本课题以硫化物铜精矿为原料,通过添加合适的还原剂与添加剂,直接还原法冶炼铜,缩短了工艺,简化了流程,并且将铜精矿中的硫元素以CaS的形式直接固定在渣中,减少二氧化硫气体的排放。现在环境污染严重,直接还原法炼铜显得尤为重要,有非常可观的发展前景。主要研究内容如下:(1)通过热力学计算表明,铜精矿中的黄铜矿分解温度T=1099K,为整个体系的化学反应控制过程。当T>1099K,黄铜矿发生热分解,生成的斑铜矿碳热还原反应陆续进行,在反应产物中就可以得到金属铜。(2)本文考察配碳量、配氧化钙量、还原温度、还原时间,添加NaF、Na2C03、K2S207添加剂对铜精矿直接还原铜的还原率的影响。未加添加剂较佳的反应条件是:黄铜矿(CuFeS2)、氧化钙(CaO)、无烟煤的化学计量配比为1:2:2,还原温度为1273K,还原时间为120min,铜精矿中的铜的还原率为68%;添加添加剂较佳的反应条件为:黄铜矿(CuFeS2)、氧化钙(CaO)、无烟煤的化学计量配比为1:2:2,添加3wt%NaF,还原温度为1123K,保温时间为90min,铜精矿中的铜的还原率为78%。(3)铜精矿直接还原赋存状态表明:还原产物中铜相和铁相分离开,为铜铁分离提供理论依据,还原产物中存在CaS相,表明铜精矿中的硫以CaS相存在于还原产物中,不生成SOx气体,达到了保护环境,清洁生产的目的。(4)动力学研究表明:750~900℃℃温度区间为整个铜精矿直接还原的主要反应区间,随着温度升高,放热反应越来越剧烈。最终得到速率常数k的经验公式、反应动力学机理函数f(α)= 1-α、各阶段的指数前因子A、水活化能E(350~450℃,E=0.1571 kJ·mol-1;450~750℃,E=0.0612 kJ·mol-1;750~900℃,E=0.0971 kJ·mol-1)和动力学方程。