Analýza principu technologie rafinace elektrické pece s odrazem mědi

Rovnovážná konstanta této reakce je:
Hlavním tělesem měděné kapaliny je kovová měď s vysokou koncentrací. Vzhledem k relativně nízké hmotnosti nečistot, i když jsou nečistoty oxidovány Cu2O, lze mít za to, že [Cu] zůstává v podstatě nezměněný (tj. konstantní). Současně, protože rozpustnost oxidu nečistoty (MeO) v měděné kapalině je velmi malá, může rychle dosáhnout nasycení, takže ve většině případů, když je teplota konstantní, lze [MeO] považovat za konstantní hodnotu , takže rovnovážnou konstantu reakce lze vyjádřit následujícím vzorcem: K '=[Cu2O] [Me]
Cín. Při zpracování bronzových materiálů je obsah cínu v materiálech vysoký a cín a měď jsou v tekutém stavu vzájemně rozpustné. Cín se v dozvukové peci oxiduje za vzniku oxidu cínatého (SnO) a oxidu cíničitého (SnO2). SnO je slabě alkalický, může tvořit strusku s Si02 a může být také částečně těkavý. SnO2 je slabě kyselý a rozpustný v měděné kapalině. V tomto okamžiku je třeba přidat alkalické rozpouštědlo (soda nebo vápenec), aby se vytvořila struska, a trubková pec generuje cíničitan sodný (Na2O · SnO2) nebo cíničitan vápenatý (CaO · SnO2), který se neroztaví v kapalině mědi. Praxe ukázala, že přidání smíšeného tavidla složeného ze 30 procent oxidu vápenatého a 7{{10}} procent uhličitanu sodného může snížit obsah cínu v mědi z 0,029 procenta na 0,002 procenta. Použití smíšeného tavidla skládajícího se z Fe203 a 50 procent Si02 může také rychle snížit obsah cínu na 0,005 procenta a odstranit určité množství olova.
Arsen. Z As? Fázový diagram Cu ukazuje, že arsen a měď jsou v kapalném stavu vzájemně rozpustné. Během oxidace může být arsen oxidován na těkavý As2O3, který je vypouštěn s pecním plynem. Malé množství arsenu však může být také oxidováno na As2O5 a vzniká arzeničnan měďnatý (Cu2O · XAs2O5), který je rozpustný v kapalině mědi. Pokud je v měděné kapalině přítomen nikl, může arsen také vytvářet niklovou slídu spolu s mědí a niklem, což zvyšuje obtížnost odstraňování arsenu.
Antimon. Antimon a měď jsou v kapalném stavu nekonečně mísitelné a měď a antimon mohou také vytvářet Cu3Sb a Cu3Sb2. Stejně jako arsen i antimon vytváří během oxidace těkavý Sb2O3 a může také vytvářet Cu2O · Sb2O3 a Cu2O · Sb2O5 rozpustné v měděné kapalině. Takže při práci s nečistotami mědi s vysokým obsahem As a Sb je třeba proces oxidace a redukce několikrát opakovat, aby se netěkavé As2O5 a Sb2O5 redukovaly na těkavý As2O3 a Sb2O3 a netěkavé As a Sb byly upraveny. s alkalickým tokem.
Zlato a stříbro. Zlato a stříbro jsou zcela obohaceny o anodovou měď a během elektrolytické rafinace vstupují do anodového slizu, který lze dále upravovat, aby se získal.
Po odstranění všech nečistot končí oxidační období a proces přechází do redukčního období. Účinek redukce je redukce oxidovaného oxidu mědi na kovovou měď a odstranění plynu rozpuštěného v měděné kapalině. Na konci oxidace je v skříňové peci ještě asi 8 procent Cu2O a měděná kapalina. Nadměrný kyslík v mědi způsobí, že měď bude křehká, sníží se její tažnost a vodivost, a proto je redukce nutná. Během období redukce jsou hlavní chemické reakce, ke kterým dochází při použití těžkého oleje, dřevěných odřezků atd., následující: 6Cu2O plus 2C2Hm=12Cu plus 2Co plus mH2 plus 2CO2
Při redukci NH3 dochází k následujícím reakcím: Cu2O plus 2NH36Cu plus N2 plus 3H2O
Pokud se jako redukční činidlo použije zemní plyn, musí se na zemním plynu provést tzv. „reformace“. Jinak se složka methan CH4 v zemním plynu rozkládá při 1000 stupních za vzniku velkého množství H2. Ačkoli může zvýšit redukci, zvyšuje také adsorpci vodíku mědí.
