PL101509B1 - A method of producing high-grade copper by pyrometallurgical refining the converter copper and the copper scrap - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wysokoprocentowej miedzi na drodze pirometalurgicznej rafinacji miedzi konwertorowej i zlomu miedzianego w typowym urzadzeniu do pirometalurgicznej rafinacji miedzi.

Znany jest fakt, ze wysokoprocentowa (99,99%) miedz mozna wytwarzac na drodze kilkakrotnej elektrolizy lub wielokrotnego topienia strefowego, lecz nawet w takim przypadku nie oddziela sie calkowicie zelaza i niklu, a zawartosc srebra, chromu i krzemu równiez przekracza pozadane granice (G-Hanssler: Neue Hutte 14,12/1969).

Obecnie, pirometalurgiczna rafinacje miedzi prowadzi sie na ogól w piecach plomieniowych o wyprawie zasadowej i o pojemnosci 100-400 ton, w których glównymi operacjami technologicznymi jest napelnianie, wytapianie, utlenianie, redukcja i odlewanie.

Trudnosci zwiazane z wytwarzaniem wysokoprocentowej miedzi polegaja na tym, ze niektóre zanieczysz¬ czenia takie jak nikiel, mozna tylko do pewnego stopnia oddzielic od miedzi na drodze rafinacji pirometalurgicz¬ nej. Do zanieczyszczen takich nalezy nikiel (H.Nestler: Neue Hutte 9, 627 (1964) i olów (RiCahn: Neue Hutte 11, 666 (1966), Równiez telluru, selenu, srebra, platyny i zlota nie mozna calkowicie oddzielic od roztopionej miedzi (J.Gerlach i inn. Metali, 21,1115 (1967).

Niektóre z zanieczyszczen, takie jak arsen i antymon mozna oddzielic przy uzyciu metalu alkalicznego i metalu ziem alkalicznych (patent radziecki nr 269489). Do odsiarczenia iodgazowania miedzi poleca sie stosowanie wodorotlenku sodu (patent brytyjski nr 698758).

Roztopiona miedz mozna odgazowac przedmuchujac przez nia obojetne gazy. Natomiast lotnych zanieczyszczen mozna sie pozbyc na drodze ponownego wytapiania w piecu prózniowym lub elektronowym (F.N.Streltzov i J.M.Lejbev: Oetnue metallii, July 1973, nr 7, str. 67-72).

W ostatnich latach nabiera znaczenia proces rafinowania elektrolitycznego miedzi w roztopionej soli2 101 509 (Z.Horva'th: Metali, 27, 761 /1973/). Proces ten, oprócz tego, ze jest maksymalnie energo-intensywny, powoduje jednak problem znalezienia specjalnych trudnotopliwych materialów, które1' sa zarówno ogniodporne, jak i niezwilzalne przez miedz.

L.Stewart opracowal proces ciaglej rafinacji miedzi (Metal Bulletin Monthly, March 1972, nr 15, str. 12-13), w którym do obróbki stopionej miedzi stosuje sie szesc kaskadowo ustawionych pieców.W pierwszym piecu stopiona miedz poddaje sie obróbce tlenem, po czym wylewa ja do siarczku miedziawego (Cu2S), na wierzchu którego gromadza sie zanieczyszczenia w postaci zuzla. Zanieczyszczenia lotne (Pb, Zn, Bi) wyplukuje sie azotem w drugim piecu, natomiast inne oddziela sie w piecach dalszych. Proces jak dotad zrealizowany jest jedynie w skali laboratoryjnej, jednakze gdyby nie potrzeba specjalnych urzadzen, realizacja procesu w skali przemyslowej nie bylaby zbyt odlegla.

Powszechna wada znanych procesów pirometalurgicznego rafinowania miedzi jest to, ze wymagaja one pokonania wielu etapów oddzielania zanieczyszczen, co powoduje wydluzenie czasu procesu. Ponadto, wymagaja one stosowania kosztownych metali i chemikaliów, co pozwala na wytwarzanie wysokoprocentowej miedzi tylko z wysokoprocentowej rudy miedzi lub zlomu miedzianego. Poniewaz jec-aak surowce takie sa dostepne tylko w bardzo ograniczonej ilosci, ich cena jest tym samym wysoka. Tak »Iec, produkcja rafinowanej ogniowo, wysokoprocentowej miedzi jest bardzo kosztowna.

Dalsza wada procesów pirometalurgicznego rafinowania miedzi jest to, ze czesc zanieczyszczen utlenia sie na powierzchni stopionego metalu i przywiera do wyprawy pieca, po czym w trakcie redukcji przechodzi ponownie do metalu, zwiekszajac tym samym zawartosc zanieczyszczen w rafinowanej miedzi. W znanych procesach pirometalurgicznej rafinacji miedzi wlasnie redukcja zanieczyszczen okresla aktualnie granice mozliwego oczyszczania, jak równiez fakt, ze niektóre zanieczyszczenia, takie jak tlenek niklu, moga pozostawac w roztopionej miedzi w stanie rozpuszczonym.

Procesy oczyszczania elektrolitycznego i topienia strefowego sa równiez kosztowne ze wzgledu na to, ze wytwarzanie wysokoprocentowej miedzi jest mozliwe jedynie na drodze kilkakrotnej elektrolizy i wielokrotnego topienia strefowego.

