Analýza princípu technológie rafinácie elektrických pecí s odrazom medi

Rovnovážna konštanta tejto reakcie je:
Hlavným telom medenej kvapaliny je kovová meď s vysokou koncentráciou. Vzhľadom na relatívne nízku hmotnosť nečistôt, hoci nečistoty sú oxidované Cu2O, možno uvažovať, že [Cu] zostáva v podstate nezmenený (tj konštantný). Zároveň, pretože rozpustnosť oxidu nečistôt (MeO) v medenej kvapaline je veľmi malá, môže rýchlo dosiahnuť nasýtenie, takže vo väčšine prípadov, keď je teplota konštantná, možno [MeO] považovať za konštantnú hodnotu. , takže rovnovážnu konštantu reakcie možno vyjadriť nasledujúcim vzorcom: K '=[Cu2O] [Me]
Cín. Pri spracovaní bronzových materiálov je obsah cínu v materiáloch vysoký a cín a meď sú v tekutom stave vzájomne rozpustné. Cín sa oxiduje v dozvukovej peci za vzniku oxidu cínatého (SnO) a oxidu cíničitého (SnO2). SnO je slabo alkalický, môže vytvárať trosku s Si02 a môže byť aj čiastočne prchavý. SnO2 je slabo kyslý a rozpustný v medenej kvapaline. V tomto čase je potrebné pridať alkalické rozpúšťadlo (sóda alebo vápenec), aby sa vytvorila troska, a rúrová pec vytvára cíničitan sodný (Na2O · SnO2) alebo cíničitan vápenatý (CaO · SnO2), ktorý sa neroztopí v kvapaline medi. Prax ukázala, že pridanie zmiešaného taviva zloženého z 30 percent oxidu vápenatého a 7{{10}} percent uhličitanu sodného môže znížiť obsah cínu v medi z 0,029 percenta na 0,002 percenta . Použitie zmiešaného taviva pozostávajúceho z Fe203 a 50 percent Si02 môže tiež rýchlo znížiť obsah cínu na 0,005 percenta a odstrániť určité množstvo olova.
Arzén. Z As? Fázový diagram Cu ukazuje, že arzén a meď sú v kvapalnom stave vzájomne rozpustné. Počas oxidácie môže byť arzén oxidovaný na prchavý As2O3, ktorý sa vypúšťa spolu s plynom z pece. Malé množstvo arzénu sa však môže oxidovať aj na As2O5 a vytvárať arzeničnan meďnatý (Cu2O · XAs2O5), ktorý je rozpustný v kvapaline medi. Ak je v medenej kvapaline prítomný nikel, arzén môže spolu s meďou a niklom vytvárať aj niklovú sľudu, čo zvyšuje náročnosť odstraňovania arzénu.
Antimón. Antimón a meď sú v kvapalnom stave nekonečne miešateľné a meď a antimón môžu tiež vytvárať Cu3Sb a Cu3Sb2. Podobne ako arzén, aj antimón vytvára počas oxidácie prchavý Sb2O3 a môže tiež vytvárať Cu2O · Sb2O3 a Cu2O · Sb2O5 rozpustné v medenej kvapaline. Takže pri zaobchádzaní s nečistotami medi s vysokým obsahom As a Sb je potrebné proces oxidácie a redukcie niekoľkokrát zopakovať, aby sa neprchavé As2O5 a Sb2O5 redukovali na prchavé As2O3 a Sb2O3 a neprchavé As a Sb sa upravili. s alkalickým tokom.
Zlato a striebro. Zlato a striebro sú úplne obohatené o anódovú meď a počas elektrolytickej rafinácie vstupujú do anódového slizu, ktorý sa môže ďalej spracovávať, aby sa regeneroval.
Po odstránení všetkých nečistôt sa oxidačné obdobie končí a proces prechádza do redukčného obdobia. Účinok redukcie je redukcia oxidovaného oxidu medi na kovovú meď a odstránenie plynu rozpusteného v medenej kvapaline. Na konci oxidácie je v skriňovej peci ešte asi 8 percent Cu2O a medená kvapalina. Nadmerný kyslík v medi spôsobí, že meď bude krehká, zníži sa jej ťažnosť a vodivosť, a preto je redukcia potrebná. Počas obdobia redukcie dochádza k hlavným chemickým reakciám, ktoré sa vyskytujú pri použití ťažkého oleja, odrezkov dreva atď., sú tieto: 6Cu2O plus 2C2Hm=12Cu plus 2Co plus mH2 plus 2CO2
Pri redukcii pomocou NH3 dochádza k nasledujúcim reakciám: Cu2O plus 2NH36Cu plus N2 plus 3H2O
Ak sa ako redukčné činidlo používa zemný plyn, musí sa na zemnom plyne vykonať takzvaná „reformácia“. V opačnom prípade sa zložka metán CH4 v zemnom plyne rozkladá pri 1000 stupňoch za vzniku veľkého množstva H2. Hoci môže zvýšiť redukciu, zvyšuje aj adsorpciu vodíka meďou.
