Sposób cementacji metalu przez stracanie go z kwasnego roztworu soli za pomoca metalu elektroujemnego Przedmiotem wynalazku jest spos6b cementacji, polegajacy na wytracaniu metalu z kwasnego roztworu jego .soli za pomoca innego metalu, be¬ dacego elektroujemnyim w stosunku do wytraca¬ nego i który równoczesnie ulega rozpuszczeniu.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie, zwlaszcza do wytracania miedzi za pomoca zelaza.Otrzymywanie miedzi przez wytracanie jej z roztworów za pomoca zelaza znane jest od daw¬ na. W przypadku roztworu -siarczanu miedziowe¬ go reakcja ta przebiega wedlug równania 1: Fe + CuSC4 -? Cu + FeS04 Z obliczen stechiometrycznych wynika, ze stosu¬ jac te reakcje, w celu otrzymania 1 kg miedzi trzeba zuzyc 0,88 kg zelaza, ale poniewaz reakcja ta przebiega w kwasnym srodowisku, przeto fak¬ tyczne zuzycie zelaza jest Wieksze, gdyz. równo¬ czesnie zachodza reakcje towarzyszace 2 i 3: Fe + Fe*(S04)3 -? 3 FeSO* Fe + HdS04-*Ha + FeS04, przy czym wiadomo, ze reakcja 2 zachodzi w przyblizeniu z taka sama predkoscia jak reakcja 1, natomiast reakcja 3 zachodzi znacznie .wolniej.Na skutek tych reakcji towarzyszacych faktyczne zuzycie zelaza wynosi 1,5—2,5 kg na 1 kg otrzy¬ manej miedzi.Wiadomo, ze proces wytracania miedzi zalezy przede wszystkim od tego, czy zuzyty roztwór w 10 15 strefie granicznej otaczajacej zelazo jest zaste¬ powany przez swiezy roztwór. W celu zapewnie¬ nia tej wymiany czesto stosuje sie wielostopnio¬ we koryta zawierajace nadmiar zelaza w postaci zlomu, na przyklad puszek zelaznych, z których ewentualnie usunieto cyne, skrawków lub opil¬ ków zelaznych i roztwór zawierajacy miedz pro¬ wadzi sie przez koryita az do wyczerpania zelaza, po czym opróznia sie koryta i zbiera wytracona miedz. Nowsze imejtody polegaja na stosowaniu reaktorów, do których roztwór wprowadza sie z duza predkoscia poczatkowa, a odprowadza p niewielka predkoscia koncowa. W reaktorach tych roztwór plynie ku górze przez warstwe zelaza o ograniczonej powierzchni i przeplywa do wiek¬ szej komory, w której ruch roztworu jest po¬ wolniejszy. Reaktory stosowane do tego celu ma* ja ksztalt odwróconego stozka..Znany jest tez' sposób polegajacy na tym, ze zelazo nie stanowi zloza, lecz znajduje sie w roz¬ tworze w postaci zawiesiny, przy czyim w tym przypadku korzystnie stosuje sie zelazo gabcza¬ ste. Jednakze zelazo takie jest stosunkowo kosz¬ towne, totez sposób ten ma tylko ograniczone za¬ stosowanie. Omawiane procesy prowadzi sie nie tylko w korytach lub reaktorach stozkowych, ale takze w naczyniach cylindrycznych, majacych os nieco nachylona w stosunku do plaszczyzny po¬ ziomej i obracanych znanymi sposobami. W ta¬ kich reaktorach wsad zelaza ulega przemieszcza- 88 040S 4 niu i czastki Jego ocieraja sie o siebie, co wply¬ wa korzystnie na przebieg procesu.Jak wyzej wspomniano, jako zródlo zelaza' w procesie wytracania miedzi stosuje sie zlom ze¬ lazny w róznych postaciach, przy czym ze wzgle¬ du na znaczne zuzycie zelaza w tym procesie, rentownosc tego procesu zalezy od kosztu zlomu zelaza, który waha sie w dosc duzych