RU2818215C1 - Anode copper production device - Google Patents
Anode copper production device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818215C1 RU2818215C1 RU2023118914A RU2023118914A RU2818215C1 RU 2818215 C1 RU2818215 C1 RU 2818215C1 RU 2023118914 A RU2023118914 A RU 2023118914A RU 2023118914 A RU2023118914 A RU 2023118914A RU 2818215 C1 RU2818215 C1 RU 2818215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- electrodes
- electrode positioning
- copper
- unit
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к процессам огневого рафинирования меди.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to processes of fire refining of copper.
Известен способ производства анодной меди с продувкой расплава черновой меди воздухом с целью ее рафинирования путем окисления примесей и удаления их со шлаком или в атмосферу [Аглицкий, В. А. Пирометаллургическое рафинирование меди: М.: Металлургия, 1971. - 383 с.]. Термодинамическая возможность окислительного рафинирования черновой меди рассматривается на основе сравнительного анализа кислородных потенциалов закиси меди πo(Cu2O) и оксидов примесей πo(ПxOy) в системе «медный расплав - шлак». По результатам термодинамических расчетов определяется теоретически потребное количество воздуха [Жуков В.П., Скопов Г.В., Холод С.И., Булатов К.В. Пирометаллургия меди, ч.2. - Москва: Ай Пи Ар Медиа, 2023. - 322 с.]. Термодинамический анализ поведения примесей способен определить лишь теоретически возможный предел удаления примесей и посредством стехиометрических вычислений рассчитать теоретически предельную потребность в кислороде в составе воздуха.There is a known method for the production of anode copper with blowing the melt of blister copper with air for the purpose of refining it by oxidizing impurities and removing them with slag or into the atmosphere [Aglitsky, V. A. Pyrometallurgical refining of copper: M.: Metallurgy, 1971. - 383 pp.]. The thermodynamic possibility of oxidative refining of blister copper is considered on the basis of a comparative analysis of the oxygen potentials of copper oxide π o (Cu 2 O) and impurity oxides π o (P x O y ) in the “copper melt - slag” system. Based on the results of thermodynamic calculations, the theoretically required amount of air is determined [Zhukov V.P., Skopov G.V., Kholod S.I., Bulatov K.V. Pyrometallurgy of copper, part 2. - Moscow: IP Ar Media, 2023. - 322 p.]. Thermodynamic analysis of the behavior of impurities can only determine the theoretically possible limit for the removal of impurities and, through stoichiometric calculations, calculate the theoretical maximum demand for oxygen in the air.
Известно устройство производства анодной меди с продувкой ванны расплава черновой меди воздухом и его отключением по результатам определения экстремума функции U(t) падения напряжения между электродами, помещенными в ванну с черновой медью [Патент Российской Федерации № 2779418. Устройство для производства анодной меди. Лисиенко В.Г. [и др.] Заявка № 2021136353].A device for the production of anode copper is known with blowing a bath of blister copper melt with air and turning it off based on the results of determining the extremum of the function U(t) of the voltage drop between the electrodes placed in a bath of blister copper [Patent of the Russian Federation No. 2779418. Device for the production of anode copper. Lisienko V.G. [etc.] Application No. 2021136353].
В процессе окисления меди большая часть металлических примесей в расплаве находится в свободном состоянии, а их окислы вступают между собой и с футеровкой печи в химическое взаимодействие, жидкая медь, кроме закиси меди, насыщается сернистым ангидридом (SO₂), меняется кислородный потенциал окисляющихся примесей, поскольку изменяются активности компонентов как в расплаве меди, так и среди оксидов примесей. Их поведение объясняется соотношением межатомных сил взаимодействия компонентов в системе Cu-[О]Cu-II.During the oxidation of copper, most of the metal impurities in the melt are in a free state, and their oxides enter into chemical interaction with each other and with the furnace lining; liquid copper, in addition to copper oxide, is saturated with sulfur dioxide (SO₂), the oxygen potential of the oxidizing impurities changes, since The activities of the components change both in the copper melt and among impurity oxides. Their behavior is explained by the ratio of interatomic interaction forces between the components in the Cu-[O]Cu-II system.
Проблема, возникающая при использовании вышеуказанного устройства, состоит в том, что на электроды, сделанные из высокотемпературных сплавов, не обладающих сродством к кислороду, при длительном времени нахождения в расплаве, примеси и их химические соединения оказывают ионно-молекулярное воздействие, приводящее к изменению их поверхностной структуры и возможным ошибкам в определении экстремума измеряемого напряжения.The problem that arises when using the above device is that on electrodes made of high-temperature alloys that do not have an affinity for oxygen, when in the melt for a long time, impurities and their chemical compounds have an ion-molecular effect, leading to a change in their surface structure and possible errors in determining the extremum of the measured voltage.