Tak wiec, nieznany jest dotad proces pozwalajacy na wytwarzanie wysokoprocentowej miedzi w zwyklym urzadzeniu do pirometalurgicznej rafinacji, z miedzi konwertorowej lub zlomu miedzianego zawierajacego kilka zanieczyszczen.

Przedmiotem wynalazku jest sposób, który eliminujac mankamenty znanych procesów - czyni mozliwym wytwarzanie elektrolitycznie czystej miedzi z zawierajacej kilka zanieczyszczen miedzi konwertorowej lub z bardzo zanieczyszczonego zlomu miedzianego, na drodze pojedynczego procesu pirometalurgicznej rafinacji, w typowym urzadzeniu do pirometalurgicznego rafinowania miedzi, a wiec bez stosowania specjalnych urzadzen lub kosztownych i dlugich operacji, przy czym jednoczesnie nastepuje zmniejszenie strat miedzi wystepujacych w trakcie procesu rafinacji, i skrócenie czasu procesu.

W trakcie badan nad sposobem pirometalurgicznego rafinowania miedzi stwierdzono, ze z wyjatkiem metali szlachetnych wszystkie zanieczyszczenia przechodza wciagu 5-10minut utleniania, czyli na samym poczatku procesu utleniania w tlenki, przy czym tlenki takie tworza w stopionej miedzi bardzo drobne, silnie rozproszone czastki ciala stalego lub cieczy (zgodnie z dalszymi badaniami czas swobodnego unoszenia sie tych czastek w cieklej miedzi wynosi 5—10 dni). Tak wiec, w trakcie procesu utleniania, który ze wzgledów ekonomicznych nie trwa dluzej niz 8 godzin, zanieczyszczenia takie nie dadza sie usunac znanymi dotad sposobami.

Sposób wedlug wynalazku opiera sie na odkryciu, ze takie bardzo rozproszone zanieczyszczenia tlenkowe mozna oddzielic od roztopionej miedzi w krótkim czasie, w trakcie typowego procesu pirometalurgicznej rafinacji miedzi, w wyniku którego z miedzi konwertorowej lub zlomu miedzianego mozna uzyskac elektrolitycz¬ nie czysta miedz, jesli tylko równoczesnie .zastosuje sie syntetyczna powloke zuzlowa o specjalnym skladzie i specjalne skladniki stopowe.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania wysokoprocentowej miedzi z miedzi konwertorowej lub zlomu miedzianego w typowym urzadzeniu do pirometalurgicznej rafinacji miedzi, w którym wsad stapia sie i jednoczesnie lub nieco pózniej utlenia, po czym sciaga zuzel, redukuje uzyskana, wstepnie oczyszcz04*4, roztopiona miedz i odlewa ja do pozadanej formy. Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku po sciagnieciu zuzal, a przed redukcja, tworzy sie na roztopionej, wstepnie oczyszczonej miedzi powloka zuzlowa bedaca mieszanina tlenków co najmniej jednego sposród pierwiastków takich jak krzem, fosfor i bor, oraz co najmniej jednego sposród pierwiastków takich jak tytan, glin, wapn, stront, bar, magnez, sód, potas i lit, przy czym co najmniej dwa sposród wymienionych pierwiastków dodaje sie do roztopionej miedzi jako skladniki stopowe, po czym roztopiona miedz miesza wciagu co najmniej 30 sekund, korzystnie wciagu 3-6 minut, a po dalszych minutach sciaga powloke zuzlowa.101509 3 Skladniki stopowe dodaje sie do roztopionej, wstepnie oczyszczonej miedzi w dwóch porcjach, przy czym w pierwszej daje sie krzem, fosfor, bor.

Wysokoprocentowa miedz wytwarza sie w sposób ciagly dodajac stale, w regularnych odstepach, korzystnie co 5-15 minut, skladniki stopowe do zasilanej w sposób ciagly kapieli z roztopiona, wstepnie oczyszczona miedzia.

Wskazane jest dodawanie skladników stopowych w ilosci 4-52% wagowych, korzystnie 10-15% wagowych w stosunku do ilosci zanieczyszczen w wytopie, i wprowadzenie ich w glab stopionej, wstepnie oczyszczonej miedzi, korzystnie w postaci stopu z miedzia.

Korzystnie, jesli powloka zuzlowa skladników stopowych stanowi 0,4-5,5% wagowych, a zwlaszcza 1,5-2% wagowych calego wytopu.

Ciagly proces rafinacji miedzi sposobem wedlug wynalazku mozna prowadzic w urzadzeniu uwidocznio¬ nym na rysunku, który przedstawia schemat urzadzenia do prowadzenia procesu ciaglej rafinacji miedzi sposobem wedlug wynalazku.

Na przykladzie rysunku opisane zostanie zastosowanie sposobu wedlug wynalazku do procesu ciaglej rafinacji miedzi. Miedz konwertorowa lub zlom miedziany stapia sie w piecu szybowym 1 opalanym gazem lub mejem. Stopiona miedz doprowadza sie w sposób ciagly do obrotowego pieca utleniajacego 2, w którym utlenianie prowadzi sie przy pomocy powietrza lub tlenu wdmuchiwanego rura 3. Utleniona miedz przeplywa do dwukomorowego pieca 4. W komorze 4a do stopionej miedzi dodaje sie porcjami, przez grafitowa rure 5, skladniki stopowe, dzieki czemu na powierzchni miedzi tworzy sie syntetyczna powloka zuzlowa 6. Utworzona powloke zuzlowa sciaga sie co pewien czas przez otwór 7. W komorze 4b, stanowiacej czesc pieca 4, miedz redukuje sie jakakolwiek sposród znanych metod. Zredukowana miedz wyplywa przez otwór spustowy 8.

Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku przynosi nastepujace korzysci: a) pozwala na wytwarzanie metoda pirometalurgiczna miedzi przewodowej o malej zawartosci zanieczysz¬ czen z taniej miedzi konwertorowej i zlomu miedzianego, oraz niewielkiej ilosci taniego syntetycznego zuzla i równie tanich skladników stopowych, b) pozwala na znaczne skrócenie zarówno czasu utleniania, jak i redukcji, c) pozwala uzyskiwac miedz o czystosci 99,99% na drodze jednej elektrolizy miedzi wytworzonej sposobem wedlug wynalazku, d) pozwala na ciagla rafinacje miedzi nawet w procesie przemyslowym.

Podane nizej przyklady sluza jako ilustracja sposobu wedlug wynalazku, przy czym sklady chemiczne podawane sa w procentach wagowych.

Przykladl.

Do opalanego gazem pieca obrotowego laduje sie 14350 kg zlomu miedzianego o skladzie: Cu 95,2% Sb 0,2% Fe 0,6% Zn 0,5% Ni . 0,3% Sn 0,6% Pb 0,8% Cd 0,1% As 0,3% reszta 1,4% Po stopieniu miedzi i utlenianiu jej strumieniem powietrza, az do uzyskania 7% wagowych Cu20, z powierzchni sciaga sie zuzel. Nastepnie, do roztopionej miedzi wprowadza sie syntetyczna powloke zuzlowa o skladzie: Si02 45,3% P2Os 39% CaO 6% B203 9,7% oraz 100 kg skladników stopowych o podanym nizej skladzie: Si 33,3% B 33,4% P 33,3% które dzwonem grafitowym wprowadza sie na dno kapieli.

Kapiel miedziowa miesza sie w ciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i dodaje 50 kg syntetycznej powloki zuzlowej o nastepujacym skladzie: CaO 71,4% P205 15,1% Si02 10,5% B203 3% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie stop rafinacyjny o nastepujacym skladzie: Al 97,5% P 1% Ai 1% B 0,5% Przed wprowadzeniem stopu do kapieli skladniki stopowe stapia sie z miedzia, tak ze stop rafinacyjny zawiera 90% miedzi i 10% skladników stopowych.4 101 509 Kapiel miedziowa miesza sie w ciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i redukuje w zwykly sposób drewnem.

Uzyskuje sie 13900 kg miedzi o nastepujacym skladzie: Cu Fe Ni Pb As 99,85% 0,005% 0,03% 0,008% 0,006% Sb Zn Sn o2 0,002% 0,002% 0,006% 0,06% Przyklad II.

Do pieca takiego jak w przykladzie I, laduje sie 12380 kg zlomu miedzianego o skladzie: Cu 97,6% Sb 0,5% Fe 0,3% Zn 0,5% Ni 0,05% Sn 0,4% Fb 0,15% reszta 0,4% As 0,1% i dodaje 1500 kg utlenionej miedzi zawierajacej 62 kg tlenu. Calosc stap^ sie i utlenia az do uzyskania 7% wag. zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 70 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 28,5% P2Os 31,5% CaO 20% B203 20% Nastepnie do kapieli dodaje sie 300 kg stopu miedzi zawierajacej 30 kg skladników stopowych o skladzie: ' Si 66,8% B 6,6% P 26,6% Kapiel miedziowa miesza sie w ciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i dodaje 40 kg zuzlowej o skladzie: A1203 25% P205 21% CaO 25% B203 14% Si02 15% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie dalsze 36 kg stopu raflnacyjnego o skladzie: Ca 5% P 30% Al 45% B 5% Si 15% Kapiel miedziowa miesza sie wciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i redukuje drewnem. Uzyskuje sie 13500 kg miedzi o skfadzie: Cu 99,88% Sb 0,002% Fe 0,001%* Zn 0,001% Ni 0,005% Sn 0,005% Pb 0,003% O 0,04% As 0,005% Przyklad III.

