Vasepeegeldusega elektriahju rafineerimistehnoloogia põhimõtte analüüs

Selle reaktsiooni tasakaalukonstant on:
Vase vedeliku põhiosa on kõrge kontsentratsiooniga metalliline vask. Suhteliselt väikese lisandite massi tõttu, kuigi lisandid oksüdeeritakse Cu2O toimel, võib eeldada, et [Cu] jääb põhimõtteliselt muutumatuks (st konstantseks). Samal ajal, kuna lisandi oksiidi (MeO) lahustuvus vase vedelikus on väga väike, võib see kiiresti küllastuda, nii et enamikul juhtudel võib konstantse temperatuuri korral [MeO] pidada konstantseks väärtuseks. , seega saab reaktsiooni tasakaalukonstanti väljendada järgmise valemiga: K '=[Cu2O] [Me]
Tina. Pronksmaterjalide töötlemisel on tina sisaldus materjalides kõrge ning tina ja vask lahustuvad vedelana omavahel. Tina oksüdeeritakse reverberatory ahjus, moodustades tinaoksiidi (SnO) ja tinaoksiidi (SnO2). SnO on nõrgalt leeliseline, võib moodustada SiO2-ga räbu ja võib ka osaliselt lenduda. SnO2 on nõrgalt happeline ja lahustub vase vedelikus. Sel ajal tuleb räbu moodustamiseks lisada leeliselist lahustit (soodat või lubjakivi) ja toruahjus tekib naatriumstanaat (Na2O · SnO2) või kaltsiumstanaat (CaO · SnO2), mis ei sula vase vedelikus. Praktika on näidanud, et 30 protsendist kaltsiumoksiidist ja 7{{10} protsendist naatriumkarbonaadist koosneva segaräbusti lisamine võib vähendada vase tinasisaldust 0,029 protsendilt 0,002 protsendini. Fe2O3-st ja 50 protsendist SiO2-st koosneva segaräbusti kasutamine võib samuti kiiresti vähendada tinasisaldust 0,005 protsendini ja eemaldada osa pliid.
Arseen. Alates As? Cu faasi diagramm näitab, et arseen ja vask lahustuvad vedelas olekus vastastikku. Oksüdatsiooni käigus võib arseen oksüdeeruda lenduvaks As2O3-ks, mis väljutatakse koos ahjugaasiga. Väike kogus arseeni võib aga oksüdeerida ka As2O5-ks ja tekitada vaskarsenaati (Cu2O · XAs2O5), mis lahustub vase vedelikus. Kui vase vedelikus on niklit, võib arseen koos vase ja nikliga moodustada ka niklist vilgukivi, mis raskendab arseeni eemaldamist.
Antimon. Antimon ja vask segunevad vedelas olekus lõpmatult ning vask ja antimon võivad samuti tekitada Cu3Sb ja Cu3Sb2. Sarnaselt arseeniga tekitab ka antimon oksüdatsiooni käigus lenduvat Sb2O3 ning võib tekitada ka vasevedelikus lahustuvaid Cu2O · Sb2O3 ja Cu2O · Sb2O5. Seega tuleb suure As- ja Sb-sisaldusega vaselisanditega tegelemisel oksüdatsiooni- ja redutseerimisprotsessi korrata mitu korda, nii et mittelenduvad As2O5 ja Sb2O5 redutseeritakse lenduvateks As2O3 ja Sb2O3 ning mittelenduvad As ja Sb töödeldakse. leeliselise vooluga.
Kuld ja hõbe. Kuld ja hõbe on anoodivasega täielikult rikastatud ja elektrolüütilise rafineerimise käigus satuvad anoodilima, mida saab taastamiseks täiendavalt töödelda.
Pärast kõigi lisandite eemaldamist lõpeb oksüdatsiooniperiood ja protsess läheb üle redutseerimisperioodile. Redutseerimise mõjuks on oksüdeeritud vaskoksiidi redutseerimine metalliliseks vaseks ja vasevedelikus lahustunud gaasi eemaldamine. Oksüdatsiooni lõpus on kastahjus ja vaskvedelikus veel umbes 8 protsenti Cu2O-d. Liigne hapnik vases muudab vase rabedaks, vähendab selle plastilisust ja juhtivust ning seetõttu on vajalik vähendamine. Redutseerimisperioodil on peamised keemilised reaktsioonid, mis tekivad raske õli, puiduhakete jms kasutamisel: 6Cu2O pluss 2C2Hm=12Cu pluss 2Co pluss mH2 pluss 2CO2
NH3-ga redutseerimisel toimuvad järgmised reaktsioonid: Cu2O pluss 2NH36Cu pluss N2 pluss 3H2O
Kui redutseerijana kasutatakse maagaasi, tuleb maagaasil läbi viia nn "reformeerimine". Vastasel juhul laguneb maagaasi komponent metaan CH4 1000 kraadi juures, tekitades suures koguses H2. Kuigi see võib suurendada redutseerimist, suurendab see ka vesiniku adsorptsiooni vase poolt.
