Analisis Prinsip Teknologi Pemurnian Tungku Listrik Refleksi Tembaga

Tetapan kesetimbangan reaksi ini adalah:
Tubuh utama dalam cairan tembaga adalah logam tembaga, dengan konsentrasi tinggi. Karena massa pengotor yang relatif rendah, meskipun pengotor dioksidasi oleh Cu2O, dapat dianggap bahwa [Cu] pada dasarnya tetap tidak berubah (yaitu konstan). Pada saat yang sama, karena kelarutan oksida pengotor (MeO) dalam cairan tembaga sangat kecil, ia dapat dengan cepat mencapai saturasi, sehingga dalam banyak kasus, ketika suhu konstan, [MeO] dapat dianggap sebagai nilai konstan. , sehingga tetapan kesetimbangan reaksi dapat dinyatakan dengan rumus berikut: K '=[Cu2O] [Me]
Timah. Saat memproses bahan perunggu, kandungan timah dalam bahan tinggi, dan timah dan tembaga saling larut saat cair. Timah dioksidasi dalam tungku reverberatory untuk membentuk stannous oksida (SnO) dan timah dioksida (SnO2). SnO bersifat basa lemah, dapat membentuk terak dengan SiO2, dan juga dapat menguap sebagian. SnO2 bersifat asam lemah dan larut dalam cairan tembaga. Pada saat ini, pelarut basa (soda atau batu kapur) perlu ditambahkan untuk membuatnya terak, dan tungku tabung menghasilkan natrium stannat (Na2O · SnO2) atau kalsium stannat (CaO · SnO2) yang tidak meleleh dalam cairan tembaga. Praktik telah menunjukkan bahwa menambahkan fluks campuran yang terdiri dari 30 persen kalsium oksida dan 7{{10}} persen natrium karbonat dapat mengurangi kandungan timah dalam tembaga dari 0,029 persen menjadi 0,002 persen . Penggunaan fluks campuran yang terdiri dari Fe2O3 dan SiO2 50 persen juga dapat dengan cepat mengurangi kandungan timah menjadi 0,005 persen dan menghilangkan beberapa timbal.
Arsenik. Dari As? Diagram fase Cu menunjukkan bahwa arsenik dan tembaga saling larut dalam keadaan cair. Selama oksidasi, arsenik dapat dioksidasi menjadi As2O3 yang mudah menguap, yang dibuang bersama gas tungku. Namun, sejumlah kecil arsenik juga dapat dioksidasi menjadi As2O5 dan menghasilkan arsenat tembaga (Cu2O · XAs2O5), yang larut dalam cairan tembaga. Ketika nikel hadir dalam cairan tembaga, arsenik juga dapat membentuk mika nikel bersama dengan tembaga dan nikel, yang meningkatkan kesulitan penghilangan arsenik.
Antimon. Antimon dan tembaga dapat bercampur tanpa batas dalam keadaan cair, dan tembaga dan antimon juga dapat menghasilkan Cu3Sb dan Cu3Sb2. Seperti arsenik, antimon juga menghasilkan Sb2O3 yang mudah menguap selama oksidasi, dan juga dapat menghasilkan Cu2O·Sb2O3 dan Cu2O·Sb2O5 yang larut dalam cairan tembaga. Jadi ketika menangani pengotor tembaga dengan kandungan As dan Sb yang tinggi, proses oksidasi dan reduksi perlu diulang beberapa kali, sehingga As2O5 dan Sb2O5 yang tidak mudah menguap direduksi menjadi As2O3 dan Sb2O3 yang mudah menguap, dan As dan Sb yang tidak mudah menguap diperlakukan. dengan fluks alkali.
Emas dan perak. Emas dan perak benar-benar diperkaya dalam tembaga anoda dan masuk ke lendir anoda selama pemurnian elektrolitik, yang dapat diolah lebih lanjut untuk pulih.
Setelah semua pengotor dihilangkan, periode oksidasi berakhir dan proses beralih ke periode reduksi. Efek reduksi adalah mereduksi oksida tembaga teroksidasi menjadi logam tembaga, dan menghilangkan gas yang terlarut dalam cairan tembaga. Pada akhir oksidasi, masih terdapat sekitar 8 persen Cu2O di dalam tungku kotak dan cairan tembaga. Oksigen yang berlebihan dalam tembaga akan membuat tembaga rapuh, mengurangi keuletan dan konduktivitasnya, dan oleh karena itu diperlukan reduksi. Selama periode reduksi, reaksi kimia utama yang terjadi saat menggunakan minyak berat, potongan kayu, dll. adalah sebagai berikut: 6Cu2O plus 2C2Hm=12Cu plus 2Co plus mH2 plus 2CO2
Ketika direduksi dengan NH3, terjadi reaksi berikut: Cu2O ditambah 2NH36Cu ditambah N2 ditambah 3H2O
Jika gas alam digunakan sebagai zat pereduksi, apa yang disebut "reformasi" harus dilakukan pada gas alam. Jika tidak, komponen metana CH4 dalam gas alam terurai pada 1000 derajat untuk menghasilkan H2 dalam jumlah besar. Meskipun dapat meningkatkan reduksi, itu juga meningkatkan adsorpsi hidrogen oleh tembaga.