Do pieca takiego jak w przykladzie I, laduje sie 13220 kg zlomu miedzianego o skladzie: Cu 98,7% Sb 0,05% Fe 0,4% Zn 0,3% Ni 0,01% Sn 0,05% Pb 0,05% reszta 0,39% As 0,05% i dodaje 300 kg zendry miedzianej zawierajacej 40 kg tlenu. Calosc stapia sie ogrzewajac piec gazem ziemnym, utlenia powietrzem az do uzyskania 6% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 60 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 • 35% P205 25,4% CaO 10% B203 29,6% Nastepnie do kapieli dodaje sie — uwzgledniajac korekcje na straty wynikle ze spalania — 8,3 kg stopu raflnacyjnego o skladzie: Si 33,3% B 33,4% P 33,3% w postaci stopu z 200 kg miedzi. Zawartosc miesza sie wciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i redukuje drewnem. Uzyskuje sie 12850 kg miedzi o skladzie: Cu 99,86% Sb 0,004% Fe 0,001% Zn 0,001% Ni 0,001% Sn 0,005% Pb 0,002% 02 0,05% As 0,002%101 509 5 As Sb Sn reszta 0,5% 0,5% 0,4% 0,5% Przyklad IV. 950 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 98,0% Fe 0,06% Ni 0,001% Pb 0,03% laduje sie do opalanego gazem 1 tonowego pieca, stapia i utlenia powietrzem az do uzyskania 10% wagowych zawartosci Cu20. Po sciagnieciu zuzla, do stopionego metalu dodaje sie 10 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 10% P2Os 20% CaO 50% B203 20%, a nastepnie w postaci miedzianej plyty stop rafinacyjny o skladzie: CaC2 3,1kg P 0,53 kg Si 1,34kg B 0,13 kg Calosc miesza sie wciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i redukuje drewnem. Uzyskuje sie 910 kg rafinowanej miedzi o skladzie: Cu 99,93% As 0,005% Fe 0,001% Sb 0,01% Ni 0,003% Sn 0,01% Pb 0,001% 02 0,04% Przyklad V.

W piecu szybowym wytapia sie z wydajnoscia 1 tony/godzine miedz konwertorowa o skladzie: Cu 99,1% Sb 0,1% Fe 0,05% Zn 0,05% Ni 0,07% Sn 0,1% Pb 0,1% reszta 0,38% As 0,05% Stopiona miedz przesyla sie kanalem do pieca obrotowego o pojemnosci 1 tony, w którym miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 5% wagowych zawartosci Cu20. Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego, wyposazonego w sposób podany na rysunku. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie syntetyczna powloka zuzlowa o skladzie: SiÓ2 45% P205 25% CaO 10% B203 20% Po uplywie 1 godziny powloke zuzlowa sciaga sie, a na powierzchnie roztopionego metalu daje 10 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie identycznym jak poprzednio. W 15 minutowych odstepach na dno pierwszej komory wprowadza sie przy pomocy rury grafitowej i grafitowego tloka 0,5 kg porcje stopu rafinacyjnego o skladzie: Si 27,5% Al 30% P 17,5% Ca 20% B 5% W drugiej komorze pieca redukcje tlenków prowadzi sie za pomoca pokruszonego stalego amoniaku.

Uzyskuje sie miedz o skladzie: Cu 99,88% As 0,001% Fe 0,01% Sb 0,002% Ni 0,005% Zn 0,002% Pb 0,001% 02 0,3% Przyklad VI.

W piecu szybowym stapia sie z wydajnoscia 4 ton/godzine zlom miedziany o skladzie: Cu 98,8% Sb 0,15% Fe 0,2% Zn 0,3% Ni 0,01% Sn 0,05% Pb 0,1% reszta 0,38% Stopiona miedz przesyla sie do pieca, takiego jak w przykladzie V, w którym utlenia sie ja az do uzyskania 6% wagowych zawartosci Cu20. Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego,6 101 509 wyposazonego w sposób podany na rysunku. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie z szybkoscia 50 kg/godzine syntetyczna powloke zuzlowa o skladzie: Si02 45% P205 25% CaO 10% B203 20% Zuzel sciaga sie co godzine. Zgodnie ze sposobem podanym w przykladzie V, na dno pierwszej komory wprowadza sie kolejno w odstepach 5 minutowych, nastepujace skladniki stopowe: 1°-0,5 kg krzemu, 2° - 0,5 kg fosforu, 3° - 0,5 kg boru, 4° - 0,5 kg wegliku wapnia, po czym zasilanie zaczyna sie od poczatku dodajac najpierw krzem, potem fosfor itd., tak, by calkowita ilosc skladników stopowych dodanych wciagu 1 godziny do roztopionej miedzi wynosila 6 kg. W drugiej komorze pieca prowadzi sie redukcje za pomoca gazu ziemnego. Uzyskuje sie miedz o nastepujacym skladzie: Cu 99,92% Sb 0,002% Fe 0,01% Zn 0,001% Si 0,02% Sn 0,002% Pb 0,01% 02 0,04% As 0,001% Przyklad VII.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 97,2% Fe 0,5% Ni 0,05% Pb 0,25% As 0,15% Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 10 kg Cu20, powloki zuzlowej o skladzie: Ti02 15,8% BaO 20,2% Na20 31,5% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,3 kg zamknietego pod próznia w miedzianej kapsulce stopu rafinacyjnego o skladzie: Ti 0,1kg Na 0,15 kg Ca 0,05 kg Calosc miesza sie pretem grafitowym wciagu pól minuty, po czym przetrzymuje wciagu 15 minut w temperaturze 1210°C. Po sciagnieciu zuzla i zredukowaniu gazowym amoniakiem uzyskuje sie 103,5 kg miedzi o skladzie: Cu 99,85% Sb 0,003% Fe 0,002% Zn 0,001% Ni 0,006% Sn 0,007% Pb 0,005% 02 0,03% As 0,004% Przyklad VIII.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 97,2% Sb 0,55% Fe 0,5% Zn 0,4% Ni 0,05% Sn 0,4% Pb 0,25% reszta 0,5% As 0,15% Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 10 kg Cu02, po czym sciaga zuzel i dodaje 2 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Ti02 13% SrO 5% P20$ 47,8% K20 2,5% B203 15,2% Li20 8,5% MgO 8% Sb Zn Sn reszta 0,55% 0,4% 0,4% 0,5% po czym sciaga zuzel Si02 Li20 % 7,5%101 509 7 99,91% 0,001% 0,004% 0,005% 0,005% Sb Zn Sn o2 0,003% . 0,002% 0,005% 0,02% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,5 kg zamknietego pod próznia w miedzianej kapsulce stopu rafinacyjnego o skladzie: Ti 0,1 kg Mg 0,1 kg P 0,1 kg K 0,06 kg B 0,1 kg U 0,04 kg Calosc miesza sie pretem grafitowym w ciagu 1 minuty, po czym przetrzymuje w ciagu 20 minut w temperaturze 1230°C. Po sciagnieciu zuzla i zredukowaniu za pomoca gazowego amoniaku uzyskuje sie 103,4 kg rafinowanej miedzi o skladzie: Cu Fe Ni Pb As Przyklad IX.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 97,2% Sb 0,55% Fe 0,5% Zn 0,4% Ni 0,05% Sn 0,4% Pb 0,25% reszta 0,5% As 0,15% Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 10 kg Cu20, po czym sciaga zuzel i na powierzchnie wprowadza 2 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 20% CaO 10% P205 15% K20 15% MgO 20% li20 20% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,7 kg zamknietego pod próznia w miedzianej kapsulce stopu rafinacyjnego o skladzie: Si 0,1 kg Ca 0,1 kg P ' 0,4 kg K 0,1 kg Mg 0,2 kg U 0,1 kg Calosc miesza sie pretem grafitowym wciagu 1 minuty, po czym przetrzymuje sie wciagu 15 minut w temperaturze 1250°C. Po sciagnieciu zuzla i zredukowaniu gazowym amoniakiem uzyskuje sie 103,2 kg miedzi o skladzie: Cu 99,93% Sb 0,002% Fe slad% Zn slad % Ni 0,003% Sn 0,004% Pb 0,005% 02 0,02% As 0,002% Przyklad X.

