Analyse van het principe van koperreflectie Raffinagetechnologie voor elektrische ovens

De evenwichtsconstante van deze reactie is:
Het hoofdlichaam in kopervloeistof is metallisch koper, met een hoge concentratie. Vanwege de relatief lage onzuiverheidsmassa, hoewel onzuiverheden worden geoxideerd door Cu2O, kan worden aangenomen dat [Cu] in wezen onveranderd (dwz constant) blijft. Tegelijkertijd, omdat de oplosbaarheid van het onzuiverheidsoxide (MeO) in de kopervloeistof erg klein is, kan het snel verzadiging bereiken, dus in de meeste gevallen, wanneer de temperatuur constant is, kan [MeO] worden beschouwd als een constante waarde , dus de evenwichtsconstante van de reactie kan worden uitgedrukt door de volgende formule: K '=[Cu2O] [Me]
Blik. Bij het verwerken van bronzen materialen is het tingehalte in de materialen hoog en zijn tin en koper onderling oplosbaar als ze vloeibaar zijn. Tin wordt in de galmoven geoxideerd tot tinoxide (SnO) en tindioxide (SnO2). SnO is zwak alkalisch, kan slakken vormen met SiO2 en kan ook gedeeltelijk vervluchtigen. SnO2 is zwak zuur en oplosbaar in kopervloeistof. Op dit moment moet een alkalisch oplosmiddel (soda of kalksteen) worden toegevoegd om het slak te maken, en een buisoven genereert natriumstannaat (Na2O · SnO2) of calciumstannaat (CaO · SnO2) dat niet wordt gesmolten in kopervloeistof. De praktijk heeft aangetoond dat het toevoegen van een gemengd vloeimiddel bestaande uit 30 procent calciumoxide en 7{{10} procent natriumcarbonaat het tingehalte in koper kan verlagen van 0,029 procent naar 0,002 procent. Het gebruik van een gemengde flux bestaande uit Fe2O3 en 50 procent SiO2 kan ook snel het tingehalte verlagen tot 0,005 procent en wat lood verwijderen.
Arseen. Van As? Het Cu-fasediagram laat zien dat arseen en koper onderling oplosbaar zijn in vloeibare toestand. Tijdens de oxidatie kan arseen worden geoxideerd tot het vluchtige As2O3, dat met het ovengas wordt afgevoerd. Een kleine hoeveelheid arseen kan echter ook worden geoxideerd tot As2O5 en koperarsenaat genereren (Cu2O · XAs2O5), dat oplosbaar is in kopervloeistof. Wanneer nikkel in de kopervloeistof aanwezig is, kan arseen ook nikkelmica vormen samen met koper en nikkel, wat de verwijdering van arseen moeilijker maakt.
Antimoon. Antimoon en koper zijn in vloeibare toestand oneindig mengbaar, en koper en antimoon kunnen ook Cu3Sb en Cu3Sb2 genereren. Net als arseen genereert antimoon ook vluchtig Sb2O3 tijdens oxidatie, en kan het ook Cu2O · Sb2O3 en Cu2O · Sb2O5 genereren, oplosbaar in kopervloeistof. Dus wanneer het gaat om koperonzuiverheden met een hoog As- en Sb-gehalte, moet het oxidatie- en reductieproces verschillende keren worden herhaald, zodat de niet-vluchtige As2O5 en Sb2O5 worden gereduceerd tot vluchtige As2O3 en Sb2O3, en de niet-vluchtige As en Sb worden behandeld. met alkalische flux.
Goud en zilver. Goud en zilver zijn volledig verrijkt met anodekoper en gaan tijdens elektrolytische raffinage over in anodeslijm, dat verder kan worden behandeld om te herstellen.
Nadat alle onzuiverheden zijn verwijderd, eindigt de oxidatieperiode en gaat het proces over naar de reductieperiode. Het effect van reductie is het reduceren van het geoxideerde koperoxide tot metallisch koper en het verwijderen van het gas opgelost in de kopervloeistof. Aan het einde van de oxidatie zit er nog ongeveer 8 procent Cu2O in de bakoven en kopervloeistof. Overmatige zuurstof in koper zal het koper bros maken, de ductiliteit en geleidbaarheid verminderen, en daarom is reductie noodzakelijk. Tijdens de reductieperiode zijn de belangrijkste chemische reacties die optreden bij het gebruik van zware olie, houtafval enz. als volgt: 6Cu2O plus 2C2Hm=12Cu plus 2Co plus mH2 plus 2CO2
Bij reductie met NH3 treden de volgende reacties op: Cu2O plus 2NH36Cu plus N2 plus 3H2O
Als aardgas als reductiemiddel wordt gebruikt, moet op aardgas een zogenaamde "reforming" worden uitgevoerd. Anders ontleedt de component methaan CH4 in aardgas bij 1000 graden om een ​​grote hoeveelheid H2 te produceren. Hoewel het de reductie kan verbeteren, verhoogt het ook de adsorptie van waterstof door koper.
