Огневое рафинирование меди

1.Способ огневого рафинирования расплава черной меди [Худяков В.И., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта, часть 1. Металлургия меди, М.: Металлургия, 1977, 147-157, 185-187]. Способ включает окислительную продувку расплава черной меди в конверторе воздухом, загрузку в конвертор кокса в качестве топлива и кварцевого флюса для ошлакования окисленных примесей, раздельный слив из конвертора расплавов шлака и черновой меди. Полученная черновая медь содержит 97-98.3 мас.% меди.

Основным недостатком способа служит получение относительно тугоплавких шлаков (из-за содержания в них тугоплавких оксидов и силикатов цинка), высокое содержание в шлаках меди 20-30 мас.% и сравнительно невысокое ее извлечение в черновую медь.



2. способ огневого рафинирования черновой меди в анодной печи. Способ включает расплавление черновой меди с помощью топливной горелки, окислительную продувку расплава черновой меди воздухом или кислородовоздушной смесью, загрузку кварцевого флюса в ходе окислительной продувки для ошлакования окисленных примесей, слив шлака, восстановление (раскисление) меди природным газом, разливку полученной анодной меди. При этом для более глубокого рафинирования меди от ряда трудноудаляемых из нее оксидов - никеля, сурьмы и мышьяка, свинца в состав загружаемых флюсов дополнительно вводят соответственно оксиды трехвалентного железа - Fe2O3 (ферриты), оксид кальция - CaO (известь) и соду - Na2CO3, повышенное количество кварца - SiO2 [Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. М.: Металлургия, 1988, с.306-324]. Способ характеризуется получением шлаков с высоким содержанием в них меди 30-40% и невысокой степенью отделения от меди трудноудаляемых оксидов - свинца и никеля.



3. Наиболее близким, выбранным за прототип, является способ огневого рафинирования меди с наведением в ванне печи железистых шлаков, включающий плавление медьсодержащих материалов с флюсом, в состав которого входит оксид кремния и железо, окисление медного расплава с добавлением флюса и отделение шлака от меди. При этом железо в результате его окисления и ошлакования оксидом кремния образует в печи железистые силикатные шлаки, в которых растворяются оксиды других примесных металлов [заявка на изобретение 2007126129]. Основными недостатками способа являются сравнительно высокое содержание меди в рафинировочных шлаках и в том числе в виде медной металлической фазы, невысокое извлечение меди в товарный продукт, относительно высокая температура плавления шлаков из-за содержания в них тугоплавких оксидов - магнетита и оксидных соединений цинка, сравнительно высокое содержание в рафинированной меди, свинца и никеля.



4.Способ огневого рафинирования меди. Он включает плавление медьсодержащих материалов с флюсом, в состав которого входит оксид кремния и железо, с получением в ванне печи расплавов металлического медного сплава и шлака при температуре 1220-1240°С.




Затем при этой же температуре проводят окисление металлического медного расплава. Для этого медный расплав продувают кислородовоздушной газовой смесью. После расплавления и параллельно с продувкой кислородосодержащим газом дополнительно добавляют флюс, содержащий смесь эгиринового концентрата и оксида кремния - SiO2 при следующих соотношениях, мас.%: концентрат - 75-15%, оксид кремния - 25-85%. Концентрат содержит ~ 80-85 мас.% эгирина - Na, Fe [Si2 O6], ~ 5-7 мас.% нефелина - KNa3 [AlSiO4]4, ~ 3-5 мас.% сфена - CaTiSiO4, ~ 3-4 мас.% апатита - Ca10 (РО4)6, ~ 4 мас.% - примеси.После завершения окисления медного расплава отключают продувку его воздухом. Затем рафинировочный шлак сливают из печи. Медный расплав далее раскисляют по известным технологиям и получают рафинированную или анодную медь. 

При известной для огневого рафинирования меди оптимальной температуре расплавов металла и шлака в ванне печи - Тв снижение температуры образования и расплавления шлака - Тпл приводит в процессе к относительному перегреву шлака над точкой ликвидуса или увеличению а=Т в Тпл. Это обеспечивает разжижение и уменьшение вязкости шлака. Именно разжижение и уменьшение вязкости шлаков объясняет причину снижения содержания металлической медной фазы в рафинировочных медных шлаках при использовании феррит-натриевого силиката - эгиринового концентрата в качестве компонента флюса

При увеличении массовой доли концентрата или эгирина в флюсе более 75% происходит увеличение вязкости рафинировочных шлаков и образование в них стекловидной силикатной фазы. Это снижает степень обеднения шлака по содержанию в нем металлической медной фазы (корольков меди), а также степень рафинирования меди от свинца и никеля из-за ухудшения массопереноса в шлаке и уменьшения в данном случае массовой скорости физико-химических процессов отделения из меди в шлак свинца и никеля. При уменьшении массовой доли концентрата или эгирина в флюсе менее 15% влияние эгирина на снижение вязкости является недостаточным для уменьшения содержания меди в рафинировочных шлаках.

При температуре огневого рафинирования меди менее 1220°С возрастает вязкость шлаков и снижается массовая скорость осаждения из них корольков меди в медный расплав. Это приводит к повышению в шлаке содержания меди.