تجزیه و تحلیل اصل فناوری پالایش کوره الکتریکی بازتاب مس

ثابت تعادل این واکنش عبارت است از:
بدنه اصلی مایع مس، مس فلزی است که غلظت بالایی دارد. با توجه به جرم ناخالصی نسبتا کم، اگرچه ناخالصی ها توسط Cu2O اکسید می شوند، می توان در نظر گرفت که [Cu] اساساً بدون تغییر (یعنی ثابت) باقی می ماند. در عین حال، به دلیل اینکه حلالیت اکسید ناخالصی (MeO) در مایع مس بسیار کم است، می تواند به سرعت به حالت اشباع برسد، بنابراین در اغلب موارد، زمانی که دما ثابت است، [MeO] را می توان به عنوان یک مقدار ثابت در نظر گرفت. بنابراین ثابت تعادل واکنش را می توان با فرمول زیر بیان کرد: K '=[Cu2O] [Me]
قلع. هنگام پردازش مواد برنز، محتوای قلع در مواد زیاد است و قلع و مس در حالت مایع به یکدیگر محلول هستند. قلع در کوره طنین دار اکسید می شود تا اکسید قلع (SnO) و دی اکسید قلع (SnO2) را تشکیل دهد. SnO ضعیف قلیایی است، می تواند با SiO2 سرباره ایجاد کند، و همچنین می تواند تا حدی تبخیر شود. SnO2 اسیدی ضعیف و محلول در مایع مس است. در این زمان، یک حلال قلیایی (سودا یا سنگ آهک) باید به آن اضافه شود تا سرباره شود، و یک کوره لوله ای سدیم stannate (Na2O · SnO2) یا کلسیم کلسیم (CaO · SnO2) تولید می کند که در مایع مس ذوب نمی شود. تمرین نشان داده است که افزودن یک شار مخلوط متشکل از 30 درصد اکسید کلسیم و 7{{10}} درصد کربنات سدیم می‌تواند محتوای قلع مس را از 0.029 درصد به 0.002 درصد کاهش دهد. استفاده از یک شار مخلوط متشکل از Fe2O3 و 50 درصد SiO2 نیز می تواند به سرعت محتوای قلع را به 0.005 درصد کاهش دهد و مقداری سرب را حذف کند.
آرسنیک از به عنوان؟ نمودار فاز مس نشان می دهد که آرسنیک و مس در حالت مایع به طور متقابل محلول هستند. در طول اکسیداسیون، آرسنیک را می توان به As2O3 فرار اکسید کرد که با گاز کوره تخلیه می شود. با این حال، مقدار کمی آرسنیک نیز می تواند به As2O5 اکسید شود و آرسنات مس (Cu2O · XAs2O5) تولید کند که در مایع مس محلول است. هنگامی که نیکل در مایع مس وجود دارد، آرسنیک نیز می تواند نیکل میکا را همراه با مس و نیکل تشکیل دهد که دشواری حذف آرسنیک را افزایش می دهد.
آنتیموان آنتیموان و مس در حالت مایع بی نهایت قابل اختلاط هستند و مس و آنتیموان نیز می توانند Cu3Sb و Cu3Sb2 تولید کنند. مانند آرسنیک، آنتیموان نیز در طی اکسیداسیون Sb2O3 فرار تولید می کند و همچنین می تواند Cu2O · Sb2O3 و Cu2O · Sb2O5 محلول در مایع مس تولید کند. بنابراین هنگام برخورد با ناخالصی های مس با محتوای As و Sb بالا، فرآیند اکسیداسیون و احیا باید چندین بار تکرار شود، به طوری که As2O5 و Sb2O5 غیرفرار به As2O3 و Sb2O3 فرار کاهش می یابد و As و Sb غیر فرار تصفیه می شوند. با شار قلیایی
طلا و نقره. طلا و نقره به طور کامل در مس آند غنی می شوند و در خلال پالایش الکترولیتی وارد لجن آند می شوند که می تواند برای بازیابی بیشتر درمان شود.
پس از حذف تمام ناخالصی ها، دوره اکسیداسیون به پایان می رسد و فرآیند به دوره کاهش می رود. اثر احیا کاهش اکسید مس اکسید شده به مس فلزی و حذف گاز محلول در مایع مس است. در پایان اکسیداسیون، هنوز حدود 8 درصد Cu2O در کوره جعبه و مایع مسی وجود دارد. اکسیژن زیاد در مس باعث شکننده شدن مس، کاهش شکل پذیری و رسانایی آن می شود و بنابراین کاهش آن ضروری است. در طول دوره کاهش، واکنش های شیمیایی اصلی که هنگام استفاده از روغن سنگین، قلمه چوب و غیره رخ می دهد به شرح زیر است: 6Cu2O به اضافه 2C2Hm=12Cu به اضافه 2Co به اضافه mH2 به اضافه 2CO2
هنگام کاهش با NH3، واکنش های زیر رخ می دهد: Cu2O به اضافه 2NH36Cu به علاوه N2 به علاوه 3H2O
اگر از گاز طبیعی به عنوان عامل کاهنده استفاده می شود، به اصطلاح "اصلاح" باید روی گاز طبیعی انجام شود. در غیر این صورت، متان CH4 جزء گاز طبیعی در 1000 درجه تجزیه می شود و مقدار زیادی H2 تولید می کند. اگرچه می تواند کاهش را افزایش دهد، اما جذب هیدروژن توسط مس را نیز افزایش می دهد.