Do obrotowego ogrzewanego gazem ziemnym pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 13450 kg brylek miedzi o skladzie: Cu 96,3% Sb 0,05% Fe 0,5% .Zn 1,6% Ni 0,2% Sn 0,1% Pb 0,2% . Cd 0,5% As 0,05% reszta 0,5% Stopiona miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 7% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 200 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: B203 15% Ti02 10% Si02 5% SrO 15% P205 20% MgO 10% A1203 10% li20 15%8 101 509 Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 100 kg stopu rafinacyjnego o skladzie: B 5,1% Ti 7,7% Si 25,2% Sr 5,5% P 12,3% Mg 22,5% Al 20,5% Li 0,2% Calosc miesza sie wciagu 6 minut, nastepnie pozostawia wciagu 15 minut, sciaga zuzel i redukuje drewnem, uzyskuje sie 12500 kg miedzi o skladzie: Cu Fe Ni Pb 99,85% 0,003% 0,02% 0,006% Sb Zn Sn O2 0,002% 0,001% 0,008% 0,05% Ti02 Na20 Li20 % % % Przyklad XI.

W piecu szybowym stapia sie z wydajnoscia 4 ton/godzine zlom miedzi my o skladzie: Cu 98,1% Sb 0,25% Fe 0,4% Zn 0,5% Ni 0,01% Sn 0,05% Pb 0,2% reszta 0,39% As 0,1% Stopiona miedz przesyla sie tunelem do pieca obrotowego o pojemnosci 12 ton, w którym utlenia sie ja powietrzem az do uzyskania 6% wagowych zawartosci Cu2 O* Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego, wyposazonego w sposób podany na rysunku. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie 70 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: SiOa 25% B205 20% BaO 15% SrO 10% Zuzel sciaga sie co godzine. Na dno pierwszej komory wprowadza sie kolejno, w 5 minutowych odstepach, zamkniete w miedzianych pojemnikach nastepujace skladniki stopowe: 1° - 0,8 kg krzemu, 2° - 1,1 kg boru, 3° — 0,5 kg mieszaniny boru i strontu, 4° - 0,4 kg tytanu, 5° - 1 kg sodu, 6° - 0,2 kg litu, po czym zasilanie zaczyna sie od poczatku w tej samej kolejnosci tak, by calkowita ilosc skladników stopowych dodanych w ciagu 1 godziny wynosila 8 kg.

W drugiej komorze pieca prowadzi sie redukcje za pomoca pokruszonego, stalego amoniaku. Uzyskuje sie miedz o nastepujacym skladzie: Cu 99,92% As 0,001% Fe 0,005% Sb 0,002% Ni 0,002% Zn 0,002% Pb 0,001% 02 0,04% Przyklad XII.

