Beata Kozak

Metalurgia 3 rok, 1 gr

Zaprojektuj proces i zaproponuj urządzenia do rafinacji ogniowej miedzi. Wydział ma produkować 100 000 ton Cu na rok. Miedź konwertorowa zawiera 98% Cu.

Proponowany skład wsadu:

Skład chemiczny

Zawartość %

0,1

0,03

0,5

0,6

0,15

0,36

0,1

0,16

Miedź surowa zawiera 0,8-2,0% domieszek pogarszających własności mechaniczne i przewodność elektryczną. W związku z tym miedzi surowej nie stosuje się na ogół do celów technicznych. Poza tym miedź surowa zawiera zazwyczaj metale szlachetne.

Rafinacja ogniowa miedzi jest w zasadzie operacją poprzedzającą rafinację elektrolityczną. Głównym celem rafinacji ogniowej jest otrzymanie zwartych, ścisłych anod do elektrolizy oraz usunięcie tych domieszek, których obecność w anodach wpływa ujemnie na proces rafinacji elektrolitycznej.

1. Usuwanie siarki i tlenu z miedzi.

Siarkę usuwamy z miedzi poprzez przedmuchiwanie kąpieli metalu powietrzem. Powszechnie sądzi się, że zasadnicza reakcja odpowiedzialna za usuwanie siarki to :

[S]Cu+O2àSO2

Stała równowagi tej reakcji w temperaturze 1473K wynosi ok. 106, pomimo dużej wartości pod koniec procesu usuwania siarki nie ma warunków do samoistnego odsiarczenia miedzi. W tym samym czasie zachodzi reakcja natleniania miedzi:

O2=2[O]Cu

Po zakończeniu tego etapu zawartość tlenu w miedzi wynosi 0,6-1% mas i ten tlen musi zostać częściowo usunięty za pomocą reduktorów wodorowo-węglowych:

C(s)+[O]CuàCO

CO+[O]CuàCO2

H2+[O]CuàH2O

Do redukcji tlenu z miedzi w piecach stacjonarnych używane jest drewno. W tym celu stosuje się go ok. 20kg na odtlenienie tony miedzi. Stosowane są również reduktory ciekłe i gazowe, których należny zużyć 5-7kg na odtlenienie tony miedzi

2. Usuwanie zanieczyszczeń w rafinacji ogniowej.

Większość zanieczyszczeń znajdujących się w koncentracie przechodzi do miedzi blister. Jeśli poziom zanieczyszczeń jest zbyt duży, mogą być one usunięte w procesie elektrorafinacji. Jeśli natomiast stężenie zanieczyszczeń jest duże, wówczas należy pewną ich część usunąć podczas rafinacji ogniowej. W tym celu do miedzi wdmuchuje się topniki przy równoczesnym utlenianiu miedzi. O możliwości utlenienia zanieczyszczeń miedzi decyduje ich powinowactwo do tlenu. Ale otrzymywana miedź tworzy roztwory wieloskładnikowe Cu-X1-X2-…-Xi przy czym X1,X2,…,Xi są domieszkami które zamierzmy usunąć. Własności termodynamiczne takiego roztworu będą obok powinowactwa domieszki do tlenu decydować o tym, czy jej usunięcie z miedzi jest możliwe, a jeśli tak, to do jakiego poziomu.

Domieszki możemy podzielić na trzy grupy:

a) Takie, które można usunąć prawie w całości przez ich utlenianie: Zn, Fe, S

b) Takie które można usunąć w znacznym stopniu przez ich utlenianie: Pb, As, Sb, Ni

c) Domieszki, które prawie w całości zostają w miedzi: Ag

Na Przykład nikiel, który może utleniać się wg reakcji:

Ni+Cu2O=2Cu+NiO

3. Odlewanie anod.

W nowoczesnym przemyśle miedziowym jedynie niewielka część miedzi rafinowanej metodą ogniową jest produktem końcowym, który odlewa się na wlewki określonego kształtu i wymiarów zależnie od sposobów dalszej przeróbki. Najczęściej jednak po rafinacji ogniowej następuje jeszcze rafinacja elektrolityczna. Urządzenia do odlewania półciągłego są dość

proste, a ich wydajność jest duża.

ßSchemat urządzenia do odlewania półciągłego.

1-kadź, 2-skrzynka rozdzielcza, 3- mechanizm posuwisto-zwrotny, 4-krystalizator, 5- urządzenie natryskowe, 6-trzona ze stali nierdzewnej, 7- wlewek, 8-cylinder hydrauliczny, 9- woda chłodząca, 10- betonowa ściana studni.

Ciekły metal spływa bez przerwy z pieca przez pośrednią kadź i krótką rynnę równomiernym strumieniem do wlewnicy- krystalizatora chłodzonego wodą przepływającą przez rurki zalane w jego ściankach. Przy tych ściankach powstaje zakrzepła warstwa metalu grubiejąca ku dołowi w miarę opuszczania się wlewka razem z ruchomym stołem otrzymującym napęd od cylindra pneumatycznego. W powstały lej u góry podaje się przez cały czas miedź zastygającą na jego dnie wskutek chłodzenia wlewka do dna studni przerywa się dopływ miedzi, zdejmuje krystalizator i usuwa się cały wlewek ze stołu za pomocą suwnicy mostkowej. Po podniesieniu stołu do pierwotnego położenia i ustawieniu krystalizatora zaczyna się odlewanie nowego wlewka.

Obliczenia:

WSAD

Skład chemiczny

Zawartość %

Masa [g/t]

980000

0,1

1000

0,03

300

0,5

5000

0,6

6000

0,15

1500

0,36

3600

0,1

1000

0,16

1600

ANODA

Skład chemiczny

Zawartość %

Masa [g/t]

99,18

991800

0,1

1000

0,0016

0,19

1900

0,008

... [ Pobierz całość w formacie PDF ]

Wątki

Search