ENSURING EFFICIENCY OF REFINING MELT OF COPPER SCRAP WITH STEAM-AIR MIXTURE BASED ON MATHEMATICAL MODELING AND EXPERIMENTAL RESEARCHES
Authors: Задиранов А.Н. , Мещеряков А.В. , Малькова М.Ю. , Нурмагомедов Т.Н. , Дегтярев С.В. , Григорьевская И.И. , Грушева Т.Г. , Ерошенко В.О. 
Published: October 2023

При производстве меди и медных сплавов используют оборотные лома и отходы. Часто в качестве медных ломов выступает кабельный лом, содержащий в своем составе примеси цветных и черных металлов. Авторами работы предложен способ очистки медного сплава от примесей паровоздушным окислением. Для выполнения поставленной в работе цели использовали метод обдува поверхности расплава паровоздушной газовой смесью, подаваемой в пространство плавильной печи с помощью специально изготовленного устройства. Экспериментально определены технологические параметры, обеспечивающие эффективное удаление из расплава меди примесей железа, олова, свинца и цинка. В ходе проведенных исследований выявлено, что решение задачи создания эффективной технологии рафинирующего переплава медного лома обусловлено контролем за степенью окисления расплава, расходом окислителя и длительностью процесса перехода примесей в шлак и газовую фазу. Оптимизацию технологических параметров рафинировочного окисления расплава с целью повышения его производительности и снижения требуемого расхода раскислителя производили, используя метод эволюционного поиска решения. Экспериментально установлено, что для достижения максимального эффекта рафинирования меди необходимо обеспечение оптимальной выдержки расплава с растворенным в нем кислородом. Сделан вывод о том, что технология обработки расплавов медных ломов паровоздушной смесью позволяет рафинировать расплав, содержащий суммарно более 1,6% примесей (в том числе примесей железа, олова, свинца и цинка), с получением медного расплава, химический состав которого отвечает химическому составу меди марок М0 и М1.

Recycled scrap and waste are used in the production of copper and copper alloys. Often, cable scrap containing impurities of non-ferrous and ferrous metals, acts as copper scrap. The authors of the work proposed method for cleaning a copper alloy from impurities by steam-air oxidation. The aim of the work is to study and optimize the parameters of the process of refining copper from impurities by steam-air oxidation. To achieve the goal set in the work, the method of blowing the surface of the melt with a steam-air gas mixture supplied to the space of the melting furnace using a specially manufactured device was used. The technological parameters ensuring effective removal of iron, tin, lead and zinc impurities from the copper melt have been experimentally determined. In the course of the research, it was revealed that the solution to the problem of creating an effective technology of refining remelting of copper scrap is due to the control of the degree of oxidation of the melt, the consumption of the oxidizer and the duration of the process of transition of impurities into the slag and gas phase. Optimization of the technological parameters of refining oxidation of the melt in order to increase its productivity and reduce the required consumption of deoxidizer was carried out using the method of evolutionary solution search. It has been experimentally established that in order to achieve the maximum effect of copper refining, it is necessary to ensure optimal exposure of the melt with oxygen dissolved in it. It is concluded that the technology of processing melts of copper scrap with a vapor-air mixture allows refining a melt containing a total of more than 1.6% impurities (including impurities of iron, tin, lead and zinc), to obtain a copper melt, the chemical composition of which corresponds to the chemical composition copper grades M0 and M1.