Teatud temperatuuril (kus K on konstant) on vase vedeliku lisandite sisaldus pöördvõrdeline Cu2O sisaldusega. Mida suurem on [Cu2O], seda väiksem on [Me], mis näitab, et vasevedelikku jääb vähem oksüdeerimata lisandeid ja seda täiuslikum on rafineerimisoperatsioon. Praktika on näidanud, et vase vedelikust lisandite kiireks ja põhjalikuks eemaldamiseks tuleks pingutada oksüdatsiooniprotsessi tugevdamise nimel ning elektriahi peaks viima Cu2O kontsentratsiooni vase vedelikus küllastunud olekusse.
Cu2O lahustuvus vase vedelikus suureneb temperatuuri tõustes:
Temperatuur 1100115012001250
Lahustuvusprotsent 58.312.413,1
Kui Cu2O lahustuvus ületab lahustuvuse sellel temperatuuril, jagatakse sulatis kaheks kihiks. Alumine kiht on Cu2O-ga küllastunud vaskvedelik ja ülemine kiht on vasega küllastunud Cu2O faas. Seda seost saab selgelt näha Cu ¥ O süsteemi faasidiagrammil. Lahustuvus vase vedelikus suureneb väga vähe ja sulatis kihistub, põhjustades osa Cu2O sisenemist räbukihti. Veelgi enam, liigne oksüdatsioon suurendab redutseerimisprotsessi ja kulutab rohkem redutseerivaid aineid. Seetõttu, et vältida vase vedeliku liigset oksüdeerumist, peab torukujuline elektriahi oksüdatsiooniperioodi hoidma 1150–1170 kraadi juures.
Mitmesuguse vase töötlemiseks üheastmelise protsessi kasutamisel viiakse see tavaliselt läbi fikseeritud reverberatsiooniahjus, nii et tegelikult pole see mitte ainult sulatamine, vaid ka rafineerimine reverberatory ahjus.
Vanametalli vase rafineerimise põhimõte on sisuliselt sama, mis maagi vase pürorafineerimisel. Sekundaarse toorvase suure lisandite sisalduse tõttu (mõnikord kuni 4 protsenti) on toimingul aga ainulaadsed omadused. Kui vasejäätmeid töödeldakse reverberatsiooniahjus, hõlmab kogu rafineerimisprotsess sulatamist, oksüdeerimist, ringlussevõttu, räbu eemaldamist, valamist ja muid toiminguid. Kogu ülesande tuum on oksüdatsioon ja redutseerimine. Järgnevalt käsitletakse peamiselt oksüdatsiooni ja redutseerimist.
Vaskoksiidi rafineerimise põhiprintsiip on see, et enamikul vases sisalduvatest lisanditest on hapniku suhtes suurem afiinsus kui vasel hapniku suhtes ja enamiku lisandite oksiididel on vase vedelikus madalam lahustuvus. Seega, kui õhku sulatisse puhutakse, lisandid eelistatavalt oksüdeeritakse ja eemaldatakse. Kuid vask moodustab valdava enamuse elektriahju sulatisest ja lisandite mass on väga väike. Seetõttu oksüdeerub oksüdatsiooni käigus esimesena vask.
4Cu pluss O2=2Cu2O
Tekkinud Cu2O lahustub koheselt vasevedelikus ja reageerib vaskvedelikus olevate lisanditega, põhjustades lisandite oksüdeerumist.
Valemis [Cu2O] pluss [Me]=2 [Cu] pluss (MeO) tähistab [] ainete kontsentratsiooni vase vedelikus; () tähistab ainete kontsentratsiooni räbufaasis; Mina on lisandimetall.
Peamiste lisandite käitumine oksüdatsioonirafineerimisprotsessi ajal on kokku võetud järgmiselt:
Raud. Raua afiinsus hapniku suhtes on palju suurem kui vasel hapniku suhtes, mistõttu raud oksüdeerub kergesti ja eemaldatakse räbu tekkega. Raua oksüdatsioonireaktsioon viiakse läbi vastavalt järgmisele võrrandile: Cu2O pluss Fe=2Cu pluss FeO
Termodünaamilise hinnangu kohaselt saab rafineerimisprotsessi käigus rauda eemaldada kuni 100 000 osa.
Nikkel. Nikkel on raskesti eemaldatav lisand. Nikkel ja vask võivad moodustada tahke lahuse seeria. Kuigi nikkel oksüdeerub nii sulamis- kui ka oksüdatsiooniperioodil, on see aeglane ja mittetäielik ning oksüdatsiooniperioodil tekkiv NiO jaotub vase vedeliku ja räbu vahel. Räbus lahustunud NiO võib tekitada NiO · Fe2O3, mis ei lahustu vasevedelikus, kuid lahustub räbufaasis. Selle nikli osa saab eemaldada. Kastahju termodünaamilised arvutused näitavad, et kui vaskvedelik sisaldab 16 protsenti niklit, saab niklit eemaldada kuni 0,25 protsenti .
Kui vaskvedelik sisaldab nii niklit kui ka arseeni ja antimoni, on nikli eemaldamine veelgi keerulisem. Kuna vase vedelikus lahustunud NiO võib moodustada nikli vilgukivi (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 või 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3), mis lahustub vase vedelikus koos Cu, As või Sb-ga. Nikli eemaldamiseks lisatakse nikli vilgukivi lagundamiseks ainult leeliselist räbusti.
Tsink. Tsink ja vask segunevad täielikult vedelas olekus, keemistemperatuur on 906 kraadi. Rafineerimise ajal aurustub suurem osa tsingist sulamisfaasis metallilisel kujul ja seejärel oksüdeeritakse ahju gaasis sisalduva hapniku toimel ZnO-ks, mis väljutatakse koos ahjugaasiga ja kogutakse tolmu kogumissüsteemi. Ülejäänud tsink oksüdeeritakse oksüdatsiooni varases staadiumis ZnO-ks, moodustades tsinksilikaati (2ZnO · SiO2) ja tsinkferriiti (ZnO · Fe2O3) ning sisenedes räbu. Suure tsingisisaldusega ebapuhta vaskmaterjalide (nt kollase ebapuhta vase) rafineerimisel tõstetakse tsingi lendumise kiirendamiseks ahju temperatuuri nii sulamis- kui oksüdatsiooniperioodil (tavaliselt hoitakse 1300–1350 kraadi juures) ja tsinkoksiidi redutseerimiseks metalliliseks tsingiks ja lendumiseks kaetakse sulatise pinnale söe või väävlivaba koksi osakeste kiht, et vältida tsingi aurustumisprotsessi takistavate tsinkoksiidikoorikute teket.
Plii. Tahke plii ei lahustu vases ja lahustub vedelas olekus harva. Kuid oksüdatsiooniperioodil, kui plii oksüdeeritakse pliioksiidiks, on selle tihedus (9,2) suurem kui vasel (8,9), mistõttu see settib ahju põhja. Seega, kui tegemist on happelise ahju põhjaga, reageerib PbO ahju ehitusmaterjalis oleva SiO2-ga, tekitades väiksema tihedusega pliisilikaati (XPbO · YSiO). Ujub seega üles sulabasseini pinnale ja eemaldatakse. Kui ahju põhi on valmistatud leeliselisest tulekindlast materjalist, on pliid raske eemaldada. Sel ajal tuleb õhuvoolu suurendamiseks ja ahju kõrge temperatuuri (umbes 1250 kraadi) säilitamiseks sulatisse puhuda kvartsvoog, mis võimaldab PbO-l ja SiO2-l reageerida ja tekitada pliisilikaati. Kvartsräbu kasutamine plii eemaldamiseks võtab kaua aega ja põhjustab suure vase räbu kadu. Plii eemaldamise efekti parandamiseks ja selle meetodi puuduste ületamiseks võib plii eemaldamiseks fosfaadi kujul lisada fosforvaske. Booroksiidi saab kasutada ka räbustina plii eemaldamiseks pliiboraadi kujul.

Ülaltoodud sisu korraldab Superb heater Company, superheer. Peamiselt professionaalne tootmine: tööstuslikud kütteelemendid, temperatuuri mõõteelemendid, tootmisseadmed, tarvikud ja toorained, näiteks torukujulised küttekehad, torukujulised küttekehad, rihmküttekehad, keraamilised küttekehad, silikoonkummist küttekehad, termopaarid jne.

Tere tulemast ülemaailmsed tööstuspartnerid, et arutada koostööd!