一、熔炼产物
杂铜鼓风炉熔炼的产物有黑铜或次黑铜、炉渣、炉气和烟尘。
（1）黑铜或次黑铜 熔炼黄杂铜、白杂铜和矿铜精炼渣时，产出黑铜，其化学成分见表1。
表1 黑铜的化学成分 /%
|
原 料 |
黑铜化学成分 | |||||||
|
Cu |
Pb |
Ni |
Zn |
As |
Sb |
Sn |
Fe | |
|
黄杂铜
白杂铜 |
85～90
约90 |
2～4
1～3 |
0.3～0.5
6～14 |
3～6
3～7 |
0.07～0.1 |
0.4～0.6 |
2～3
0.5～1 |
0.5～8 |
熔炼除矿铜精炼渣以外的其他含铜炉渣所得到的产物称为次黑铜，其化学成分见表2。
表2 次黑铜的化学成分
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原 料 |
次黑铜化学成分 | ||||||
|
Cu |
Pb |
Ni |
Zn |
As |
Sb |
Sn | |
|
含铜炉渣 |
60～70 |
8～9 |
0.4～1.0 |
1.0～1.5 |
0.08～0.2 |
0.6～0.9 |
10～12 |
黑铜一般直接进反射炉精炼产出阳极铜或精铜；次黑铜一般先经转炉吹炼后方可进入反射炉精炼。
（2）炉渣
a、炉渣的组成及性质 炉渣是炉料和燃料中各种金属和非金属的氧化物在溶炼过程中形成的共熔体。这些氧化物相互形成化合物、固溶体、液体溶液等。
杂铜鼓风炉炉渣的性质对溶炼过程的燃料消耗、炉温、床能率、金属回收率等均有重大影响。造渣的目的是根据生产要求配入适量的熔剂，使炉料的杂质成分和熔炼中生成的各种氧化物形成炉渣。
杂铜鼓风炉的炉渣是SiO2、CaO、FeO、MgO、Al2O3、Fe3O4、ZnO、PbO、SnO2等氧化物的共熔体。其中SiO2、CaO、FeO三者之和达75%～80%。因此，炉渣的性质在很大程度上由这三个组分决定。
高温时，各种造渣氧化的行为不同。其中SiO2属酸性氧化物，可与各种碱性氧化物结合成硅酸盐；Al2O3是两性氧化物，其他金属氧化物大部分属碱性。[next]
通常用硅酸度来表示炉渣的酸碱度。硅酸度就是渣中SiO2的含氧量与碱性氧化物的含氧量总和的比值，用K表示，可用下式计算：
K=Osio2/ΣOMeO
K值小于1的炉渣属碱性渣，K值小于1.5属酸性炉渣，K值在1～1.5之间为中性炉渣。杂铜鼓风炉炉渣的K值在1～1.5之间。
b、炉渣的熔点 炉渣的熔点不是一个定值，而是一个温度间隔，其随SiO2含量的增加而增大。通常把炉渣全部成为匀液态时的温度称为炉渣的熔点。
不同的炉渣成分形成的炉渣，其熔点不同。渣中各成分的熔点见表3。
表3 渣中各成分的溶点
|
氧化物 |
SiO2 |
FeO |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
Fe2O3 |
|
熔点/K |
1983 |
1633 |
2483 |
3073 |
2323 |
2123 |
从上表可看出，各氧化物单独存在时，其熔点均很高，在鼓风炉熔炼温度下不可能熔化。但当多种氧化物混合起来加热时，它们相互作用成低熔点化合物、固溶体和易熔共熔体时，使熔点比各单独氧化物的熔点低很多。
杂铜鼓风炉炉渣中CaO含量较高，为25%～32%，故熔点也高，一般为1473K左右。
c、炉渣的黏度 黏度是炉渣的重要性质之一。炉渣的放出、渣与铜的分离、渣与金属熔体之间的反应以及炉内的传热过程等都与黏度有关。
一般易流动炉渣黏度小于0.5Pa·s，流动性炉渣为0.5～1 Pa·s，黏稠炉渣为1～2 Pa·s，大于2 Pa·s为极黏稠炉渣。杂铜鼓风炉炉渣的黏度为1 Pa·s左右。