Для устранения этой проблемы предлагается устройство для производства анодной меди, содержащее ванну с расплавом черновой меди, трубу для подачи воздуха в расплав, две пары электродов, отличающееся тем, что снабжено блоком ввода данных, вычислителем, блоком сравнения, датчиком расхода воздуха, блоком управления позиционированием электродов, механизмом позиционирования электродов, причем блок ввода данных связан с вычислителем, выход которого связан с первым входом устройства сравнения, второй вход блока сравнения связан с датчиком расхода воздуха, который связан с трубой подачи воздуха, а выход блока сравнения связан с блоком управления позиционированием электродов, который связан с механизмом позиционирования электродов, соединенным механическими диэлектрическими связями с каждым из электродов. Кроме того, в качестве вычислителя возможно использовать микроконтроллер.To eliminate this problem, a device for the production of anode copper is proposed, containing a bath of blister copper melt, a pipe for supplying air to the melt, two pairs of electrodes, characterized in that it is equipped with a data input unit, a computer, a comparison unit, an air flow sensor, and a positioning control unit electrodes, an electrode positioning mechanism, and the data input unit is connected to a computer, the output of which is connected to the first input of the comparison device, the second input of the comparison unit is connected to an air flow sensor, which is connected to the air supply pipe, and the output of the comparison unit is connected to the electrode positioning control unit , which is associated with an electrode positioning mechanism connected by mechanical dielectric connections to each of the electrodes. In addition, it is possible to use a microcontroller as a computer.
Предлагаемая схема представлена на фиг. 1. Она включает: ванну с расплавом черновой меди 1; источник стабилизированного тока 4; электроды 5, 8 и расположенные между ними в одной плоскости электроды 6, 7; микровольтметр 9; блок определения экстремума сигнала 10; трубу подачи воздуха 2 в ванну с расплавом черновой меди, отсекающий вентиль 3; 11 - устройство ввода данных; 12 - вычислитель; 13 - устройство сравнения; 14 - датчик расхода воздуха; 15 - блок управления позиционированием электродов 5 - 8; 16 - механизмы позиционирования электродов 5 - 8. Источник тока подключен к двум электродам 5 и 8, между ними расположены электроды 6 и 7, подключенные к микровольтметру 9, выход которого связан с определителем экстремума 10, связанного с отсекающим вентилем 3, расположенным на трубе 2, подводящей воздух для продувки расплава ванны 1.The proposed scheme is shown in Fig. 1. It includes: a bath with a melt of blister copper 1; stabilized current source 4; electrodes 5, 8 and electrodes 6, 7 located between them in the same plane; microvoltmeter 9; block for determining the signal extremum 10; air supply pipe 2 to the bath with blister copper melt, shut-off valve 3; 11 - data input device; 12 - computer; 13 - comparison device; 14 - air flow sensor; 15 - control unit for positioning electrodes 5 - 8; 16 - mechanisms for positioning electrodes 5 - 8. The current source is connected to two electrodes 5 and 8, between them there are electrodes 6 and 7 connected to a microvoltmeter 9, the output of which is connected to the extremum detector 10, connected to the shut-off valve 3 located on pipe 2 supplying air to blow through the melt of bath 1.
Устройство работает следующим образом. В ванну с черновой медью по трубе с отсекающим вентилем поступает воздух. За счет кислорода в составе воздуха происходит окисление примесей черновой меди, в результате уменьшается удельное сопротивление расплава черновой меди [Окадзаки К. Пособие по электротехническим материалам / Киеси Окадзаки; ред. Л.Р. Зайонца. - Пер. с яп. М.М. Богачихина, И.Б. Реута - М.: Энергия, 1979. - 432 с.].The device works as follows. Air enters the bath with blister copper through a pipe with a shut-off valve. Oxidation of blister copper impurities occurs due to oxygen in the air, resulting in a decrease in the resistivity of the blister copper melt [Okazaki K. Manual on electrical materials / Kiyoshi Okazaki; ed. L.R. Zajonc. - Per. from Japanese MM. Bogachikhina, I.B. Reuta - M.: Energy, 1979. - 432 p.].
Данные по химическому составу загруженной шихты для плавки с помощью устройства ввода 11 оператор вводит в вычислитель 12. Вычислитель 12 определяет теоретически требуемый объем воздуха для окисления примесей. Значение этого объема поступает в устройство сравнения 13. После расплавления шихты вентиль 3 открывает доступ воздуха через трубу подачи 2 в расплав черновой меди. Объем подаваемого воздуха измеряется расходомером 14 и его значение подается на устройство сравнения 13. При достижении порговой разности между вычисленным объемом и измеренным расходомером 14 устройство сравнения 13 выдает команду механизмам позиционирования электродов, которые опускают электроды 5, 6, 7, 8 в ванну с расплавом черновой меди. С помощью электродов 5, 8 от источника стабилизированного тока через расплав черновой меди проходит постоянный ток. При прохождении тока возникает падение напряжения, которое фиксируется микровольтметром 9 с подключенными к нему электродами 6,7. По измеренному напряжению между электродами микровольтметром 9 блок определения экстремума сигнала 10 закрывает вентиль 3, прекращая продувку расплава воздухом. После чего подает команду механизмам позиционирования электродов 16 на подъем их из ванны 1.The operator enters data on the chemical composition of the loaded charge for melting into the computer 12 using an input device 11. The computer 12 determines the theoretically required volume of air for the oxidation of impurities. The value of this volume enters the comparison device 13. After melting the charge, valve 3 opens air access through the supply pipe 2 into the blister copper melt. The volume of supplied air is measured by the flow meter 14 and its value is supplied to the comparison device 13. When the threshold difference between the calculated volume and the measured flow meter 14 is reached, the comparison device 13 issues a command to the electrode positioning mechanisms, which lower the electrodes 5, 6, 7, 8 into the bath with the crude melt copper Using electrodes 5, 8, a direct current passes through the blister copper melt from a stabilized current source. When current passes, a voltage drop occurs, which is recorded by a microvoltmeter 9 with electrodes 6.7 connected to it. Based on the measured voltage between the electrodes by microvoltmeter 9, the signal extremum detection unit 10 closes valve 3, stopping the melt blowing with air. After which it gives a command to the electrode positioning mechanisms 16 to lift them from bath 1.
