PL97096B1 - Sposob ogniowej rafinacji miedzi katodowej oraz urzadzenie do redukcji tlenu z plynnej miedzi - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ogniowej rafinacji miedzi katodowej w piecu plomiennym oraz urzadzenie do redukcji tlenu z plynnej mie¬ dzi.W dotychczas przyjetej i stosowanej praktyce swiatowej otrzymywanie wlewków na drut z mie¬ dzi katodowej (przy zastosowaniu pieców plomien¬ nych ipolega na przeprowadzeniu szeregu kolej¬ nych zabiegów rafinacyjnych. Wsadem do pieca sa katody miedziane, które stapia sie w piecu w atmosferze utleniajacej. Po stopieniu wsadu prze¬ prowadza sie proces utleniania miedzi do zawar¬ tosci tlenu okolo 0,5 do 0,9% wagowych. Utlenie¬ nie miedzi prowadzi sie w celu usuniecia najbar¬ dziej szkodliwych zanieczyszczen jakimi sa siarka i wodór..Rozpuszczona w miedzi siarka reaguje z tlenem i qpuisz siarki, nie majac mozliwosci iponownego zanieczysz¬ czenia kapieli. Jedynymi warunkiem, który nale¬ zy spelnic, jest uzywanie paliwa do ogrzewania pieca o malej zawartosci siarki. Natomiast wodór jest 'bardzo trudnym zanieczyszczeniem do usunie¬ cia. Wodór równiez ireaguje z tlenem, tworzac pa¬ re wodna opuszczajaca srodowisko reakcji. Lecz wodór ma zawsze mozliwosc iponownego rozpusz¬ czenia sie w miedzi, o ile nadmiernie obnizy sie stezenie tlenku w kapieli. Wodór bowiem znajdu¬ je sie zawsze w znacznych ilosciach zarówno w powietrzu — tfr postaci pary wodnej, jak rów¬ niez w paliwie — w postaci weglowodorów.Ilosc wodoru Tozpuszczonego w miedzi jest je¬ dynie zalezna od ilosci rozpuszczonego tlenku, zgodnie z równaniem okreslajacym wzajemna roz¬ puszczalnosc tych skladników w miedzi.•^"H 'X0=C(T, p) W zaleznosci tej XH oznacza stezenie wodoru roz- puszczonego w miedzi, X0 — stezenie rozpuszczo¬ nego tlenu, natomiast C(T(p) — stala zalezna od temperatury kapieli i cisnienia pary wodnej w at¬ mosferze pieca.Ponadto w iprocesie utleniania miedzi usuwa sie pewne ilosci innych zanieczyszczen jak zelazo, olów, cynk, arsen, antymon i inne. Zanieczyszczenia te przechodza do zuzla, który po zakonczeniu utle¬ niania jest usuwany z powierzchni kapieli. Po tej operacji przystepuje sie do drugiej fazy procesu rafinacyjnego, do odtlenienia kapieli miedziowej.Zabiegu tego dokonuje sie przez tak zwane zer¬ dziowanie, które polega na (pograzeniu w rozto¬ pionej miedzi grubych polan drzew lisciastych.W wyniku zerdziowania obniza sie w miedzi-za- ^yartosc tlenu do okolo 0,013—0,030% wagowych, zaleznie od wymagan koncowej zawartosci tlenu we wlewkach. Po uzyskaniu przez kapiel tej za¬ wartosci tlenu nastepuje proces odlewania miedzi w bloki, za pomoca rynien rozlewniczych. Jednak na rynnach nastepuje ponowny samoczynny pro- 97096 797096 ces (czesciowego utlenienia miedzi. W zaleznosci od dlugosci rynien i ich konstrukcji, zawartosc tle¬ nu w metalu wzrasta od 0,008 do 0,02% wagowych, a zakrzepla miedz w 'blokach osiaga tlen w gra¬ nicach od 0,03 do 0,04°/o wagowych.Ujemna .strona dotychczasowego sposobu rafi¬ nacji miedzi sa .przypadki ponownego zawodoro- wania miedzi po wyzerdziowaniu, ze wzgledu na zbyt niska zawartosc tlenu — ponizej 0,03% wa¬ dzenie :jest .zaopatrzone w wymurówke 5 z cegly ognioodpornej. W dolnej czesci wymurówki 5 po¬ ziomej rynny 1 jest wykonany wystep 4, który u- niemozliwia sciekanie miedzi po scianie szybu 2.Calosc urzadzenia jest napelniona gruboziarnistym weglem drzewnym 6. Urzadzenie jest zabudowane pomiedzy .piecem 7 plomiennym a formami dla wlewków.Przykladowa realizacja sposobu przebiega na- gowych. Aby do teigo nie dopuscic, pokrywa sie i0 stepujace. Do pieca plomiennego o pojemnosci no- powierzchnie kapieli metalu drzewem i ograni¬ cza- ilosc podawanego do pieca paliwa. Pomimo tego, zawsze istnieje niebezpieczenstwo odlania tak zwanego „nietrafionego wytopu", o ile w procesie redukcji zawartosc tlenu w kapieli obnizy sie po¬ nizej 0,012% wagowych. Ponadto zuzycie