Pada suhu tertentu (di mana K adalah konstanta), kandungan pengotor dalam cairan tembaga berbanding terbalik dengan kandungan Cu2O. Semakin besar [Cu2O], semakin kecil [Me], menunjukkan bahwa semakin sedikit pengotor tak teroksidasi yang tersisa dalam cairan tembaga dan semakin lengkap operasi pemurniannya. Praktik telah menunjukkan bahwa untuk menghilangkan kotoran dari cairan tembaga dengan cepat dan menyeluruh, upaya harus dilakukan untuk memperkuat proses oksidasi, dan tanur listrik harus membuat konsentrasi Cu2O dalam cairan tembaga mencapai keadaan jenuh.
Kelarutan Cu2O dalam cairan tembaga meningkat dengan meningkatnya suhu:
Derajat suhu 1100115012001250
Persen kelarutan 58.312.413.1
Ketika kelarutan Cu2O melebihi kelarutan pada suhu ini, lelehan akan terbagi menjadi dua lapisan. Lapisan bawah adalah cairan tembaga jenuh dengan Cu2O, dan lapisan atas adalah fasa Cu2O jenuh dengan tembaga. Hubungan ini dapat dilihat dengan jelas dari diagram fasa sistem Cu ¥ O. Kelarutan dalam cairan tembaga meningkat sangat sedikit, dan lelehan mengalami pelapisan, menyebabkan beberapa Cu2O memasuki lapisan terak. Selain itu, oksidasi yang berlebihan meningkatkan proses reduksi dan mengkonsumsi lebih banyak zat pereduksi. Oleh karena itu, untuk menghindari oksidasi cairan tembaga yang berlebihan, tungku listrik tubular memerlukan periode oksidasi untuk dipertahankan pada 1150~1170 derajat.
Bila menggunakan proses satu tahap untuk mengolah aneka tembaga, umumnya dilakukan di tungku reverberatory tetap, jadi sebenarnya tidak hanya peleburan tapi juga pemurnian di tungku reverberatory.
Prinsip pemurnian tungku reverberatory tembaga bekas pada dasarnya sama dengan pyrorefining bijih tembaga. Namun, karena kandungan pengotor yang tinggi dari tembaga mentah sekunder (kadang-kadang hingga 4 persen), operasi tersebut memiliki karakteristik yang unik. Ketika tembaga bekas diolah di tungku reverberatory, seluruh proses pemurnian meliputi peleburan, oksidasi, daur ulang, pembuangan terak, pengecoran, dan operasi lainnya. Inti dari seluruh penugasan adalah oksidasi dan reduksi. Berikut ini terutama menguraikan tentang oksidasi dan reduksi.
Prinsip dasar pemurnian oksida tembaga adalah bahwa sebagian besar pengotor yang ada dalam tembaga memiliki afinitas yang lebih besar terhadap oksigen daripada tembaga terhadap oksigen, dan oksida dari sebagian besar pengotor memiliki kelarutan yang lebih rendah dalam cairan tembaga. Oleh karena itu, ketika udara dihembuskan ke dalam lelehan, pengotor lebih disukai teroksidasi dan dihilangkan. Namun, tembaga menyumbang sebagian besar dalam lelehan tungku listrik, dan massa pengotornya sangat rendah. Oleh karena itu, selama oksidasi, tembaga adalah yang pertama teroksidasi.
4Cu ditambah O2=2Cu2O
Cu2O yang dihasilkan segera dilarutkan dalam cairan tembaga dan bereaksi dengan pengotor dalam cairan tembaga, menyebabkan pengotor teroksidasi.
Dalam rumus [Cu2O] plus [Me]=2 [Cu] plus (MeO), [] mewakili konsentrasi zat dalam cairan tembaga; () mewakili konsentrasi zat dalam fase terak; Aku adalah logam pengotor.
