DE681073C

DE681073C - Verfahren zum Desoxydieren von Kupfer

Info

Publication number: DE681073C
Application number: DES127577D
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1936-06-16
Filing date: 1937-06-12
Publication date: 1939-09-14
Also published as: FR819165A; BE421815A; GB481844A; US2098063A; GB474585A

Description

in Paris

Es ist bereits bekannt, Kupfer dadurch zu reinigen, daß man auf das geschmolzene Kupfer bestimmte Schlacken oder bestimmte Zuschläge einwirken läßt. Im allgemeinen erfordern aber diese Verfahren verhältnismäßig große Mengen an Schlacken oder Zuschlägen sowie langwierige und kostspielige Arbeitsvorgänge, wenn man 'eine sehr weitgehende Desoxydation erzielen will.

Bei einem bekannten Verfahren wird z. B. zwecks Herstellung sauerstoffarmen Kupfers das Metall mit einer vorher geschmolzenen dünnflüssigen Schlacke durchgewirbelt und vor oder während der Durchwirbelung ein Metall zugesetzt, dessen Oxyd eine höhere Bildungswiärme als Kupferoxyd hat, wie z. B. Eisen, Zinn, Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan, Magnesium oder Zink. Wenn man jedoch dabei nicht für eine heftige Durchwirbelung von Metall und Reduktionsmitteln sorgt, erzielt man eine weitgehende Desoxydation nur bei sehr langen Bearbeitungszeiten und erheblichem Aufwand an Zuschlägen.

Ferner ist ein Verfahren beschrieben, bei dem delr Wismutgehalt von Kupfer durch Zusatz geringer Mengen Alkalimetall, Erdalkalimetall oder Metallen der seltenen Erden vermindert wird, und zwar bilden hierbei die Zusatzmetalle mit dem Wismut chemische Verbindungen. Es handelt sich also hierbei nicht um. eine Benutzung der Metallzusätze als Reduktionsmittel.

Es wurde nun festgestellt, daß man dxirch Verwendung bestimmter Reduktionsmittel und besondere Auswahl eines Flußmittels bzw. Zu-Schlages eine sehr weitgehende Desoxydation des Kupfers erzielen kann, und zwar auch dann, wenn man von sehr stark oxydiertem Kupfer ausgeht. Trotzdem ist es hei diesem Verfahren nicht notwendig, überschüssige Zuschlagsmengen zu verwenden.

Gemäß der Erfindung setzt man dem geschmolzenen Kupfer ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder Magnesium, Aluminium, Eisen oder Zink zu und läßt gleichzeitig eine Schlacke auf der Grundlage Borsäure-

anhydrid, Metaphospliorsäure oder Natriumsilicat einwirken. Überraschenderweise wird durch die Vereinigung 'dieser Stoffe leine besonders weitgehende Desoxydation des Kupfers erreicht, ohne daß wie bei dem bekannten Verfahren eine heftige Durchwirbelung von Schlacke und Metall vorgenommen werden müßte. Tatsächlich gestatten die erfindungsgemäßen Stoffe, eine sehr weitgehende Desoxydation selbst dann zu erzielen, wenn auch das Gleichgewicht zwischen Metall und Schlacke nicht völlig erreicht ist. Unter den genannten reduzierend wirkenden Metallen zeigt das Calcium eine besonders starke Wirkung in Verbindung mit einem Zuschlag von Borsäureanhydrid, Metaphosphorsäure oder Natriumsilicat. Das Flußmittel bzw. der Zuschlag werden bei dem Verfahren getrennt von dem Reduktionsmittel zugesetzt, und zwar kann dies sowohl dadurch geschehen, daß man die Schlacke vorher schmilzt und sie hierauf heftig mit dem Kupfer durchwirbelt, wobei man dem Kupfer einen reduzierenden Bestandteil zufügt, wie dies bereits früher vorgeschlagen wurde, als auch dadurch, daß man den festen Zuschlag bzw. das Flußmittel mit dem flüssigen Metall heftig durchwirbelt, wobei dieses flüssige Metall eine solche Temperatur besitzt, die das Schmelzen des Flußmittels bzw. Zuschlages bewirkt. Man kann aber, auch jede geeignete andere Arbeitsweise anwenden, so z.B. die Einwirkung eines Flußmittels bzw. Zuschlages, der sich in Form einer innerhalb des Schmelzofens oben schwimmenden Schicht befindet. Man kann in dem Ofen selbst den obenerwähnten Zuschlag bzw. Flußmittel schmelzen, beispielsweise dadurch, daß man die Bestandteile dieses Zuschlages bzw. Flußmittels auf das Bad bringt.