W piecu szybowym stapia sie z wydajnoscia 4 ton/godzine brylki miedzi o skladzie: Cu 99,1% Sb 0,05% Fe 0,2% Zn 0,01% Ni 0,01% Sn 0,02% Pb 0,1% reszta 0,46% As 0,05% Stopiona miedz przesyla sie tunelem do pieca obrotowego o pojemnosci 12 ton, w którym utlenia sie ja az 'do uzyskania 5% wagowych zawartosci Cu20. Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego, wyposazonego w sposób podany na fig. 1. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie z szybkoscia 60 kg/godzine syntetyczna powloke zuzlowa o skladzie: B203 55% li20 45% Zuzel sciaga sie co godzine. Na dno pierwszej komory wprowadza sie kolejno, w 15 minutowych odstepach, zamkniete w miedzianych pojemnikach nastepujace skladniki stopowe: 1° - 1,2 kg boru, 2° - 0,8 kg litu, po czym zasilanie zaczyna sie od poczatku dodajac bor i lit, tak, aby calkowita ilosc skladników stopowych dodanych w ciagu 1 godziny do roztopionej miedzi wynosila 4 kg. W drugiej komorze pieca prowadzi sie redukcje za pomoca pokruszonego, stalego amoniaku. Uzyskuje sie miedz o nastepujacym skladzie:101 509 9 99,95% slady 0,001% 0,001% 0,001% Sb Zn Sn o2 0,001% slady slady 0,02% Cu Fe Ni Pb As Przyklad XIII.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych bloków miedzianych o skladzie: Cu 98,9% Sb 0,05% Fe 0,3% Zn 0,3% Ni 0,02% Sn 0,05% Pb 0,06% reszta 0,3% As 0,02% Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 1,7 kg Cu20, po czym sciaga zuzel i na powierzchnie wprowadza 0,5 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: P2Os ,, 75% Ti02 25% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,15 kg zamknietego w miedzianej kapsulce stopu rafinacyjnego o skladzie: P 60% Ti 40% Calosc miesza sie grafitowym pretem w ciagu 30 sekund, nastepnie pozostawia w ciagu 15 minut, sciaga zuzel i redukuje gazowym amoniakiem, uzyskuje sie 104,6 kg miedzi o skladzie: Cu 99,87% Zn 0,001% Fe 0,001% Sn .0,002% Ni 0,001% O 0,03% Pb 0,002% Przyklad XIV.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 98,9% Sb 0,05% Fe " 0,3% Zn 0,3% Ni 0,02% Sn 0,05% Pb 0,06% reszta 0,3% As 0,02% Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 7 kg Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 0,5 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 50% Na20 50% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,15 kg zamknietych pod próznia w miedzianej kapsulce dodatków stopowych o skladzie: Si 55% Al 45% Calosc miesza sie pretem grafitowym w ciagu pól minuty, nastepnie pozostawia w ciagu 15 minut, sciaga zuzel i redukuje gazowym amoniakiem. Uzyskuje sie 104,3 kg miedzi o skladzie: Cu 99,86% Sb 0,002% Fe 0,001% Zn 0,001% Ni 0,001% Sn 0,002% Pb 0,002% O 0,04% As 0,001% Przyklad XV.

Do laboratoryjnego opalanego gazem pieca plomiennego laduje sie 100 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 98,9% Sb 0,005% Fe 0,3% Zn 0,3% Ni 0,02% Sn 0,05% Pb ' 0,06% reszta 0,3% As 0,02%10 101 509 Stopiona miedz utlenia sie przez dodanie 10 kg Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 0,5 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: B203 55% CaO 45% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 0,5 kg dodatku stopowego o skladzie: B 40% CaC2 60% Calosc miesza sie pretem grafitowym w ciagu pól minuty, nastepnie pozostawia w ciagu 15 minut, sciaga zuzel i redukuje gazowym amoniakiem. Uzyskuje sie 104,1 kg miedzi o skladzie: Cu 99,88% Sb 0,001% Fe 0,001% Zn slady Ni 0,001% Sn slady Pb 0,001% O 0,05% As 0,001% Przyklad XVI.

Do obrotowego ogrzewanego gazem ziemnym pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 14200 kg zanieczyszczonych brylek miedzi o skladzie: Cu 97,5% Sb 0,01% Fe 0,5% Zn 0,8% Ni 0,3% Sn 0,1% Pb 0,05% Cd 0,1% As 0,01% reszta 0,63% Stopiona miedz utlenia sie az do uzyskania 6,5% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 150 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: SiOa 30% B203 20% Na20 30% A1203 20% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 150 kg stopu AlSi o skladzie: Al 65% Si 35% Calosc miesza sie wciagu 3 minut, nastepnie pozostawia wciagu 20 minut, sciaga zuzel i redukuje drewnem. Uzyskuje sie 13300 kg rafinowanej miedzi o skladzie: Cu 99,88% Sb . 0,002% Fe 0,002% Zn 0,001% Ni 0,01% Cd 0,001% Pb 0,005% Su 0,002% As 0,005% Przyklad XVII.

Do obrotowego ogrzewanego gazem pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 13500 kg brylek miedzi o skladzie: Cu 97,2% Sb 0,1% Fe 0,4% Zn 1,3% Ni 0,1% ¦. Sn 0,1% Pb 0,1% Cd 0,4% As 0,05% reszta 0,25% Stopiona miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 6,8% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 160 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 50% Na20 50% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie wymienione nizej skladniki stopu ralinacyjnego w ilosci: Si 20kg CaC2 20 kg Ii lOkg Lit znajduje sie w zamknietej pod próznia kapsulce miedzianej. Stopiony metal miesza sie obracajac phc w ciagu 5 minut, po czym pozostawia w ciagu 15 minut. Po sciagnieciu zuzla i zredukowaniu drewnem uzyskuje sie 12700 kg miedzi o skladzie: Cu 99,97% Sb 0,005% Fe 0,001% Zn 0,001% Ni 0,002% Sn 0,001% Pb 0,005% O 0,02% As 0,001%101 509 11 Przyklad XVIII.