Bij een bepaalde temperatuur (waar K een constante is) is het gehalte aan onzuiverheden in kopervloeistof omgekeerd evenredig met het gehalte aan Cu2O. Hoe groter de [Cu2O], hoe kleiner de [Me], wat aangeeft dat er minder niet-geoxideerde onzuiverheden in de kopervloeistof achterblijven en hoe completer de raffinagebewerking. De praktijk heeft aangetoond dat om snel en grondig onzuiverheden uit kopervloeistof te verwijderen, inspanningen moeten worden geleverd om het oxidatieproces te versterken en dat de elektrische oven ervoor moet zorgen dat de concentratie van Cu2O in de kopervloeistof een verzadigde toestand bereikt.
De oplosbaarheid van Cu2O in kopervloeistof neemt toe met toenemende temperatuur:
Temperatuurgraad 1100115012001250
Oplosbaarheidspercentage 58.312.413.1
Wanneer de oplosbaarheid van Cu2O groter is dan de oplosbaarheid bij deze temperatuur, wordt de smelt in twee lagen verdeeld. De onderste laag is kopervloeistof verzadigd met Cu2O en de bovenste laag is Cu2O-fase verzadigd met koper. Deze relatie is duidelijk af te lezen uit het Cu ¥ O systeem fasediagram. De oplosbaarheid in kopervloeistof neemt zeer weinig toe en de smelt ondergaat gelaagdheid, waardoor er wat Cu2O in de slaklaag terechtkomt. Bovendien verhoogt overmatige oxidatie het reductieproces en verbruikt het meer reductiemiddelen. Om overmatige oxidatie van kopervloeistof te voorkomen, vereist de buisvormige elektrische oven daarom dat de oxidatieperiode op 1150 ~ 1170 graden wordt gehouden.
Wanneer een eentrapsproces wordt gebruikt om divers koper te behandelen, wordt dit over het algemeen uitgevoerd in de vaste nagalmoven, dus in feite is het niet alleen smelten maar ook raffineren in de nagalmoven.
Het raffinageprincipe van de nagalmoven van schrootkoper is in wezen hetzelfde als dat van de pyroraffinage van ertskoper. Vanwege het hoge onzuiverheidsgehalte van secundair ruw koper (soms tot 4 procent) heeft de bewerking echter zijn unieke kenmerken. Wanneer schrootkoper wordt behandeld in de galmoven, omvat het hele raffinageproces smelten, oxidatie, recycling, slakverwijdering, gieten en andere bewerkingen. De kern van de hele opdracht is oxidatie en reductie. Hieronder wordt voornamelijk ingegaan op oxidatie en reductie.
Het basisprincipe van het raffineren van koperoxide is dat de meeste onzuiverheden die aanwezig zijn in koper een grotere affiniteit hebben voor zuurstof dan koper voor zuurstof, en dat de oxiden van de meeste onzuiverheden een lagere oplosbaarheid hebben in kopervloeistof. Daarom worden onzuiverheden bij voorkeur geoxideerd en verwijderd wanneer lucht in de smelt wordt geblazen. Koper is echter goed voor de overgrote meerderheid in de smelt van elektrische ovens en de onzuiverheidsmassa is erg laag. Daarom wordt tijdens oxidatie koper als eerste geoxideerd.
4Cu plus O2=2Cu2O
Het gegenereerde Cu2O lost direct op in de kopervloeistof en reageert met onzuiverheden in de kopervloeistof, waardoor onzuiverheden gaan oxideren.
In de formule [Cu2O] plus [Me]=2 [Cu] plus (MeO), staat [] voor de concentratie van stoffen in de kopervloeistof; () staat voor de concentratie van stoffen in de slakfase; Ik ben een onzuiver metaal.
Het gedrag van de belangrijkste onzuiverheden tijdens het oxidatieraffinageproces wordt als volgt samengevat:
Ijzer. De affiniteit van ijzer met zuurstof is veel groter dan die van koper met zuurstof, dus ijzer wordt gemakkelijk geoxideerd en verwijderd door slakvorming. De ijzeroxidatiereactie wordt uitgevoerd volgens de volgende vergelijking: Cu2O plus Fe=2Cu plus FeO
Volgens thermodynamische schattingen kan tijdens het raffinageproces tot 100.000 delen ijzer worden verwijderd.
