DE1151385B

DE1151385B - Process for separating zinc from copper and copper alloys

Info

Publication number: DE1151385B
Application number: DER28959A
Authority: DE
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1959-10-27
Filing date: 1960-10-25
Publication date: 1963-07-11

Description

Verfahren zur Abtrennung von Zink aus Kupfer und Kupferlegierungen 23 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur-Abtrennung von in Kupferlegierungen enthaltenem Zink.Process for separating zinc from copper and copper alloys 23 The invention relates to a method for the separation of copper alloys contained zinc.

Es ist bekannt, daß man das Zink aus Kupferlegierungen nach einem Verfahren abtrennen kann, das darin besteht, daß die Kupferlegierung auf einer wesentlich oberhalb ihres Schmelzpunktes gelegenen Temperatur während einer sehr langen Zeit, z. B. bei 14001 C während einer Dauer von 48 Stunden, gehalten wird. Ein solches Verfahren ist langwierig und kostspielig. Darüber hinaus ist eine vollständige Ab- trennung des Zinks nicht möglich. Der Restgehalt an Zink am Ende des Verfahrens liegt kaum unterhalb 0,5 bis 1 %. Derartig verunreinigte Metalle können nur schwierig zwecks Gewinnung eines für industrielle Zwecke erforderlichen Kupfers von hohem keinheitsgrad nach den bekannten elektrochemischen Reinigungsverfahren weiterverarbeitet werden.It is known that the zinc can be separated from copper alloys by a process which consists in keeping the copper alloy at a temperature substantially above its melting point for a very long time, e.g. B. at 14001 C for a period of 48 hours. Such a procedure is lengthy and costly. In addition, a complete waste separation impossible zinc. The residual zinc content at the end of the process is barely below 0.5 to 1 %. Such contaminated metals can only with difficulty be further processed by the known electrochemical cleaning processes for the purpose of obtaining a copper which is required for industrial purposes and has a high degree of imperfection.

Andere Verfahren, bei denen bei wesentlich niedrigeren Destillationstemperaturen unter Vakuum das Zink vom Kupfer abgetrennt wird, sind kostspielig. So erfordert das Aufschmelzen der Kupferlegierungen teuere Einrichtungen. Die Verfahrensdurchführung ist hierbei verhältnismäßig schwierig. Es ist bereits ein sehr viel weniger mühsames Verfahren zur Ab- trennung des Zinks durch Einleiten eines neutralen oder reduzierenden Gases vorgeschlagen worden, das den Vorteil mit sich bringt, daß die Wiedergewinnung eines beträchtlichen Teils des in dem der Behandlung unterworfenen Metall enthaltenen Zinks in Form von Zinkoxyd möglich ist. Dieses aus der USA.-Patentschrift 2 042 291 bekanntgewordene Verfahren bringt gegenüber dem klassischen Verfahren einen wesentlichen Zeitgewinn. Allerdings ist es nicht möglich, Restgehalte -an Zink von unterhalb 0,3% zu erzielen. Zinkgehalte wesentlich -unter diesem Wert sind jedoch erwünscht, damit die nachfolgende elektrochemische Behandlung einfach und wirtschaftlich durchführbar ist.Other processes in which the zinc is separated from the copper at significantly lower distillation temperatures under vacuum are expensive. The melting of the copper alloys, for example, requires expensive facilities. Carrying out the process is relatively difficult here. There is already much less laborious process for waste separation of the zinc by injecting a neutral or reducing gas has been proposed, which brings with it the advantage that the recovery of a significant portion of zinc present in the subject to the treatment of metal in the form of Zinc oxide is possible. This has become known from the USA. Patent 2,042,291 methods involving a substantial gain in time compared with the classical method. However, it is not possible to achieve residual zinc contents of below 0.3%. Zinc contents significantly below this value are desirable, however, so that the subsequent electrochemical treatment can be carried out simply and economically.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung des Zinks aus kupferhaltigen Legierungen ist dadurch gekennzeichnet, daß ein oxydierendes Gas durch die Schmelze geleitet und gleichzeitig eine Schlacke, in der sich das gebildete Zinkoxyd leicht löst, angewendet wird.The inventive method for separating the zinc from copper-containing Alloys is characterized in that an oxidizing gas flows through the melt and at the same time a slag in which the zinc oxide formed is easily found solves, is applied.

Es wurde folgende geeignete prozentuale Zusammensetzung der Schlacke als für die Zwecke der Erfindung geeignet gefunden: sio.' .......................... 50 bis 70 CaÖ ....................... 15 bis JO Al.,03 8bis18 Fi0, TiO." Mg0 od. dgl.The following suitable percentage composition of the slag has been found to be suitable for the purposes of the invention: sio. ' .......................... 50 to 70 CaÖ .................... ... 15 to JO Al., 03 8bis18 Fi0, TiO. "Mg0 or the like.