Perilaku pengotor utama selama proses pemurnian oksidasi dirangkum sebagai berikut:
Besi. Afinitas besi terhadap oksigen jauh lebih besar daripada tembaga terhadap oksigen, sehingga besi mudah teroksidasi dan dihilangkan dengan slagging. Reaksi oksidasi besi dilakukan menurut persamaan berikut: Cu2O ditambah Fe=2Cu ditambah FeO
Menurut perkiraan termodinamika, besi dapat dihilangkan hingga 100.000 bagian selama proses pemurnian.
Nikel. Nikel adalah pengotor yang sulit dihilangkan. Nikel dan tembaga dapat membentuk rangkaian larutan padat. Meskipun nikel teroksidasi baik pada periode peleburan dan periode oksidasi, namun lambat dan tidak lengkap, dan NiO yang dihasilkan selama periode oksidasi didistribusikan antara cairan tembaga dan terak. NiO yang terlarut dalam terak dapat menghasilkan NiO · Fe2O3 yang tidak larut dalam cairan tembaga tetapi larut dalam fase terak. Bagian nikel ini bisa dihilangkan. Perhitungan termodinamika dalam tungku kotak menunjukkan bahwa bila cairan tembaga mengandung 16 persen nikel, nikel dapat dihilangkan hingga 0,25 persen .
Ketika cairan tembaga mengandung nikel dan arsenik dan antimon, penghilangan nikel menjadi lebih sulit. Karena NiO yang terlarut dalam cairan tembaga dapat membentuk mika nikel (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 atau 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) larut dalam cairan tembaga dengan Cu, As, atau Sb. Untuk menghilangkan nikel, hanya fluks alkali yang ditambahkan untuk menguraikan mika nikel.
Seng. Seng dan tembaga benar-benar larut dalam keadaan cair, dengan titik didih 906 derajat. Selama pemurnian, sebagian besar seng menguap dalam bentuk logam selama tahap peleburan, dan kemudian dioksidasi oleh oksigen dalam gas tungku untuk membentuk ZnO, yang dikeluarkan bersama gas tungku dan dikumpulkan dalam sistem pengumpulan debu. Seng yang tersisa dioksidasi menjadi ZnO pada tahap awal oksidasi, membentuk seng silikat (2ZnO · SiO2) dan seng ferit (ZnO · Fe2O3) dan memasuki terak. Saat memurnikan bahan tembaga tidak murni dengan kandungan seng tinggi (seperti tembaga tidak murni kuning), untuk mempercepat penguapan seng, suhu tungku dinaikkan selama periode peleburan dan oksidasi (biasanya dipertahankan pada 1300~1350 derajat ), dan a lapisan arang atau partikel kokas bebas sulfur ditutupi pada permukaan lelehan untuk mereduksi seng oksida menjadi logam seng dan menguap, guna menghindari pembentukan kerak seng oksida yang menghambat proses penguapan seng.
Memimpin. Timbal padat tidak larut dalam tembaga dan jarang larut dalam keadaan cair. Namun, selama periode oksidasi, ketika timbal dioksidasi menjadi timbal oksida, kerapatannya (9,2) lebih tinggi daripada tembaga (8,9), sehingga mengendap di dasar tungku. Oleh karena itu, jika merupakan dasar tungku asam, PbO akan bereaksi dengan SiO2 dalam bahan bangunan tungku untuk menghasilkan timbal silikat (XPbO · YSiO) dengan densitas lebih rendah. Dengan demikian mengambang ke permukaan kolam cair dan dihilangkan. Jika bagian bawah tungku terbuat dari bahan tahan api alkali, sulit untuk menghilangkan timbal. Pada saat ini, fluks kuarsa harus dihembuskan ke dalam lelehan untuk meningkatkan aliran udara dan mempertahankan suhu tungku yang tinggi (sekitar 1250 derajat ), memungkinkan PbO dan SiO2 bereaksi dan menghasilkan timbal silikat. Metode penggunaan slag kuarsa untuk menghilangkan timbal membutuhkan waktu lama dan menyebabkan hilangnya slag tembaga dalam jumlah besar. Untuk meningkatkan efek penghilangan timbal dan mengatasi kekurangan metode ini, tembaga fosfor dapat ditambahkan untuk menghilangkan timbal dalam bentuk fosfat. Boron oksida juga dapat digunakan sebagai fluks untuk menghilangkan timbal dalam bentuk timbal borat.

Konten di atas diorganisir oleh Superb heater Company, super heater. Terutama produksi profesional: elemen pemanas industri, elemen pengukur suhu, peralatan produksi, aksesori, dan bahan baku seperti pemanas tubular, pemanas tubular, pemanas sabuk, pemanas keramik, pemanas karet silikon, termokopel, dll.

Sambut mitra industri global untuk membahas kerja sama!