答：火法炼铜包括熔炼、吹炼、精炼等工序，熔炼主要是造锍熔炼，目的是使铜精矿或焙烧矿中的部分铁氧化，并与脉石、熔剂等造渣除去，产出含铜较高的冰铜。吹炼能够消除烟害，回收精矿中的硫，产出铜品位达98%以上的粗铜。粗铜精炼分火法精炼和电解精炼，火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不溶于铜液等性质，通过氧化造渣或挥发除去;电解精炼是利用铜与其他金属的电性差异，电解产出合格的阴极铜产品。火法炼铜具体过程如图3-1所示。
什么是造锍熔炼，其过程是什么?
答：在高温、强氧化性气氛下，进行半自热或自热熔炼，将硫化铜精矿熔化生成金属硫化物的共熔体，即为造锍熔炼。造锍熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣，冰铜与炉渣由于性质差别极大，可澄清分离。
造锍熔炼过程可以看做是几种金属硫化物之间的互溶过程。CuS在熔化之前会发生热解离，解离产生的元素硫遇氧即氧化成SO₂逸出，而铁只能部分与多余的硫相结合成FeS进入铜锍，其余的铁只能以氧化物的形式与脉石造渣。由于铜流的密度比炉渣大，且二者不互溶，从而达到了分离的目的。
造锍熔炼主要工艺包括哪些?
答：(1)密闭鼓风炉熔炼。密闭鼓风炉熔炼是在竖式炉中靠炉料与上升气对流加热进行熔炼的过程。鼓风炉熔炼过程按逆流原理进行，即炉料与燃料炉子上部加入，垂直向下往炉缸移动，并从炉缸放出熔炼产物。鼓入炉内的空今及燃料燃烧所形成的气体，从下面沿着垂直炉身通过炉内的炉料与燃料的空隙上升。
密闭鼓风炉的热效率高，炉内最高温度可达1450℃,且高温区集中;但床能力低，需要处理块矿和优质焦炭，不符合当前技术发展。
(2)反射炉熔炼。反射炉内为中性或者弱氧化性气氛，炉料由精矿或焙烧矿与熔剂、返尘等组成，细粒炉料在料坡上被加热到1200℃,熔炼成冰铜和炉渣，两者机械混合在一起，经料坡流入熔池中，在流动过程中，一边放热，一边调整成分，最终形成冰铜和炉渣，二者按照密度不同分层。
反射炉易于操作管理，对物料的适应性强，渣含铜量低，但是热利用率低能耗高，床能力低，烟尘量大，对环境污染严重。
(3)电炉熔炼。在铜冶炼过程中，一般使用矿热电炉。在矿热电炉中，电流从一个电极通过炉渣和冰铜导向另一个电极，其中大部分电能转变为热能，使得炉渣较大程度的过热，利用过热的炉渣做载体，使炉料受热熔化，并且发生各种物理化学变化，完成造渣和造冰铜过程。
电炉熔炼容易形成高温区，且温度易控制，能处理各种物料，不需要使用燃料，减少对环境的污染，电能也可以有效利用，有价金属的回收率高。但是电炉熔炼耗电量大，对电力缺乏地区，并不适用。
(4)闪速熔炼。闪速熔炼是将预热空气和干燥精矿以一定比例加入反应塔顶部的精矿喷嘴中，在喷嘴内空气和精矿强烈的混合，并且以很大的速度呈悬浮状态垂直或水平喷入反应塔内，布满整个反应塔截面，在高温作用下，炉料迅速发生各种物理化学反应，产生的熔体降入沉淀池内，进而完成造冰铜和造渣过程，并进行澄清分离，分别由冰铜口和渣口排出。
闪速熔炼的优点有能耗低、炉气质量高、床能力高、脱硫率高达70%以上、环境保护好。但是炉渣含铜量高，需要单独贫化;烟尘率较高，需返炉处理。
(5)熔池熔炼。熔池熔炼是通过气体的搅拌作用，使得精矿、熔剂与烟灰或其他原料投入熔池后，即与被气流搅动卷起的熔体混合熔融，使熔池内熔体炉料-气体之间进行强烈的搅拌与混合，从而完成造冰铜、造渣反应。熔池熔炼的优势在于：一方面熔池熔炼对矿料的要求普遍较低，含水8%～10%的精矿无需干燥或者制粒，可直接通过加料口加入熔炼炉，并可处理废杂铜、电子垃圾等;另一方面，熔池熔炼的反应几乎全在熔池内进行，烟尘率比起闪速熔炼工艺有明显的降低。
目前熔池熔炼按送风方式可分为顶吹、侧吹和底吹三大类，顶吹的代表炉型有艾萨炉和奥斯麦特炉;侧吹的熔池熔炼有诺兰达炉、特尼恩特炉、白银炉、瓦纽科夫炉和金峰炉等;底吹熔炼方式主要有中国恩菲自主研发的氧气底吹炼铜工艺。
造锍熔炼的原辅料有哪些?