(auch in Mischungen) ........ 0 bis 10 C Diese Schlacke absorbiert das Zink so lange, bis die Metallschmelze von diesem frei ist. Nach der Bindung des Zinks reicht die Fließfähigkeit aus, um in einfacher Weise die Schlacke abtrennen zu können.(also in mixtures) ........ 0 to 10 C This slag absorbs the zinc until the metal melt is free of it. After the zinc has bonded, the flowability is sufficient to be able to separate the slag in a simple manner.

Der Schmelzpunkt der vorgenannten Mischung liegt zwischen 1150 und 12501 C. Das geschmolzene Produkt ist viskos, es verflüssigt sich aber beim Auflösen des Zinkoxyds, dessen Gehalt 60% der gesamten Schlacke erreichen kann.The melting point of the aforementioned mixture is between 1150 and 12501 C. The melted product is viscous, but it liquefies when the zinc oxide dissolves, the content of which can reach 60% of the total slag.

Die Einleitung des oxydierenden Gases kann unter Verwendung eines Rohres aus einem von der geschmolzenen Kupferlegierung nicht angreifbaren Werkstoff, z. B. geschmolzenem Silicium, Graphit, den bekannten Oxyden oder Oxydinischungen u. dgl., erfolgen. Das Einleiten kann auch nach jedem anderen bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise verwendet man eine Kappe aus einem feuerfesten porösen Material, die am Ende des Gaseinführungsrohres angeordnet ist. Das oxydierende Gas kann Sauerstoff, Luft, Kohlendioxyd od. dgl. oder eine Mischung hiervon sein. Der Gasdurchsatz liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 11 pro Minute und pro Kilo des behandelten Metalls.The introduction of the oxidizing gas can be carried out using a tube made of a material which cannot be attacked by the molten copper alloy, e.g. B. molten silicon, graphite, the known oxides or Oxydinischungen and the like., Take place. The introduction can also be carried out by any other known method. It is expedient to use a cap made of a refractory porous material, which is arranged at the end of the gas introduction tube. The oxidizing gas can be oxygen, air, carbon dioxide or the like, or a mixture thereof. The gas throughput is advantageously between 0.1 and 11 per minute and per kilo of metal treated.

Die Schlacke kann auf die Oberfläche der Schmelze aufgeschüttet oder nach jedem anderen Verfahren eingeführt werden, z. B. durch Einsprühen des Pulvers infolge Mitnahme durch das Gas oder die Luft oder nach jedem anderen bekannten Verfahren. Der Schmelzofen kann fest oder drehbar angeordnet sein. Es kann eine mehr oder weniger intensive Rührung, so z. B. eine elektromagnetische Rührung vorgesehen sein. Es kann auch jedes andere bekannte Schmelzverfahren angewendet werden, unabhängig von den für die Beheizung verwendeten Mitteln. Es wird beispielsweise eine Schmelze der Kupferlegierung mit 98,8 1/o Cu und 1,00 % Zu der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen. Das Aufschmelzen erfolgt bei 13601 C. Die Temperatur wird auf diesem Wert konstant gehalten. Das Einleiten von Luft erfolgt mit einem Durchsatz von 0,4 1 pro Minute und pro Kilo Legierung unter Verwendung eines Rohres aus Silicium, das durch eine Schicht der geschmolzenen Schlacke hindurch bis in die Tiefe der Metallschmelze eintaucht.The slag can be poured onto the surface of the melt or introduced by any other method, e.g. B. by spraying the powder as a result of entrainment by the gas or air or by any other known method. The melting furnace can be arranged in a fixed or rotatable manner. It can be a more or less intense stirring, e.g. B. be provided an electromagnetic stirring. It can also be used any other known melt process, regardless of the materials used for the heating means. For example, a melt of the copper alloy with 98.8 1 / o Cu and 1.00% zu is subjected to the treatment according to the invention. Melting takes place at 13601 C. The temperature is kept constant at this value. Air is introduced at a rate of 0.4 liters per minute and per kilo of alloy using a tube made of silicon, which dips through a layer of the molten slag into the depths of the molten metal.