Nikkel. Nikkel is een onzuiverheid die moeilijk te verwijderen is. Nikkel en koper kunnen een reeks vaste oplossingen vormen. Hoewel nikkel zowel tijdens de smeltperiode als tijdens de oxidatieperiode wordt geoxideerd, is het langzaam en onvolledig en wordt het tijdens de oxidatieperiode gegenereerde NiO verdeeld tussen de kopervloeistof en de slak. Het in de slak opgeloste NiO kan NiO · Fe2O3 genereren dat onoplosbaar is in de kopervloeistof maar wel oplosbaar in de slakfase. Dit deel van nikkel kan worden verwijderd. Thermodynamische berekeningen in een bakoven laten zien dat wanneer de kopervloeistof 16 procent nikkel bevat, nikkel kan worden verwijderd tot 0.25 procent.
Wanneer de kopervloeistof zowel nikkel als arseen en antimoon bevat, is het verwijderen van nikkel nog moeilijker. Omdat NiO opgelost in kopervloeistof nikkelmica (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 of 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) kan vormen, oplosbaar in kopervloeistof met Cu, As of Sb. Om nikkel te verwijderen, wordt alleen alkalische flux toegevoegd om nikkelmica te ontbinden.
Zink. Zink en koper zijn volledig mengbaar in vloeibare toestand, met een kookpunt van 906 graden. Tijdens de raffinage verdampt het grootste deel van het zink in metallische vorm tijdens het smeltstadium en wordt vervolgens geoxideerd door zuurstof in het ovengas om ZnO te vormen, dat wordt afgevoerd met het ovengas en wordt opgevangen in het stofopvangsysteem. Het resterende zink wordt geoxideerd tot ZnO in het vroege oxidatiestadium, waarbij zinksilicaat (2ZnO · SiO2) en zinkferriet (ZnO · Fe2O3) worden gevormd en de slak binnendringt. Bij het raffineren van onzuivere kopermaterialen met een hoog zinkgehalte (zoals geel onzuiver koper), om de vervluchtiging van zink te versnellen, wordt de oventemperatuur verhoogd tijdens zowel de smelt- als de oxidatieperiode (meestal gehandhaafd op 1300 ~ 1350 graden), en een laag van houtskool of zwavelvrije cokesdeeltjes worden bedekt op het oppervlak van de smelt om zinkoxide te reduceren tot metallisch zink en te vervluchtigen, om de vorming van zinkoxidekorsten te voorkomen die het zinkverdampingsproces belemmeren.
Leiding. Vast lood is onoplosbaar in koper en lost zelden op in vloeibare toestand. Tijdens de oxidatieperiode, wanneer lood wordt geoxideerd tot loodoxide, is de dichtheid (9,2) echter hoger dan die van koper (8,9), zodat het bezinkt op de bodem van de oven. Daarom, als het een zure ovenbodem is, zal PbO reageren met SiO2 in het ovenbouwmateriaal om loodsilicaat (XPbO · YSiO) met een lagere dichtheid te genereren. Zo drijvend naar de oppervlakte van de gesmolten poel en verwijderd. Als de bodem van de oven is gemaakt van alkalisch vuurvast materiaal, is het moeilijk om lood te verwijderen. Op dit moment moet kwartsflux in de smelt worden geblazen om de luchtstroom te vergroten en een hoge oventemperatuur te handhaven (ongeveer 1250 graden), waardoor PbO en SiO2 kunnen reageren en loodsilicaat kunnen produceren. De methode om kwartsslak te gebruiken om lood te verwijderen, duurt lang en veroorzaakt een groot verlies aan koperslak. Om het loodverwijderingseffect te verbeteren en de tekortkomingen van deze methode te verhelpen, kan fosforkoper worden toegevoegd om lood in de vorm van fosfaat te verwijderen. Booroxide kan ook worden gebruikt als vloeimiddel om lood te verwijderen in de vorm van loodboraat.

De bovenstaande inhoud wordt georganiseerd door Superb heater Company, super heater. Voornamelijk professionele productie: industriële verwarmingselementen, temperatuurmeetelementen, productieapparatuur, accessoires en grondstoffen zoals buisverwarmers, buisverwarmers, bandverwarmers, keramische verwarmers, siliconenrubberverwarmers, thermokoppels, enz.

Welkom wereldwijde industriële partners om samenwerking te bespreken!