答：(1)硫化铜精矿，还含有部分氧化脱硫的焙砂和高品位氧化矿;
(2)造渣熔剂，主要成分是二氧化硅和氧化钙，根据实际需要加入，合理炉渣组成;
(3)返料，主要成分是转炉渣(SiO₂、FeO、Fe₃O₄、Cu)和烟尘(烟气夹带的细粒物料以及易挥发元素与化合物);
(4)空气、富氧空气或者工业纯氧。
闪速熔炼与熔池熔炼的原料分别有哪些要求?
答：闪速熔炼是利用精矿喷嘴将混合精矿物料以很大的速度喷吹进入反应塔进行造锍反应，整个过程持续时间仅1~2s,所以要求物料粒度小于1mm,且经深度干燥(H₂O<0.3%),以免产生液膜覆盖在物料表面，阻碍反应的进行。
熔池熔炼是将混合物料投入到熔池中，通过气体的搅拌作用发生反应，其对矿料的要求较低，含水8%～10%的精矿无需干燥或者制粒，可直接通过加料口加入熔炼炉，并可处理废杂铜、电子垃圾等。
什么是冰铜?
答：冰铜也叫铜锍，主要由Cu₂S和FeS互相熔解而成的，它的含铜率为40%~70%,含硫率为15%～25%。冰铜密度较大，沉于下层，可以从冶金炉熔炼炉)的排铜口流出来，熔炼渣则从上部渣层排渣口排出。冰铜是铜与硫的化合物，按铜的含量高低，有白冰铜(Cu₂S,含铜70%左右)、高冰铜(含铜60%左右)、低冰铜(含铜40%以下)之分。
冰铜的主要性质有哪些?
答：(1)熔点：940~1130℃,随冰铜品位变化而变化;
(2)密度：随冰铜品位的提高而增大，一般为4.0~4.6g/cm³,高于炉渣密
度(3~3.7g/cm³);
(3)黏度：η=2.4×10-3Pa·s,比炉渣黏度低很多(0.5～2Pa·s),因此冰铜具有良好的流动性;
(4)表面张力：与铁橄榄石(2FeO·Si0,)熔体间的界面张力约为20
60N/m,其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣中;
(5)液态冰铜遇水会发生爆炸。
什么是熔炼渣?
答：熔炼渣是炉料和燃料中各种氧化物相互熔融而成的共熔体，主要的氧物是SiO₂和FeO,其次是CaO、Al₂O₃和MgO等。固态炉渣是由2FeO·SiO₂2CaO·SiO₂等硅酸盐复杂分子化合物组成，液态炉渣则是由各种离子组成的子共熔体。表3-1列出了各种造锍熔炼工艺所产生炉渣的化学组成。
炉渣性质对熔炼过程有什么影响?
答：(1)炉渣的性质决定熔炼过程的燃料消耗量。若炉渣的熔点较高，则加热炉渣到熔点所需要的热量增加，同时废气也会从炉中带走大量的热。
(2)炉渣的性质很大程度上决定炉温的高低。炉内温度由炉渣熔点决定炉渣熔点决定于其成分。因此，要改变炉温，需改变炉渣成分。
(3)炉渣的性质决定炉子的生产率。熔炼酸性炉渣时，炉子的生产率比熔炼碱性炉渣时要小。
(4)炉渣的性质和熔炼时形成的渣量是决定铜回收率的一个基本因素。
铜在炉渣中的损失有哪些，如何降低渣含铜?
答：渣含铜与冰铜品位有关，冰铜品位越高，其损失越大。根据铜在渣中的
存在形态，其损失分为两种：(1)机械夹杂损失。因冰铜与渣分离不完全，冰铜夹杂在炉渣中引起损失。这是铜在渣中损失的主要途径。(2)电化学溶解损失。铜以氧化亚铜的形式溶解在渣中而引起的损失，一般情况下，铜以造渣形态损失很小。
为解决渣含铜量过高，可以选择成分适当的渣型，减少渣量，保持适当的炉温，增加澄清分离时间，严格控制冰铜品位等方法，以降低渣中含铜量。
Fe³O₄对熔炼过程有何危害，如何减少Fe₃O₄的产生量?
答：熔炼过程中生成的Fe₃O⁴存在于炉渣和冰铜中，会使得炉渣的熔点升高，密度加大，让炉渣与冰铜的分离变得困难。提高氧浓度或者降低温度情况下，固体Fe₃O⁴会从炉渣中析出，生成难熔物，使熔炼炉上升烟道结疤，炉渣黏度加大，熔点上升，渣含铜量升高等。
减少Fe₃O₄的产生的主要措施有：(1)加入脉石进行造渣处理，一般二氧化硅含量控制在35%~40%范围内，可以保持Fe₃O⁴活度有较低值;(2)提高FeS的含量，高温条件下让FeS与Fe₃O₄反应生成氧化亚铁与石英进行造渣，但这也会降低冰铜的品位;(3)升高熔炼温度，促进造渣反应的进行。
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