鎳锍含鐵量為0.5%～3%，如鐵含量更低時，低鎳锍中的鈷在吹煉后期大部分轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)爐渣，此轉(zhuǎn)爐渣是回收鈷的原料。有的工廠寧肯在高鎳锍中殘留較多的鐵，以便有更多的鈷保留在高鎳锍中，再從凈化電解液所產(chǎn)鈷渣中回收鈷。

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