火法粗炼产出物包括粗铋、冰铜、炉渣、粉尘和烟气。

1.粗铋

粗铋是火法粗炼的主要产品，其中含有铅、铜、银、砷、锑、碲、铁等杂质。，此外还有铋，而这些杂质的含量随铋冶炼的不同炉料而波动很大。表1列出了粗铋的化学成分。

表1粗铋的化学成分(%)

从表1可以看出，铅是粗铋中的主要杂质金属，这是由于提铋原料中铅的含量较高，粗炼时没有除铅工艺。有些工厂为了除铅，在炉料中加入1% ~ 2%的盐，但除铅效果不明显，部分铋被氯化挥发，影响铋的直接冶炼产量。而且铅还原成粗铋虽然降低了粗铋的品位，但有利于精炼阶段铅的回收。

粗铋的品位主要取决于炉料中的铅含量。炉料中铅含量高导致粗铋主成分低，炉料铅含量低导致粗铋主成分高。一般考虑到有利于铋的精炼操作和铅的回收，粗铋的品位应控制在含铋80%左右，粗铋中铋和铅的含量应高于95%。

第二，哑光

火法粗炼生产的铋锍由金属硫化物组成，其中还溶解有少量金属铅和银。主要金属硫化物有硫化亚铁、硫化钠、硫化亚铜、硫化铅等。

造冰铜的目的有两个:一是铋精矿中的硫与铁屑反应生成FeS，进入冰铜，铋被还原成金属进入粗铋，从而达到硫铋分离的目的；其次，氧化铋渣中的铜与加入的黄铁矿反应生成Cu2S进入冰铜，Bi2O3被还原成金属进入粗铋，从而达到铜铋分离的目的。

铋锍的化学组成列于表2。

表2铋锍的化学成分(%)

在表2中，铋锍含有15% ~ 30%的硫、15% ~ 35%的铁和5% ~ 30%的铜，它们是铋锍的主要成分。所以，要研究铋锍的性质，请参考Cu-Fe-S三元系的状态图(图1)。

图1铜-铁-硫三元体系状态图

从图1可以看出，图右侧冰铜熔体的存在区域较窄，Cu2S端冰铜丰富，FeS端冰铜贫乏。因为铋冰铜含铜量在5% ~ 15%左右波动，最高不超过35%，属于贫冰铜区。在熔化温度下，如果锍硫含量降低，贫锍将进入固液两相平衡区，析出金属铁的固态熔体沉积在炉底，形成炉底结，恶化炉况。随着温度的升高，冰铜的熔体区域会由窄变宽，而金属熔体和冰铜熔体共存的液相分层区域会变窄，即冰铜对铁的溶解度变大，金属铁的固态熔体很难析出。因此，提高炉温可以避免铁沉积。

根据Cu-Fe-S三元状态图，可以初步选择冰铜的熔点和成分。

铋锍的熔点应在850 ~ 1050℃之间。PbS和Na2S会降低冰铜的熔点，Fe3O4和ZnS会提高冰铜的熔点。

冰铜的密度取决于各种金属硫化物的含量，可用加法近似计算。

表3列出了冰铜中相关金属硫化物的密度。

表3金属硫化物的密度(g/cm3)

以表3所列冰铜的成分为例，取Cu 10%，Fe 30%，S 33%，Pb 5%，计算铋冰铜的密度。首先将它们转化为金属硫化物并使它们的总量为100%，然后得到Cu2S 32.2%，FeS 60.4%，PbS 7.4%。计算锍的密度ρM:

铋锍钢的密度一般在4.5-6之间。当Na2S含量增加时，铋锍的密度降低，当PbS含量增加时，铋锍的密度增加。

铋锍是在混合中产生的，一般占总炉料的一半。这是因为铋精矿主要是硫化矿，还有单体硫。因为硫含量高，用来代替硫的废铁消耗量大，生成的硫化亚铁多，所以冰铜量大。因此，降低冰铜中的铋含量和从冰铜中带走的铋量是提高火法粗炼铋直收率的主要途径。

FeS和Cu2S是贵金属的良好捕收剂，所以一定量的银溶解在铋锍钢中，炉料中约25%甚至50%的银进入锍中。因此，对冰铜进行再加工以回收银是非常重要的。有条件的工厂往往将铋锍返回铜系统或铅系统处理；在一些工厂，当生产的冰铜含银和铋高时，要进行两次熔炼，以回收其锻件和铋。为了回收银，一些工厂对工艺流程进行了改革，将火法粗炼改为湿法处理，从而可以在粗炼阶段进行综合回收。

三。矿渣

火法粗炼产生的炉渣由多种金属氧化物和脉石氧化物组成，其成分波动范围见表4。

表4铋渣的化学成分(%)

从表4可以看出，冶金渣是金属氧化物的硅酸盐。由于炉渣产量大，冶金反应和沉降分离都在炉渣中进行，所以冶炼过程要求炉渣具有良好的理化性能，如熔点、粘度、密度、电导率等。炉渣的性质与其结构有关。关于炉渣结构的研究有两种理论，即分子理论和离子理论。

根据炉渣结构的分子理论，炉渣由各种简单和复杂的氧化物组成。随着温度的升高，复合氧化物分解成简单氧化物的趋势增加。在液态渣中，复合氧化物只有在游离氧化物解离后才能参与反应，如:

