Функциональная схема автоматизация огневое рафинирование меди анодной печи

Электролитическое рафинирование меди 

При электролитическом  рафинировании решаются две задачи — глубокое рафинирование меди от примесей, что обеспечивает ее высокую электропроводность, и попутно извлечение ценных золота, серебра и селена. 

Электролиз ведут  в ваннах ящичного типа длиной 3-5,5, шириной 1 и глубиной 1,2-1,3 м, футерованных внутри кислотостойкими материалами (винипласт, стеклопластик и др.). В ванне подвешивают аноды и между ними катоды — пластины из чистой меди. 

Электролитом  служит раствор CuSO4и H2SO4, напряжение между  анодами и катодами 0,3—0,4В. Происходит электролитическое растворение  анодов, т.е. в раствор переходят  ионы Cu2+, а на катодах эти ионы разряжаются, осаждаясь на них слоем чистой меди. Электролит периодически обновляют. Часть примесей остается в электролите, а такие как Au, Ag, Se, Те, Pb, Sn, Pt выпадают в осадок — шлам, который выгружают из ванны и перерабатывают, извлекая ценные металлы. 

Растворение анода  длится 20—30сут, катоды выгружают через 6—12 сут. Удельный расход электроэнергии равен 230-350 кВт • ч на 1т меди. 

Часть катодов  направляют потребителям, а основное количество переплавляют для получения слитков и литых заготовок. Катоды расплавляют в отражательных и шахтных печах с отоплением природным газом, в электродуговых и индукционных печах. Жидкую медь разливают на карусельных разливочных машинах в вайербасы (заготовки для прокатки проволоки) или в слитки различной формы. Разливку производят также на установках непрерывной и полунепрерывной разливки, получая литые заготовки требуемого сечения. Применяют литейно-прокатные агрегаты, где отливаемую на УНРС заготовку обжимают в прокатных валках агрегата до получения прутка (катанки) или медной полосы.

СХЕМА 1

ПОДГОТОВКА  РУД  К  ПЛАВКЕ

(ОБОГАЩЕНИЕ, ОБЖИГ)

ПЛАВКА НА ШТЕЙН

 
 

  ШЛАК                             ШТЕЙН 

                                    В ОТВАЛ

КОНВЕРТИРОВАНИЕ ШТЕЙНА

(ПРОДУВКА  ВОЗДУХОМ)

   ЧЕРНОВАЯ МЕДЬ       КОНВЕРТЕРНЫЙ

                                       ШЛАК

 

РАФИНИРОВАНИЕ

ОТХОДЫ                    МЕДЬ

ПЕРЕРАБОТКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

Ag, Au, Te и др. 
 

СХЕМА 2

 
 

ПЕРВЫЙ  ПЕРИОД 

2 FeS + 3O₂ = 2FeO + 2SO₂ + 930360 Дж

2CuS + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂ + 765600 Дж

Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO

2FeO + SiO₂ = (FeO)₂ × SiO₂

6FeO + O₂ = 2Fe₃O₄

ВТОРОЙ  ПЕРИОД

2Cu₂S + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂

Cu₂S + 2Cu₂O = 6Cu + SO₂ 
 
 
 
 
 
 

                               Два способа рафинирования

По ГОСТ 859 66 предусмотрено 10 марок меди, допустимое содержание суммы примесей в них от 0,01-до 1%. Известны два способа рафинирования: огневой и электролитический. Первым можно получить металл чистотой 99,599,7%, но не удается извлечь благородные металлы. Электролиз, который сложнее и дороже, дает медь высших марок и позволяет выделить ценные элементы в отдельный богатый продукт, который окупает сравнительно большие расходы на передел. Качество рафинированной меди выше, а затраты на ее очистку меньше, если металл предварительно очистить огневым способом. В современной практике электролитическому рафинированию обычно предшествует огневое.

                                     Получение анодов

Рафинированную медь выпускают через вертикальную щель в стенке печи; для этого постепенно сбивают порог из огнеупорной глины. Металл отливают в аноды, предназначенные для электролиза. Применяемая для этого карусельная разливочная машина представляет собой горизонтальный круг, на котором установлены изложницы Для анодов. Он медленно вращается; чугунные или медные изложницы заполняются медью из ковша, установленного на козлах. Наклоняясь, ковш заливает одну из них, после чего карусель автоматически поворачивается, подставляя под носок следующую. За время движения по кругу металл затвердевает и охлаждается водой из брызгал. Готовые аноды погружают для полного охлаждения в бассейн с водой, а затем отвозят на склад. Розлив автоматизирован.

                                     Аноды

Аноды имеют толщину 4050 мм и массу от 250 до 320 кг. Катодные основы получают электролизом на матрицах из нержавеющей стали в предназначенных для этого особых ваннах. Матрицы через сутки извлекают и снимают с них по два листа осевшей меди, их обрезают и приклепывают медные ушки.  

                                              Анодная печь

Модернизация  анодной печи, предназначенной для  огневого рафинирования черновой меди. Была установлена на одном из российских предприятий горелка GT-18K работающая на природном газе, что позволило существенно оптимизировать технологический процесс и добиться экономии топлива. Система автоматического управления блокирует некорректные действия оператора и обеспечивает контроль безопасного состояния технологических агрегатов. Полностью автоматизирована операция розжига горелок и реализованы требования автоматики безопасности, предусмотренные правилами безопасности в газовом хозяйстве цветной металлургии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

            Медь имеет широкое применение. Так, например, чистая медь используется электротехнической промышленности.

           Важное значение имеют сплавы  меди: латунь (сплав меди с цинком), бронза (сплав меди с оловом), алюминиевая  бронза (сплав меди с алюминием), мельхиор (сплав меди с железом, никелем и марганцем) и др.

           Соли меди используется в сельском  хозяйстве для борьбы с вредителями, в качестве микроудобрений, а также в качестве катализаторов в химическом синтезе.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Архипов В. В. Технология металлов и других конструкционных  материалов.

М.: «Высшая  школа», - 1968

2. Воскобойников В. Г. Общая металлургия. М.: - Металлургия, - 1985
3. Технология конструкционных материалов. /под ред. Дальского А. М. – М.: «Машиностроение», - 1985