Pri určitej teplote (kde K je konštanta) je obsah nečistôt v medenej kvapaline nepriamo úmerný obsahu Cu2O. Čím väčšia je [Cu2O], tým menšia je [Me], čo naznačuje, že v medenej kvapaline zostáva menej nezoxidovaných nečistôt a tým je rafinácia kompletnejšia. Prax ukázala, že na rýchle a dôkladné odstránenie nečistôt z medenej kvapaliny by sa malo vynaložiť úsilie na posilnenie oxidačného procesu a elektrická pec by mala dosiahnuť, aby koncentrácia Cu2O v medenej kvapaline dosiahla nasýtený stav.
Rozpustnosť Cu2O v kvapaline medi sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou:
Teplotný stupeň 1100115012001250
Percento rozpustnosti 58.312.413.1
Keď rozpustnosť Cu2O prekročí rozpustnosť pri tejto teplote, tavenina sa rozdelí na dve vrstvy. Spodná vrstva je kvapalina medi nasýtená Cu2O a horná vrstva je fáza Cu2O nasýtená meďou. Tento vzťah je jasne viditeľný z fázového diagramu systému Cu ¥ O. Rozpustnosť v kvapaline medi sa zvyšuje veľmi málo a tavenina podlieha vrstveniu, čo spôsobuje, že určité množstvo Cu2O vstupuje do vrstvy trosky. Navyše nadmerná oxidácia zvyšuje redukčný proces a spotrebuje viac redukčných činidiel. Preto, aby sa zabránilo nadmernej oxidácii medenej kvapaliny, rúrková elektrická pec vyžaduje, aby sa doba oxidácie udržiavala na 1150 ~ 1170 stupňoch.
Pri použití jednostupňového procesu na úpravu rôznej medi sa to zvyčajne vykonáva v pevnej dozvukovej peci, takže v skutočnosti nejde len o tavenie, ale aj o rafináciu v dozvukovej peci.
Princíp rafinácie šrotovej medenej pece je v podstate rovnaký ako pri pyrorafinácii rudnej medi. Vzhľadom na vysoký obsah nečistôt sekundárnej surovej medi (niekedy až 4 percentá) má však prevádzka svoje jedinečné vlastnosti. Keď sa medený šrot spracováva v dozvukovej peci, celý proces rafinácie zahŕňa tavenie, oxidáciu, recykláciu, odstraňovanie trosky, odlievanie a ďalšie operácie. Jadrom celej úlohy je oxidácia a redukcia. Nasledujúci text sa zaoberá hlavne oxidáciou a redukciou.
Základným princípom rafinácie oxidu medi je, že väčšina nečistôt prítomných v medi má väčšiu afinitu ku kyslíku ako meď ku kyslíku a oxidy väčšiny nečistôt majú nižšiu rozpustnosť v kvapaline medi. Preto pri vháňaní vzduchu do taveniny sa nečistoty prednostne oxidujú a odstraňujú. Avšak meď tvorí prevažnú väčšinu v tavenine elektrickej pece a hmotnosť nečistôt je veľmi nízka. Preto sa pri oxidácii ako prvá oxiduje meď.
4Cu plus O2=2Cu2O
Vzniknutý Cu2O sa okamžite rozpustí v medenej kvapaline a reaguje s nečistotami v medenej kvapaline, čo spôsobuje oxidáciu nečistôt.
Vo vzorci [Cu2O] plus [Me]=2 [Cu] plus (MeO), [] predstavuje koncentráciu látok v medenej kvapaline; () predstavuje koncentráciu látok vo fáze trosky; Ja je prímesový kov.
