Vario atspindžio elektrinių krosnių rafinavimo technologijos principo analizė

Šios reakcijos pusiausvyros konstanta yra:
Pagrindinė vario skysčio dalis yra metalinis varis, kurio koncentracija yra didelė. Dėl santykinai mažos priemaišų masės, nors priemaišas oksiduoja Cu2O, galima manyti, kad [Cu] iš esmės išlieka nepakitęs (ty pastovus). Tuo pačiu, kadangi priemaišos oksido (MeO) tirpumas vario skystyje yra labai mažas, jis gali greitai pasiekti prisotinimą, todėl daugeliu atvejų, kai temperatūra yra pastovi, [MeO] gali būti laikomas pastovia verte. , todėl reakcijos pusiausvyros konstanta gali būti išreikšta tokia formule: K '=[Cu2O] [Me]
Skardos. Apdorojant bronzines medžiagas, alavo kiekis medžiagose yra didelis, o alavas ir varis yra tirpūs, kai yra skysti. Alavas oksiduojamas reverberacinėje krosnyje ir susidaro alavo oksidas (SnO) ir alavo dioksidas (SnO2). SnO yra silpnai šarminis, su SiO2 gali sudaryti šlaką, taip pat gali būti iš dalies garus. SnO2 yra silpnai rūgštus ir tirpus vario skystyje. Šiuo metu reikia pridėti šarminio tirpiklio (sodos arba kalkakmenio), kad jis būtų šlakas, o vamzdžių krosnyje susidaro natrio stanatas (Na2O · SnO2) arba kalcio stanatas (CaO · SnO2), kuris nėra ištirpęs vario skystyje. Praktika parodė, kad pridėjus mišrų srautą, sudarytą iš 30 procentų kalcio oksido ir 7 {{10}} procentų natrio karbonato, alavo kiekis varyje gali sumažėti nuo 0,029 iki 0,002 procentų. Naudojant mišrų srautą, kurį sudaro Fe2O3 ir 50 procentų SiO2, taip pat galima greitai sumažinti alavo kiekį iki 0,005 procento ir pašalinti šiek tiek švino.
Arsenas. Iš As? Cu fazės diagrama rodo, kad arsenas ir varis yra tarpusavyje tirpūs skystoje būsenoje. Oksidacijos metu arsenas gali oksiduotis į lakiąjį As2O3, kuris išleidžiamas kartu su krosnies dujomis. Tačiau nedidelis arseno kiekis taip pat gali būti oksiduojamas į As2O5 ir susidaro vario arsenatas (Cu2O · XAs2O5), kuris tirpsta vario skystyje. Kai vario skystyje yra nikelio, arsenas taip pat gali sudaryti nikelio žėrutį kartu su variu ir nikeliu, o tai apsunkina arseno pašalinimą.
Stibis. Stibis ir varis be galo maišosi skystoje būsenoje, o varis ir stibis taip pat gali generuoti Cu3Sb ir Cu3Sb2. Kaip ir arsenas, stibis taip pat gamina lakiąjį Sb2O3 oksidacijos metu, taip pat gali generuoti vario skystyje tirpų Cu2O · Sb2O3 ir Cu2O · Sb2O5. Taigi dirbant su vario priemaišomis, turinčiomis didelį As ir Sb kiekį, oksidacijos ir redukcijos procesą reikia kartoti keletą kartų, kad nelakūs As2O5 ir Sb2O5 būtų redukuoti iki lakiųjų As2O3 ir Sb2O3, o nelakūs As ir Sb būtų apdoroti. su šarminiu srautu.
Auksas ir sidabras. Auksas ir sidabras yra visiškai praturtinti anodiniu variu ir elektrolitinio rafinavimo metu patenka į anodo dumblius, kuriuos galima toliau apdoroti, kad atsigautų.
Pašalinus visas priemaišas, oksidacijos laikotarpis baigiasi ir procesas pereina į redukcijos laikotarpį. Redukcijos poveikis yra redukuoti oksiduotą vario oksidą į metalinį varį ir pašalinti dujas, ištirpusias vario skystyje. Oksidacijos pabaigoje dėžutės krosnyje ir vario skystyje vis dar yra apie 8 procentus Cu2O. Perteklinis deguonies kiekis varyje padarys varį trapus, sumažins jo plastiškumą ir laidumą, todėl jį reikia sumažinti. Redukcijos laikotarpiu pagrindinės cheminės reakcijos, vykstančios naudojant sunkiąją alyvą, medienos kirtimus ir kt., yra šios: 6Cu2O plius 2C2Hm=12Cu plius 2Co plius mH2 plius 2CO2
Redukuojant NH3, vyksta šios reakcijos: Cu2O plius 2NH36Cu plius N2 plius 3H2O
Jei gamtinės dujos naudojamos kaip reduktorius, turi būti atliktas vadinamasis gamtinių dujų „reformavimas“. Priešingu atveju komponentas metanas CH4 gamtinėse dujose suyra 1000 laipsnių temperatūroje ir susidaro didelis kiekis H2. Nors jis gali sustiprinti redukciją, jis taip pat padidina vandenilio adsorbciją varyje.