炉渣的黏度随其组成的变化而改变。SiO2可提高炉渣的黏度，而FeO可降低黏度，CaO也能降低黏度，但高钙渣熔点高。
d、炉渣的密度 炉渣与铜的密度差愈大，对澄清分离愈有利，随渣损失的铜也愈少。炉渣各组分的固体密度见表4。
表4 炉渣各组分的固体密度
|
组 分 |
FeO |
SiO2 |
CaO |
Fe2O4 |
MgO |
Al2O3 |
|
密度/g·cm-3 |
5.00 |
2.51 |
2.30 |
5.18 |
3.40 |
3.20 |
氧化物含量时，使其密度增大。生产中用CaO代替FeO，可使炉渣的密度减小，从而改善沉降条件。
此外，炉渣中的其他组成，如Al2O3、MgO、ZnO、PbO、SnO2等对炉渣的性质也有一定的影响。
e、铜在渣中的损失 渣含铜是熔炼过程中铜损失的主要渠道。杂铜鼓风炉熔炼属于还有熔剂，铜在渣中的损失有化学损失、物理损失和机械损失三种。
化学损失为铜的氧化物、硅酸盐、铁酸盐进入炉渣造成的损失；物理损失为高温下铜溶解在炉渣中的损失；机械损失为以金属铜夹杂被炉渣带走的损失。
炉料中CaO含量过低，损失还原气氛不足，易造成铜在渣中的化学损失；炉渣温度过高，渣中FeO含量太高，易造物理损失；炉渣黏度大、熔点高、密度大、澄清分离不完全时，易造成机械损失。[next]
鼓风炉熔炼杂铜时，一般渣含铜为0.50%～0.07%。含铜高于0.5%的炉渣不应废弃。
杂铜鼓风炉炉渣的主要成分见表5。
表5 炉渣的主要成分
|
原 料 |
炉渣成分 | ||||
|
SiO2 |
CaO |
FeO |
Al2O3 |
MgO | |
|
杂铜
含铜炉渣 |
25～32
25～32 |
25～32
25～30 |
6～15
＜20 |
＜27
6～17 |
＜4
＜12 |
（3）炉气和烟尘 杂铜鼓风炉的炉气成分见表6。
表6 炉气成分
|
炉气成分 |
CO2 |
O2 |
CO |
Me |
|
含量 |
3～5 |
8～10 |
11～14 |
69～75 |
每平方米风口区截面积每分钟产出的炉气量约为500m3，炉气出炉时的温度在1073～1273K之间。
炉气的含尘量与处理的原料有关。熔炼含锌、铅、锡高的杂铜时，炉气含尘量为30～50g/m，通过收尘系统回收其中的锌、铅和锡的氧化物。
二、主要技术经济指标
杂铜鼓风炉熔炼的主要技术经济指标如下。
（1）床能率 床能率指鼓风炉每平方米炉子风口区截面上每天所熔炼的炉料量。杂铜鼓风炉的床能率与所处理炉料的性质有关，熔炼高锌杂铜时床能率为100t左右，熔炼含铜炉渣时为70～80t。
（2）焦率 焦率指消耗炭量与总处理量的百分比。杂铜鼓风炉熔炼过程的热量几乎全部靠焦炭的燃烧供给，炉内的还原气氛由焦炭的燃烧反应来维持，因此焦率比一般炼铜鼓风炉要高。处理高锌杂铜时，焦率一般为25%～28%；处理含铜炉渣时，为28%～30%。
预热鼓风可强化熔炼过程。将空气温度预热到473K以上，炉子的床能率可提高10%左右，焦率可降低3%～4%，其他技术经济指标也有不同程度的改善。
（3）回收率 回收率指鼓风炉产出的黑铜或次黑铜的含铜量，占消耗物料含铜量的百分比。回收率的高低主要取决于炉料的性质。熔炼高锌杂铜时，由于机械损失少，渣含铜低，铜的回收率较高，一般可达99%～99.8%；熔炼含铜炉渣时，回收率较低，一般在96%～98%之间。
（4）熔剂率 熔剂率指消耗的熔剂量与装入含铜物料量的百分比。杂铜鼓风炉熔炼高锌杂铜时，由于造渣率较低，故熔剂率也低，一般为5%～6%；熔炼含铜炉渣时造渣率较高，熔剂率高达25%～30%。
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