Аналіз принципу технології відбиття міді в електропечі

Константа рівноваги цієї реакції дорівнює:
Основною частиною мідної рідини є металева мідь з високою концентрацією. Через відносно низьку масу домішок, хоча домішки окислюються Cu2O, можна вважати, що [Cu] залишається в основному незмінним (тобто постійним). У той же час, оскільки розчинність оксиду домішки (MeO) у мідній рідині дуже мала, вона може швидко досягти насичення, тому в більшості випадків, коли температура постійна, [MeO] можна розглядати як постійне значення , тому константу рівноваги реакції можна виразити такою формулою: K '=[Cu2O] [Me]
олово. При обробці бронзових матеріалів вміст олова в матеріалах високий, а олово і мідь взаємно розчинні в рідкому стані. Олово окислюється в відбивній печі з утворенням оксиду олова (SnO) і діоксиду олова (SnO2). SnO слаболужний, може утворювати шлак з SiO2, а також може частково випаровуватися. SnO2 слабокислий і розчинний у мідній рідині. У цей час необхідно додати лужний розчинник (соду або вапняк), щоб зробити його шлаком, і трубчаста піч генерує станнат натрію (Na2O · SnO2) або станнат кальцію (CaO · SnO2), який не плавиться в мідній рідині. Практика показала, що додавання змішаного флюсу, що складається з 30 відсотків оксиду кальцію та 7{{10}} відсотків карбонату натрію, може зменшити вміст олова в міді з 0,029 відсотка до 0,002 відсотка. Використання змішаного флюсу, що складається з Fe2O3 і 50 відсотків SiO2, також може швидко знизити вміст олова до 0,005 відсотка та видалити деяку кількість свинцю.
Миш'як. Від As? Фазова діаграма Cu показує, що миш'як і мідь взаємно розчинні в рідкому стані. Під час окислення миш'як може окислюватися в летючий As2O3, який виділяється з топковим газом. Однак невелика кількість миш'яку також може бути окислена в As2O5 і утворювати арсенат міді (Cu2O · XAs2O5), який розчинний у мідній рідині. Коли нікель присутній у мідній рідині, миш’як також може утворювати нікелеву слюду разом із міддю та нікелем, що ускладнює видалення миш’яку.
Сурма. Сурма і мідь нескінченно змішуються в рідкому стані, і мідь і сурма також можуть генерувати Cu3Sb і Cu3Sb2. Подібно до миш’яку, сурма також генерує летючий Sb2O3 під час окислення, а також може генерувати Cu2O · Sb2O3 і Cu2O · Sb2O5, розчинні в мідній рідині. Таким чином, коли ми маємо справу з домішками міді з високим вмістом As і Sb, процес окислення та відновлення потрібно повторити кілька разів, щоб нелеткі As2O5 і Sb2O5 відновилися до летких As2O3 і Sb2O3, а нелеткі As і Sb оброблялися. з лужним флюсом.
Золото і срібло. Золото та срібло повністю збагачуються анодною міддю та потрапляють в анодний шлам під час електролітичного рафінування, який можна додатково обробити для відновлення.
Після видалення всіх домішок період окислення закінчується і процес переходить у період відновлення. Ефект відновлення полягає у відновленні окисленого оксиду міді до металевої міді та видаленні газу, розчиненого в мідній рідині. Наприкінці окислення в камерній печі та мідній рідині все ще залишається близько 8 відсотків Cu2O. Надлишок кисню в міді зробить мідь крихкою, зменшить її пластичність і провідність, тому відновлення необхідне. Під час періоду відновлення основні хімічні реакції, які відбуваються при використанні важкої нафти, деревної стружки тощо, є такими: 6Cu2O плюс 2C2Hm=12Cu плюс 2Co плюс mH2 плюс 2CO2
При відновленні за допомогою NH3 відбуваються наступні реакції: Cu2O плюс 2NH36Cu плюс N2 плюс 3H2O
Якщо в якості відновника використовується природний газ, необхідно провести так званий «риформінг» природного газу. В іншому випадку компонент метану CH4 у природному газі розкладається при 1000 градусах з утворенням великої кількості H2. Хоча це може посилити відновлення, воно також збільшує адсорбцію водню міддю.
При певній температурі (де K — константа) вміст домішок у мідній рідині обернено пропорційний вмісту Cu2O. Чим більше [Cu2O], тим менше [Me], що вказує на те, що в мідній рідині залишається менше неокислених домішок і більш повна операція рафінування. Практика показала, що для швидкого і ретельного видалення домішок з мідної рідини необхідно докласти зусиль для посилення процесу окислення, а електропіч повинна довести концентрацію Cu2O в мідній рідині до насиченого стану.
Розчинність Cu2O в мідній рідині зростає з підвищенням температури:
Температурний градус 1100115012001250
Відсоток розчинності 58.312.413.1
Коли розчинність Cu2O перевищує розчинність при цій температурі, розплав буде розділений на два шари. Нижній шар - мідна рідина, насичена Cu2O, а верхній - фаза Cu2O, насичена міддю. Цей зв’язок можна чітко побачити на фазовій діаграмі системи Cu ¥ O. Розчинність у мідній рідині збільшується дуже незначно, і розплав шарується, в результаті чого деяка кількість Cu2O потрапляє в шар шлаку. Крім того, надмірне окислення посилює процес відновлення та споживає більше відновників. Тому, щоб уникнути надмірного окислення мідної рідини, трубчаста електрична піч вимагає, щоб період окислення підтримувався на рівні 1150-1170 градусів.
При використанні одностадійного процесу для обробки різноманітної міді, він, як правило, здійснюється у фіксованій відбивній печі, тому фактично відбувається не лише плавка, але й рафінування в відбивній печі.