Tam tikroje temperatūroje (kur K yra konstanta) priemaišų kiekis vario skystyje yra atvirkščiai proporcingas Cu2O kiekiui. Kuo didesnis [Cu2O], tuo mažesnis [Me], o tai rodo, kad vario skystyje lieka mažiau neoksiduotų priemaišų ir tuo tobulesnė rafinavimo operacija. Praktika parodė, kad norint greitai ir kruopščiai pašalinti priemaišas iš vario skysčio, reikia stengtis sustiprinti oksidacijos procesą, o elektrinė krosnis turi pasiekti, kad Cu2O koncentracija vario skystyje pasiektų prisotintą būseną.
Cu2O tirpumas vario skystyje didėja didėjant temperatūrai:
Temperatūros laipsnis 1100115012001250
Tirpumas procentas 58.312.413.1
Kai Cu2O tirpumas viršija tirpumą šioje temperatūroje, lydalas bus padalintas į du sluoksnius. Apatinis sluoksnis yra vario skystis, prisotintas Cu2O, o viršutinis sluoksnis yra Cu2O fazė, prisotinta variu. Šį ryšį galima aiškiai matyti iš Cu ¥ O sistemos fazių diagramos. Tirpumas vario skystyje labai mažai padidėja, o lydalas sluoksniuojasi, todėl šiek tiek Cu2O patenka į šlako sluoksnį. Be to, per didelė oksidacija padidina redukcijos procesą ir sunaudoja daugiau redukuojančių medžiagų. Todėl, siekiant išvengti per didelio vario skysčio oksidacijos, vamzdinėje elektrinėje krosnyje oksidacijos laikotarpis turi būti palaikomas 1150–1170 laipsnių.
Naudojant vieno etapo procesą įvairiam variui apdoroti, jis paprastai atliekamas stacionarioje reverberacinėje krosnyje, todėl iš tikrųjų tai yra ne tik lydymas, bet ir rafinavimas reverberacinėje krosnyje.
Vario laužo reverberacinės krosnies rafinavimo principas iš esmės yra toks pat kaip ir rūdos vario pirorafinavimo. Tačiau dėl didelio antrinio žalio vario priemaišų kiekio (kartais iki 4 proc.), operacija turi savo unikalių savybių. Kai vario laužas apdorojamas reverberacinėje krosnyje, visas rafinavimo procesas apima lydymą, oksidavimą, perdirbimą, šlako pašalinimą, liejimą ir kitas operacijas. Visos užduoties esmė yra oksidacija ir redukcija. Toliau daugiausia kalbama apie oksidaciją ir redukciją.
Pagrindinis vario oksido rafinavimo principas yra tas, kad dauguma varyje esančių priemaišų turi didesnį afinitetą deguoniui nei varis deguoniui, o daugumos priemaišų oksidai yra mažiau tirpūs vario skystyje. Todėl, kai į lydalą pučiamas oras, priemaišos pirmiausia oksiduojamos ir pašalinamos. Tačiau varis sudaro didžiąją dalį elektrinės krosnies lydalo, o priemaišų masė yra labai maža. Todėl oksidacijos metu pirmiausia oksiduojasi varis.
4Cu plius O2=2Cu2O
Susidaręs Cu2O iš karto ištirpsta vario skystyje ir reaguoja su vario skystyje esančiomis priemaišomis, todėl priemaišos oksiduojasi.
Formulės [Cu2O] plius [Me]=2 [Cu] plius (MeO) [] reiškia medžiagų koncentraciją vario skystyje; () reiškia medžiagų koncentraciją šlako fazėje; Aš yra priemaišų metalas.
Pagrindinių priemaišų elgsena oksidacijos rafinavimo proceso metu apibendrinama taip:
Geležis. Geležies giminingumas deguoniui yra daug didesnis nei vario deguoniui, todėl geležis lengvai oksiduojasi ir pašalinama šlaku. Geležies oksidacijos reakcija vykdoma pagal šią lygtį: Cu2O plius Fe=2Cu plius FeO
Pagal termodinaminį įvertinimą, rafinavimo proceso metu geležies gali būti pašalinta iki 100 000 dalių.