granicach.Wada znanych sposobów jest równiez te, £e sto¬ suje sie zlom, który czesto jest pokryty smarami, tluszczami lub farbami i zawiera zanieczyszczenia, takie jak drewno, ziemia i papier, co znacznie hamuje przebieg procesu i powoduje, ze otrzy¬ muje sie miedz zanieczyszczona, zawierajaca 80— 85*/t wagowych Cu. Poza tymi* zelazo zawierajace duze ilosci wegla ma tendencje do wytracania miedzi, która bardzo scisle przylega do powierzch¬ ni zelaza, hamujac i dalszy przebieg reakcji.Przy stosowaniu znanych sposobów powazne problemy nastrecza równiez postac fizyczna zlo¬ mu, jego ksztalt. Brak równomiernej powierzchni reakcji czyni proces cementacji trudnym do pro¬ wadzenia i moze powodowac niecalkowite wytra¬ canie miedzi z roztworu I koniecznosc jego za¬ wracania i dodatkowej obróbki. Nalezy w szcze¬ gólnosci nadmienic, ze jezeli w procesie cemen¬ tacji stosuje sie zelazo w postaci zlomu, to do czasu calkowitego wyczerpania zelaza nie ma zadnej kontroli stosunku reagentów. Poza tym stosowanie zlomu ma te niedogodnosci, ze mani¬ pulowanie zlomem jest pracochlonne, wymaga czyszczenia i ciecia oraz rozdrabniania, gdyz duze bryly zlomu oczywiscie nie moga byc stosowane Miedz otrzymywana metoda cementacji znany¬ mi sposobami ma przewaznie postac drobnego proszku o wymiarach czastek 10—100 mikronów i w zetknieciu z powietrzem szybko ulega utle¬ nieniu i otrzymany tlenek miedziawy zanieczyszcza produkt. Tale zanieczyszczony produklt trzeba oczywiscie oczyszczac, co ze wzgledu na silny stopien rozdrobnienia produktu jest klopotliwe, gdyz trzeba stosowac specjalne srodki, aby unik¬ nac strat.Sposób wedlug wynalazku nie ima tych wad znanych sposobów i umozliwia otrzymywanie me¬ toda cementacji metalu o czystosci wyzszej niz przy stosowaniu sposobów znanych i z wydajnos¬ cia wynoszaca do 99,0% wydajnosci teoretycznej, przy czym stopien rozdrobnienia produktu jest mniejszy niz przy stosowaniu sposobów znanych, dzieki czemu straty przy oczyszczaniu produktu sa mniejsze, zas urzadzenia do stosowania tego (sposobu nie sa skomplikowane.[Wynalazek opisano ponizej dokladnie w odnie¬ sieniu do wytracania miedzi za pomoca zelaza, ale wynalazek mozna w analogiczny sposób sto¬ sowac i do cementacji innych metali. \ Sposób wedlug wynalazku opiera sie co naj¬ mniej czesciowo na stwierdzeniu, ze granulki ze¬ laza o czystosci ponizej 100°/t moga byc stosowa¬ ne do cementacji metoda ciagla i uniknieciem blokowania ich przez wytracana miedz, jezeli za¬ chowane zostana w pewnych granicach parametry fizyczne 1 kinetyczne procesu. Parametrami fi¬ zycznymi sa przede wszystkim wielkosc, ksztalt i powierzchnia metalu uzytego do stracania, kon¬ strukcja reaktora i predkosc prowadzenia proce¬ su. Parametrami kinetycznymi sa: wielkosc po¬ wierzchni metalu stracajacego okreslona w jed- 8 nostce czasu, objejtosc roztworu przeplywajacego przez reaktor w jednostce czasu i stezenie miedzi w roztworze. Pewna role odgrywaja tu równiez czynniki takie jak wartosc pfl roztworu i jego (temperatura, ale aczkolwiek wielkosci te równiez reguluje sie w toku procesu, to jednak znaczenie