·52· 工程科学学报，第39卷，第1期 认为铜渣中Mg0含量不能超过6%，否则就会因黏度 30 过高影响冶炼过程的顺利进行[)].这与本研究的结 ☐橄榄石 论基本是一致的 尖晶石 一9一黏度 20 05 20 %尖品石 15 2 -0一黏度 0.4 15 10 0.3 --9-士 2 4 6 8 10 MgO的质量分数/% 0.1 图8Mg0含量对铜冶炼渣固相体积分数和黏度的彩响 Fig.8 Effect of MgO content on the volume fraction of solids and the 0 4 10 AL,0,的质量分数/% viscosity 图7A山0，含量对铜冶炼渣固相体积分数和黏度的影响 60%Si0225%~40%、Fe30,0%~15%、Ca00%~ Fig.7 Effect of Al,O:content on the volume fraction of solids and 10%、AL,030%~8%和Mg00%~4%时.可在冶炼过 the viscosity 程中得到流动性较好、固体量较少的熔渣.巧合的是， 综上所述，根据本研究中对铜冶炼渣黏度的计算 这些组分的含量范围与表3[]所示的现有绝大部分铜 结果，当炉渣中各组分的质量分数控制在F040%~ 治炼工艺的炉渣组分都较为相符 表3各种铜治炼工艺典型炉渣的化学组成（质量分数） Table 3 Chemical composition of typical slags in various copper smelting technologies % 熔炼工艺 FeO Fe30 SiO2 A1203 Cao Mgo 高炉 37.29 一 38.00 7.50 11.00 0.74 奥托昆普闪速炉（未贫化） 57.09 11.80 26.60 一 奥托昆普闪速炉（贫化） 56.65 29.70 7.80 0.60 一 国际镍公司悬浮熔炼 56.57 10.80 33.00 4.72 1.73 1.61 诺兰达熔炼 51.43 15.00 25.10 5.00 1.50 1.50 瓦纽科夫熔炼 51.43 5.00 34.00 4.20 2.60 1.40 白银熔炼 45.00 3.15 35.00 3.80 8.00 1.40 特尼恩特熔炼 55.29 20.00 26.50 一 艾萨熔炼 47.07 6.55 31.48 3.64 4.37 1.98 奥斯麦特熔炼 43.71 7.50 31.00 7.50 5.00 三菱熔炼 49.11 32.20 2.90 5.90 (4)当AL,0,和Mg0的质量分数超过4%，渣中分 3 结论 别生成尖晶石固相及橄榄石固相，体系的黏度也会急 (1)基于Roscoe方程的含固相熔渣黏度的计算 剧升高. 方法可较为准确地预测铜冶炼渣的黏度 (5)当控制炉渣中各组分的质量分数为F040% (2)在1230℃条件下，铜治炼渣的黏度随Fe0含 -60%、Si0225%~40%、Fe,040%~15%、Ca00%~ 量的升高而降低：当Si0,质量分数低于25%或高于 10%、A120,0%~8%和Mg00%~4%时，可在铜冶炼 40%时，体系中都会出现大量的固相物质，使熔渣黏度 过程中得到流动性较好、固体量较少的熔渣. 急剧升高 参考文献 (3)Fe,O,在溶于液相后可使体系黏度略微降低， [1]Zhu ZZ,He J Q.Modern Copper Metallurgy.Beijing:Science 但其在铜冶炼渣中的溶解度较低，因而极易以固体形 Pres5,2003 式析出，从而使黏度大幅升高：Ca0的含量对本体系的 (朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学.北京：科学出版社，2003) 黏度影响不大 [2]Liu C P.Physical Chemistry of Copper Metallurgy.Shanghai:工程科学学报,第 39 卷,第 1 期 认为铜渣中 MgO 含量不能超过 6% ,否则就会因黏度 过高影响冶炼过程的顺利进行[24] . 这与本研究的结 论基本是一致的. 图 7 Al2O3含量对铜冶炼渣固相体积分数和黏度的影响 Fig. 7 Effect of Al2 O3 content on the volume fraction of solids and the viscosity 综上所述,根据本研究中对铜冶炼渣黏度的计算 结果,当炉渣中各组分的质量分数控制在 FeO 40% ~ 图 8 MgO 含量对铜冶炼渣固相体积分数和黏度的影响 Fig. 8 Effect of MgO content on the volume fraction of solids and the viscosity 60% 、SiO2 25% ~ 40% 、Fe3 O4 0% ~ 15% 、CaO 0% ~ 10% 、Al 2O3 0% ~ 8% 和 MgO 0% ~ 4% 时,可在冶炼过 程中得到流动性较好、固体量较少的熔渣. 巧合的是, 这些组分的含量范围与表 3 [22]所示的现有绝大部分铜 冶炼工艺的炉渣组分都较为相符. 表 3 各种铜冶炼工艺典型炉渣的化学组成(质量分数) Table 3 Chemical composition of typical slags in various copper smelting technologies % 熔炼工艺 FeO Fe3O4 SiO2 Al2O3 CaO MgO 高炉 37郾 29 — 38郾 00 7郾 50 11郾 00 0郾 74 奥托昆普闪速炉(未贫化) 57郾 09 11郾 80 26郾 60 — — — 奥托昆普闪速炉(贫化) 56郾 65 — 29郾 70 7郾 80 0郾 60 — 国际镍公司悬浮熔炼 56郾 57 10郾 80 33郾 00 4郾 72 1郾 73 1郾 61 诺兰达熔炼 51郾 43 15郾 00 25郾 10 5郾 00 1郾 50 1郾 50 瓦纽科夫熔炼 51郾 43 5郾 00 34郾 00 4郾 20 2郾 60 1郾 40 白银熔炼 45郾 00 3郾 15 35郾 00 3郾 80 8郾 00 1郾 40 特尼恩特熔炼 55郾 29 20郾 00 26郾 50 — — — 艾萨熔炼 47郾 07 6郾 55 31郾 48 3郾 64 4郾 37 1郾 98 奥斯麦特熔炼 43郾 71 7郾 50 31郾 00 7郾 50 5郾 00 — 三菱熔炼 49郾 11 — 32郾 20 2郾 90 5郾 90 — 3 结论 (1) 基于 Roscoe 方程的含固相熔渣黏度的计算 方法可较为准确地预测铜冶炼渣的黏度. (2) 在 1230 益条件下,铜冶炼渣的黏度随 FeO 含 量的升高而降低;当 SiO2 质量分数低于 25% 或高于 40% 时,体系中都会出现大量的固相物质,使熔渣黏度 急剧升高. (3) Fe3O4在溶于液相后可使体系黏度略微降低, 但其在铜冶炼渣中的溶解度较低,因而极易以固体形 式析出,从而使黏度大幅升高;CaO 的含量对本体系的 黏度影响不大. (4) 当 Al 2O3和 MgO 的质量分数超过 4% ,渣中分 别生成尖晶石固相及橄榄石固相,体系的黏度也会急 剧升高. (5) 当控制炉渣中各组分的质量分数为 FeO 40% ~ 60% 、SiO2 25% ~ 40% 、Fe3O4 0% ~ 15% 、CaO 0% ~ 10% 、Al 2O3 0% ~ 8% 和 MgO 0% ~ 4% 时,可在铜冶炼 过程中得到流动性较好、固体量较少的熔渣. 参 考 文 献 [1] Zhu Z Z, He J Q. Modern Copper Metallurgy. Beijing: Science Press, 2003 (朱祖泽, 贺家齐. 现代铜冶金学. 北京: 科学出版社, 2003) [2] Liu C P. Physical Chemistry of Copper Metallurgy. Shanghai: ·52·