Технический результат заключается в повышении срока использования электродов из-за уменьшения времени их нахождения в расплаве, в течение которого они обеспечивают точное измерение напряжения между электродами микровольтметра.The technical result is to increase the service life of the electrodes due to a decrease in the time they remain in the melt, during which they provide an accurate measurement of the voltage between the electrodes of the microvoltmeter.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818215C1 true RU2818215C1 (en) | 2024-04-25 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN208762586U (en) * | 2018-08-17 | 2019-04-19 | 大连达利凯普科技有限公司 | A kind of electrolytic copper anode device |
| WO2019219821A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Metallo Belgium | Improvement in copper electrorefining |
| RU2745014C1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-03-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Anode copper production device |
| RU2779418C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-09-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for the production of anode copper |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019219821A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Metallo Belgium | Improvement in copper electrorefining |
| CN208762586U (en) * | 2018-08-17 | 2019-04-19 | 大连达利凯普科技有限公司 | A kind of electrolytic copper anode device |
| RU2745014C1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-03-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Anode copper production device |
| RU2779418C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-09-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Device for the production of anode copper |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НИКИТИН А. и др. Автоматизированная система управления процессом изготовления медных анодов на Алмалыкском ГМК., Современные технологии автоматизации, 3/2008, с.48-52. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nagamori et al. | Copper solubility in FeO− Fe 2 O 3− SiO 2− Al 2 O 3 slag and distribution equilibria of Pb, Bi, Sb and As between slag and metallic copper | |
| US3481855A (en) | Continuous oxygen monitor for liquid metals | |
| US3561743A (en) | Use of stack gas as oxygen potential measurements to control the bof process | |
| RU2818215C1 (en) | Anode copper production device | |
| Fallah-Mehrjardi et al. | Experimental investigation of gas/slag/matte/tridymite equilibria in the Cu–Fe–O–S–Si system in controlled gas atmosphere at T= 1 200° C and P (SO2)= 0.1 atm | |
| CN102288660A (en) | Combined detection method and device for detecting trace moisture and trace oxygen of industrial gas | |
| US5930284A (en) | Multiple input electrode gap controller | |
| CN105628769A (en) | Reciprocating-type regeneration-method continuous oxygen measurement sensor | |
| EP0679252B1 (en) | Sensors for the analysis of molten metals | |
| Hidayat et al. | The effect of Al2O3 on fayalite-based copper smelting slags in equilibrium with matte and tridymite at 1 2008C and P (SO2)= 0.25 atm | |
| SU1130612A1 (en) | Device for controlling position of tuyere with respect to the surface of converter bath | |
| Hidayat et al. | Experimental investigation of gas/matte/spinel equilibria in the Cu–Fe–O–S system at 1250° C and P (SO2)= 0.25 atm | |
| Matsushita et al. | The Application of Oxygen Concentration Cells with the Solid Electrolyte, ZrO2· CaO to Basic Research Works in Iron and Steel Making | |
| US3713995A (en) | Method for determining activity of oxygen in liquid and solid metals and alloys | |
| SU1047962A1 (en) | Device for monitoring metal temperature in converter | |
| EP4269626A1 (en) | Detection method and detection device for liquid level height of liquid, detection method and detection device for liquid level height of molten material, and operation method for vertical furnace | |
| JP7211550B2 (en) | Molten metal desulfurization method | |
| JP2000088632A (en) | Method for measuring depth of molten slag in plasma type ash melting furnace | |
| SU1022035A1 (en) | Pickup for measuring activity of oxygen in metal | |
| Yamada et al. | Determination of mixed ionic and electronic conduction in commercial-grade magnesia-stabilized zirconia electrolyte | |
| Nakano et al. | Oxygen measurement and control in continuous ETP wire production | |
| Iwase et al. | Analysis of Carbon in Iron and Steel Using A Solid-Oxide Galvanic Cell to Measure CO2 | |
| SU1677067A1 (en) | Device for monitoring melting conditions in open-hearth furnace | |
| GOTO et al. | Metallurgical Industry in Japan | |
| JP2002131272A (en) | Probe and method for measuring activity of oxygen in slag |