Принципиальная технологическая схема конвертирования — КиберПедия 

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Принципиальная технологическая схема конвертирования



Медного штейна.

Оневое рафинирование

Средний состав черновой меди, выплавляемой из первичного сырья, %:

98,6…99,3 Cu, 0,01…0,04 Fe, 0,01…0,05 Zn, 0,01…0,60 Ni, 0,01…0,10 As,

0,01…0,10 Sb, 0,05…0,10 S, а также благородные и редкие металлы и рас-

творенные в меди газы.

По ГОСТ 859–66 установлены следующие марки товарной меди (кон-

ентрация меди, мас. %): М0 (99,95), М1 (99,90), М2 (99,70, М3 (99,5), М4

99,0) и др. Для особых целей выпускают и более чистую медь.

В настоящее время для рафинирования черновой меди во всем мире

применяют огневой и электролитический способы. Первым можно полу-

чить медь марок М3 и М4 чистотой 99,5…99,7 %, но не удается извлечь

благородные металлы и висмут. Электролитическое рафинирование доро-

же, но оно позволяет получить медь высших марок и во многом окупается

за счет попутного извлечения благородных и редких металлов. Качество

рафинированной меди выше, а затраты на ее очистку меньше, если металл

предварительно очистить огневым способом. В настоящее время почти

всю медь рафинируют электролизом, эффективность которого повышается

в результате предварительного удаления основной массы примесей огне-

вым рафинированием.

Огневое рафинирование меди - периодический процесс. Он состоит из последовательных стадий, включающих подготовку и загрузку печи, плавление или разогрев меди, окислительную обработку расплава и съем шлака, восстановительную обработку (дразнение) и разливку готовой меди.

Окислительное рафинирование меди является наиболее старым и рас-

пространенным способом ее очистки от примесей. Оно основано на пре-

имущественной склонности к окислению металлов-примесей (Me), более

электроотрицательных, чем медь. В печь загружают медь (или заливают,

если рафинирование идет совместно с выплавкой черновой меди), рас-

плавляют ее и продувают через расплав воздух при помощи стальных фу-

терованных трубок. При этом окисляется медь и примеси (кроме благо-

родных металлов). В качестве окислителя применяют воздух или воздуш-

но-кислородную смесь (ВКС). Образующиеся оксиды примесей, нераство-

римые в медном расплаве, взаимодействуют между собой, с флюсами

и с материалом футеровки, образуют самостоятельную шлаковую фазу,

всплывающую на его поверхность ванны металла, что препятствует обрат-

ному растворению примеси в медном расплаве, либо удаляются в виде воз-

гонов.

Рафинирование слагается из следующих последовательных стадий:

плавление шихты (10…12 ч), окисление примесей и съем шлака (3…4 ч),



раскисление (3…4 ч) и разливка (5…6 ч). Общая продолжительность пере-

дела при работе на твердой меди 24 ч. Если рафинируют расплавленную

медь, то этим достигается значительная экономия времени и топлива

и становится возможным рафинировочные шлаки непосредственно пере-

рабатывать в конвертере.

Независимо от состояния загруженной в печь меди (твердой или жид-

кой) окисление шихты начинается сразу после загрузки в связи с высокой

температурой печных газов, содержании в них некоторого количества сво-

бодного кислорода и большой удельной поверхности шихты, особенно –

при рафинировании медного лома.

Скорость окисления пропорциональна концентрации металлов в ванне;

поэтому в первую очередь и наиболее быстро окисляется медь, так как ееконцентрация в ванне наибольшая. Оксид Cu2O растворим в жидкой меди

и быстро насыщает ванну. Для более полного окисления примесей ванну на-

сыщают оксидом меди вплоть до предела его растворимости (при температу-

ре 1423 С концентрация его достигает 8,0 мас. % или 0,9 мас. % O2)

При дальнейшем окислении ванны избыток Cu2O выделяется в виде самостоятельной фазы и обогащает шлак медью. Появление слоя оксида меди наповерхности ванны свидетельствует о завершении процесса рафинирования.

Затем начинается окисление примесей растворенным оксидом меди

в соответствии с уравнением:

 

4Cu +O 2=2Cu2 O,

Cu2 O +Me = MeО+2 Cu

 

так как примеси (здесь Me – двухвалентный металл), в отличие от меди,

имеют больше сродство к кислороду.

Эффективность рафинирования в значительной степени зависит и от

использования флюса, химически активного по отношению к оксиду уда-

ляемой примеси. Такой флюс связывает оксид примеси в прочное соедине-

ние, что уменьшает концентрацию в шлаке свободного оксида примеси и

смещает равновесие между шлаком и примесью в сторону более полного

ее перевода в шлак:



Для уменьшения концентрации примеси в меди необходимо чаще

выпускать шлак, не допуская накопления в нем удаляемых элементов.

