Рафинирование меди
Вопрос №5. Рафинирование Cu
В черновой меди выплавленной из первичного или вторичного сырья содержится 0,6-4% примесей, главные из кот. Fe, S, Ni, As, сурьма, Ag, Au, Se, Te, O. Многие из них ухудшают мех. св-ва Ме, особенно пластичность и все кроме Ag снижают электропроводность. В черновой меди может содержаться 400 г Au на 1т., 1000 г Ag на 1т.
Два способа рафинирования меди: огневой, электролитический.
Первым можно получить Ме чистотой 99,5-99,7%, не извлекают благородные Ме. Электролиз сложнее и дороже. Дает Cu высших марок и позволяет выделить ценные элементы в отдельный продукт, кот. окупает все затраты на передел. При этом качество рафинированной Cu выше, затраты на очистку ниже, если Ме очистить предварительно огневым способом.
Огневой способ. Медь рафинируют в стационарных отражательных печах или поворотных цилиндрических. Ванна стационарных печей вмещает 400т, поворотных – 260т. Рафинировочные печи обогревают мазутом, прир. газом, угольной пылью. Необходимое требование к топливу – низкое содержание S, кот. может загрязнить Ме и ухудшить его св-ва. Ванну печи выкладывают из динасового, периклазошпинелидного кирпича; стены, подвесной свод из магнезитового, магнезитохромитового кирпича. В стенах устраивают раб. окна с поднимающимися заслонками. Подача топлива и воздуха часто автоматизированы. Медь загружают мех. лопатой установленной на тележке шарнирного крана, кот. захватывает до 3,5 штыков. Жидкую Cu заливают ковшами с помощью крана.
Рафинирование вкл. след. стадии: расплавление 10-12ч, окисление примесей и съем шлака 3-4ч, раскисление 3-4ч и разливка 5-6ч. Общая продолжительность передела при работе на тв. Cu 24ч, на жидкой – в 2 раза меньше.
Обратите внимание на лекцию "Древнерусское общество в свете цивилизационного подхода".
Примеси окисляют воздухом, кот. вдувают через погруженные футерованные Fe трубки диаметром 20-40мм. Ск-ть р-ций пропорциональна концентрациям элементов в расплаве. Окисление Fe, Zn, Mn, Ni, Pb и любого другого 2-х валентного Ме идет по реакциям: 4Cu+O2=2Cu2O, Me+Cu2O=MeO+2Cu
Окислы примесей не растворимы в Cu, они всплывают и шлакуются кварцевым флюсом. Для снижения концентрации Ме необходимо чаще выпускать шлак, не допуская их значительной концентрации. Труднее всего из Cu удаляются S, Se, теллур, причем селен удаляется труднее серы, но легче теллура. Поэтому исп. прием удаления из Ме растворенных газов и раскисление наз. дрознением. В ванну очищенную от шлака погружают сырое дерево, бревна. Бурно выделяющиеся пары воды, углеводороды перемешивают Cu и удаляют SO2 и другие газы. После раскисления получ. пластичный Ме, однако содержание Cu2O может быть высоким. Проводят раскисление продуктами сухой перегонки того же дерева по ф-ле:
4Cu2O+CH4=CO2+2H2O+8Cu
При этом уменьшают избыток воздуха для сжигания топлива и продолжают дрознение.
Восстановление Cu2O до концентрации 0,2-0,3% достигается легко, но может быть ускорено вдуванием мазута, угольной пыли.
Рафинированную Cu выпускают через вертикальную щель в стенке печи, сбивая порог из глины. Ме отливают в аноды для электролиза. Применяемая для этого карусельная машина представляет горизонтальный круг, где установлены изложницы для анодов. Шлаки подвергают восстановительной плавке в шахтных печах на черновую медь, а иногда перерабатывают в конвертерах при продувке штейнов.
