反射爐熔煉原理用一段法處理雜銅時(shí)，一般都在固定反射爐中進(jìn)行，所以實(shí)際上，在反射爐進(jìn)行的既是熔煉也是精煉。雜銅反射爐精煉原理實(shí)質(zhì)上與礦銅的火法精煉原理相同，不過(guò)，由于次粗銅雜質(zhì)含量高(有時(shí)高達(dá)4%),所以在操作上有其獨(dú)特特點(diǎn)，雜銅在反射爐中處理時(shí)，整個(gè)精煉過(guò)程包括熔化、氧化、還原、除渣、澆鑄等作業(yè)。整個(gè)作業(yè)的核心是氧化和還原。下面主要闡述氧化和還原。雜銅氧化精煉的基本原理在于銅中存在的大多數(shù)雜質(zhì)對(duì)氧的親合力都大于銅對(duì)氧的親合力，且多數(shù)雜質(zhì)的氧化物在銅液中溶解度小,所以當(dāng)向熔體中鼓入空氣時(shí)，便優(yōu)先將雜質(zhì)氧化脫除，但熔體中銅占絕大多數(shù)，而雜質(zhì)量很少，故氧化時(shí)，首先是銅被氧化。4Cu+O2=2Cu2O所產(chǎn)生Cu2O立即溶于銅液中，并與銅液中的雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使雜質(zhì)氧化。[Cu2O]+[Me]=2[Cu]+(MeO)式中：□表示銅液中物質(zhì)濃度；()表示渣相中物質(zhì)濃度；Me為雜質(zhì)金屬

此反應(yīng)的平衡常數(shù)為：銅液中的主體為金屬銅，濃度很大，因雜質(zhì)量相對(duì)很少，故盡管雜質(zhì)被Cu20氧化，可認(rèn)為［Cu］基本不變（即為常數(shù)）。同時(shí)，由于雜質(zhì)氧化物（MeO）在銅液中的溶解度很小，能迅速達(dá)到飽和，因此在大多數(shù)情況下，當(dāng)溫度一定時(shí)，［MeO］可認(rèn)為也是一個(gè)恒定值，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)可用下式表示：K‘［Cu2O］［Me］這表明，在一定溫度下（即K為確定常數(shù)）銅液中的雜質(zhì)含量與Cu2O的含量成反比，［Cu2O］越大，［Me］越小，即殘留在銅液中未氧化的雜質(zhì)越少，精煉作業(yè)愈完全。實(shí)踐表明，為了更迅速、徹底地除去銅液中的雜質(zhì)，應(yīng)力求強(qiáng)化氧化過(guò)程，使Cu2O在銅液中的濃度達(dá)到飽和狀態(tài)。Cu2。在銅液中的溶解度隨溫度升高而增加：溫度C1100115012001250溶解度%58.312.413.1當(dāng)Cu2O的溶解量超過(guò)該溫度下的溶解度時(shí)，熔體將分為兩層，下層是飽和了Cu2O的銅液，上層是飽和了銅的Cu2O相，這一關(guān)系可從CuCO系相圖看得清楚。銅液中的溶解度增加很少，并且熔體出現(xiàn)分層，使部分Cu2O進(jìn)入渣層中，而且過(guò)度的氧化，使還原過(guò)

程增長(zhǎng)，同時(shí)要消耗更多的還原劑，所以為了避免銅液過(guò)度氧化，要求氧化期保持在11501170C下進(jìn)行。主要雜質(zhì)在氧化精煉過(guò)程中的行為簡(jiǎn)述如下：鐵。鐵對(duì)氧的親合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅對(duì)氧的親合力，所以鐵很容易氧化，并造渣脫除。鐵氧化反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cu2O+Fe=2Cu+FeO按熱力學(xué)估算，在精煉過(guò)程中鐵可除到十萬(wàn)分之一。鐐。鐐是難于除去的雜質(zhì)，鐐和銅能生成一系列固溶體，盡管鐐在熔化期和氧化期均受到氧化，但既緩慢又不完全，并且在氧化期所生成的NiO分布于銅液和爐渣之間。溶于渣中的NiO可生成不溶于銅液而溶于渣相中的NiO-Fe2O3這部分鐐可脫除，熱力學(xué)計(jì)算表明，當(dāng)銅液中含鐐16%時(shí)，鐐可除到0.25%。當(dāng)銅液中既含鐐又含碑和鐐時(shí)，鐐的脫除更為難。因?yàn)槿苡阢~液中的NiO能與Cu、As或Sb形成溶于銅液的鐐云母(6Cu2O-8NiO-2As2O3或6Cu2O-8NiO-2Sb2O3)。為了脫鐐，這時(shí)只有加堿性熔劑，使鐐云母分解。鋅。鋅與銅在液態(tài)時(shí)完全互溶，鋅的沸點(diǎn)為906C,在精煉時(shí)，大部分鋅在熔化階段即以金屬形態(tài)揮發(fā)，而后被爐氣中的氧氧化成ZnO隨爐氣排出，并在收塵系統(tǒng)中收集下來(lái)，其余的鋅在氧化初期被氧化成ZnO,并形成硅酸鋅(2ZnO-SiO2)和鐵酸鋅