Nach 23minutigem Einleiten wird das Verfahren beendet. Die chemische Analyse wies kein Zink im Metall nach. Die prozentuale Zusammensetzung der wiedergewonnenen Schlacke ist folgende: Sil02 .................... 47,6 Ca0 .................... 13,2 A403 ................... 9,3 Zii0 .................... 7,8 Cuo .................. 15,2 Verschiedene Substanzen .. 6,9 Nach der Entschlackung war die Ober:Wäche der Schmelze spiegelartig, was auf völlige Abwesenheit von Zinkoxyd schließen ließ.After 23 minutes of initiation, the process is ended. The chemical analysis showed no zinc in the metal. The percentage composition of the recovered slag is as follows: Sil02 .................... 47.6 Ca0 ................ .... 13.2 A403 ................... 9.3 Zii0 ................... 7,8 Cuo .................. 15,2 Various substances .. 6,9 After the purification the surface of the melt was mirror-like, which indicates the complete absence of Zinc Oxide closed.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zunächst ein neutrales oder reduzierendes Gas entsprechend einem noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag so lange eingeleitet wird, bis der Zinkgehalt der flüssigen Schmelze wesentlich abgesunken ist, beispielsweise auf 1 % oder weniger, und dann die erfindungsgemäße Behandlung mit einem oxydierenden Gas und der Schlacke angeschlossen wird.A variant of the method according to the invention consists in first introducing a neutral or reducing gas in accordance with a proposal that is not yet part of the prior art until the zinc content of the liquid melt has decreased significantly, for example to 1 % or less, and then the treatment according to the invention with an oxidizing gas and the slag is connected.

Man vereinigt so die Vorteile einer lohnenden Wiedergewinnung des Zinks in Form von Zinkoxyd und einer fast vollständigen Reinigung der Schmelze, was für die nachfolgende elektrochemische Raffmation bedeutsam ist. Es sei beispielsweise die Behandlung eines geschmolzenen Metallabfallproduktes folgender durchschnittlicher prozentualer Zusammensetzung beschrieben: CU ...................... 75 Ni ...................... 21 Zn ...................... 2,5 Pb, Sii, I#e ............... 1,5 Die Schmelze wird auf eine Temperatur bei 14501 C gehalten. In die Schmelze werden 0,66 1 Stickstoff pro Minute und pro Kilo Legierung eingeleitet. Der frei werdende Stickstoff wird Wiedergewinnungseinrichtungen zugeführt, in denen sich das Zinkoxyd absetzt, das sich in Berührung mit der Luft gebildet hat, die dem Gasstrom unterwegs zugeführt wurde.This combines the advantages of a profitable recovery of the zinc in the form of zinc oxide and an almost complete purification of the melt, which is important for the subsequent electrochemical refining. For example, let us describe the treatment of a molten metal waste product with the following average percentage composition: CU ...................... 75 Ni ........... ........... 21 Zn ...................... 2.5 Pb, Sii, I # e ..... .......... 1.5 The melt is kept at a temperature of 14501 C. 0.66 liters of nitrogen per minute and per kilo of alloy are introduced into the melt. The nitrogen released is fed to recovery facilities, in which the zinc oxide that has formed in contact with the air that was fed into the gas flow on the way is deposited.

Nach zweistündiger Behandlung liegt der Zinkgehalt unter 1 II/e. Man setzt der Schmelze nunmeh eine bereits vorher hergestellte Schlacke folgender Zusammensetzung zu: si02 1",1***"****1*»1**1**, 60 Ca0 ...................... 22 A1203 12 Fe0, Ti0" Mg0 .......... 6 Man leitet einen Luftstrom in die Schmelze ein mit einem Durchsatz von 0,41 pro Minute und pro Kilo Legierung, wobei die Temperatur auf 1360'C absinkt. Auf diesem Wert wird die Schmelze konstant gehalten.After two hours of treatment, the zinc content is below 1 II / e. A previously prepared slag of the following composition is now added to the melt: si02 1 ", 1 ***" **** 1 * »1 ** 1 **, 60 Ca0 ........... ........... 22 A1203 12 Fe0, Ti0 "Mg0 .......... 6 A stream of air is introduced into the melt with a throughput of 0.41 per minute and per kilo Alloy, the temperature dropping to 1360 ° C. The melt is kept constant at this value.

Nach 23minutiger Behandlung mit der Luft konnte auf chemischem Wege kein Zink mehr im Metall nachgewiesen werden.After 23 minutes of exposure to air, it was possible to use chemical means no more zinc can be detected in the metal.

Claims

PATENT CLAIMS '. 1. A method for separating zinc from copper and copper alloys by blowing the metal melt with oxygen-containing gas and using a slag, characterized in that the following percentage composition si02 ............. with a slag ......... 50 to 70 Ca0 ...................... 15 to 30 A12 () 3 ........ ............ 8 to 18 Fe0, Ti021 Mg0 or dgL (also mixtures. Thereof) 0 to 10 mixed melt, e.g. B. air, oxygen or carbon dioxide, is passed through at a rate between 0.1 and 11 per minute and per kilo of treated metal.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the molten alloy first a neutral gas, for. B. nitrogen, introduced and, after the zinc content has dropped sufficiently, the melt mixed with the slag is treated with a gas that oxidizes the zinc. References considered: U.S. Patent No. 2,042,291.