drewna do ireduikcji jest nadmierne, a czas procesu bar¬ dzo wydluzony.Sposób rafinacji miedzi katodowej wedlug wy¬ nalazku (jest czesciowo prowadzony poza piecem plomiennym. Jak dotychczas, wsad topi sie w pie¬ cu w atmosferze utleniajacej a nastepnie utlenia sie miedz do zawartosci tlenu okolo 0,5 do 0,9% wagowych. Nastepnie, za pomoca zerdziowania od- minalnej 200 ton zaladowano 210 ton katod mie¬ dzianych o zawartosci 99,05% miedzi. Po stopieniu wsadu utleniano kapiel metalowa w ciagu 3 go¬ dzin do ziawamtosci 0,G5% wagowych tlenu. Nastep- nie z lustra metalu usunieto zuzel w ilosci 2,i5 to¬ ny. Do kolejnej operacji, redukcji tlenu w kapieli zastosowano (grube wysuszone polana brzozy, a na¬ stepnie debu. iRedukcje prowadzono do 0,07% wa¬ gowych tlenu w metalu. Na tym proces rafinacji miedzi w piecu zakonczono.Miedz z pieca zostala posrednio skierowana, przez 3 metrowe urzadzenie do redukcji tlenu, do form na wlewki. Wynikiem .zastosowania sposobu we¬ dlug wynalazku byly wlewki o ciezarze wlasci- tlenia sie plynny metal do zawartosci tlenu w 25 wym 8,51 g/cm3 i zawartosci 0,028% wagowych miedzi od 0,05 do 0,08% wagowych. Koncowe na¬ tomiast odtlenienie imiedzi prowadzi sie poza pie¬ cem w specjalnym urzadzeniu. Odtlenienie konco¬ we rafinowanej miedzi polega na rozbiciu stru¬ mienia i przesaczania miedzi przez warstwe re- duktora,*korzyistnie wejgla drzewnego.Urzadzenie do iredukcji tlenu z plynnej miedzi sklada sie z poziomej rynny zamknietej od góry i pionowego szybu z otworem spustowym w dol¬ nej czesci. Gale urzadzenie od wewnatrz jest wy- 35 murowane cegla ognioodporna. Przestrzen zamk¬ nieta scianami urzadzenia jest wypelniona grubo¬ ziarnistym weglem drzewnym.Przez czesciowe odtlenienie kapieli miedzi w piecu do zawartosci 0,05 do 0,08% wagowych tle- 4o nu, zabezpiecza sie 'Calkowicie metal przed (roz¬ puszczeniem w nim wodoru, w ilosciach wply¬ wajacych na jakosc wlewków. Nadmierna zawar¬ tosc tlenu usuwa sie w oddzielnym prostym urza¬ dzeniu, w któirym równiez nie ma mozliwosci za- wodorowania plynnego metalu, natomiast rozbi¬ cie strugi (plynnego metalu i przesaczenia miedzi przez wegiel drzewny powoduje wydajne odtle¬ nienie miedzi. Pozwala to -skrócic czas calej ope¬ racji oraz zaoszczedzic 'powazne ilosci drogiego drewna.Sposób wedlug wynalazku jest dokladnie przed¬ stawiony w przykladzie wykonania, a urzadzenie na rysunku, który uwidacznia przekrój wzdluzny przez urzadzenie.Urzadzenie do stosowania sposobu sklada sie z 'poziomej lekko nachylonej rurowej rynny 1, pionowego szybu 2 z otworem spustowym 3. Uirza- tlenu. Dodatkowa korzyscia zastosowania wyna¬ lazku bylo skrócenie .calego procesu o 1 godzine i zaoszczedzenie 2 m3 debiny. 45 50 ©5 PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Siposób ogniowej rafinacji miedzi katodowej w piecu plomiennym, polegajacy na utlenianiu roz¬ topionej miedzi do zawartosci tlenu od 0,5 do 0,9% wagowych, a nastepnie redukcji tlenu z kapieli, znamienny tym, ze proces redukcji prowadzi sie w piecu do zawartosci tlenu w kapieli od 0,05 do do 0,08% wagowych, natomiast koncowa redukcje tlenu prowadzi sie poza piecem przez rozbicie strugi metalu i przesaczanie jej przez warstwe re¬ duktora.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do koncowej redukcji tlenu z plynnej miedzi, czes¬ ciowo odtlenionej, jiako reduktor stosuje sie we¬ giel drzewny o 'granulacji powyzej 30 mm.
3. 3. Urzadzenie do redukcji tlenu z plynnej mie¬ dzi, znamienne tym, ze ma pozioma lekko nachy¬ lona rynne (1) zamknieta od góry i pionowy szyb (2) z otworem (3) spustowym w dolnej czesci szy¬ bu, przy czym wewnatrz urzadzenie jest wymu¬ rowane (5) cegla ognioodporna i wypelnione grubo¬ ziarnistym reduktorem (6).
4. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wymurówka (5) rynny (1) (poziomej ma wystep (4), który uniemozliwia sciekanie plynnej miedzi po scianie szybu (2).97096 PL