ich jest mniej fstotne.Na rysunku przedstawiono wykresy krzywych obrazujacych przebieg procesu stracania metalu z roztworu w czasie, przy czym na osi odcietych oznacza sie czas trwania procesu w godzinach, a na osi rzednych ilosc metalu wytraconego w procentach wagowych w stosunku do ilosci me¬ talu zawartego w roztworze Na poszczególnych figurach rysunku podano wykresy przy stosowa¬ niu róznych parametrów procesu, a mianowicie fig. 1 przedstawia wykres przy róznym stosunku wagowym zelaza do miedzi zawartej w roztwo¬ rze, przy czym ilosc zelaza P w gramach podano przy odpowiednich krzywych, fig. 2 przedstawia wykres jak na fig. 1, ale przy wtiefcszym stosunku zelaza do miedzi i przy wiekszej predkosci obro¬ towej reaktora, fig. 3 przedstawia wplyw stezenia miedzi w roztworze na przebieg procesu straca¬ nia, fig. 4 przedstawia wplyw predkosci obroto¬ wej reaktora, to jest wplyw mieszania, na prze¬ bieg stracania, fig. 5 przedstawia równiez wplyw stezenia miedzi w roztworze, ale w innych wa¬ runkach niz podane na fig. 3, fig. 6 przedstawia takze wplyw predkosci obrotowej reaktora, ale w innych warunkach niz podane na fig. 4, a fig. 7 przedstawia wplyw predkosci przeplywu roztwo¬ ru miedzi przez reaktor na -przebieg procesu stra¬ cania.Ze wzgledu na stosunkowo niski koszt i lat¬ wosc uzyskania, jako metal stracajacy szczególnie korzystnie stosuje sie granulowana, surówke wiel¬ kopiecowa. Zawiera ona dosc znaczna ilosc wegla i rózne zanieczyszczenia, przy czym nalezy uni¬ kac stosowania surówki zawierajacej duze ilosci zanieczyszczen takich jak chrom lub nikiel, które pasywuja zelazo. Szczególnie korzystnie jest sto¬ sowac surówke granulowana przez przepuszczenie kropel stopionego metalu przez plynacy poziomo strumien pary wodnej lub wody, gdyz ziarna otrzymane w ten sposób maja ksztalt nieregu¬ larny i powierzchnie szorstka, jak rodzynki. Jed¬ nakze dobre wyniki osiaga sie równiez przy sto¬ sowaniu surówki granulowanej w zwykly sposób metoda srutowania, o gladkiej powierzchni ziaren.Poniewaz przeróbce poddaje sie roztwór kwasny, przeto obecnosc warstwy tlenku na powierzchni ziaren jest bez znaczenia. Dla przebiegu procesu ma znaczenie wielkosc ziaren i rozklad ich we¬ dlug wielkosci, gdyz uziarnienie ma wplyw na stosunek powierzchni do objeJtoM i stopien scie¬ rania, któremu ziarna ulegaja przy mieszaniu ich z duza predkoscia. Znany poglad, ze reakcja po¬ stepuje tym szybciej, im mniejsze sa czastki me¬ talu stracajacego, jest sluszny tylko w pewnych granicach. Stwierdzono bowiem, ze czastki o wiek- 15 20 as u u 40 50 fi 605 MMI f szych wymiarach sa konieczne w celu zapewnie-^ nda odpowiedniej masy, a czastki mniejsze sa niezbedne w celu zapewnienia odpowiedniej ge¬ stosci tak, aby powstala masa, w której czastki nawzajem scieraja sie. W zwiazku z tym nalezy podkreslic, ze próby przeprowadzane na skale laboratoryjna moga wprowadzac w blad, gdyz przy uzyciu paru kilogramów materialu proces scierania moze zachodzic w niewielkim tylko stopniu i na powierzchni ziaren osadza sie miedz, podczas gdy przy uzyciu wielu setek kilogramów