Správanie sa hlavných nečistôt počas procesu oxidačnej rafinácie je zhrnuté takto:
Železo. Afinita železa ku kyslíku je oveľa väčšia ako afinita medi ku kyslíku, takže železo sa ľahko oxiduje a odstraňuje troskou. Oxidačná reakcia železa prebieha podľa nasledujúcej rovnice: Cu2O plus Fe=2Cu plus FeO
Podľa termodynamického odhadu môže byť železo počas procesu rafinácie odstránené až do 100 000 dielov.
nikel. Nikel je nečistota, ktorá sa ťažko odstraňuje. Nikel a meď môžu tvoriť sériu tuhých roztokov. Hoci sa nikel oxiduje v období tavenia aj v oxidačnom období, je pomalý a neúplný a NiO generovaný počas oxidačného obdobia sa distribuuje medzi medenú kvapalinu a trosku. NiO rozpustený v troske môže generovať NiO · Fe203, ktorý je nerozpustný v kvapaline medi, ale rozpustný vo fáze trosky. Túto časť niklu je možné odstrániť. Termodynamické výpočty v skriňovej peci ukazujú, že keď medená kvapalina obsahuje 16 percent niklu, nikel môže byť odstránený na 0,25 percenta.
Keď medená kvapalina obsahuje nikel aj arzén a antimón, odstránenie niklu je ešte ťažšie. Pretože NiO rozpustený v medenej kvapaline môže tvoriť niklovú sľudu (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 alebo 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) rozpustnú v medenej kvapaline s Cu, As alebo Sb. Na odstránenie niklu sa pridáva iba alkalické tavidlo na rozklad niklovej sľudy.
Zinok. Zinok a meď sú úplne miešateľné v tekutom stave s bodom varu 906 stupňov. Počas rafinácie sa väčšina zinku odparí v kovovej forme počas fázy tavenia a potom sa oxiduje kyslíkom v plyne z pece za vzniku ZnO, ktorý sa vypúšťa s plynom z pece a zhromažďuje sa v systéme zberu prachu. Zvyšný zinok sa oxiduje na ZnO v počiatočnom štádiu oxidácie, pričom sa vytvára kremičitan zinočnatý (2ZnO · SiO2) a ferit zinku (ZnO · Fe2O3) a vstupuje do trosky. Pri rafinácii nečistých medených materiálov s vysokým obsahom zinku (ako je žltá nečistá meď), aby sa urýchlilo odparovanie zinku, teplota pece sa zvyšuje počas tavenia aj oxidácie (zvyčajne sa udržiava na 1300 ~ 1350 stupňoch) a Na povrchu taveniny sa pokryje vrstva častíc dreveného uhlia alebo koksu bez obsahu síry, aby sa oxid zinočnatý zredukoval na kovový zinok a prchali, aby sa zabránilo tvorbe krusty oxidu zinočnatého, ktoré bránia procesu odparovania zinku.
Viesť. Pevné olovo je nerozpustné v medi a zriedkavo sa rozpúšťa v kvapalnom stave. Počas oxidačného obdobia, keď sa olovo oxiduje na oxid olovnatý, je však jeho hustota (9,2) vyššia ako hustota medi (8,9), takže sa usadzuje na dne pece. Preto, ak ide o kyslé dno pece, PbO bude reagovať so SiO2 v stavebnom materiáli pece za vzniku kremičitanu olovnatého (XPbO · YSiO) s nižšou hustotou. Takto vypláva na povrch roztaveného bazéna a odstráni sa. Ak je dno pece vyrobené z alkalického žiaruvzdorného materiálu, je ťažké odstrániť olovo. V tomto čase sa musí do taveniny vháňať kremenné tavidlo, aby sa zvýšil prietok vzduchu a udržala sa vysoká teplota pece (asi 1250 stupňov), čo umožní reakciu PbO a SiO2 a produkciu kremičitanu olovnatého. Spôsob použitia kremennej trosky na odstránenie olova trvá dlho a spôsobuje veľké straty medenej trosky. Aby sa zlepšil účinok odstraňovania olova a prekonali sa nedostatky tejto metódy, môže sa pridať fosforová meď na odstránenie olova vo forme fosforečnanu. Oxid bóru možno použiť aj ako tavidlo na odstránenie olova vo forme boritanu olovnatého.

Vyššie uvedený obsah organizuje spoločnosť Superb heather Company, super ohrievač. Hlavne profesionálna výroba: priemyselné vykurovacie telesá, prvky na meranie teploty, výrobné zariadenia, príslušenstvo a suroviny ako rúrkové ohrievače, rúrkové ohrievače, pásové ohrievače, keramické ohrievače, ohrievače zo silikónovej gumy, termočlánky atď.

Vitajte globálnych priemyselných partnerov na diskusiu o spolupráci!