Es ist besonders zu beachten, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung der Zusatz von Borsäureanhydrid, Metaphosphorsäure oder Natriumsilicat als Verschlackungsmittel wirkt, denn in dieser Hinsicht besteht ein wesentlicher Unterschied gegenüber einem bekannten Verfahren, bei dem zur Herstellung von blasenfreiem Kupferguß eine sauerstoffarme Borverbindung, z. B. Borauboxyd, verwendet wird, die aus sauerstoff reichen Borverbindungen, z. B. Borsäureanhydrid, und Reduktionsmitteln, z, B. Magnesium, gewonnen wird. Infolge der ganz anderen Aufgabe, für die dort die Borverbindung dient, ist auch der Arbeitsgang ein anderer als bei der Erfindung. Die beiden Stoffe Magnesium und Borsäureanhydrid werden bei dem bekannten Verfahren nämlich zuerst gemischt, dann für sich allein entweder außerhalb des Metallbades oder im Metallbad erhitzt, so daß sich die Umsetzung zwischen Magnesium und Borsäureanhydrid vollzieht, und erst das Reduktionserzeugnis kommt auf das geschmolzene Kupfer zur Einwirkung.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird dagegen das Reduktionsmittel nicht der Schlacke zugegeben, sondern dem Metallbad, in welchem es sich auflöst, wobei es unmittelbar das Kupferoxyd reduziert.

Da das Magnesium das Kupferoxyd des Bades wesentlich leichter angreift als die Borverbindung, reagiert das Magnesium sofort und ausschließlich mit dem Kupferoxyd, indem es dasselbe reduziert, und greift das Borsäureanhydrid überhaupt nicht an. Das Borsäureanhydrid aber nimmt das gebildete Magnesiumoxyd als Schlacke auf und ermöglicht dadurch eine weitgehende Desoxydation des Bades mit Hilfe des Magnesiums.

Es ist ferner wichtig, die Schlacke so lange mit dem Bad in Berührung zu lassen, bis die Reaktion der Aufnahme der Oxyde genügend weit vorgeschritten ist. Infolge der besonders ausgewählten Vereinigung wird dies gemäß der Erfindung,,, wenn man in einem Ofen ohne Durchwirbelung arbeitet, schon innerhalb kurzer Zeit, z.B. 10Minuten, erreicht. Der Vorgang kann natürlich durch heftige Durchwirbelung der Schlacke mit dem Metall. noch beschleunigt werden.

Bei der Auswahl des zuzufügenden reduzierenden Elementes ist es zweckmäßig, Stoffe, wie die Alkali- oder Erdalkalimetalle, heranzuziehen, die nicht oder nur kaum mit dem Kupfer im festen Zustand mischbar sind, damit ein schädlicher Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit vermieden wird.

Beispiel 1

Zu einem geschmolzenen Bad von 20 kg too Kupfer, das 0,1060/0 Sauerstoff enthielt, wurden 60 g Calciummetall gegeben, während man gleichzeitig auf das Bad 1 kg Borsäureanhydrid brachte.

Man Heß dann diesen Zuschlag bzw. Flußmittel während etwa ι ο Minuten auf das Metall einwirken. Ein Gießblock, der nach ι ο Minuten Einwirkungszeit dieser Schlacke dem Bad entnommen wurde, wies einen Sauerstoffgehalt von 0,006 0/0 auf.

B eis pi el 2

Eine entsprechende Arbeitsweise wurde unter den gleichen Bedingungen mit einem ' Bad von 20kg Kupfer durchgeführt, doch wies dieses Kupfer lediglich einen Sauerstoffgehalt von 0,052 0/0 auf.

Es wurden dann gleichfalls 60 g Calciummetall und ι kg Borsäureanhydrid zugefügt.

Das schließlich erhaltene Metall enthielt keinen Sauerstoff mehr, der bei der Analyse bestimmbar war.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Desoxydieren von Kupfer unter Verwendung eines Reduktionsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß-man dem geschmolzenen Kupfer ein Alkalioder Erdalkalimetall oder Magnesium, Aluminium, Eisen oder Zink zusetzt und gleichzeitig eine Schlacke auf der Grundlage von Borsäureanhydrid, Metaphosphorsäure oder Natriumsilicat einwirken läßt.