СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ
COPPER REFINING METHOD

Способ рафинирования меди относится к области цветной металлургии и может быть использован для огневого рафинирования медного лома, преимущественно электротехнического назначения, загрязненного, главным образом, примесями припоя и посторонними включениями.
2
Известен «Способ огневого рафинирования меди» по заявке RU № 2007126129 от 09.07.2007, опубл. 20.01.2009, МПК С22В 15/14 (2006.01), включающий плавление медьсодержащих материалов с добавлением флюса, в состав которого входит железо и оксид кремния., окисление медного расплава с добавлением флюсов в количествах, соответствующих массовому соотношению SiO:Fe=1,2…1,5, с массовой долей флюса от шихты 0,3…0,4% и отделение шлака от меди.
Однако данный способ применим лишь при весьма существенном содержании примесей, поскольку введение железа в расплав меди, осложняет процесс, так как впоследствии приводит к необходимости его удаления.
Известен «Способ рафинирования меди и медных сплавов (варианты)» по заявке RU №2005135994/02 от 21.11.2005, опубл. 27.05.2007, МПК С22В 15/14, С22С 1/02, включающий расплавление шихты в печи с крышкой, подачу к поверхности расплава через фурмы газообразного окислителя и последующее восстановление расплава, при этом, на поверхности расплава между, по крайней мере, двумя фурмами, устанавливают раму с площадью внутренней поверхности, составляющей 0,3-0,5 площади поверхности всего расплава, в которую помещают рафинирующий флюс, причем при достижении концентрации кислорода в металле не менее 0,8 мас.% подачу газообразного окислителя прекращают, фурмы поднимают, обеспечивая свободное перемещение рамы с флюсом по поверхности расплава; или, при этом, подачу газообразного окислителя осуществляют к поверхности расплава, расположенного внутри рамы, а рафинирующий флюс размещают на остальной поверхности расплава, причем, при достижении концентрации кислорода в металле не менее 0,8 мас.% подачу газообразного окислителя прекращают, фурму и раму поднимают, обеспечивая распределение флюса по всей поверхности расплава; в качестве газообразного окислителя используют кислород воздуха, или смесь водяного пара с воздухом, или смесь предельных углеводородов с воздухом; в качестве предельного углеводорода используют метан; в качестве рафинирующего флюса используют смесь солей щелочных и щелочноземельных металлов и кремнезема.
Данный способ применим исключительно при рафинировании в печах, обеспечивающих возможность установки рамы на поверхность расплава, преимущественно - в печах тигельного типа.
2
Наиболее близким является «Способ огневого рафинирования меди» по патенту RU №2391420 от 24.06.2009, опубл.: 10.06.2010, МПК С22В 9/10 (2006.01), С22В 15/14 (2006.01), который включает, плавление медьсодержащих материалов содержащим оксид кремния, с флюсом, и железом, дальнейшее окисление полученного медного расплава при температуре 1220-1240°C, с добавлением флюса, содержащего эгириновый концентрат, состоящий из эгирина, и оксид кремния - SiO, при следующих соотношениях, мас.%: концентрат - 75-15%, оксид кремния - 25-85%, и отделение шлака от медного расплава.
Данный способ также применим при значительном загрязнении примесями медного расплава. Эгириновый концентрат содержит значительное количество оксида железа, что нежелательно в связи с необходимостью дальнейшего его удаления. Кроме того, в результате применения образуется кислый шлак, неблагоприятно воздействующий на футеровку печи, как правило, основную либо нейтральную.
Задачей является снижение содержания нежелательных примесей в расплаве медного лома, преимущественно электротехнического назначения, загрязненного, главным образом, примесями припоя и посторонними включениями.
Задача решена за счет способа рафинирования меди, включающего приготовление шихты, ее расплавление и окисление полученного медного расплава, при этом, шихту готовят путем сортировки медного лома и очищения его от олова и свинцового припоя, окисление медного расплава ведут путем порционной подачи в расплав гидроксида натрия NaOH в количестве 0,5-3 мас.% от массы шихты с одновременной продувкой кислородсодержащим газом; после каждой продувки контролируют химический состав рафинируемой меди; расчетное количество гидроксида натрия NaOH, распределяют на число операций продувки.
Технический результат заключается в достижении степени рафинирования, позволяющий получить товарную медь качества вплоть до марки М0 ГОСТ 859-2001, за счет порционной подачи в расплав гидроксида натрия NaOH, в количестве 0,5-3 мас.% от массы шихты с одновременной продувкой кислородсодержащим газом, что позволяет снизить содержание нежелательных примесей в расплаве в разы, например: Sn (олово) и Fe (железо) до 10, Pb (свинец) до 4, Sb (сурьма) до 2. Данные сведены в таблицу.
Способ осуществляют следующим образом.
Готовят шихту, отсортировывая от лома посторонние включения из инородных металлов и сплавов, а также неметаллических примесей.
После расплавления медьсодержащих материалов, в расплав, порциями, или на поверхность расплава, подают гидроксид натрия (NaOH) в количестве от 0,5% до 3% от массы шихты, в зависимости от показателей загрязнения металла посторонними примесями. Одновременно расплав продувают кислородсодержащим газом (в частном случае - воздухом), для окисления примесей и одновременного перемешивания расплава.
Общее необходимое количество гидроксида натрия от 0,5% до 3%, определенное эмпирическим путем, на основании экспериментальных данных, распределяют на число операций продувки, которые проводятся совместно с введением NaOH.
После каждой продувки контролируют химический состав рафинируемого металла, и, исходя изуточненных данных, принимают решение о продолжении операций введения NaOH и продувки, либо об окончании стадии рафинирования и перехода к сливу шлака.
По окончании указанных операций расплав выстаивается, до образования на поверхности расплава жидкого шлака, обладающего низкой вязкостью, представляющего собой смесь оксида меди и оксидов примесей. Шлак с поверхности расплава удаляют любым удобным способом, например путем слива, или на поверхность расплава подают полифосфат щелочного металла, в результате чего шлак переходит в твердую фазу, и его удаляют механически.
После удаления шлака, восстанавливают (раскисляют) расплав любым из известных способов: подачей в расплав мокрых бревен (дразнение), или продувкой природным газом, или введением в расплав смеси тяжелых углеводородов, периодически контролируя расплав, до получении удовлетворительного, ниже 300 ppm., показателя содержания кислорода в расплаве.
Предлагаемый способ показал свою эффективность в процессе огневого рафинирования медного лома электротехнического назначения, загрязненного, главным образом, примесями припоя и посторонними включениями, за счет применения гидроксида натрия, позволяет снизить содержание нежелательных примесей в расплаве в разы, например: Sn (олово) и Fe (железо)до 10, Pb (свинец) до 4, Sb (сурьма) до 2.
Элемент
Исходное содержание
Конечное содержание
Степень рафинирования
Sn (олово)
100-210
12-30
7-9
Pb (свинец)
15-80
5-20
3-4
Fe (железо)
50-150
5-10
10-15
Sb (сурьма)
10-15
5-10
1,5-2
Технический результат заключается в достижении степени рафинирования, позволяющей получить товарную медь качества вплоть до марки М0 ГОСТ 859-2001, при условии соответствующей подготовки шихты, при этом шлак обладает низкой вязкостью, что облегчает его удаление.