 

 

После окисления примесей концентрация растворенного оксида меди

в расплаве может достигать 12 мас. %. Раскисление необходимо для полу-

чения плотного и пластичного металла и предотвращения повышенного

химического растворения анодной меди в процессе ее дальнейшего элек-

тролитического рафинирования. Необходимым условием проведения этой

операции является тщательное удаление шлаков с поверхности расплава,

в противном случае оксиды примесей восстанавливаются и примеси вновь

переходят в расплав металла.

Расплав восстанавливают при помощи твердых (древесина), жидких

(мазут) или газообразных (природный газ) реагентов, подаваемых в глуби-

ну ванны. Барботирование расплава одновременно приводит к удалению

поглощенного SO2 и других газов, что повышает плотность меди. К окон-

чанию операции концентрация Cu2O уменьшается до 0,3…0,5 мас. %.

Выход рафинировочных шлаков составляет 2…3 % от массы черновой

меди. Ориентировочный состав шлаков (в печи с кислой футеровкой),

мас. %: SiO2 15…40, Fe 5…10, Cu 35…45, причем значительная часть меди

– в виде не отстоявшихся капель металла. В печи с основной футеровкой

концентрация меди в шлаках достигает 75 %. Шлаки перерабатывают

в конверторах, используя их в качестве холодных материалов.

Медь рафинируют в стационарных отражательных или в поворотных

печах вместимостью до 500 т. Топливом рафинировочных печей является

качественный (малосернистый) мазут или природный газ. Необходимое

требование к топливу – малое содержание в нем серы, поскольку диоксид

серы топочных газов загрязняет медь серой.

Ванну печи выкладывают из динасового или периклазошпинелидного

кирпича. Стены и подвесной либо распорно-подвесной свод набирают

из магнезитового или магнезитохромитового кирпича. В стенах, облицо-

ванных снаружи чугунными плитами, устраивают рабочие окна с подни-

мающимися заслонками. Отопление больших печей часто автоматизирова-

но: топливо и воздух подают в заданном соотношении. Слитки черновой

меди загружают механической лопатой, а жидкую медь заливают ковшами

с помощью крана.

Печи для огневого рафинирования подобны отражательным печам, ис-

пользуемым для выплавки штейна. Размеры печей, м: длина до 15, ширина

до 5, глубина ванны до 0,9; температура в печи 1400…1450 K. Расход топли-

ва – 10…11 % от массы черновой меди (в пересчете на условное топливо).

Рафинированную медь отливают в аноды, предназначенные для даль-

нейшего электролитического рафинирования. Применяемая для этого ка-

русельная разливочная машина представляет собой горизонтальный круг,

на котором установлены медные изложницы. За время движения по кругу

металл затвердевает и охлаждается водой из брызгал. Готовые аноды по-

гружают для полного охлаждения в бассейн с водой, а затем отвозят на

склад. Разлив автоматизирован. Извлечение меди в анодную медь достига-

ет 99 %. .

 

 


Стационарная рафинировочная печь:

1 - столбчатый фундамент; 2 — основной фундамент; 3 — лещадь; 4 - откос; 5 — шлаковое окно; 6 — каркас крепления печи; 7 — газоход;

8 - свод; 9 - стены; 10 - горелочное окно; 11 - горелка; 12 - загрузочные (рабочие) окна; 13 - щелевая летка

 

 

Наклоняющиеся рафинировочные печи конструктивнсходны с горизонтальными конвертерами, но имеют большуювместимость (до 300 г). У таких печей горловина смещена обычнк одному торцу. Ее используют для заливки жидкой черновомеди, загрузки твердых оборотов и отвода отходящих газов.Для выпуска отрафинированной меди со стороны разливочно машины в печи сделана летка диаметром ~ 60 мм. Напор струи жидкой меди регулируется в этом случае углом поворота печ в сторону розлива.

Наклоняющиеся рафинировочные печи имеют ряд преимущест

перед стационарными, но пригодны только для переработки жид

кой черновой меди. Загрузка через горловину (с большой высо

ты) массивных слитков черновой меди приводит к быстром

разрушению футеровки пода.

 

 

 

 


. Наклоняющаяся рафинировочная печь:

1 — окно для горелки; 2 — кожух печи; Э — футеровка; 4 — горловина; 5 — налыльник; 6 — окно для дразнения; 7 - привод поворота печи; 8 - летка для иеди; 9 — фуриа

 







Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...





© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.013 с.