Принцип рафінування відбивної печі для мідного брухту по суті такий же, як і для пірорафінування мідної руди. Однак через високий вміст домішок у вторинній сирій міді (іноді до 4 відсотків) процес має свої унікальні характеристики. Коли мідний брухт обробляється в ревербераційній печі, весь процес рафінування включає плавлення, окислення, переробку, видалення шлаку, лиття та інші операції. Основою всього завдання є окислення та відновлення. Далі в основному розглядаються окислення та відновлення.
Основний принцип рафінування оксиду міді полягає в тому, що більшість домішок, присутніх у міді, мають більшу спорідненість до кисню, ніж мідь до кисню, а оксиди більшості домішок мають меншу розчинність у мідній рідині. Тому, коли повітря вдувається в розплав, домішки переважно окислюються та видаляються. Однак мідь становить переважну більшість в електропічному розплаві, а маса домішок дуже мала. Тому при окисненні першою окислюється мідь.
4Cu плюс O2=2Cu2O
Утворений Cu2O негайно розчиняється в мідній рідині та реагує з домішками в мідній рідині, викликаючи окислення домішок.
У формулі [Cu2O] плюс [Me]=2 [Cu] плюс (MeO), [] представляє концентрацію речовин у мідній рідині; () являє собою концентрацію речовин у шлаковій фазі; Me - це домішковий метал.
Поведінка основних домішок під час процесу окислювального рафінування підсумовується наступним чином:
Залізо. Спорідненість заліза до кисню значно більше, ніж у міді до кисню, тому залізо легко окислюється і видаляється шляхом шлакування. Реакція окислення заліза відбувається за таким рівнянням: Cu2O плюс Fe=2Cu плюс FeO
Згідно з термодинамічною оцінкою, залізо може бути видалено до 100 000 частин під час процесу рафінування.
Нікель. Нікель - домішка, яку важко видалити. Нікель і мідь можуть утворювати ряд твердих розчинів. Хоча нікель окислюється як у період плавлення, так і в період окислення, це відбувається повільно і неповно, і NiO, що утворюється під час періоду окислення, розподіляється між мідною рідиною та шлаком. NiO, розчинений у шлаку, може генерувати NiO · Fe2O3, який є нерозчинним у мідній рідині, але розчинним у фазі шлаку. Цю частину нікелю можна видалити. Термодинамічні розрахунки в камерній печі показують, що коли мідна рідина містить 16 відсотків нікелю, нікель може бути видалено до 0.25 відсотків.
Коли мідна рідина містить і нікель, і миш'як, і сурму, видалення нікелю ще складніше. Оскільки NiO, розчинений у мідній рідині, може утворювати нікелеву слюду (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 або 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3), розчинну в мідній рідині з Cu, As або Sb. Щоб видалити нікель, додають лише лужний флюс для розкладання нікелевої слюди.
Цинк. Цинк і мідь повністю змішуються в рідкому стані з температурою кипіння 906 градусів. Під час рафінування більша частина цинку випаровується в металевій формі під час стадії плавлення, а потім окислюється киснем у печі з утворенням ZnO, який виділяється з топковим газом і збирається в системі збору пилу. Залишок цинку окислюється до ZnO ​​на ранній стадії окислення, утворюючи силікат цинку (2ZnO · SiO2) і ферит цинку (ZnO · Fe2O3) і потрапляючи в шлак. Під час рафінування забруднених мідних матеріалів із високим вмістом цинку (наприклад, жовтої забрудненої міді), щоб прискорити випаровування цинку, температура печі підвищується як під час плавлення, так і під час періодів окислення (зазвичай підтримується на рівні 1300–1350 градусів), а також шар деревного вугілля або частинок коксу, що не містять сірки, покривають поверхню розплаву, щоб відновити оксид цинку до металевого цинку та випарувати, щоб уникнути утворення кірки оксиду цинку, яка перешкоджає процесу випаровування цинку.
Вести. Твердий свинець не розчиняється в міді і рідко розчиняється в рідкому стані. Однак у період окислення, коли свинець окислюється до оксиду свинцю, його густина (9,2) вища, ніж у міді (8,9), тому він осідає на дні печі. Таким чином, якщо це кисле дно печі, PbO реагуватиме з SiO2 у будівельному матеріалі печі, утворюючи силікат свинцю (XPbO · YSiO) з меншою щільністю. Таким чином, вони спливають на поверхню розплавленої ванни і видаляються. Якщо дно печі зроблено з лужного вогнетривкого матеріалу, важко видалити свинець. У цей час кварцовий флюс необхідно вдути в розплав, щоб збільшити потік повітря та підтримувати високу температуру печі (близько 1250 градусів), що дозволяє PbO та SiO2 реагувати та утворювати силікат свинцю. Спосіб використання кварцшлаку для видалення свинцю займає тривалий час і викликає великі втрати мідного шлаку. Щоб покращити ефект видалення свинцю та подолати недоліки цього методу, можна додати фосфористу мідь для видалення свинцю у формі фосфату. Оксид бору також можна використовувати як флюс для видалення свинцю у формі борату свинцю.

Наведений вище вміст організовано компанією Superb heater Company, super heater. В основному професійне виробництво: промислові нагрівальні елементи, елементи вимірювання температури, виробниче обладнання, аксесуари та сировина, такі як трубчасті нагрівачі, трубчасті нагрівачі, стрічкові нагрівачі, керамічні нагрівачі, нагрівачі з силіконової гуми, термопари тощо.

Ласкаво просимо до глобальних галузевих партнерів для обговорення співпраці!