ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка меди (рафинирование) из "Производство минеральных солей Издание 2" Медный лом и медные отходы представляют собой нечистую медь, содержащую в виде примесей различные металлы. Важнейшими примесями являются цинк, железо, висмут, мышьяк, сера, свинец, никель, кобальт, олово, алюминий. Большинство этих примесей имеет большее сродство к кислороду, чем медь. Эту особенность используют для очистки меди от загрязняющих ее примесей. [c.135] Для этого загрязненную медь расплавляют в пламенных печах и окисляют кислородом воздуха, содержащимся в печных газах. Большая часть примесей при этом окисляется и удаляется в виде шлака с поверхности расплавленной меди, а медь получается более чистой. Процесс очистки металла окислением входящих в него примесей кислородом воздуха при высокой температуре называется окислительной очисткой, или рафинированием. [c.135] Окислительная очистка меди состоит из двух основных операций а) окисления примесей и б) отделения окислившихся примесей от чистого металла в виде шлака или в виде пароз. Процесс рафинирования меди весьма сложен. Он состоит из нескольких стадий нагрева, плавления, окисления и кипения меди. [c.136] Нагрев. Загружаемая в печь в иде проволоки, стружки или спрессованная в брикеты загрязненная медь имеет большую поверхность. При жагреве выше 185° С медь начинает окисляться кислородом и на ее поверхности очень быстро образуется тонкая окисная пленка. Вступая в химическое соединение с кислородом, медь способна образовать два окисла закись меди U2O вишнево-красного цвета и окись меди СиО коричневато-черного цвета. При нагревании меди в слабо окислительной среде, т. е. при небольшом избытке воздуха в печных газах, на поверхности образуется пленка, состоящая только из закиси меди. [c.136] При нагревании меди до 700—800° С в сильно окислительной среде, содержащей большой избыток воздуха, образуется двухслойная пленка, состоящая из обоих окислов. Наружный черный слой пленки содержит окись меди, а внутренний —красный слой — закись меди. Такая пленка называется медной окалиной. Закись меди ииже 1070° С неустойчива окисляется в присутствии воздуха в окись меди. Кислород воздуха проникает в пленку и окисляет закись меди в окись, а находящуюся под пленкой медь — в закись меди. По мере окисления меди кислородом пленка на ее поверхности становится толще, вследствие чего доступ кислорода через нее к неокислившейся меди затрудняется и окисление меди замедляется. Окисная пленка непрочна чем она толще, тем легче она растрескивается и отскакивает от поверхности, после чего медь снова подвергается окислительному действию кислорода воздуха. [c.136] Сплавы меди, например алюминиевая бронза, латунь (сплаз меди с цинком), более устойчивы к воздействию кислорода воздуха, и поверхность их окисляется при более высокой температуре, чем поверхность чистой меди. [c.136] Таким образом, поверхность меди при нагревании окисляется кислородом воздуха, причем окислы меди образуются еще до момента расплавления металла. Некоторые примеси (в случае, если они содержатся в загруженной меди), например цинк, мышьяк, сурьма, также в значительной части удаляются еще до расплавления меди. Цинк испаряется, а мышьяк и сурь.ма окисляются в трехокиси АзгОз, ЗЬгОз, которые также улетучиваются. [c.136] Роль закиси меди в дальнейшем процессе очистки исключительно велика, так как с ее помощью происходит окисление примесей. Закись меди плавится при 1235° С. До 1200° С на поверхности расплавленной меди образуется твердая закись меди, которая растворяется в меди и быстро разносится по всей ее массе, чему способствует и перемешивание. [c.137] Аналогично окисляются и другие примеси. На место израсходованной закиси меди в расплавленную. медь переходит с ее поверхности вновь образовавшаяся закись меди, и окисление примесей продолжается. [c.137] Таким образом, закись меди, находится в круговороте и является переносчиком кислорода, с по.мощью которого происходит окисление примесей и очистка меди. Поэтому важнейшим условием успешной очистки загрязненной меди является наличие в расплавленной меди достаточного количества растворенной закиси меди. Это достигается путем поддержания в печи окислительного пламени и снятия с поверхности меди шлака, чтобы медь могла свободно окисляться. [c.137] Примеси имеют различное сродство к кислороду, и те, у которых это сродство больше, должны окисляться в первую очередь. На основании этого можно было бы предположить следующую последовательность окисления примесей алюминий, кремний, марганец, цинк, олово, железо, никель, мышьяк, сурьма, свинец. Однако практически такая последовательность не наблюдается. На самом деле, нельзя отметить такой переходный момент, до которого бы происходило окисление одной примеси, а после него окисление другой. Обычно окисляются сразу все примеси, но чем больше сродство примеси к кислороду, тем в большей степени эта примесь окисляется. Порядок окисления примесей на практике не оправдывается еще и потому, что примеси других металлов и закись меди неравномерно распределены в расплавленной меди. Закиси меди больше вблизи поверхности, и поэтому в этих местах окисление примесей идет быстрее. При перемешивании меди ускоряется окисление примесей в нижних слоях, и процесс становится более равномерным. [c.138] После окисления примесей их нужно отделить от расплавленной меди. Этот процесс облегчается тем, что большинство окислившихся примесей не растворяется в жидкой меди и, будучи более легкими (удельный вес окислов меньше удельного веса меди), всплывают на поверхность металла. [c.138] В образовании шлаков активное участие принимает также закись меди, которая вступает во взаимодействие с некоторыми окислами. Так, например, окись железа с закисью меди образует феррит меди. Этим объясняется, что содержание закиси меди в шлаках достигает 30—40%. [c.138] В процессе очистки, несмотря на большой расход закиси меди на окисление и ошлакование примесей, содержание ее в расплавленной меди растет. Это очень важно для полноты очистки меди от примесей и для последующего гранулирования меди. [c.138] По химическому составу различают основные и кислые шлаки. В основных шлаках содержится больше основных окислов (ахиси кальция, магния, железа), чем кислых (двуокиси кремния, титана), а в кислых — наоборот. На рис. 38 показаны типы шлаковых корок, образуемых кислыми и основными шлаками. [c.139] В производстве стремятся получить шлаки с требуемыми свойствами, подбирая нужные для этого флюсы (песок, известняк и пр.) и используя соответствующие огнеупорные материалы для кирпичной кладки печи. [c.139] Огнеупорные материалы, в зависимости от химического состава, также бывают кислыми и основными. Так, например, динасовый кирпич — кислый, шамотный кирпич — полукислый, магнезитовый кирпич — основной. [c.139] В производстве медного купороса при кладке печей для очистки меди раньше применяли шамотный, полукислый кирпич. В настоящее время для кладки применяют хромомагнезитовый, основной кирпич. Поэтому в печь нужно давать в качестве флюса кварцевый песок, так как шлаки в основном 01бразуются вследств ие взаимодействия окислов с флюсами или между собой. [c.139] Чтобы закисная медь окисляла полусернистую медь, температуру в печи немного снижают. При этом реакция идет настолько интенсивно, что выделяющийся с поверхности меди сернистый газ увлекает за собой брызги меди, образуя медный дождь , и медь как бы кипит. Эту стадию очистки называют кипением . [c.140] Окисление примесей и их ошлакование происходит и в период кипения . Также продолжается и образование закиси. меди, содержание которой в меди все увеличивается. [c.140] Вернуться к основной статье