Вопрос 3. Виды восстановителя

Мазут для стационарных печей 600-800л/ч. Восстановление ведут при коэффициенте расхода восстановителя на торцевых горелках 0,8-0,9. Задача восстановления – снижение остаточной концентрации кислорода с 0,4-0,15%. Температура металла перед разливкой 1413- 1450к. В печи мертс восстановление осуществляет при 1000-600С =0,9 с учетом подачи ПРИРОДНОГО ГАЗА В ОБЪЕМ РАСПЛАВА 0,65-0,7. В мировой практике применяют разные восстановители. 30% предприятий применяют древесину, 20% применяют мазут, дизельное топливо и сырую нефть. И ряд заводов в Японии применяют аммиак 7-10%. При продувке медной ванны с помощью погружных трубок получается низкая степень использования восстановителя. Есть опыт применения конверсированного природного газа на заводе Дуглас США, воздушную конверсию газа на установке с применением катализатора 90%Al2O3 – 6-8%Ni. В результате получают смесь, состоящую из водорода иCO, которая с помощью двух фурм с удельным расходом 5-6 м3 на тонну подают в расплав. Так за 3 часа продувки содержание кислорода снижается с 0,7-0,8 до 0,05 процентов, так главная роль в восстановлении отводится водороду, потому что водород хорошо растворим в Ме меди и, учитывая высокую растворимостьCu2Oв меди, водород меди оперативно переносится в объем жидкой ванны, что ускоряет процесс восстановления по всему объему, применяют комбинированное восстановление. Вначале подают природный газ или мазут. Вторая стадия – доводка древесиной. Процесс восстановления обычно классифицируют на дразнение на ковкость – восстановлениеCu2O. И дразнение на плотность – удаление всех оставшихся после предыдущих операций растворенных газов. Известен опыт применения комбинированных восстановителей - подача мазута с паром. При давлении мазута 0,4 -05 Мпа наконечник фурмы живет в аллундовом цилиндре для предотвращения контакта фурмы с медью, и так снижают концентрацию меди с 0,4-0,15. В процессе производят облом настылей.

Вопрос 4.Особенности восстановления в печи Мерц

Продувку расплава производят блоком фурм на глубине 1 метр =0,65.

Хорошие эксперименты – завод Люнен (Германия) использует пористые втулки.

Опыт предприятий черной металлургии. В этом случае возрастает количество мелких диспергированных в расплаве пузырьков, что кинетически обеспечивает достаточную глубину раскисления.

Разливка. Осуществляется машиной Хазилетт.

См. завод Люнен Германия применяют пористые фурмы.

Классическое рафинирование относиться к категории безреагентного рафинирования, то есть флюсы в шихту плавки не вводятся. В качестве флюсующих компонентов, неизбежно участвующих в процессе шлакообразования, являются материалы футеровки (огнеупоров и заправочные материалы, применяемые для наведения откосов, заправки летки и рабочих окон). Основой классического медерафинеровочного шлака является система Cu2O-SiO2. В которой обнаружены соединения с температурой плавления К.Cu₂O.SiO₂(1393K) 2Cu₂O.SiO₂(1343K) 3Cu₂O.SiO₂(1363K) 5Cu₂O.SiO₂(1383K)

При содержании 8% SiO2 в системеCu2O-SiO2 обнаруживается эвтектика с температурой 1333К.

Наличие оксидов железа MgO,CaOрасширяет область гомогенности и температура плавления такого шлака 1350 к и он легко плавится доSiO2 40%. По мере растворения в расплавеNiO,SnO,ZnOпроисходит разрыв смесимости и появляется твердая фаза. В этом случае образуется свернутый шлак, представляющий собой полу расплавленную массу смеси оксидов, которую удаляют из печи в виде съемов. В соответствии с электролитической теорией строения шлака, его составляющие находятся в состоянии электролитической диссоциации. Продуктами которой являются катионы металлов (Pb²⁺,Ni²⁺,Cu⁺,Ca²⁺), анионы неметаллов (О^2-), а так же, для рафинирования, комплексные анионы (SiO₄^4-,AsO₃^3-,SbO₃^3-,BiO₃^3-,PO₄^3-). Для гомогенной системыCu2O-SiO2 (приSiO2 <30%). Уравнение констант равновесия относится к реакциям взаимодействия компонентов металла и шлака. Согласно 2м реакциям:

[Me]₁, [O], (O^2-)

[Me] + [O] = (Me²⁺) + (O^2-)

[Me] + 3/2 [O] + 3/2 (O^2-) = (MeO₃)^3-

Для элементов, оксиды которых диссоциируют на Ме n+ и анион О2-. Это привесные металлы и элементы обладающие высоким сродством к кислороду константа равновесия пишется так:

K_p(1) = a_[Me2+] * a_(O2-)/a_[Me] * a_[O]

Для элементов образующих комплексный анион константа равновесия пишется иначе.

Пусть lкоэффициент распределения между шламом и металлом, равный отношению их активностей (или концентраций) в шлаке и металле.

Презентация

Из уравнений 3 и 4 следует, что переводу примесей в шлак способствует более высокое сродство примесей к кислороду, повышение окисленности меди и снижение в металле активности (концентрации свободных анионов кислорода, для элементов 1 группы). Это достигается добавкой в шлак оксидов с высокими комплексообразующими свойствами SIO2,P2O5,B2O3,Fe2O3 за счет ковалентной связи кислорода с катионами металла. Эти оксиды есть основные реагенты, для реагентного рафинирования примесей 1 группы. Для примесей 2 группыAs,Sbболее эффективно применение использования оксидов щелочных и щелочноземельных металлов(Li2O,K2O,Na2O,MgO,CaO,Ba2O). Это основы реагентного рафинирования. По этой причине степень удаления примесей в процессе огневого рафинирования зависит от характера футеровки, составляющие которой принимают участие в шлакообразовании. В этой связи применяют кислые огнеупоры, динас, происходит более полный перевод в шлак свинца никеля и кобальта.

Основные огнеупоры – это хромомагнезит и магнезитохромит.

Все кислые огнеупоры переводятся в шлак свинца. Для основных – мышьяк и сурьма. В технологии рафинирования удаление железа цинка олова и фосфора идет без наведения специальных шлаков. Так как оксиды данных примесей образуются в расплаве меди. По той же причине невозможно полное рафинированием меди от никеля, кобальта и свинца. Определенные трудности возникают при удалении висмута, мышьяка и сурьмы, где коэффициент распределения имеет низкую величину. Для Lвисмута 1,4,As4,1,Sb7,5 и не зависит от концентрации примесей в расплаве.

Проблема – увеличение коэффициента для ряда металлов.

Увеличение значения Lметалла можно достигнуть нарушив ближний порядок действуя на структуру расположения атомов сильным электрическим полем, катионами модификаторами шелочных и щелочноземельных металлов, это снижает акитвность примесей в шлаке и обратный их переход в медь. Этот прием реагентного рафинирования применяют для удаления мышьяка и сурьмы, когда активность пятиокисей мышьяка и сурьмы снижалась за счет введенияNa2O.

3Na₂O + As₂O₅ = 2Na₃AsO₄ (5)

3Na₂O + Sb₂O₅ = 2Na₃SbO₄ (6)

Для реакции 5 и 6 ΔG= 504,8 кДж/моль и 466,8 кДж/моль соответственно.

Аналогично поведение теллура и селена