در یک دمای معین (که K ثابت است)، محتوای ناخالصی در مایع مس با محتوای Cu2O نسبت معکوس دارد. هرچه [Cu2O] بزرگتر باشد، [Me] کوچکتر است، که نشان می دهد ناخالصی های اکسید نشده کمتری در مایع مس باقی مانده است و عملیات تصفیه کامل تر است. تمرین نشان داده است که برای حذف سریع و کامل ناخالصی ها از مایع مس، باید تلاش کرد تا فرآیند اکسیداسیون تقویت شود و کوره الکتریکی باید غلظت Cu2O در مایع مس را به حالت اشباع برساند.
حلالیت Cu2O در مایع مس با افزایش دما افزایش می یابد:
درجه حرارت 1100115012001250
درصد حلالیت 58.312.413.1
هنگامی که حلالیت Cu2O از حلالیت در این دما بیشتر شود، مذاب به دو لایه تقسیم می شود. لایه زیرین مایع مس اشباع شده با Cu2O و لایه بالایی فاز Cu2O اشباع شده با مس است. این رابطه را می توان به وضوح از نمودار فاز سیستم Cu ¥ O مشاهده کرد. حلالیت در مایع مس بسیار کم افزایش می یابد و مذاب تحت لایه بندی قرار می گیرد که باعث می شود مقداری Cu2O وارد لایه سرباره شود. علاوه بر این، اکسیداسیون بیش از حد فرآیند کاهش را افزایش می دهد و عوامل کاهنده بیشتری مصرف می کند. بنابراین، برای جلوگیری از اکسیداسیون بیش از حد مایع مس، کوره الکتریکی لوله ای نیاز به دوره اکسیداسیون در 1150 تا 1170 درجه دارد.
هنگام استفاده از فرآیند یک مرحله‌ای برای تصفیه مس متفرقه، معمولاً در کوره طنین ثابت انجام می‌شود، بنابراین در واقع نه تنها ذوب، بلکه پالایش در کوره طنین‌دار نیز انجام می‌شود.
اصل پالایش کوره بازتابی ضایعات مس اساساً همان پالایش pyrofining سنگ معدن مس است. با این حال، به دلیل محتوای ناخالصی بالای مس خام ثانویه (گاهی تا 4 درصد)، این عملیات دارای ویژگی های منحصر به فرد خود است. هنگامی که ضایعات مس در کوره طنین دار تصفیه می شود، کل فرآیند پالایش شامل ذوب، اکسیداسیون، بازیافت، حذف سرباره، ریخته گری و سایر عملیات می شود. هسته کل انتساب اکسیداسیون و کاهش است. موارد زیر عمدتاً در مورد اکسیداسیون و احیا توضیح می دهند.
اصل اساسی تصفیه اکسید مس این است که اکثر ناخالصی های موجود در مس نسبت به مس برای اکسیژن میل بیشتری به اکسیژن دارند و اکسیدهای اکثر ناخالصی ها حلالیت کمتری در مایع مس دارند. بنابراین، هنگامی که هوا به داخل مذاب دمیده می شود، ناخالصی ها ترجیحا اکسید شده و حذف می شوند. با این حال، مس اکثریت قریب به اتفاق مذاب کوره الکتریکی را تشکیل می دهد و جرم ناخالصی آن بسیار کم است. بنابراین در هنگام اکسیداسیون، مس اولین چیزی است که اکسید می شود.
4Cu به علاوه O2=2Cu2O
Cu2O تولید شده بلافاصله در مایع مس حل می شود و با ناخالصی های موجود در مایع مس واکنش می دهد و باعث اکسید شدن ناخالصی ها می شود.
در فرمول [Cu2O] به علاوه [Me]=2 [Cu] به علاوه (MeO)، [] نشان دهنده غلظت مواد در مایع مس است. () نشان دهنده غلظت مواد در فاز سرباره است. من یک فلز ناخالص است.
رفتار ناخالصی های اصلی در طی فرآیند تصفیه اکسیداسیون به شرح زیر خلاصه می شود:
اهن. میل ترکیبی آهن به اکسیژن بسیار بیشتر از مس به اکسیژن است، بنابراین آهن به راحتی اکسید شده و توسط سرباره حذف می شود. واکنش اکسیداسیون آهن بر اساس معادله زیر انجام می شود: Cu2O به علاوه Fe=2Cu به علاوه FeO
طبق برآورد ترمودینامیکی، آهن را می توان تا 100000 قسمت در طول فرآیند تصفیه حذف کرد.