目前炉渣中游离氧化物的浓度无法测量，只能根据经验确定，这是分子理论的不足，尤其是分子理论无法解释炉渣的性质。

根据炉渣结构的离子理论，炉渣由阴离子和阳离子组成，金属氧化物离解成金属阳离子和氧阴离子；

当SiO2吸收氧阴离子形成络合阴离子时，

硅酸盐的结构比较复杂，但有以下共性:结构中的Si4 ++离子没有直接成键，成键靠氧离子实现；每个Si4 ++离子都有一个以四个O2-离子为顶点的四面体的中心，构成硅氧四面体，是硅酸盐晶体结构的基础。硅四面体的每个顶点，即O2-离子，最多只能被两个硅氯四面体共用。两个相邻的硅氧四面体仅通过公共顶部连接，而不是通过公共边缘或平面连接。x射线结构分析表明硅酸盐中硅氧四面体有岛状、团状、链状、层状和框架状五种形态。

使用离子理论，炉渣的物理和化学性质可以解释如下:

硅酸盐炉渣的粘度；它是由于每层液体的移动速度不同而产生的内部摩擦的结果。硅酸盐炉渣的粘度与其成分的关系是离子间的相互作用能及其与成分浓度的关系。金属对粘度的影响是双重的。不仅解聚了有机硅阴离子基团，降低了粘度，而且电价高，半径小。它可以捕获有机硅阴离子基团中的O2-离子来包围自己，导致有机硅阴离子基团聚合，粘度因为O2-离子的捕获而增加。

流动性好的冶金渣的粘度为0.5 ~ 5泊。5 ~ 20泊炉渣仍能满足工艺要求；然而，大于30泊的粘性炉渣流动性差，不能使用。

硅酸盐炉渣的电导率:熔融硅酸盐炉渣的电导率随着金属氧化物含量的增加而增加，随着SiO2含量的增加而降低。金属氧化物含量的增加会增加炉渣的电子电导率，而SiO2含量的增加会增加离子导电部分的使用，从而降低电导率。更重要的是，当渣中硅酸程度增加时，络合阴离子SixOy2 -会引起硅氧离子聚合，降低阴离子迁移率，影响渣的导电性。

硅酸盐炉渣的密度:根据炉渣的分子结构理论，用加法计算组成炉渣的氧化物的密度。表5列出了炉渣中相关氧化物的密度。

表5氧化物密度(克/立方厘米)

铋渣的密度为3 ~ 4 g/cm3。

以表2所列的炉渣成分为例。选择20% FeO、30% SiO2、20% Na2O和15% Cao。计算铋渣的密度。先换算成总量的100%，即FeO 23.5%，SiO2 35.3%，Na2O 23.5%，CaO 17.7%。

矿渣的计算密度ρs:

可以根据硅酸的程度来选择矿渣。硅酸的K值一般控制在1 ~ 2。即:

k值大于1.5，相当于酸性渣，k值小于1，相当于碱性渣，k值在1-1.5之间，相当于中性渣。以上述渣型FeO 23.5%、SiO2 35.3%、Na2O 23.5%和CaO 17.7%为例计算硅酸度。

目前对铋渣的研究工作还不够。因为没有固定的炉渣类型，所以没有炉渣熔点、密度、粘度的实测数据。实践中，渣型主要靠经验调整和掌握。一般选用流动性好、密度低、玻璃光泽黑而亮的炉渣。当炉渣呈深灰色时，应减少炉料中纯碱的量；当炉渣粘度高，流动性差时，应增加纯碱和萤石粉的投入量。当炉况正常时，这种弱酸性渣能使渣中铋含量稳定在0.1%左右。

铋精矿多与钨钼共生，所以铋精矿中往往含有少量的钨钼。粗炼时，钨钼处于氧化态，一部分挥发到炉气中，一部分进入炉渣中与纯碱反应生成钨酸盐和银。

第四，烟尘

反射炉冶炼过程中，燃料燃烧产生的二氧化碳、一氧化碳等气体，与熔池内反应产生的炉气一起，夹带大量粉尘，从炉尾逸出，进入烟道。一部分沿途颗粒粗、密度大的烟气沉降在烟道内；部分熔融粉尘冷却后附着在烟道壁上，形成烟道结，而大部分烟气进入除尘系统，经收集净化后排放。铋烟的化学成分列于表6。

表6烟尘的化学成分(%)

铋烟的主要成分如下:

铋:铋化合物挥发后的铋蒸气和粉尘挥发和凝结后的金属铋颗粒(如氧化铋沸点447℃，易挥发；硫化铋是挥发性的)。

铅:铅蒸气和铅化合物挥发后的粉尘凝结后的金属铅颗粒(如氯化铅易挥发，1140℃蒸气压达3099 Pa)；硫化铋易挥发，995℃时蒸气压达到2366 Pa。氯化铅具有挥发性，沸点为954℃)。

砷:As2O3挥发后的粉尘和硫化砷挥发后的粉尘(沸点:707℃)。

锑:Sb2O3挥发后的粉尘和硫化锑挥发后的粉尘(沸点:1080℃)。

钼:三氧化钼挥发后的粉尘(沸点1155℃)。

钨:三氧化钨挥发后的粉尘(850℃开始剧烈升华，1350℃沸腾)。

硫:产生的SO2进入炉气，烟尘中的硫由各种硫化物带入。如硫化铋、硫化铅、硫化砷、硫化锑等。

碳:烟灰中的碳是在弱还原性气氛中燃烧的炭黑粉末。

动词 （verb的缩写）废气

含尘冶金炉气被冷却后进入集尘室。烟气经袋式除尘器净化后，与粉尘分离。烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、H2O、氧气、二氧化硫、N2等气体。烟气的化学成分列于表7。

表7烟气的化学成分(%)

净化后的烟气含尘量小于0.03g/m3，达到排放标准。