Огневое рафинирование черновой меди

Огневое рафинирование черновой меди

Огневое рафинирование черновой меди

Содержание

1.Теоретические процессы огневого рафинирования меди

. Огневое рафинирование черновой меди и его технико-экономические показатели

.Выбор состава черновой меди

. Физико-химические закономерности процесса

.1 Реакции, протекающие при обжиге концентрата.

.2 Термодинамика процесса окислительного рафинирования

Технологический расчет

.1 Процесс окисления (выгорания) железа при рафинировании

.2 Влияние температуры на предельное содержание Fе

.3 Влияние природы примеси

.4 Влияние концентрации образующегося окисла

. Расчет необходимого количества воздуха для окисления примесей

.1 Период окисления

.2 Период восстановления

. Список используемой литературы

1.Теоретические процессы огневого рафинирования меди

Основной целью огневого рафинирования черновой меди является получение плотных анодов для последующего электролитического рафинирования и удаление примесей, присутствие которых в анодах отрицательно влияет на процесс электролиза.

Огневое или окислительное рафинирование меди основано на преимущественной по сравнению с основным металлом склонности ряда примесей к окислению с последующим выделением их в виде нерастворимых в основном металле окислов в самостоятельную шлаковую фазу или частично в виде возгонов в газовую фазу. Склонность примесей к окислению определяется их сродством к кислороду или точнее величиной убыли энергии Гиббса реакций образования окислов данных компонентов.

Сu+0,5O₂ = Сu₂О+166,6 кДж.

Образующаяся Сu₂О растворяется в меди

Сu₂О_тв -> [Сu₂О]

(рис.1)

и за счет конвекции и диффузии распространяется в объеме ванны. Окисление примесей при этом осуществляется главным образом за счет кислорода, содержащегося в ванне металла. Если пренебречь другими примесями и рассматривать образующийся расплав как бинарную систему Сu-Сu₂О, то из диаграммы состояния следует, что растворимость Сu₂0 в жидкой меди будет возрастать с повышением температуры следующим образом:

Температура, °С ... 1100 1150 1200Растворимость, % ... 5,0 8,3     12,4

Окисление серы. Сера присутствует в черновой меди в основном в виде Си₂S, некоторое количество ее может поглощаться при рафинировании из дымовых газов. Полусернистая медь при пирометаллургическом рафинировании вначале окисляется медленно, но по мере окисления железа к концу окислительного периода наблюдается интенсивное выделение 80 ₂ по реакции:

Сu₂S + 2 Сu₂O = 6Сu + SO₂

При взаимодействии чистых веществ расчетное значение />до_г, достигаемое в соответствии с этой реакцией, при 1100° С составляет >80 кгс/см². Но в ванне рафинировочной печи концентрация Сu₂O и особенно Сu₂S невелика, при таких условиях P_SO2 будет значительно ниже.

Из диаграммы непосредственно следуют два вывода:

1. Для достижения концентрации серы ниже 0, 01% необходимо, чтобы в равновесных условиях содержание кислорода в меди было не менее 0,1%. Известно, что при приближении системы к равновесному состоянию скорость реакции резко снижается. Поэтому для обеспечения необходимой скорости процесса концентрацию кислорода в жидкой меди увеличивают до 0,9%.

2. Если газы над жидкой медью содержат 80 ₂, то полного даления серы достичь трудно. Обычно содержание серы в анодах пределяется тысячными долями процента и редко бывает выше ,015%, а для вайербарсов, согласно ГОСТу, содержание серы должно быть ниже 0,005%. Отсюда следует, что печи огневого рафинирования, предназначенные для получения анодов и тем более вайербарсов, нельзя отапливать высокосернистым топливом во время доводки металла.

Восстановление Си₂О. После проведения операции окисления меди ванна металла почти насыщена кислородом (обычно до 0,9%). В меди остается небольшое количество трудноудаляемых примесей (в основном Ni, As, Sb и Вi) и практически все золото и серебро исходной шихты. Для получения плотных анодов из расплава системы Сu-Сu₂O необходимо удалить кислород до остаточной концентрации 0,03-0,2%, зависящей от содержания никеля.

Восстановление окисленной меди производят древесиной, пылевидным углем, мазутом или сырым неподготовленным и конверсированным природным газом. В настоящее время более широко применяют последние три вида восстановителей. Продукты сухой перегонки дерева, пылевидного угля, мазута и природного газа содержат углеводороды, термически неустойчивые при высоких температурах. Так, основной компонент природного газа СН₄ уже при 600° С начинает диссоциировать на водород и сажистый углерод, процесс почти полностью заканчивается при 1100° С. Следовательно, при всех способах восстановления меди собственно процесс восстановления сводится в основном к взаимодействию закиси меди с тремя воссстановительными агентами - водородом, окисью углерода и твердым углеродом, причем в последнем случае должно, по-видимому, превалировать косвенное восстановление окисью углерода, образующейся по реакции газификации углерода С + СO₂ = 2СО.

2. Огневое рафинирование черновой меди и его технико-экономические показатели

На огневое рафинирование поступает черновая медь различного состава в твердом и жидком состоянии.

Следует отметить, что территориальное расположение предприятий, производящих выплавку и электролитическое рафинирование меди, по ряду соображений, в основном экономического характера, очень часто не совпадает. Однако как показала практика, на крупных медеплавильных заводах экономически целесообразна организация пирометаллургического рафинирования черновой меди и отгрузка на медеэлектролитные заводы готовых анодов, а не слитков черновой меди.