نیکل. نیکل ناخالصی است که به سختی پاک می شود. نیکل و مس می توانند یک سری محلول جامد را تشکیل دهند. اگرچه نیکل هم در دوره ذوب و هم در دوره اکسیداسیون اکسید می شود، آهسته و ناقص است و NiO تولید شده در طول دوره اکسیداسیون بین مایع مس و سرباره توزیع می شود. NiO حل شده در سرباره می تواند NiO · Fe2O3 ایجاد کند که در مایع مس نامحلول است اما در فاز سرباره محلول است. این قسمت از نیکل را می توان حذف کرد. محاسبات ترمودینامیکی در یک کوره جعبه ای نشان می دهد که وقتی مایع مس حاوی 16 درصد نیکل باشد، نیکل را می توان تا 0.25 درصد حذف کرد.
هنگامی که مایع مس حاوی نیکل و آرسنیک و آنتیموان باشد، حذف نیکل حتی دشوارتر می شود. زیرا NiO حل شده در مایع مسی می تواند نیکل میکا را تشکیل دهد (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 یا 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) محلول در مایع مس با Cu، As یا Sb. به منظور حذف نیکل، فقط شار قلیایی برای تجزیه میکای نیکل اضافه می شود.
فلز روی. روی و مس در حالت مایع کاملاً با نقطه جوش 906 درجه قابل اختلاط هستند. در طول پالایش، بیشتر روی به شکل فلزی در مرحله ذوب تبخیر می شود و سپس توسط اکسیژن در گاز کوره اکسید می شود و ZnO را تشکیل می دهد که با گاز کوره تخلیه شده و در سیستم جمع آوری غبار جمع آوری می شود. روی باقی مانده در مراحل اولیه اکسیداسیون به روی اکسید می شود و سیلیکات روی (2ZnO · SiO2) و فریت روی (ZnO · Fe2O3) را تشکیل می دهد و وارد سرباره می شود. هنگام پالایش مواد مس ناخالص با محتوای روی بالا (مانند مس زرد ناخالص)، به منظور تسریع تبخیر روی، دمای کوره در هر دو دوره ذوب و اکسیداسیون (معمولاً در 1300 تا 1350 درجه حفظ می شود) افزایش می یابد. لایه ای از ذرات کک بدون ذغال زغال یا گوگرد روی سطح مذاب پوشانده می شود تا اکسید روی را به روی فلزی کاهش دهد و تبخیر شود تا از تشکیل پوسته های اکسید روی که مانع از فرآیند تبخیر روی می شود جلوگیری شود.
رهبری. سرب جامد در مس نامحلول است و به ندرت در حالت مایع حل می شود. با این حال، در طول دوره اکسیداسیون، زمانی که سرب به اکسید سرب اکسید می شود، چگالی آن (9.2) از مس (8.9) بیشتر است، بنابراین در کف کوره ته نشین می شود. بنابراین، اگر ته کوره اسیدی باشد، PbO با SiO2 در مصالح ساختمانی کوره واکنش می دهد تا سیلیکات سرب (XPbO · YSiO) با چگالی کمتر تولید کند. بنابراین تا سطح حوضچه مذاب شناور می شود و حذف می شود. اگر کف کوره از مواد نسوز قلیایی ساخته شده باشد، حذف سرب مشکل است. در این زمان، شار کوارتز باید به داخل مذاب دمیده شود تا جریان هوا را افزایش داده و دمای کوره بالا (حدود 1250 درجه) حفظ شود و به PbO و SiO2 اجازه واکنش داده و سیلیکات سرب تولید کند. روش استفاده از سرباره کوارتز برای حذف سرب زمان زیادی می برد و باعث اتلاف زیاد سرباره مس می شود. به منظور بهبود اثر حذف سرب و رفع نواقص این روش، می توان مس فسفر را برای حذف سرب به شکل فسفات اضافه کرد. اکسید بور همچنین می تواند به عنوان یک شار برای حذف سرب به شکل بورات سرب استفاده شود.

مطالب فوق توسط شرکت سوپرب هیتر سوپر هیتر سازماندهی شده است. تولید عمدتاً حرفه ای: عناصر گرمایش صنعتی، عناصر اندازه گیری دما، تجهیزات تولید، لوازم جانبی و مواد اولیه مانند بخاری های لوله ای، بخاری های لوله ای، بخاری های تسمه ای، بخاری های سرامیکی، بخاری های لاستیکی سیلیکونی، ترموکوپل ها و غیره.

از شرکای صنعت جهانی برای بحث در مورد همکاری استقبال کنید!