Основний хімічною реакцією окисного рафінування є:
[Сu 2 O] + [Me]=2 [Cu] + (MeO) (1.75)
де [Cu] - концентрація міді в розплаві;
(мео) - концентрація оксиду домішки в шлакової фазі.
[Me] - концентрація домішки в чорнової міді (Fe, Al, Zn, Ni, Sb, As, Bi, Sn та ін.)
Поведінка домішки в рідкій міді буде визначатися ставленням пружності дисоціації оксиду міді та оксиду домішки. Якщо при даних розчинності, концентрації та температурі Р (Сu2O) gt; Р (MeO), то домішка буде окислюватися і переходити в шлак, якщо ж Р (Сu2O) lt; Р (MeO), то домішка буде відновлюватися і залишатися в розплавленої міді. Кінцева концентрація домішки в розплаві міді буде визначатися рівністю тиску дисоціації оксиду домішки і оксиду міді (малюнок 1.21). мідь руда сульфід штейн
На малюнку 1.24 наведено залежності тиску дисоціації (пружності дисоціації) оксиду міді і оксидів домішок Ме, Ме1 і Ме2 залежно від концентрації оксиду міді і концентрації домішок у чорнової міді.
Малюнок 1.24 - Схема видалення домішок при окислювальному рафінуванні міді.
У міру зростання розчинності оксиду міді в розплаві чорнової міді пружність дисоціації оксиду міді буде зростати до тих пір, поки не утвориться насичений розчин оксиду міді в розплавленої чорнової міді. Гранична концентрація оксиду міді в розплаві на малюнку 1.21 позначена як [Cu2O] н.р .. По досягненні граничної концентрації оксиду міді пружність дисоціації (Р) оксиду міді досягне свого максимального значення і надалі змінюватися не буде.
У міру віддалення домішки з розплавленої міді концентрація її в розплаві буде зменшуватися, а рівноважний тиск дисоціації оксиду домішки буде зростати. Коли тиск дисоціації оксиду домішки зрівняється з пружністю дисоціації оксиду міді, окислення домішки припиниться. На малюнку 1.21 показані залишкові концентрації домішок Mе і Ме1 рафінованої чорнової міді. Домішка Ме2 з розплаву чорнової міді віддалятися не буде, так тиск дисоціації оксиду цієї домішки вище, ніж тиск кисню при дисоціації оксиду міді і домішка НЕ ??БУДЕ окислюватися.
В результаті протікання реакції (1.75) оксиди металів - домішок разом з надлишком оксиду міді і кремнеземом, завантажуваним в піч в невеликій кількості, утворюють на поверхні ванни шлак, тому що вони дуже погано розчиняються у металевої міді. В кінці процесу рафінування шлак дерев'яними скребками згрібають з поверхні шлаку.
З наведених вище домішок найбільш повно видаляються залізо, алюміній, цинк і олово, які практично повністю переходять з розплавленої міді в шлакову фазу.
Очищення міді від Ni, Sb, As, Bi визначається рівновагою реакції (1.74). Якщо їх концентрації в рідкій міді нижче рівноважних, то вони не видаляються з міді. Так прeдельнимі концентраціями є: для Ni - 0,25%; для As - 0,66%. Вісмуту в чорнової міді дуже мало і в процесі вогневого рафінування він практично не видаляється з міді. Миш'як і сурма ставляться до важко видаляється домішкам
У процесі вогневого рафінування в міді практично повністю залишаються благородні метали, селен і телур. У металевій міді міститься сірка, яка перебуває в ній у вигляді Cu2S. Очищення чорнової міді здійснюється за реакції, яка протікає з період окисного рафінування:
Cu2S + 2Cu2O=6Cu + (1.76)
Сірчистий газ виділяється при цьому під великим тиском і видаляється з печі з газами.
продути повітрям розплавлена ??мідь містить розчинений оксид міді Cu2O (близько 8%) і невелика кількість інших домішок, які видаляються в результаті вогневого рафінування. Для того, щоб отримати анодний (червону) мідь, яка придатна для електролітичного рафінування, необхідно відновити знаходиться в міді її оксид. Це здійснюється операцією, яку назвали «дразнением». «Дразнением» проводять або зануренням в розплавлену мідь свежесрубленной деревини (жердин або колод) або спалюванням мазуту або природного газу. При розкладанні відновних реагентів в розплавленої міді утворюються гази Н2, СО, СН4, які реагують з оксидом міді по реакціях:
Cu2O + H2=2Cu + H2O (1.77) 2O ??+ CO=2Cu + CO2 (1.78)
Cu2O + CH4=8Cu + CO2 + 2H2O (1.79)
У процесі дразненія ванна добре перемішується газовими бульбашками. Це забезпечує високу ступінь відновлення оксиду міді, видалення розчинених газів і сприяє глибокій десульфуризації міді.
На сучасних заводах для вогневого рафінування використовують два типи печей: стаціонарні відбивні печі і нахиляються печі.
Стаціонарні рафінувальні печі по своєю структурою схожі на відбивні печі для плавки мідних концентратів. Схема принципового пристрою печі наведена на малюнку 1.25.
Піч спочиває на стовпчастих фундаменті. На одній з поздовжніх стін маються закриваються завантажувальні вікна для завантаження в піч тверд...