materialu o takim samym uziarnieniu uzyskuje sie bardzo dobre scieranie i w sposób ciagly otrzymuje sie swieze powierzchnie, na których moze osadzac sie miedz. Problem ten nie byl na¬ lezycie naswietlony w znanych publikacjach po¬ swieconych metodom cementacji, mianowicie zwra¬ cano wprawdzie uwage na to, ze mieszanie roz¬ tworu jest konieczne w celu ulatwienia kontaktu miedzi zawartej w roztworze z powierzchnia ze¬ laza, ale nie doceniano koniecznosci usuwania wytraconej miedzi z powierzchni zelaza. Stwier¬ dzono obecnie, ze szczególnie korzystnie jest sto¬ sowac metal stracajacy w postaci mieszaniny zia¬ ren, w której co najtaniej 50—80^/t ziaren pozo¬ staje na sicie o srednicy otworów 1,65 mm.Wprawdzie jako metal stracajacy najkorzystniej stosuje sie surówke wielkopiecowa, ale mozna równiez stosowac surówke odlewnicza, stal perli- towa, zelliwo, zelazo otrzymywane w zeliwiakach itp. Nalezy tylko unikac zanieczyszczen, które pa- sywuja zelazo lub w warunkach procesu powo¬ duja zanieczyszczanie wytraconej miedzi. Wiel¬ kosc czastek metalu stracajacego i rozdzial wiel¬ kosci ziaren, czyli uziarnienie, które decyduje o efekcie scierania, ma wieksze znaczenie niz sklad chemiczny.Proces wedlug wynalazku mozna prowadzic (przy uzyciu róznego typu reaktorów, ale korzyst¬ nie stosuje sie zwykly reaktor cylindryczny ulo- zysfcowany poziomo i dajacy sie obracac z regu¬ lowana predkoscia, przy czym wlot i wylot znaj¬ duja sie po przeciwleglych koncach reaktora, podczas obracania reaktora metal stracajacy ule¬ ga ciaglemu bebnowaniu i ziarna jego sa sciera¬ ne, a równoczesnie uzyskuje sie mieszanie roz¬ tworu, konieczne dla umozliwienia dobrego sty¬ kania sie roztworu z metalem stracajacym. Pro¬ mieniowe podnosniki na koncowej scianie reakto¬ ra, w której znajduje sie wylot, ulatwiaja od¬ prowadzanie zuzytego roztworu, straconego meta¬ lu i nieprzereagowanego metalu stracajacego. Nie- przereagowane zelazo mozna oddzielac magnetycz¬ nie. Ze wzgledów omówionych nizej, korzystnie jest stosowac reakltory dosc krótkie, o duzej (srednicy, niz reaktory cylindryczne o malej sred¬ nicy i znacznej dlugosci. Reaktory montuje sie poziomo, ale przewaznie korzystnie nieco nachy¬ lone ku dolowi w strone wylotu.Wprawdzie w celu uzyskania wysokiej wydaj¬ nosci procesu korzystnie jest stosowac mieszanie, ale reakcje mozna tez prowadzic w reaktorach w postaci koryt lulb innych, nie poddawanych ru¬ chowi obrotowemu. Jednakze, aby nie dopuscic do powstawania warstwy miedzi przylegajacej do Zelaza, omówiony nizej wskaznik powinien miec dostatecznie wysoka wartosc, mianowicie co naj¬ mniej okolo 10. Oznacza to, ze albo nalezy zwiek¬ szyc ilosc metalu stracajacego, albo zmniejszyc 8 stezenie lub predkosc doplywu roztworu podda¬ wanego przeróbce. Jezeli roztwór ten jest bardzo rozcienczony i proces prowadzi sie w reaktorze korytowym, to reakcja przebiega nalezycie. Jed¬ nakie stezanie przerabianego roztworu jest prze- 10 waznie wielkoscia stala i zmiana tego stezenia nie bylaby ekonomicznie uzasadniona. Przewaznie przerabia sie roztwory zawierajace w 1 litrze 1— ,30 g miedzi, a niekiedy mniej niz 1 g, korzystnie p wartosci pH wynoszacej 1,5—3,0. Zmieniac moz- 15 na natomiast predkosc doprowadzania roztworu, calkowita zawartosc metalu stracajacego i w pewnej ograniczonej mierze liczbe obrotów re¬ aktora. Oczywiscie korzystnie jest stosowac duza predkosc doprowadzania roztworu i równoczesnie * uzyskiwac wysoka wydajnosc mttedzL Wedlug znanych publikacji, w celu uzyskania wysokiej wydajnosci procesu wystarczy stosowac ilosc zlomu zelaznego w niewielkim nadmiarze w porównaniu z iloscia wynikajaca z obliczen 25 stechiometrycznych, przy czym •stosowaniu paru ^kilogramów zlomu na 1 kg miedzi, która ma byc otrzymana moze powodowac zablokowanie pro¬ cesu przez utworzona warstwe miedzi przylega¬ jaca do zelaza, 90 W procesie prowadzonymi sposobem wedlug wy- ,nalazku bardzo dobre wyniki osiaga sie dzieki temu, ze metal powodujacy stracanie ma duza .powierzchnie wlasciwa, to jest stosunek po¬ wierzchni do objetosci i podczas procesu stale 35 utrzymuje sie zawartosc metalu stracajacego rwieksza kilkaset do kilku tysiecy razy od zawar¬ tosci wynikajacej z obliczen stechiometrycznych.Wysoka jakosc straconego metalu uzyskuje sie dzieki stalemu ocieraniu sie zelaza i miedzi, przy 40 czym otrzymany osad ma zadana gestosc i zadana wielkosc czastek. Zuzycie zelaza jest nieoczeki¬ wanie male i wynosi 14—1,2 kg na 1 kg miedzi.W celu obliczenia ilosci metalu stracajacego, która nalezy stosowac w procesie prowadzonym 19 sposobem wedlug wynalazku stosuje sie nastepu¬ jacy wzór: 80 We wzorze tym I oznacza wskaznik reakcji, P oznacza ilosc metalu stracajacego w kilogra¬ mach, c oznacza stezenie miedzi w roztworze w ig/litr, a 0 oznacza objetosc roztworu doprowa¬ dzanego do procesu w litrach/minute. 55 Wzór ten nie uwzglednia kilku czynników, ta¬ kich jak wielkosc czastek metalu stracajacego, .wartosc pH roztworu, warunki mieszania itp.Jednakze stwierdzono, ze przy stosowaniu sposo¬ bu wedlug wynalazku, przy dobrym mieszaniu 60 powodujacym scieranie i przy dochowaniu innych zwyklych warunków procesu uzyskuje sie dobre wyniki, gdy wskaznik I wynosi 1—flO, korzystnie ,1—2,5. Im slabsze jest mieszanie, tym wyzsza wartosc tego wskaznika nalezy stosowac. 15 Konieczny nadmiar metalu stracajacego jestlatwy do obliczenia. Jezeli np. doprowadzany roz¬ twór zawiera 10 g miedzi w 1 litrze, objetosc doprowadzanego roztworu wynosi 1000 litrów/mi¬ nute, zai zadana jest wartosc wskaznika wyno¬ szaca 2, wówczas z podanego wyzej równania wynika, ze nalezy zastosowac 20000 kg metalu stracajacego. Ilosc ta jest w przyblizeniu 2300 ra¬ zy wieksza od tej, która jest konieczna do teore¬ tycznie calkowitego wytracenia miedzi doprowa¬ dzanej w danym momencie w roztworze do re¬ aktora. Korzystnie jest utrzymywac ten wskaznfle mozliwie staly, totez zgodnie z podanym wyzej przykladem w ciagu 1 minuty nalezy dodawac do reaktora 1/1—'13 kg swiezego metalu stracaja¬ cego.W procesie wedlug wynalazku korzystnie jest stosowac surówke granulowana o duzej powierzch¬ ni wlasciwej, ale o wymiarach ziaren i uziarnie- niu umozliwiajacym wzajemne scieranie sie ich, iprzy czym w celu umozliwienia tego scierania stosuje sie odpowiedni reaktor, zas ilosc metalu stracajacego jest w kazdej chwili trwania pro¬ cesu kilkaset do kilku tysiecy razy wieksza od ilosci wynikajacej z obliczen stechiometrycznych, W takich warunkach otrzymuje sie osad o wyso¬ kiej zawartosci miedzi, wynoszacej &9,0*/t. Stosu¬ jac proces wedlug wynalazku mozna w tym sa¬ mym urzadzeniu uzyskiwac wydajnosc procesu wyzsza o 300-^400*/t od wydajnosci uzyskiwanej przy •stosowaniu znanych sposobów. Zgodnie z wy¬ nalazkiem otrzymuje sie miedz o korzystniejszej wielkosci ziaren i lepszej gestosci, koszty eksploa¬ tacji sa mniejsze i unika sie trudnosci w mani¬ pulowaniu/ zlomem, poniewaz granulowany suro¬ wiec mozna transportowac i dozowac za pomoca urzadzen zautomatyzowanych. Jak wyzej wspo¬ mniano, zuzycie zelaza przy tym jest nieoczeki¬ wanie male* Miedz zawarta w roztworze dopro¬ wadzanym do reaktora ulega prawde natychmiast .wytraceniu i roztwór nie zawierajacy miedzi ply¬ nie do wylotu z reaktora rozpuszczajac zelazo dzieki temu, ze zawiera kwas.Przyklady. Do prób'stosuje sie jako metal stracajacy dwa rodzaje granulowanej surówki, pierwszy z nich, oznaczony poniiej jako ty| A, ma ziarna o powierzchni gladkiej i o tartaki* ogólnie biorac elipsoidalnym. Uziarnienie tego surowca jest nafctepujatee: 88,8% wagowych surowca pozostaje na sicie o otworach 1,66 ram, 3,0V« wagowych 'surowca pozostaje na sicie o otworach 0,20 mm, lecz przechodzi przez sito o otworach 1,05 ma 10 15 25 so 85 40 45 50 8^/t wagowych surowca przechodzi przez sito o otworach 0,20 ram.Surowiec ten zawiera lacznie 4,3% wegla, w tym 0,6^/i w postaci wegla zwiazanego i 3,Wt w po¬ laci wegla grafitowego, a poza tym .zawiera on 0,72*/t Mn, 044f/i P, 0,052^/i S, 0,05*/t Si, 80»/« Fe, zas reszte stanowi zwiazany tlen i drobne ilosci zanieczyszczen, takich jak wapn, magnez i inne.. Drugi rodzaj surówki, oznaczony jako tyj B, ma ziarna o powierzchni i ksztalcie rodzynek.Uziarnienie^ tego surowca jest nastepujace: !$,&/• wagowych surowca pozostaje na sicie o otworach )1,G5 mm, l&jlM wagowych surowca pozostaje na sicie o otworach 0,20 mm, lecz przechodzi przez sito o otworach 1,65 mm, 1,5V§ wagowych przechodzi przez »srto o otwo¬ rach 0,20 mm..Surowiec ten zawiera lacznie 3,85Vt wegla, w tym 3y06*/« wegla zwiazanego i 0,17f/§ wegla grafito¬ wego, a poza tym zawiera on 0,0^/t Mn, 0^8*/t P, p,G&h SI, 0,07*/t''S, 83,^/t Fe, zas reszte stanowi zwiazany tlen i zanieczyszczenia, takie jak 0,4Vt wanadu, 0,lVf tytanu, wapn i inne. W surowcu tym w przyblizeniu polowa zwiazanego zelaza wystepuje w postaci cementytu. Nalezy nadmie¬ nic, ze zwaly tego surowca wystawione byly w ciagu okolo 1 roku na dzialanie czynników atmo¬ sferycznych na wybrzezu morskim, na skutek czego mialy na powierzchni warstwe tlenku, ale warstwa ta ulegala w ciagu kilku sekund roz¬ puszczeniu w reaktorze. Jest rzecza istotna, ze material ten nie wykazywal wyraznej tendencji do zbrylania sie i byl latwy do manipulowania.¦Poczatkowe próby prowadzono w cylindrycznym ^naczyniu o dlugosci 260 mm i srednicy 290 mm.^Wlot do naczynia w postaci otworu o srednicy 1*2,5 mm byl umieszczony osiowo na jednym kon¬ cu cylindra, a wylot stanowilo 36 otworów roz¬ mieszczonych w 3 pierscieniach na przeciwleglym Jkoncu cylindra. Cylinder ten byl lekko nachylony w strone wylotu i jego uzyteczna objetosc wy¬ nosila 2,74 litra. Naczynie to bylo osadzone tak, £e mozna je bylo obracac z predkoscia 36 obro- tówAtalnuie. Nalezy nadmienic, ze ta wiejksza liczba obrotów w przypadku urzadzen w skali laboratoryjnej ma kompensowac mniejszy ciezar uzytego metalu stracajacego. Do cylindrycznego naczynia wprowadza sie roztwór soli miedzi za pomoca ponrpy w ilosci 0,37 litra/minute. Wyniki ,prób I—IX podano w tablicy 1.Wynikli i uwagi Wskaznik I wedlug wzoru Typ granulowanej surówki •/• otrzymanej miedzi Zawartosc miedzi w osadzie <•/•) Zuzycie zelaza na 1 kg miedzi Czas trwania 1 próby (minuty) Tablica 1 Numerpróby I 0,48 A (1) (1) (1) 60 II 0,96 A (1) (1) (1) 120 III 0,50 B (2) 29,6 81,4 — 411 IV 1,07 B. 97,7 82,6 U4 380 V 1,43 A 88,6 82,4 1,15 270 VI ~W 1,43 A 97,6 81,3 1.21 875 VII 1,26 B 96,6 89,4 1,15 1020 VIII 1,91 B 99,8 82,8 1,10 380 IX 5,94 B 95,9 79,1 1,37 450 (1) Nie otrzymano miedzi, gdyz miedz przylega szczelnie do zelaza i hamuje reakcje.81V4V <2) Otrzymano nieznaczna tylko ilosc miedzi, gdyz nastepnie miedz pokryla surówke, blokujac reakcje. Próbe III prowadzono stosujac 16 obro¬ tów reaktora na minute, a podczas prób I i II tylko 1 obrót/minute. (3) Próbe VI prowadzono tak jak próbe V, ale stosujac 6 obrotów reaktora na minute, podczas gdy w próbie V reaktor wykonywal 1 obrót/mi¬ nute.Wyniki podane w tablicy 1 swiadcza o tym, ze dla obu typów granulowanej surówki wartosc wskaznika I powinna wynosic co najmniej 1, gdyz przy nizszym wskazniku miedz pokrywa ze¬ lazo i hamuje reakcje. Wskaznik ten moze wy¬ nosic 10, ale korzystnie powinien byc 1—2,5.Z wykresu podanego na fig. 1 widac, ze wy¬ dajnosc miedzi wzrasta, gdy ilosc metalu stra¬ cajacego P wzrasita od 1 do 4 kg, ale wydajnosc ta dochodzi tylko do 90*/t. Zwiekszajac ilosc obro¬ tów reaktora i ilosc zelaza do 20 tog, wydajnosc osiaga nawet 96,5 i 09,5*/«, jak to uwidocznia 10 19 slowych, a takze roztwory sporzadzone w labo¬ ratorium. Wartosc pH roztworu zmieniano od 1,5 do 3,0, zas poczatkowa temperature reakcji od 10°C do 80°C, przy czym stwierdzono, ze zmiana tych wartosci przy stosowaniu sposobu wedlug .wynalazku nie powoduje innych zmian poza ty¬ mi, jakie powoduje ona w przypadku procesów prowadzonych znanymi sposobami.Przeprowadzono równiez próby na skale pól- technkzna, stosujac metal stracajacy typu B i re¬ aktor o dlugosci 3,4 W czasie kilku tygodni trwania prób sposobem wedlug wynalazku, równolegle prowadzono próby porównawcze, stosujac taki sam roztwór miedzi, ale proces prowadzono znanym sposobem, przy uzyciu zlomu zelaza. Wyniki tych prób podano w tablicy 2. Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku wydajnosc miedzi byla 3,5 raza wyz¬ sza, zawartosc miedzi w osadzie wyzsza, a zuzy¬ cie zelaza mniejsze niz przy stosowaniu sposobu znanego.Tablica 2 Wyniki i uwagi Srednica i dlugosc reaktora (metry) Wylot reaktora Wskaznik •/• zawartosci miedzi w straconym osadzie 1 •/• wydajnosci miedzi 1 zuzycie zelaza w kg 1 na 1 'kg miedzi Srednica i dlugosc reaktora (metry) Wylot reaktora Wskaznik •/• zawartosci miedzi w straconym osadzie •/• wydajnosci miedzi zuzycie zelaza w kg | na 1 kg miedzi I Numer próby 1 I-1 1,15 X 3,40 na obwodzie 3,5—0,8 85—65 99,0^3,0 1,46—0,0 1-4 1,15 X 3,40 centralny 3,0—3,3 84—86 99,7 1,50 | | 1-2 1,15 X 3,40 na obwodzie 1,3—2,1 86—88 99,5 l,*l 1-5 1,15 X 3,40 centralny 14—1,3 • 89—93 99,7 1,30 I | 1-3 1,15 X 3,40 centralny 1,5—1,9 87—90 99,6 1 1,35 1-6 | 1,15 X 3,40 centralny 2,6-^3,0 84—86 99,7 1,39 1 - 1-7 1 2,20 X 2,20 centralny 1,3—1,5 86—89 99,5 1,12 1 fig. 2. Z wykresu na fig. 3 wynika, ze gdy ilosc metalu stracajacego wynosi 25 kg, wówczas przy duzej predkosci przeplywu i duzym stezeniu mozna osiagnac wysoka wydajnosc. W|plyw mie¬ szania jest uwidoczniony na fig. 4, ale jak wyzej wspomniano, przy pracy na skale techniczna ilosc obrotów moze byc mala {1—3 obrotów/minute), poniewaz duza masa metalu stracajacego zwiek¬ sza sile scierania. Dzieki szorstkiej powierzchni metal stracajacy typu B jest odpowiedniejszy niz typu A, jak to wykazuje fig. 5, jezeli stosuje sie powolne mieszanie, mala predkosc przeplywu i duze stezenie roztworu. Fakt ten uwidocznia sie bardziej, jezeli liczba obrotów reaktora wzraslta z 1 do 6 obrotów/minute, jak to uwidocznia fig. 6.Fig. 7 wykazuje, ze jezeli liczba obrotów reakto¬ ra jest mala, wówczas lepsze wyniki uzyskuje sie przy malej predkosci przeplywu.(Podczas opisanych wyzej prób badano równiez wplyw innych parametrów. Mianowicie, stosowa¬ no roztwory miedzi jak w warunkach przemy- 45 55 65 W pr6bie I-I zwiekszano predkosc przeplywu do takiego stanu, w którym wskaznik spadal po¬ nizej 1 i wówczas miedz niezwlocznie blokowala reakcje. W próbach metal stracajacy dodawano w róznych odstepach czaCsu, w celu oznaczenia zmian wskaznika, ale oczywiscie korzystniej jest dodawac ten metal w sposób ciagly lub co kilka minut Stosujac dwa identyczne reaktory, takie jak w próbie 1-3 i identyczne roztwory prowadzono równolegle próby, przy czym w jednym reaktorze czynnikiem 'stracajacym byl zlom zelaza, a w drugim granulowana surówka' typu B. W obu przypadkach prejdkosc obrotu reaktora wynosila 3 obroty/minute. Najwyzsza wydajnosc procesu w przypadku zlomu osiagnieto 'stosujac przeplyw roztworu siarczanu miedzi o zawartosci 26 g miedzi/litr w ilosci 1000 litrów/godzine. Wydaj¬ nosc miedzi wynosila 95—W/a, osad zawieral 66— 75f/t Cu, a zuzycie srodka stracajacego wynosilo 1,3 kg na 1 kg otrzymanej miedzi, W próbie pro-11 82 040 la wadzonej sposobem wedlug wynalazku utrzymy¬ wano wskaznik 1,05—il#0 i w ciagu 1 godziny przerabiano 3500 litrów roztworu o wyzej poda¬ nym skladzie. Pomimo 3,5 raza wiekszego obcia¬ zenia urzadzenia w porównaniu z próba prowa¬ dzona sposobem znanym, stracony osad zawieral 85—68^/t miedzi i wydajnosc mliedzi wynosila po¬ wyzej 99tyo, a najwyzsza wynosila nawet 99,85%, zas zuzycie metalu stracajacego wynosilo 1,26 kg na 1 kg miedzi. PL