W piecu szybowym stapia sie w sposób ciagly, z wydajnoscia 4 ton/godzine, brylki miedzi o skladzie: Cu 98,1% Sb 0,25% Fe 0,4% Zn 0,5% Ni 0,01% Sn 0,05% Pb 0,2% reszta 0,35% As 0,1% Stopiona miedz przesyla sie tunelem do pieca obrotowego o pojemnosci 12 ton, w którym utlenia sie ja ze stala szybkoscia powietrzem, az do uzyskania 7% wagowych zawartosci Cu02. Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego, wyposazonego w sposób podany na rysunku. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie z szybkoscia 70 kg/godzine syntetyczna powloke zuzlowa o skladzie: B203 25% BaO 10% P2Os 35% Na20 30% Zuzel sciaga sie co godzine. Na dno pierwszej komory wprowadza sie kolejno, w 10 minutowych odstepach, nastepujace skladniki stopowe: 1° - 1,5 kg fosforu, 2° — 1,2 kg glinu, 3° — 1,3 kg wapnia, po czym zasilanie zaczyna sie od poczatku dodajac fosfor, glin i wapn tak, by calkowita ilosc skladników stopowych dodanych w ciagu 1 godziny wynosila 8 kg. Wapn dodaje sie w postaci weglika wapnia. W drugiej komorze pieca prowadzi sie redukcje, za pomoca gazu ziemnego. Uzyskuje sie miedz o nastepujacym skladzie: Cu 99,87% Sb 0,002% Fe slady Zn slady Ni 0,001% Sn 0,001% Pb 0,001% 02 0,04% As 0,001% Przyklad XIX.

W piecu szybowym stapia sie w sposób ciagly, z wydajnoscia 4 ton/godzine brylki miedzi o skladzie: Cu 98,5% Sb- 0,2% Fe 0,3% Zn 0,5% Ni 0,1% Sn 0,01% Pb 0,1% reszta 0,19% As '' 0,1% Stopiona miedz przesyla sie do pieca obrotowego o pojemnosci 12 ton, w którym utlenia sie ja ze stala szybkoscia powietrzem, az do uzyskania 0,7% wagowych zawartosci tlenu. Z pieca obrotowego miedz splywa w sposób ciagly do pieca dwukomorowego, wyposazonego w sposób przedstawiony na rysunku. W pierwszej komorze pieca do miedzi dodaje sie z szybkoscia 70 kg/godzine syntetyczna powloke zuzlowa o skladzie: Si02 25% P205 35% Ii02 40% Zuzel sciaga sie co godzine. Na dno pierwszej komory wprowadza sie kolejno, w 7,5 minutowych odstepach, nastepujace pierwiastki: 1° - 0,5 kg krzemu, 2° - 1,2 kg sodu, 3° - 1,1 kg fosforu, 4° - 0,5 kg litu, po czym zasilanie zaczyna sie w tej samej kolejnosci od poczatku tak, by calkowita ilosc skladników stopowych dodanych wciagu 1 godziny wynosila 6,6 kg. lit i sód wprowadza sie w zamknietych wczesniej pod próznia kapsulkach miedzianych. W wyniku uzyskuje sie miedz o skladzie: Cu 99,88% Sb 0,002% Fe 0,002% Zn slady Ni 0,001% Sn 0,001% Pb 0,002% O 0,03% As 0,001% Przyklad XX.

Do obrotowego ogrzewanego gazem pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 14500 kg zlomu miedzianego o skladzie: Cu 95,1% Sb 0,2% Fe 0,8% Zn 0,6% Ni 0,2% Sn 1,0% Pb 0,2% Cd 0,3% As 0,2% reszta 0,7%12 101 509 Stopiona miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 7% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 150 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 45,3% P205 39,0% CaO 6% B203 9,7% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 220 kg skladników stopowych o skladzie: Si 33,3% B 33,4% P 333% Calosc miesza sie w ciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i na powierzchnie kapieli miedziowej wprowadza 80 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: CaO 71,4% P2Os 15,1% Si02 10,5% B20* 3,0% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 130 kg stopu rafinacyjnego o skladzie: Al 97,5% P 1,0% Si 1,0% B 0,5% Przed wprowadzeniem do kapieli miedzianej stop rafinacyjny stapi* ie z taka iloscia miedza by zawartosc jej w stopie wynosila 90%, a zawartosc stopu rafinacyjnego — 10%. Calosc miesza sie w ciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel, a miedz redukuje drewnem. Uzyskuje sie 13885 kg miedzi o skladzie: Cu 99,86% Sb 0,002% Fe 0,005% Zn 0,002% Ni 0,04% Sn 0,006% Pb 0,008% 02 0,05% As 0,006% Przyklad XXI.

