Огневое рафинирование черновой меди

Введение

Медь относится к числу наиболее важных цветных металлов. Благодаря своим весьма ценным свойствам и значительному распространению в природе ее месторождений она является одним из наиболее широко используемых металлов после железа. Высокая электропроводность, теплопроводность и способность к пластическим деформациям, малая окисляемость и свойство образовывать ряд ценных сплавов с другими металлами – эти свойства меди и ее сплавов делают медь ценной в промышленной практике.
Основной областью применения меди является электротехника, в которой используется примерно половина общего производства меди. Для передачи электроэнергии на расстояния, для различных электротехнических конструкций обычно употребляют наиболее чистую электролитическую медь, обладающую высокой электропроводностью. Медь в виде сплавов – латуни, бронзы, мельхиора и др. применяется также в больших количествах в различных отраслях промышленности.
Конечным продуктом переработки медных руд и концентратов на медеплавильных заводах является черновая медь. Черновая медь обычно содержит около 1 – 1,5 % различных примесей, включая и благородные металлы. Примеси и значительная газонасыщенность меди, получаемой при конвертировании медных штейнов, сильно снижают ее физико-механические свойства и делают металл совершенно непригодным для промышленных целей. Кроме того, при наличии в черновой меди значительного количества благородных металлов необходимо их извлечение.
Для удаления из меди различных загрязняющих ее примесей и извлечения благородных металлов черновую медь подвергают специальной рафинировочной операции. Таким образом, процесс рафинирования меди является заключительной стадией в металлургическом цикле ее получении и по существу определяет качество выпускаемого металла.
Способ пирометаллургического (огневого) рафинирования как самостоятельный процесс имеет весьма ограниченное применение, главным образом для рафинирования чистых беззолистых сортов черновой меди.
В связи с этим в настоящее время процесс электролитического рафинирования меди обычно применяется в комбинации с предварительным пирометаллургическим ее рафинированием.
Пирометаллургическое (огневое) рафинирование как предварительная операция перед электролизом меди предусматривает выделение из черновой меди менее благородных, т.е. более электроотрицательных, чем медь, примесей, используя для этого большую по сравнению с медью способностью их к окислению с одновременной отливкой меди в аноды для последующего электролитического рафинирования.
При этом получают и наилучшие технико – экономические показатели работы электролитической установки, так как предварительное пирометаллургическое рафинирование черновой меди обеспечивает высокую чистоту электролита и тем самым способствует уменьшению расхода электроэнергии при минимальном выходе анодных остатков с одновременным получением анодного шлама оптимального состава по содержанию меди и благородных металлов.
Целью курсового проекта является проведение литературного обзора по теме, расчет материального и теплового баланса и выбор оборудования.

1 Теоретические процессы огневого рафинирования меди

Основными примесями в черновой меди являются: железо, никель, сера, кислород, свинец, цинк, олово, висмут, сурьма, мышьяк, селен, теллур, серебро и золото.
Для непосредственного технического применения черновая медь не пригодна и поэтому ее обязательно подвергают рафинированию с целью очистки от вредных примесей и попутного извлечения благородных металлов, селена и теллура [1].
Большую часть выплавленной черновой меди подвергают двустадийному рафинированию. Вначале медь рафинируют огневым (окислительным) способом, а затем проводят электролиз. В отдельных случаях, когда медь не содержит благородных металлов, ее очистку ограничивают огневым рафинированием.
Двустадийное рафинирование черновой меди обходится дешевле, чем ее прямая электролитическая очистка. Связано это с меньшим выходом анодного скрапа, получением более богатых шламов, меньшим загрязнением электролита, меньшими расходами на электроэнергию и рядом других факторов, приводящих в итоге к меньшим общим затратам и более высокому извлечению в товарную продукцию как самой меди, так и ценных ее спутников. Одновременно это приводит к улучшению качества товарной меди [1].
Цикл операций огневого рафинирования начинается с загрузки печи. Кроме черновой меди, в шихту анодных печей входят оборотные материалы: анодный брак, бракованные изложницы, анодные остатки и т. д. При использовании стационарных печей загрузку твердой меди производят с помощью шарнирного крана, а жидкую медь заливают через рабочее окно по специально устанавливаемому для этой цели желобу. В наклоняющиеся печи медь загружают через горловину.
Атмосфера в печи в период плавления должна быть окислительной, температура в рабочем пространстве составляет 1450 – 1500 °С. Важно точно определить окончание периода плавления. Так, присутствие на поду нерасплавленной массы приводит к неполадкам, а ее перегрев – к увеличению продолжительности плавления и повышенному расходу топлива. Для окисления примесей по завершении операции плавления в медь начинают вдувать сжатый воздух под давлением.
На стадии окисления с поверхности расплава периодически снимают шлак, в который переходит большая часть неблагородных примесей. Рафинировочные шлаки перерабатывают в качестве оборотных материалов в конвертерах при конвертировании медных штейнов.