Nikelis. Nikelis yra priemaiša, kurią sunku pašalinti. Nikelis ir varis gali sudaryti kieto tirpalo seriją. Nors nikelis oksiduojamas tiek lydymosi, tiek oksidacijos periodu, jis yra lėtas ir neišsamus, o oksidacijos laikotarpiu susidaręs NiO pasiskirsto tarp vario skysčio ir šlako. Šlake ištirpęs NiO gali generuoti NiO · Fe2O3, kuris netirpsta vario skystyje, bet tirpsta šlako fazėje. Šią nikelio dalį galima pašalinti. Termodinaminiai skaičiavimai dėžinėje krosnyje rodo, kad kai vario skystyje yra 16 procentų nikelio, nikelis gali būti pašalintas iki 0,25 procentų .
Kai vario skystyje yra ir nikelio, ir arseno, ir stibio, nikelį pašalinti dar sunkiau. Kadangi vario skystyje ištirpęs NiO gali sudaryti nikelio žėrutį (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 arba 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3), tirpstantį vario skystyje su Cu, As arba Sb. Siekiant pašalinti nikelį, nikelio žėručiui suskaidyti pridedamas tik šarminis srautas.
Cinkas. Cinkas ir varis visiškai maišosi skystoje būsenoje, o virimo temperatūra yra 906 laipsniai. Rafinavimo metu didžioji dalis cinko išgaruoja metaliniu pavidalu lydymosi stadijoje, o vėliau oksiduojasi krosnies dujose esančiu deguonimi, kad susidarytų ZnO, kuris išleidžiamas kartu su krosnies dujomis ir surenkamas į dulkių surinkimo sistemą. Likęs cinkas ankstyvoje oksidacijos stadijoje oksiduojamas į ZnO, susidaro cinko silikatas (2ZnO · SiO2) ir cinko feritas (ZnO · Fe2O3) ir patenka į šlaką. Rafinuojant nešvaraus vario medžiagas, turinčias daug cinko (pvz., geltoną nešvarų varį), siekiant pagreitinti cinko garavimą, krosnies temperatūra padidinama tiek lydymosi, tiek oksidacijos laikotarpiu (paprastai palaikoma 1300–1350 laipsnių). Lydalo paviršiuje padengiamas anglies arba besierės kokso dalelių sluoksnis, kad cinko oksidas redukuotųsi į metalinį cinką ir išgaruotų, kad nesusidarytų cinko oksido plutos, trukdančios cinko garavimo procesui.
Vadovauti. Kietasis švinas netirpsta varyje ir retai tirpsta skystoje būsenoje. Tačiau oksidacijos laikotarpiu, kai švinas oksiduojasi į švino oksidą, jo tankis (9,2) yra didesnis nei vario (8,9), todėl jis nusėda krosnies dugne. Todėl, jei tai rūgštus krosnies dugnas, PbO reaguos su SiO2 krosnies statybinėje medžiagoje ir susidarys mažesnio tankio švino silikatas (XPbO · YSiO). Taip plūduriuoja iki išlydyto baseino paviršiaus ir pašalinamas. Jei krosnies dugnas pagamintas iš šarminės ugniai atsparios medžiagos, sunku pašalinti šviną. Šiuo metu į lydalą reikia įpūsti kvarco srautą, kad padidėtų oro srautas ir būtų palaikoma aukšta krosnies temperatūra (apie 1250 laipsnių), leidžianti PbO ir SiO2 reaguoti ir gaminti švino silikatą. Kvarcinio šlako panaudojimo būdas švinui pašalinti užtrunka ilgai ir sukelia didelius vario šlako nuostolius. Siekiant pagerinti švino šalinimo efektą ir pašalinti šio metodo trūkumus, švinui pašalinti fosfato pavidalu galima pridėti fosforinio vario. Boro oksidas taip pat gali būti naudojamas kaip srautas švino borato pavidalu švinui pašalinti.

Aukščiau pateiktą turinį organizuoja Superb heater Company, super šildytuvas. Daugiausia profesionali gamyba: pramoniniai kaitinimo elementai, temperatūros matavimo elementai, gamybos įranga, priedai ir žaliavos, tokios kaip vamzdiniai šildytuvai, vamzdiniai šildytuvai, juostiniai šildytuvai, keraminiai šildytuvai, silikoninės gumos šildytuvai, termoporos ir kt.

Sveiki atvykę į pasaulinius pramonės partnerius aptarti bendradarbiavimo!