Při určité teplotě (kde K je konstanta) je obsah nečistot v měděné kapalině nepřímo úměrný obsahu Cu2O. Čím větší je [Cu2O], tím menší je [Me], což naznačuje, že v měděné kapalině zůstává méně nezoxidovaných nečistot a tím je rafinace dokončena. Praxe ukázala, že za účelem rychlého a důkladného odstranění nečistot z měděné kapaliny je třeba vynaložit úsilí na posílení oxidačního procesu a elektrická pec by měla zajistit, aby koncentrace Cu2O v měděné kapalině dosáhla nasyceného stavu.
Rozpustnost Cu2O v kapalině mědi se zvyšuje s rostoucí teplotou:
Teplotní stupeň 1100115012001250
Procento rozpustnosti 58.312.413.1
Když rozpustnost Cu2O překročí rozpustnost při této teplotě, tavenina se rozdělí na dvě vrstvy. Spodní vrstva je měděná kapalina nasycená Cu2O a horní vrstva je fáze Cu2O nasycená mědí. Tento vztah je jasně patrný z fázového diagramu systému Cu ¥ O. Rozpustnost v kapalině mědi se zvyšuje velmi málo a tavenina podléhá vrstvení, což způsobí, že do vrstvy strusky vstoupí určité množství Cu2O. Nadměrná oxidace navíc zvyšuje proces redukce a spotřebuje více redukčních činidel. Proto, aby se zabránilo nadměrné oxidaci měděné kapaliny, vyžaduje trubková elektrická pec, aby byla oxidační perioda udržována na 1150~1170 stupních.
Při použití jednostupňového procesu k úpravě různé mědi se obvykle provádí v pevné dozvukové peci, takže ve skutečnosti nejde pouze o tavení, ale také o rafinaci v dozvukové peci.
Princip rafinace šrotové měděné reverberační pece je v podstatě stejný jako u pyrorafinace rudy mědi. Vzhledem k vysokému obsahu nečistot v sekundární surové mědi (někdy až 4 procenta) má však provoz své jedinečné vlastnosti. Když se šrot mědi zpracovává v dozvukové peci, celý proces rafinace zahrnuje tavení, oxidaci, recyklaci, odstraňování strusky, odlévání a další operace. Jádrem celého zadání je oxidace a redukce. Následující text se zabývá především oxidací a redukcí.
Základním principem rafinace oxidu mědi je, že většina nečistot přítomných v mědi má větší afinitu ke kyslíku než měď ke kyslíku a oxidy většiny nečistot mají nižší rozpustnost v kapalině mědi. Proto se při vhánění vzduchu do taveniny přednostně oxidují a odstraňují nečistoty. Měď však tvoří převážnou většinu v tavenině elektrické pece a hmotnost nečistot je velmi nízká. Proto je při oxidaci jako první oxidována měď.
4Cu plus O2=2Cu2O
Vytvořený Cu2O je okamžitě rozpuštěn v měděné kapalině a reaguje s nečistotami v měděné kapalině, což způsobuje oxidaci nečistot.
Ve vzorci [Cu2O] plus [Me]=2 [Cu] plus (MeO), [] představuje koncentraci látek v měděné kapalině; () představuje koncentraci látek ve fázi strusky; Já jsem nečistotný kov.
Chování hlavních nečistot během procesu oxidační rafinace je shrnuto následovně:
Žehlička. Afinita železa ke kyslíku je mnohem větší než afinita mědi ke kyslíku, takže železo se snadno oxiduje a odstraňuje struskou. Oxidační reakce železa se provádí podle následující rovnice: Cu2O plus Fe=2Cu plus FeO
Podle termodynamického odhadu může být železo během procesu rafinace odstraněno až 100 000 dílů.
Nikl. Nikl je nečistota, která se obtížně odstraňuje. Nikl a měď mohou tvořit řadu pevných roztoků. Ačkoli je nikl oxidován jak v období tavení, tak v období oxidace, je pomalý a neúplný a NiO generovaný během oxidačního období je distribuován mezi měděnou kapalinu a strusku. NiO rozpuštěný ve strusce může generovat NiO · Fe2O3, který je nerozpustný v kapalině mědi, ale rozpustný ve fázi strusky. Tuto část niklu lze odstranit. Termodynamické výpočty v skříňové peci ukazují, že když měděná kapalina obsahuje 16 procent niklu, lze nikl odstranit na 0,25 procenta.
Když měděná kapalina obsahuje jak nikl, tak arsen a antimon, je odstranění niklu ještě obtížnější. Protože NiO rozpuštěný v měděné kapalině může tvořit niklovou slídu (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 nebo 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) rozpustnou v měděné kapalině s Cu, As nebo Sb. Za účelem odstranění niklu se přidává pouze alkalické tavidlo k rozkladu niklové slídy.
Zinek. Zinek a měď jsou zcela mísitelné v kapalném stavu s bodem varu 906 stupňů. Během rafinace se většina zinku vypařuje v kovové formě během fáze tavení a je pak oxidován kyslíkem v pecním plynu za vzniku ZnO, který je vypouštěn s pecním plynem a shromažďován v systému sběru prachu. Zbývající zinek je oxidován na ZnO v raném stadiu oxidace, přičemž vzniká křemičitan zinečnatý (2ZnO · SiO2) a ferit zinečnatý (ZnO · Fe2O3) a vstupuje do strusky. Při rafinaci nečistých měděných materiálů s vysokým obsahem zinku (jako je žlutá nečistá měď) se za účelem urychlení těkání zinku zvyšuje teplota pece během tavení i oxidace (obvykle se udržuje na 1300~1350 stupních) a Na povrchu taveniny se pokryje vrstva částic dřevěného uhlí nebo koksu bez síry, aby se oxid zinečnatý redukoval na kovový zinek a vypařovaly se, aby se zabránilo tvorbě krust oxidu zinečnatého, které brání procesu odpařování zinku.
Vést. Pevné olovo je v mědi nerozpustné a v kapalném stavu se rozpouští jen zřídka. Během oxidačního období, kdy se olovo oxiduje na oxid olovnatý, je však jeho hustota (9,2) vyšší než hustota mědi (8,9), takže se usazuje na dně pece. Pokud se tedy jedná o kyselé dno pece, PbO bude reagovat s SiO2 ve stavebním materiálu pece za vzniku křemičitanu olovnatého (XPbO · YSiO) s nižší hustotou. Takto vyplave na hladinu roztavené lázně a odstraní se. Pokud je dno pece vyrobeno z alkalického žáruvzdorného materiálu, je obtížné odstranit olovo. V tomto okamžiku musí být do taveniny vháněno křemenné tavidlo, aby se zvýšil průtok vzduchu a udržela se vysoká teplota pece (asi 1250 stupňů), což umožňuje reakci PbO a SiO2 a produkci křemičitanu olovnatého. Způsob použití křemenné strusky k odstranění olova trvá dlouho a způsobuje velké ztráty měděné strusky. Aby se zlepšil účinek odstraňování olova a překonaly nedostatky této metody, může být k odstranění olova přidána fosforová měď ve formě fosforečnanu. Oxid boritý lze také použít jako tavidlo k odstranění olova ve formě boritanu olovnatého.

Výše uvedený obsah organizuje společnost Superb heather Company, super topidlo. Především profesionální výroba: průmyslová topná tělesa, prvky pro měření teploty, výrobní zařízení, příslušenství a suroviny jako trubkové ohřívače, trubkové ohřívače, pásové ohřívače, keramické ohřívače, ohřívače ze silikonové pryže, termočlánky atd.

Vítejte globální průmyslové partnery k diskusi o spolupráci!