Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Введение в специальность - черновой вариант мет...doc
Скачиваний:
132
Добавлен:
17.11.2019
Размер:
30.55 Mб
Скачать

Р ис. 5.60. Схема горизонтального конвертера:

1 - опорные бандажи; 2 - зубчатый венец; 3 - воздушный коллектор с фурмами; 4 - роликоопоры; 5 - привод вращения; 6 - огнеупорная футеровка; 7 - горловина;

8 - напыльник для отвода газов

Загрузку конвертера (заливку штейна и завалку кварцита и добавок) осуществляют через горловину. Поворотом конвертера также через горловину выпускают жидкие шлаки и медь.

Выходящие из конвертера газы (N2 + SО2) выносят пыль, содержащую кроме меди другие ценные металлы: Pb; Zn; Со; Ge; Ir. Уловленную в газоочистке грубую пыль возвращают в конвертер, а тонкую пыль второй стадии очистки подвергают специальному переделу для извлечения указанных металлов. Очищенные от пыли газы обычно направляют в сернокислотное производство. Стараются использовать и тепло конвертерных газов.

5.3.5. IV стадия - получение чистой меди

Черновая медь содержит от 0,8 до 2,5% примесей, ухудшающих ее механические и особенно - электрические свойства. Наиболее эффективным способом очистки меди является электролиз. Показатели его существенно повышаются при использовании в качестве растворимых электродов меди, прошедшей «огневое рафинирование». Эту операцию проводят в отражательных печах, подобных тем, в которых плавят медные концентраты.

В первый период расплавленную медь продувают воздухом, в результате чего образуется некоторое количество растворимого в меди оксида меди Cu2O. При перемешивании ванны он равномерно распределяется во всем объеме металла. Оксид меди выполняет роль реагента-окислителя, кислородом которого окисляются находящиеся в меди примесные металлы: Fe, Со, Mn, Zn и др. Оксиды этих металлов всплывают на поверхность ванны, где они ошлаковываются кварцевым флюсом. Сера выгорает по реакции (5.15). К числу трудно удаляемых примесей относятся Ni; As; Sb; Pb. Почти не удаляются Bi; Se: Те; Au; Ag, платиноиды.

Во второй период проводят раскисление меди путем продувки металлической ванны природным газом. Образующиеся при разложении СН4 водород и СО восстанавливают Cu2О. Эту операцию называют «дразнением».

Конечный продукт - красная медь - содержит примесей 0,2-0,8%, в том числе Au до 0,04%; Ag до 0,30%; Se 0,03%. Красную медь разливают в пластины 900 х 900 толщиной 40 мм, которые используются в качестве анодов при электролизе.

Шлаки рафинировочных печей богаты медью, поэтому они возвращаются в металлургический передел, чаще всего на стадию конвертирования.

Электролитическая очистка меди преследует две цели:

- получение меди высокой чистоты, удовлетворяющей требованиям отечественных и международных стандартов (99, 94-99. 97%);

- извлечение драгоценных и редких металлов, присутствовавших в медной руде.

Электролиз проводят в ваннах ящичного типа (длиной 4, шириной 1 и глубиной 1,25 м), в которых вертикально через один размещают 30-40 катодов и анодов. Расстояние между поверхностями катодов и анодов около 30 мм. В качестве катодной основы используют листы чистой (электролитной) меди толщиной 0,8 мм. Электролит представляет собой раствор медного купороса CuSО4 2О с добавкой H24.

При пропускании постоянного тока аноды растворяются: Сu → Сu2+ - 2е. Ионы меди, достигнув катода, восстанавливаются: Сu2+ + 2е → Сu, образуя на катодах слой чистой меди. Катоды наращивают 5-7 сут., затем их извлекают и после промывки чистой водой направляют на плавку с последующей разливкой в слитки - вайербасы. Продолжительность растворения анодов около 20 сут. Остатки анодов (скрап) возвращают на плавку в печи огневого рафинирования.

Режим электролиза, напряжение на электродах - 0,3-0,4 В; температура электролита 45-55°С; удельный расход электроэнергии 280-370 кВт ч/т меди; плотность тока 250-300 А/м2.

Поведение примесей меди. Находящиеся в анодной меди примеси распределяются между продуктами электролиза по-разному - в зависимости от знака и величины электрохимического потенциала (табл.5.14).

Как видно, все примеси можно разделить на три группы. Наиболее нежелательны примеси, у которых электрохимический потенциал близок к потенциалу меди: Sb. Bi, As. Значительная часть этих примесей способна осаждаться на катоде, загрязняя медь. Рабочее напряжение на ванне (0,3-0,4 В) недостаточно для разряда на катоде более электроотрицательных ионов: А1, Fe, Ni, Zn - они накапливаются в растворе (за исключением Sn и РЬ, соли которых образуют нерастворимый осадок). Наконец, элементы с высоким положительным электрохимическим потенциалом не растворяются в электролите и в виде мелких частиц выпадают в осадок - шлам.

Таблица 5.14