（ZnO-Fe2O3）進(jìn)入爐渣。當(dāng)精煉含鋅高的雜銅料（黃雜銅等）時(shí)為加速鋅的揮發(fā)，在熔化期和氧化期均提局爐溫（一般保持在13001350C），并在熔體表面上覆蓋一層木炭或不含硫的焦碳顆粒，使氧化鋅還原成金屬鋅而揮發(fā)，以免生成氧化鋅結(jié)殼妨礙蒸鋅過(guò)程的進(jìn)行。鉛。固態(tài)鉛不溶于銅，在液態(tài)時(shí)溶解得也很少，但在氧化期，當(dāng)鉛氧化成氧化鉛后，因其密度（9.2）比銅的密度（8.9）高，故沉于爐底，所以如果是酸性爐底，則PbO將與筑爐材料中的SiO2作用，生成密度小的硅酸鉛（XPbO-YSiO）。從而上浮到熔池表面而被除去。如果爐底為堿性耐火材料，則鉛的脫除很困難，這時(shí)必須向熔體中吹入石英熔劑，增大風(fēng)量并保持較高的爐溫（約1250C）,使PbO和SiO2作用，產(chǎn)出硅酸鉛。用石英造渣除鉛方法耗時(shí)長(zhǎng)，銅入渣損失大，為了改進(jìn)除鉛效果，克服該法缺點(diǎn)，可改加磷銅，使鉛以磷酸鹽形態(tài)除去。也可以氧化硼作熔劑，使鉛呈硼酸鉛形態(tài)脫去。錫。處理青銅料時(shí)，料中含錫高，錫與銅液態(tài)時(shí)互溶，在反射爐中錫氧化生成氧化亞錫（SnO）和二氧化錫（SnO2）,SnO呈弱堿性，能與SiO2造渣，還能部分揮發(fā)。SnO2呈弱酸性，且溶于銅液中，這時(shí)需加入堿性溶劑（蘇打或石灰石）使其造渣，生成不熔于銅液的錫酸鈉（Na2O-SnO2）或錫酸鈣（CaO-SnO2）。實(shí)踐證明，加入由30%氧化鈣和70%碳酸鈉組成的混合熔劑，可使銅中含錫量從0.029%降到0.002%。使用Fe2O3與和SiO2各占

50%的混合熔劑亦能使錫的含量很快下降至0.005%，并可除去部分鉛。碑。從As?Cu相圖可知，碑與銅在液態(tài)時(shí)互溶，在氧化時(shí)，碑能氧化成易揮發(fā)的As2O3，從而隨爐氣排走，但也有少量碑氧化成As2O5,并生成碑酸銅(Cu2O-XAs2O5),溶于銅液中，當(dāng)銅液中有鐐存在時(shí)，碑還能與銅、鐐一起生成鐐云母，這都給脫碑增加了困難。鐐。鐐與銅在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，而且銅與鐐還能生成Cu3Sb和Cu3Sb2。與碑一樣，在氧化時(shí)鐐也生成易揮發(fā)的Sb2O3，還可生成溶于銅液的Cu2O-Sb2O3和Cu2O-Sb2O5。所以當(dāng)處理含As和Sb高的雜銅時(shí)，氧化和還原過(guò)程需反復(fù)進(jìn)行數(shù)次，使不揮發(fā)的As2O5和Sb2O5還原為易揮發(fā)的As2O3和Sb2O3,未揮發(fā)的As和Sb,加堿性熔劑處理。金和銀。金和銀完全富集在陽(yáng)極銅中，在電解精煉時(shí)進(jìn)入陽(yáng)極泥，進(jìn)一步處理陽(yáng)極泥得以回收。當(dāng)全部雜質(zhì)脫除后，氧化期結(jié)束，過(guò)程轉(zhuǎn)入還原期。還原的作用一是使過(guò)氧化的銅氧化物還原成金屬銅，二是脫除溶于銅液中的氣體，因?yàn)樵谘趸Y(jié)束時(shí)，銅液中還存有8%左右的Cu2O，銅中含氧過(guò)多，將使銅變脆，延展性和導(dǎo)電性降低，故必須進(jìn)行還原。在還原期，使用重油、插木等還原時(shí)，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：6Cu2O+2