PL93686B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania zanieczyszczen metalicznych z cieklej miedzi, zwlaszcza olowiu.

Znany jest sposób usuwania zanieczyszczen me¬ talicznych z cieklej miedzi, polegajacy na rafinacji ogniowej. Rafinacje prowadzi sie w piecu anodo¬ wym przy temperaturze cieklej miedzi w grani¬ cach od 1100°C do 1150°C. Rafinacja ta odbywa sie poprzez utlenianie metali, stanowiacych do¬ mieszki, majacych wieksze powinowactwo do tle¬ nu niz miedz, dzieki kontaktowi zanieczyszczonego stopu z tlenem powietrza, które doprowadza sie lancami pod powierzchnie stopionej miedzi, w cza¬ sie dostosowanym do masy miedzi i rodzaju pieca.

Ten sposób prowadzi do obnizenia zawartosci me¬ tali, stanowiacych zanieczyszczenia, do granicy wy¬ nikajacej z prawa rozcienczen.

W przypadku oczyszczania miedzi z olowiu naj¬ nizsza zawartosc olowiu jaka mozna osiagnac tym sposobem stanowi jeszcze okolo 1000 ppm. W celu uzyskania miedzi o wyzszej czystosci, z cieklej mie¬ dzi, oczyszczonej sposobem ogniowym, odlewa sie anody, a nastepnie w procesie rafinacji elektroli¬ tycznej uzyskuje sie na katodach miedz o czystosci do okolo 99,95%. W przypadku rafinacji elektroli¬ tycznej zawartosc olowiu w miedzi nie moze prze¬ kraczac 1500 ppm; przy wyzszej jego zawartosci proces rafinacji jest batfdzo trudny lub wrecz nie¬ mozliwy.

Z patentu polskiego nr 55670 znany jest sposób 2 usuwania czesci zanieczyszczen, glównie zelaza i antymonu przez przetapianie miedzi z czynnikiem nasiarczajacym, zlozonym 2 mieszaniny siarczku sodu lub potasu z weglanem sodu. Zuzel sciaga sie i prowadzi proces utleniania, w temperaturze od 1150°C cio 1300°C, pozostalej ilosci zelaza oraz alu¬ minium, krzemu, fosforu i arsenu lub cynku, stosu¬ jac topnik utleniajacy o skladzie od 20 do 60% azotanu potasu, od 5 do 30% chloranu potasu, od io 10 do 50% tlenku miedzi. Po sciagnieciu zuzla do¬ daje sie do stopionego metalu topnika o skladzie od 20 do 60% boraksu, 20 do 60% weglanu soda, do 40% piasku oraz 5 do 20% fluorytu i calosc miesza sie w celu przeprowadzenia do topnika t5 tlenków metali. Wedlug tego samego opisu paten¬ towego rafinacje miedzi szybowej o zawartosci ze¬ laza nizszej od 1,2%, a antymonu nizszej od 0,3% mozna prowadzic przez pokrycie kapieli topnikiem o skladzie: 60% boraksu, 30% weglanu sodu i 10% chlorku sodu.

Celem sposobu wedlug patentu nr 55670 jest usuniecie zanieczyszczen z miedzi szybowej przy minimalnych stratach cyny, miedzi i olowiu, dla umozliwienia zastosowania jej jako wsadu do pro- dukcji brazów.

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania zanieczyszczen metalicznych z cieklej miedzi, utrzy¬ mywanej w granicach temperatury od 1100°C do 1150^0 oraz poddawanej ciaglemu mieszaniu, w so którym doprowadza sie do kontaktu cieklej miedzi 93 6863 93 686 4 ze stopniowym zyzlem syntetycznym. Istote wyna¬ lazku stanowi to, ze stosuje sie zuzel syntetyczny utworzony z co najmniej podwójnego ukladu, zlo¬ zonego z tlenku miedziawego i dwutlenku krzemu.

Zaleznie od skladu zanieczyszczen stosuje sie zu¬ zel syntetyczny zawierajacy ponadto albo trójtle¬ nek boru albo pieciotlenek fosforu albo tlenek ze¬ lazawy, tworzace z tlenkiem miedziawym i dwu¬ tlenkiem krzemu potrójne uklady lub stosuje sie czteroskladnikowy zuzel syntetyczny, zlozony z tlenku miedziawego, dwutlenku krzemu, trójtlen¬ ku boru i tlenku zelazawego.

Podczas procesu wystepuje samorzutnie zjawis- !kp i przechp^enm Irietali, stanowiacych domieszki, do cieklej fazy zullowej, o celowo dobranym skla- fdzie chemicznym, i równoczesnym przejsciem rów- ,nowaz»€Jj^ikisci-,hIiedzi z fazy zuzlowej do fazy metalicznej.-Powyzszy proces przebiega dzieki te¬ mu, ze potencjal stopu i zawierajacego w nadmia¬ rze miedz, bedaca w kontakcie ze stopniowym zu¬ zlem, jest kontrolowany przez szybko zachodzaca reakcje, opisana ponizsza zaleznoscia ZCu+ + Me^Me+z + ZCu, przy czym poszczególne czlony sa symbolami ma¬ jacymi nizej podane znaczenie: ZCu+ oznacza jony miedzi o ladunku +1 w cie¬ klym zuzlu syntetycznym, Me oznacza metale stanowiace domieszki w cieklej miedzi, Me+Z oznacza jony metali stanowiacych domiesz¬ ki w cieklym zuzlu syntetycznym, ZCu oznacza miedz metaliczna.

Zasadnicza korzyscia techniczna wynikajaca ze stosowania sposobu wedlug wynalazku jest mozli¬ wosc usuniecia zanieczyszczen bezposrednio z cie¬ klej miedzi do znacznej czystosci, przy czym jest mozliwe osiagniecie zawartosci olowiu nawet po¬ nizej 1 ppm. W przypadku, gdy stosowanie sposo¬ bu wedlug wynalazku jest poprzedzone wstepnym oczyszczaniem miedzi w piecu anodowym, moze on byc prowadzony równiez w tym piecu. Metale sta¬ nowiace domieszki przechodzace do zuzla synte¬ tycznego, mozna odzyskac w stanie metalicznym znanymi metodami, zas zuzel, po uzupelnieniu wy¬ maganymi skladnikami, uzywac ponownie do pro¬ cesu usuwania zanieczyszczen, zgodnego z wyna¬ lazkiem.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w nizej podanych przykladach wykonania.

Przyklad I. Przyklad ten przedstawia sposób oczyszczania miedzi czarnej zuzlem syntetycznym wytwarzanym na powierzchni stopionej miedzi.

Zawartosc metali stanowiacych zanieczyszczenia jest nastepujaca: olów 3400 ppm, bizmut 2 ppm, zelazo 100 ppm, cynk 12 ppm, cyna 9 ppm. Do cie¬ klej miedzi, utrzymywanej w temperaturze 1200°C, dodaje sie dwutlenku krzemu i poddaje sie miedz ciaglemu mieszaniu strumieniem powietrza. Miedz utlenia sie Czesciowo do tlenku miedziawego, który tWorzy ciekla stop z dwutlenkiem krzemu.

,,,Utlenianie powietrzem prowadzi sie do czasu ^zyskania .zuzla .syntetycznego o skladzie: tlenek miedziawy 93%' wagowych — dwutlenek krzemu 7% wagowych. Czas ten, przy masie miedzi okolo 7 ton, zawiera sie w granicach od 60 minut do 120 minut, zaleznie od intensywnosci utleniania. Na koncu procesu wytwarzania zuzla, co stanowi takze koniec procesu usuwania zanieczyszczen me¬ talicznych, stosunek masy miedzi do masy zuzla wynosi 10 do 1. Po zakonczonym procesie, uzysku¬ je sie nastepujaca zawartosc metali, stanowiacych io zanieczyszczenia: olów 500 ppm, bizmut 1,2 ppm, zelazo 39 ppm, cynk 1 ppm, cyna 3 ppm.

Przyklad II. Przyklad ten przedstawia spo¬ sób oczyszczania cieklej miedzi anodowej o naste¬ pujacym skladzie i zawartosci metali, stanowia- cych zanieczyszczenia: srebro 1000 ppm, olów 1000 ppm, nikiel 1000 ppm, kobalt 100 ppm. Na cie¬ kla miedz naprowadza sie gotowy, uprzednio wy¬ tworzony zuzel syntetyczny o skladzie: tlenek mie¬ dziawy 93% wagowych j— dwutlenek krzemu 7% wagowych i stosunku wagowym miedzi do zuzla jak 1 do 1. Miedz utrzymuje sie w temperaturze od 1100°C do 1150°C i miesza sie w czasie nie krótszym od 30 minut. Po zakonczonym oczyszcza¬ niu zawartosc zanieczyszczen w miedzi przedsta- wia sie nastepujaco: srebro 1000 ppm, olów 10 ppm, nikiel 1 ppm, kobalt 0 ppm.

Przyklad III. Przyklad ten przedstawia spo¬ sób oczyszczania miedzi czarnej, której glówne za¬ nieczyszczenia stanowia olów o zawartosci 3800 ppm i nikiel o zawartosci 1500 ppm, wieloskladnikowym zuzlem syntetycznym, który wytwarza sie na po¬ wierzchni miedzi. 200 kg miedzi czarnej miesza sie z 40 kg odpadów szkla borowego o skladzie: dwutlenek krzemu 68,2% wagowych, tlenek sodu 8,9% wagowych, tlenek potasu 8,5% wagowych, tle¬ nek baru 2,9% wagowych, trójtlenek baru 10,5% wagowych, tlenek arsenawy 1% wagowy oraz do¬ daje sie 35 kg dwutlenku krzemu. Przez ciekla miedz przedmuchuje sie powietrze za posrednic- 40 twem rurek zelaznych i spala sie 20 kg tych rurek oraz powoduje przejscie zelaza w postaci utlenio¬ nej do cieklego zuzla.

W momencie zakonczenia procesu wytworzony zuzel ma nastepujacy sklad: tlenek miedziawy 45 4,3% wagowych, dwutlenek krzemu 26,3% wago¬ wych, tlenek zelazawy 63,0% wagowych, trójtlenek boru. 1,8% wagowych, tlenek arsenawy 0,2% wago¬ wych, tlenek olowiu 1,3% wagowych oraz reszta zlozona z tlenku sodu, tlenku potasu i tlenku baru 50 w lacznej ilosci 3,1% wagowych. Przez caly czas temperature miedzi utrzymuje sie w granicach od 1100°C do 1150°C, przy czym proces trwa okolo 60 minut. Po zakonczeniu procesu zanieczyszczenia w miedzi wynosza: olów 650 ppm, nikiel 700 ppm. 55

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób usuwania zanieczyszczen metalicznych z cieklej miedzi, utrzymywanej w granicach tem¬ peratury od 1100°C do 1150°C oraz poddawanej 60 ciaglemu mieszaniu, w którym doprowadza sie dó kontaktu cieklej miedzi ze stopionym zuzlem syn¬ tetycznym, znamienny tym, ze stosuje sie zuzel syntetyczny utworzony z co najmniej podwójnego ukladu, zlozonego z tlenku miedziawego i dwutlen- 65 ku krzemu. a*5 93 686 6

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie zuzel syntetyczny, zawierajacy trójtle¬ nek boru.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie zuzel syntetyczny, zawierajacy piecio¬ tlenek fosforu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie zuzel syntetyczny, zawierajacy tlenek zelazawy.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze stosuje sie zuzel syntetyczny, zawierajacy trójtle¬ nek boru.