Do obrotowego ogrzewanego gazem pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 14500 kg zlomu miedzianego o skladzie: Cu 95,4% Sb 0,3% Fe 0,7% Zn 0,8% Ni 0,2% Sn 0,8% Pb 0,2% Cd 0,1% As 0,2% reszta . 0,7% Stopiona miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 7% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 500 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 45,3% P2Os 39,0% CaO 6,0% B203 9,7% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 100 kg skladników stopowych o skladzie: Si 33,3% B 33,4% P 333% Calosc miesza sie wciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i na powierzchnie kapieli wprowadza 220 kg . syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: CaO 71,4% P2Os 15,1% Si02 10,5% B203 3,0% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 56 kg stopu rafinacyjnego o skladzie: Al 97,5% P 1,0% Si 1,0% B 0,5% Przed wprowadzeniem do kapieli miedzianej stop rafinacyjny stapia sie z taka iloscia czystej miedzi, by jej zawartosc w uzyskanym stopie wynosila 90%, a zawartosc stopu rafinacyjnego — 10%. Calosc miesza sie w ciagu minut, po czym sciaga zuzel, a miedz redukuje drewnem. Uzyskuje sie 13080 kg miedzi o skladzie: Cu 99,86% Sb 0,002% Fe 0,005% Zn 0,002% Ni 0,03% Sn 0,006% Pb 0,007% O 0,06% As 0,005% Przyklad XXII.

Do obrotowego ogrzewanego gazem pieca plomiennego o pojemnosci 15 ton laduje sie 3 5000 kg zlomu miedzianego o skladzie:101509 13 Cu Fe Ni Pb As 94,8% 0,9% 0,3% 0,7% 0,2% Sb Zn Sn Cd reszta 0,3% 1,0% 1,0% 0,1% 0,7% Stopiona miedz utlenia sie powietrzem az do uzyskania 7% wagowych zawartosci Cu20, po czym sciaga zuzel i dodaje 520 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: Si02 45,3% P2Ó5 39,0% CaO 6,0% B203 9,7% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 250 kg skladników stopowych o skladzie: Si 33,3% B 33,4% P 333% Calosc miesza sie wciagu 10 minut, po czym sciaga zuzel i na powierzchnie kapieli wprowadza 230 kg syntetycznej powloki zuzlowej o skladzie: CaO 71,4% P205 15,1% Si02 10,5% B203 3,0% Nastepnie na dno kapieli wprowadza sie 130 kg stopu rafinacyjnego o skladzie: Al 97,5% P 1,0% Si 1,0% B 0,5% Przed wprowadzeniem do kapieli miedzianej stop rafinacyjny stapia sie z taka iloscia miedzi, by zawartosc jej w uzyskanym stopie wynosila 90%, a zawartosc stopu rafinacyjnego -10%. Calosc miesza sie wciagu minut, po czym sciaga zuzel, a miedz redukuje drewnem. Uzyskuje sie 13950 kg miedzi o skladzie: Cu 99,84% Sb 0,002% Fe 0,004% Zn , 0,001% Ni 0,03% Sn 0,006% Pb 0,007% 02 0,05% As 0,006%

Claims (12)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania wysokoprocentowej miedzi na drodze pirometalurgicznej rafinacji miedzi konwertorowej i zlomu miedzianego, obejmujacy stapianie i jednoczesne lub nieco pózniejsze utlenianie, nastepnie sciaganie zuzla, redukcje uzyskanej, wstepnie oczyszczonej, roztopionej miedzi i odlewanie jej do zadanej formy, znamienny tym, ze po sciagnieciu zuzla, a przed redukcja, tworzy sie na roztopionej, wstepnie oczyszczonej miedzi powloke zuzlowa bedaca mieszanina tlenków co najmniej jednego sposród pierwiastków takichjak krzem, fosfor i bor, oraz co najmniej jednego sposród pierwiastków takichjak tytan, glin, wapn, stront, bar, magnez, sód, potas i lit, przy czym co najmniej dwa sposród wymienionych pierwiastków dodaje sie do roztopionej miedzi jako skladniki stopowe, po czym roztopiona miedz miesza sie wciagu co najmniej 30 sekund, a po dalszych 15 minutach sciaga powloke zuzlowa.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztopiona miedz miesza sie w ciagu 3-6 minut po dodaniu skladników stopowych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze skladniki stopowe dodaje sie do wstepnie oczyszczonej kapieli miedziowej w co najmniej dwóch porcjach, przy czym krzem, fosfor lub bar dodaje sie w pierwszej porcji.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze dodatki stopowe dodaje sie w równych odstepach czaspwych do zasilanej w sposób ciagly kapieli wstepnie oczyszczonej miedzi.

5. Sposób wedlug zastrz.,4, znamienny tym, ze skladniki stopowe dodaje sie kolejno w odstepach 5-15 minut.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze skladniki stopowe dodaje sie do kapieli w ilosci 4-52% wagowych w stosunku do ilosci znajdujacych sie w wytopie zanieczyszczen.

7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze skladniki stopowe dodaje sie w ilosci 10-15% wagowych.

8. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze skladniki stopowe dodaje sie do kapieli miedziowej w postaci stopu z miedzia.

9. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze skladniki stopowe wprowadza sie na dno kapieli wstepnie oczyszczonej miedzi.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze powloke zuzlowa skladajaca sie ze stopu rafinacyjnego wprowadza sie w dwóch rzutach na powierzchnie kapieli miedziowej.!4 101 509

11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze powloke zuzlowa skladajaca sie zj slupu rafinacyjnego wprowadza sie w ilosci 0,4 5,5% wagowych w stosunku do cie-zaru wytopu.

12. Sposób wedlug zastrz. 11, znamienny tym, ze powloke zuzlowa skladajaca sie ze stopu rafinacyjnego wprowadza sie w ilosci 1,5-2% wagowych. Prac, Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl